综述：杜氏肌营养不良症大鼠模型的崛起与治疗评估

　　本综述系统评述了杜氏肌营养不良症（DMD）大鼠模型的研究进展，强调其作为临床前研究平台的重要价值。这些模型通过基因编辑技术（如CRISPR/Cas9）构建，精准模拟人类DMD的进行性骨骼肌病变、心肌病和神经功能障碍，为基因治疗（如AAV-microdystrophin）、药物干预（如senolytics清除衰老卫星细胞）和干细胞移植等治疗策略提供了更贴近人类的评价体系，显著推进了DMD的转化研究和治疗开发。

　　

杜氏肌营养不良症（Duchenne Muscular Dystrophy, DMD）是一种X连锁遗传性神经肌肉疾病，由DMD基因突变导致肌营养不良蛋白（dystrophin）完全缺失引起。患者表现为进行性肌肉萎缩、心肌病变和呼吸衰竭，通常在成年早期因心呼吸功能不全而夭折。尽管mdx小鼠模型长期主导DMD研究，但其病理表现较轻，与人类严重病程存在显著差距。近年来，随着基因编辑技术的发展，大鼠模型逐渐成为DMD研究的重要平台，因其体型适中、表型严重、且更贴近人类病理特征而受到青睐。

DMD动物建模

大鼠模型填补了小鼠与大型动物（如犬、猪）之间的空白。它们不仅具备啮齿类动物的操作便利性和成本效益，还表现出更接近人类的疾病进展和器官受累模式。通过CRISPR/Cas9等技术，研究人员已开发出多种DMD大鼠模型，包括外显子缺失（如exon 23、exon 52）、重复（如exon 10-17）和点突变等类型，模拟了患者中常见的突变谱。这些模型均显示几乎完全的dystrophin缺失、早期和进行性的骨骼肌与心肌病理改变，以及缩短的生存期。

DMD和BMD大鼠模型概述

自2014年首个DMD大鼠模型（Dmd^mdx和W-Dmd^em1Kykn）问世以来，多种新模型陆续被建立。例如，R-DMDdel52大鼠缺失exon 52（位于人类突变热点区域），而R-DMDdup10-17则模拟了exon 10-17的重复突变。此外，贝克尔肌营养不良症（Becker Muscular Dystrophy, BMD）大鼠模型（如R-BMDdel45-47和DMD-IF）也已被开发，它们表达截短但部分功能的dystrophin，呈现较轻的表型和延迟的疾病发作，为基因校正和外显子跳跃疗法的评估提供了理想平台。

骨骼肌损伤与萎缩

DMD大鼠模型重现了人类DMD的核心骨骼肌病理特征：肌纤维坏死、再生能力下降、纤维化、脂肪浸润和炎症反应。组织学分析显示，肌纤维大小变异、慢性炎症和纤维化逐渐取代肌肉组织。功能上，肌肉质量和力量下降，耐力减退，自愿活动减少。分子标志物如血清肌酸激酶（CK）、肌球蛋白3（MYOM3）和尿肌联蛋白（titin）片段升高，为无创监测疾病进展提供了工具。单细胞核RNA测序（snRNA-seq）进一步揭示了纤维脂肪祖细胞扩张、免疫细胞浸润和细胞外基质重构的微观环境变化。值得注意的是，卫星细胞虽然数量保留，却表现出衰老特征（如p16^Ink4a高表达），增殖和分化能力受损，导致再生失败——这一现象在mdx小鼠中未见，凸显了大鼠模型在揭示早期疾病机制方面的优势。

心肌损害

DMD大鼠模型早期即出现严重的心肌病变，包括炎症浸润、纤维化和功能异常。超声心动图显示心室扩张、收缩和舒张功能不全、射血分数降低，以及心律失常（如QT间期改变和心率变异性增加）。分子层面，心脏应激标志物（如脑钠肽和肌钙蛋白）升高，钙处理异常和肾素-血管紧张素系统激活。snRNA-seq证实了心肌细胞、成纤维细胞和免疫细胞的广泛转录失调，非心肌细胞在不良重塑中扮演关键角色。

神经系统异常

DMD大鼠表现出脑体积减小、前额皮质和海马中γ-氨基丁酸（GABA）和N-乙酰天冬氨酸（NAA）水平升高，提示抑制性神经传递失衡和渗透压失调，与患者的认知缺陷相呼应。行为测试显示轻度神经运动缺陷、应激敏感性增加和复杂认知任务受损。此外，神经肌肉接头结构破坏和传递受损 contribute to 肌肉兴奋性降低和损伤后力量损失加速。

骨缺陷

W-Dmd^em1Kykn大鼠模型显示，随年龄增长，骨矿物质密度和骨小梁体积显著降低，微结构恶化（如连接密度下降），反映了DMD相关的骨脆性进展。

治疗评估

DMD大鼠模型已成为治疗开发的关键平台。基因治疗方面，AAV9介导的微型dystrophin（AAV9-microdystrophin）输送在Dmd^mdx大鼠中成功恢复了dystrophin相关蛋白复合物，改善了肌肉力量和心脏功能，并将平均生存期从15个月延长至25个月以上。细胞治疗研究中，免疫缺陷DMD大鼠实现了人成肌细胞的长期植入和分化。药理干预包括：senolytic药物ABT263清除衰老卫星细胞，改善肌肉力量和再生；forskolin通过cAMP/PKA通路增强干细胞修复能力；免疫调节剂抗CD45RC单抗促进免疫耐受；心脏特异性药物伊伐布雷定（ivabradine）降低心率、改善心功能。然而，某些干预如牛磺酸补充在大鼠中无效，而生酮饮食虽改善骨骼肌却加重心肌病，提示治疗策略需器官特异性优化。

模型异质性与选择

不同DMD大鼠模型在表型严重度、进展速度和器官受累上存在差异，影响因素包括突变类型和位置、dystrophin异构体的参与、自发外显子跳跃、以及遗传背景。例如，R-DMDdel52和R-DMDdup10-17大鼠生存期约11-12个月，而Dmd^mdx略长（约13个月），BMD模型则更温和。选择模型时需考虑突变类别、异构体表达和治疗目标，以确保实验设计的针对性和可翻译性。

结论：大鼠模型提供稳健的临床前平台

DMD大鼠模型在小鼠和大型动物之间提供了独特平衡，兼顾了表型严重性、操作可行性和转化相关性。它们不仅促进了致病机制的新发现（如卫星细胞衰老），还加速了治疗策略的临床前评估。尽管小鼠模型在早期研究中不可替代，大鼠凭借其更复杂的行为 repertoire 和生理相似性，特别适合治疗功效和安全性评价。整合多模型数据将为DMD的最终治愈提供最坚实路径。