代谢相关疾病基因功能研究介绍

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代谢相关疾病基因功能研究介绍

代谢是生物体内所发生的用于维持生命的一系列有序的化学反应的总称。常见的代谢性疾病有糖尿病、肥胖症、骨质疏松、痛风、脂质代谢紊乱以及甲状腺、垂体、肾上腺、性腺、甲状旁腺等疾病。

一、疾病模型

(一)糖尿病模型。糖尿病是一组以高血糖为特征的代谢性疾病。高血糖则是由于胰岛素

分泌缺陷或其生物作用受损,或两者兼有引起。在对糖尿病的研究中,常见的模型

包括:

1.一型糖尿病模型

A药剂诱导型:①STZ (streptozocin), 链脲菌;②Alloxan,四氧嘧啶

B自发型:①NOD (non-obese diabetes)小鼠;②AKITA小鼠

2.二型糖尿病模型

A肥胖二型糖尿病模型

①db/db小鼠

②ob/ob 小鼠

③Zucker fatty大鼠

④ZDF (Zucker diabetic fatty) 大鼠

⑤果糖(fructose)长期饮食的二型糖尿病动物模型

⑥果糖短期饮食+低剂量STZ一次投药

B瘦型二型糖尿病模型

GK(Goto-Kakizaki )大鼠

(二)肥胖症模型。肥胖症是一组常见的,古老的代谢症群。当人体进食热量多于消耗热

量时,多余热量以脂肪形式储存于体内,其量超过正常生理需要量,且达一定值时

遂演变为肥胖症。在对肥胖的研究中,常见的模型有:

1.谷氨酸钠(MSG)诱导的肥胖动物模型

新生小鼠或大鼠皮下注射MSG可诱导其产生肥胖。脂肪堆积是MSG肥胖动物的主要表现,其体脂在2周龄时即显著增加,一直增加到4月龄时。在30~90d时即已形成脂肪肝。

2.金硫葡萄糖(GTG)致肥胖模型

给成年小鼠腹腔注射GTG可诱导其产生肥胖, GTG所诱导的肥胖,被人们普遍认为系下

丘脑“饱中枢”受损所致,因用GTG后,可观察到小鼠的VMH的苍白球部的细胞、神经纤维网和血管遭受破坏。用电烧灼以破坏该部位同样可引起多食和肥胖。

3.食物诱导的肥胖动物模型

高脂食物、高糖食物均可引起肥胖,另外可口的食物如糖果、可可、乳酪、意大利腊肠及加糖的浓牛奶等均可诱导肥胖;除此之外,过度摄入食物亦可导致肥胖。

(三)高血脂模型

1、LDLR-/-小鼠模型:低密度脂蛋白受体缺陷型小鼠模型小鼠有以下特点:

(1) 胰岛素抵抗容易被诱导,有利于药物或保健食品对胰岛素抵抗作用的筛选

和效果观察;

(2) 在高脂模型饲料喂养后很快发生血浆胰岛素水平升高、血糖升高(糖尿病),

因此,LDLR-/-小鼠是胰岛素抵抗向II型糖尿病发展的理想模型;

(3) LDLR-/-小鼠的血脂和胆固醇分别非常接近人类(见“不同动物之间以及与

人类血脂和脂蛋白代谢与转运的比较”),在该小鼠中研究胰岛素抵抗与血脂改变的

关系,比在大鼠和普通小鼠中研究有独特的优势。

(4) 高脂模型饲料喂养后LDLR-/-小鼠容易发生肥胖、非酒精性脂肪肝和动脉

粥样硬化,在该小鼠中研究胰岛素抵抗有利于分析胰岛素抵抗与这些疾病的关系。

该模型小鼠在喂养高脂模型饲料后的几周内发生胰岛素抵抗、高胰岛素血症,并且

很快发生高血糖。根据研究报道,胰岛素抵抗发生后持久维持。但相继发生脂肪肝

和动脉粥样硬化,因此,应当根据你的研究具体情况确定最合适的造模时间。

2、ApoE-/-小鼠/大鼠模型:高脂高胆固醇模型饲料进行的ApoE敲除小鼠动脉粥样

硬化造模中,脂肪和胆固醇都在对动脉粥样硬化形成和发展中起作用。其中,脂肪

引起代谢综合症表现(胰岛素抵抗、肥胖,等等),从而推动动脉粥样硬化的形成,

而胆固醇本身也在起作用,胆固醇的作用取决于模型饲料中胆固醇的含量。

3、两者区别:APOE-/-为自发的动脉粥样硬化模型,与人的动脉粥样硬化进程更为

相似。而LDLR-/-在正常饮食情况,不会出现动脉粥样硬化斑块,需要高胆固醇饲

料诱导。

(四)除此之外,由于肝脏是身体内以代谢功能为主的器官,并在身体里面有着去毒素,

储存糖原(肝糖)等功能。基于肝脏常见的模型还包括:

1.肝损伤动物模型

①化学性肝损伤模型。

②免疫性肝损伤模型。

③酒精性肝损伤模型。

2.病毒性肝炎模型

①甲型肝炎病毒(HAV)动物模型采用的实验动物有黑猩猩、绒毛猴豚鼠、豚鼠。

②乙型肝炎病毒(HBV)动物模型采用的实验动物有美洲旱獭、黄鼠属啮齿动物等。

③丙型肝炎病毒(HCV)所采用的动物有黑猩猩、树鼠句、转基因小鼠。

④丁型肝炎病毒(HDV)所采用的动物有黑猩猩、美洲旱獭、树鼠句。

⑤戊型肝炎病毒(HEV)所采用的动物有非人灵长类动物和猪。

3.肝纤维化动物模型

①中毒性肝纤维化动物模型。

②异种动物血清诱导肝纤维化动物模型。

③乙醇诱导肝纤维化动物模型。

④二甲基亚硝氨诱导肝纤维化大鼠模型。

4.肝移植动物模型

大鼠肝脏移植有原位肝脏移植和异位肝脏移植。大鼠原位肝脏移植所采用的方法有改良Sun法, 单套管法, 双套管法, 三套管法和吻合肝动脉的大鼠原位肝脏移植。小鼠肝脏移植主要是小鼠原位肝脏移植。

二、研究的主要脏器和细胞

肝脏是代谢研究中最重要的脏器。因此,代谢研究的主要对象包括肝脏、原代肝细胞、来源于肝脏的细胞系(HepG2、Huh7等)等。除此之外,跟代谢密切相关的脏器或者组织还包括胰腺、肌肉、脂肪、小肠等;有时候巨噬细胞、内皮细胞等也属于代谢的研究范围。。

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