賽業(yè)生物《每周一鼠》欄目,每周更新,為大家講解一個小鼠模型的故事,希望對大家了解不同的疾病小鼠模型有所幫助。今天和大家見面的是Apoe基因敲除小鼠。
背景介紹
Apoe編碼載脂蛋白E,一種與脂質(zhì)顆粒相關(guān)的蛋白質(zhì),負(fù)責(zé)運輸乳糜微粒。它其特定的肝臟和外周細(xì)胞受體結(jié)合,對富含甘油三酯的脂蛋白成分的正常分解代謝至關(guān)重要。ApoE是極低密度脂蛋白(VLDL) 和高密度脂蛋白(HDL) 的組成部分,參與膽固醇的運輸。和人的脂蛋白譜相反,小鼠體內(nèi)HDL較高,而低密度脂蛋白(LDL)含量較低,其膽固醇主要存在于HDL中。該基因的突變會導(dǎo)致家族性脂蛋白血癥,或III型高血脂蛋白血癥(HLP III)。而動脈粥樣硬化和阿爾茨海默癥也與該基因的多態(tài)性密切相關(guān)。
Apoe基因敲除小鼠表型
純合Apoe敲除小鼠缺乏APOE蛋白,小鼠發(fā)育正常,但顯示總血漿膽固醇水平顯著增加和自發(fā)性動脈粥樣硬化病變。該模型可用于研究APOE在脂質(zhì)代謝、動脈粥樣硬化和神經(jīng)損傷中的作用,以及研究可改變動脈粥樣硬化過程的干預(yù)療法。
圖1. 在Apoe基因敲除小鼠中,外周APOE的缺乏導(dǎo)致脂蛋白顆粒的增加[1]
敲除ApoE基因后,膽固醇轉(zhuǎn)而主要分布于VLDL中,其攜帶的大量膽固醇無法被細(xì)胞表面脂蛋白受體結(jié)合后降解,發(fā)生蓄積導(dǎo)致動脈粥樣硬化。研究表明ApoE-/-小鼠可自發(fā)形成高膽固醇血癥(300-500 mg/dL),并在正常飲食條件下發(fā)生顯著的動脈粥樣硬化病變。而高脂肪/高膽固醇的致動脈粥樣硬化飲食會使血漿膽固醇水平升高超過1000 mg/dL,加速動脈粥樣硬化進程。ApoE-/-小鼠血漿中三酰甘油水平也比正常小鼠高68%,且不受年齡和性別影響,其高密度脂蛋白只有正常小鼠45%。此類小鼠的病變部位主要發(fā)生于主動脈根部、主動脈弓、無名動脈、主動脈分支及腎動脈分叉。正常飲食條件下,早期泡沫細(xì)胞病變可在10周內(nèi)發(fā)生。15周后發(fā)展成動脈粥樣硬化病變。20周后演變成晚期纖維病變。高脂肪/高膽固醇飲食可加速這一致病過程,包括促進膽固醇結(jié)晶、壞死核心和鈣化的形成。
研究應(yīng)用
1. 在接觸香煙煙霧和減少危害的背景下研究心血管和呼吸系統(tǒng)疾病
動脈粥樣硬化是一種慢性疾病,其中全身性炎癥是動脈內(nèi)膜斑塊堆積的基礎(chǔ)。Apoe−/−小鼠的全身促炎狀態(tài)也使它們成為研究慢性阻塞性肺疾病的良好候選對象,其特征是肺部炎癥、氣道阻塞和肺氣腫,并與包括吸煙在內(nèi)的心血管疾病有共同的危險因素。
圖2. 脂質(zhì)失衡、內(nèi)皮功能障礙和全身性炎癥一起決定了Apoe-/-小鼠(和人類)的動脈粥樣硬化以及肺部炎癥的發(fā)展。[3]
2. 研究對心血管功能的影響
動脈粥樣硬化小鼠模型和在小鼠體內(nèi)進行血流動力學(xué)測量的技術(shù)的結(jié)合,可以用來研究高膽固醇血癥和/或動脈粥樣硬化對心血管功能的影響?捎糜谘芯恳谎趸、活性氧、衰老和飲食在心血管功能損害小鼠模型中的相互作用。
3. 動脈粥樣硬化過程的干預(yù)療法
營養(yǎng)干預(yù)研究:使用不同飲食(營養(yǎng)程度的不同程度缺失或增加)可導(dǎo)致斑塊形態(tài)的改變或者引起斑塊不穩(wěn)定性。
藥理研究:已知的降低血脂的藥物都會影響Apoe-/-小鼠的動脈粥樣硬化病變面積,對動脈粥樣硬化作為炎癥性疾病的興趣也引起了Apoe-/-小鼠模型對抗炎藥物的動脈粥樣硬化研究。
利用Apoe敲除小鼠,我們可以對脂類代謝、神經(jīng)系統(tǒng)及免疫系統(tǒng)中APOE作用的機理進行研究,也可以與很多疾病固有的模型小鼠進行雜交,尋找APOE與疾病固有的信號通路之間有著怎樣的相互作用關(guān)系。因此,在對疾病病理的探索和相應(yīng)靶點的發(fā)現(xiàn)上,Apoe基因編輯小鼠都將成為研究者們手中不可或缺的利器。
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