基因修饰的高甘油三酯血症模型
(1)ApoC-Ⅲ转基因模型:ApoC-Ⅲ的主要生理功能是抑制LPL活性和肝脏脂蛋白受体摄取 CM残粒和VLDL残体。ApoC-Ⅲ转基因模型是已经报道的为数不多的高甘油三酯血症模型之一。 ApoC-Ⅲ转基因小鼠血浆甘油三酯水平随不同的建模者而不同,有的在300~500mg/dl左右,有的高达1000mg/dl以上,胆固醇水平随甘油三酯水平小幅增高。该模型氧化应激水平升高是较突出的特征,其对动脉粥样硬化易感性增高。ApoC-Ⅲ转基因家兔和转基因小型猪也都由北京大学心血管研究所报道,均有高甘油三酯血症的表型,然而升高幅度不大,是非转基因动物的2~3倍。ApoC-Ⅲ转基因动物的血浆脂蛋白均为VLDL组分增多,HDL降低。
(2)ApoC-Ⅱ转基因小鼠:ApoC-Ⅱ的作用是激活LPL活性,然而ApoC-Ⅱ转基因小鼠却有高甘油三酯血症的表型。过表达人ApoC-Ⅱ基因后,小鼠的禁食血浆甘油三酯水平升高4倍,餐后甘油三酯水平升高7倍。但是目前还没有该模型应用的报道,也没有敲除小鼠应用的报道。ApoC-Ⅰ转基因小鼠也被报道有严重高甘油三酯血症。
(3)LPL基因敲除(LPL-/-)小鼠:LPL是血浆甘油三酯降解的限速酶,该基因敲除导致新生小鼠致死,原因可能和低血糖及肺功能不全有关。北京大学心血管研究所通过人LPL有益突变体腺病毒对新生小鼠进行救治,得到了严重高甘油三酯血症表型的LPL-/-小鼠。该模型为严重的乳糜微粒血症,血浆呈牛奶样外观。在这个模型上首次从实验角度证实了甘油三酯和动脉粥样硬化的关系。这个模型还有增高的急性胰腺炎易感性和出现自发性胰腺炎。ApoE和LPL双敲小鼠模型是一个混合型高脂血症模型。
(4)GPIHBP1基因敲除(GPIHBP1-/-)小鼠: GPIHBP1是内皮细胞分泌的蛋白,它锚定在内皮细胞上,链接LPL和乳糜微粒,为LPL降解乳糜微粒中的甘油三酯提供一个桥梁作用。GPIHBPI-/-小鼠表现类似LPL-/-小鼠的表型,有严重乳糜微粒血症。与LPL-/-不同的是,该基因敲除不具有致死性,血浆甘油三酯水平在8周前不能达到1000mg/dl。该基因敲除大鼠国内也已获得。
(5)ApoA-V基因敲除(ApoA-V-/-)小鼠:ApoA-V参与甘油三酯的清除,在人类流行病学调查中已经明确,ApoA-V-/-小鼠呈高甘油三酯血症,血浆甘油三酯水平升高4倍左右,但其清除甘油三酯的机制还不清楚。
此外,ABCG5/8双敲除小鼠,LCAT、ABCA1、 ApoD、CD36、caveolin-1敲除小鼠,ApoA-Ⅱ、 SREBP1-c转基因小鼠、PLA2转基因小型猪也都表现轻度的高甘油三酯血症,大多伴有胰岛素抵抗。
【模型来源】大多数小鼠模型可以从美国 Jackson实验室(http://www.jax.org/index.html)、MMRRC(Mutant Mouse Regional Resource Centers,http://www.mmrrc.org)和国家遗传工程小鼠资源库(http://www.nrcmm.cn/mice/index.asp)获得。大多数家兔模型可以从日本山梨大学获得。高甘油三酯血症动物模型可以从北京大学心血管研究所获得。
【模型评估和应用】高甘油三酯血症的病理生理比高胆固醇血症复杂,富含甘油三酯脂蛋白比 LDL的生物学效应弱,基因修饰模型要表现严重的高甘油三酯血症才有应用价值。由于临床对高甘油三酯血症不如高胆固醇血症重视,高甘油三酯血症模型出现也较晚,因此高甘油三酯血症和心血管疾病关系至今不是很清楚,而且也没有像他汀这样的特效药。然而,与西方国家不同,我国是一个高甘油三酯血症大国,据前几年卫生部公布的统计资料显示,当时我国高甘油三酯血症患者已经达到1亿多,大大超过高胆固醇血症患者。因此,未来代谢性心血管疾病的研究将进入甘油三酯的舞台,高甘油三酯血症的模式动物将发挥重要作用。
目前,基因修饰小鼠在高脂血症研究中应用非常广泛,ApoE-/-和LDh-/-小鼠几乎成为研究高脂血症等心血管相关代谢疾病的工具小鼠,是基因修饰动物模型中使用最多的模型。但由于小鼠的脂代谢和人类差异大,故在研究中局限性很大。随着基因修饰技术的发展,家兔和小型猪已经报道了多种脂代谢模式动物,由于它们在脂代谢方面和人类更加接近,所以在机制研究和新药开发方面,比小鼠更有应用价值。图5-3总结了应用于脂代谢动物模型的血浆脂质谱,与人类血浆脂质谱相比,可以发现天然和人类脂蛋白组成类似的动物有地鼠、犬、小型猪、非人灵长类。这些动物脂代谢特点和模式接近人类,作为脂代谢研究的模式动物非常合适,但饲养管理不易,费用过高。
图5-3 各种动物血浆脂蛋白谱快速液相色谱(FPLC)分析