内质网跨膜蛋白TM6SF2 E167K突变在小鼠肝脏脂质代谢中的作用研究

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目的:1.基于CRISPR/Cas9技术构建跨膜蛋白超家族6成员2蛋白(transmembrane 6superfamily member 2,Tm6sf2)E167K基因敲入小鼠模型。2.在动物水平探究Tm6sf2 E167K突变对小鼠肝脏脂质代谢的影响,为进一步的机制探究寻找切入点;建立非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)遗传学修饰的小鼠模型,为探究NAFLD等脂质代谢性疾病发生和发展的机制提供有价值的动物模型。方法:1.根据小鼠Tm6sf2基因,设计并构建同时表达针对小鼠Tm6sf2基因特定位点的sgRNA和Cas9的质粒;同时构建携带Tm6sf2 E167K片段的Donor质粒,将上述两质粒提纯后一起体外注入小鼠的受精卵,并移植到代孕小鼠的子宫内。通过PCR和基因测序技术筛选得到F0代阳性小鼠。2.将F0代阳性小鼠和野生小鼠交配,并筛选F1代得到Tm6sf2 167E/K杂合小鼠(heterozygous,HET),采用HET小鼠自交的繁殖策略,得到24只Tm6sf2 167K/K纯合雄鼠(knockin,KI)和24只Tm6sf2 167E/E野生雄鼠(wildtype,WT)。小鼠8周龄时,将每种基因型小鼠随机分成3组(8只/组),分别给与以下实验处理:KI+CD(control diet)+0 w组、KI+CD+16 w组、KI+HFD(high fat diet)+16 w组;WT+CD+0 w组、WT+CD+1 6w组、WT+HFD+16 w组。每周记录小鼠的体重;实验周期结束后,对小鼠进行口服葡萄糖耐量试验(oral glucose tolerance test,OGTT)、空腹血浆血糖和空腹胰岛素水平等葡萄糖代谢指标的检测;同时进行小鼠空腹血浆甘油三酯(triglycerides,TG)、总胆固醇(total cholesterol,TC)、谷丙转氨酶(alanine aminotransferase,ALT)、谷草转氨酶(aspartate aminotransferase,AST)等肝脏脂质代谢指标的检测;解剖小鼠,观察两种基因型小鼠的主要器官有无差异;取小鼠肝脏称重,并取少量肝组织做病理切片。结果:1.PCR检测和基因测序结果表明Tm6sf2 E167K基因敲入小鼠模型建立成功。杂合子小鼠自交产生的Tm6sf2 167E/E、Tm6sf2 167E/K和Tm6sf2 167K/K67K/K 3种基因型小鼠的比例分别为26.5%、49.0%和24.5%,符合孟德尔遗传分离定律,Tm6sf2 E167K基因敲入小鼠不存在胚胎纯合致死的表型。2.在0周(8周龄)和对照饮食16周两组中Tm6sf2 167K/K纯合小鼠的空腹血浆血糖和OGTT-2h血糖分别较Tm6sf2 167E/E野生小鼠的升高,且差异均具有统计学意义(P<0.05);其中在对照饮食16周组中Tm6sf2 167K/K纯合小鼠的OGTT-0.5h血糖、OGTT-1h血糖、OGTT-曲线下面积(area under the curve,AUC)和胰岛素抵抗指数分别较Tm6sf2 167E/E野生小鼠的升高,且差异均具有统计学意义(P<0.05);高脂饮食16周组中两种基因型小鼠的上述糖代谢指标分别比对照饮食16周组中的升高,且差异均具有统计学意义(P<0.05);但高脂饮食16周组中两种基因型小鼠的上述糖代谢指标没有统计学差异(P>0.05)。3.高脂饮食16周组中Tm6sf2 167K/K纯合小鼠较Tm6sf2 167E/E野生小鼠的体重、肝重和肝指数增高,空腹血浆TG水平和肝组织TG含量增高,NAFLD活动度评分和血浆ALT水平升高,且差异均具有统计学意义(P<0.05);但在0周和对照饮食16周两组中没有上述的差异。HE和油红O染色结果也表明高脂饮食诱导后Tm6sf2 167K/K纯合小鼠较Tm6sf2 167E/E野生小鼠的肝组织脂肪变性更加严重。结论:1.Tm6sf2 E167K基因敲入小鼠模型建立成功。2.在普通饮食条件下Tm6sf2 E167K突变会引起小鼠的葡萄糖代谢异常,主要表现为空腹血浆血糖增高、葡萄糖耐受能力降低、胰岛素抵抗增加。3.Tm6sf2 E167K突变和高脂饮食处理均会引起小鼠葡萄糖代谢的异常,但后者的效应可能更强;当两种因素同时存在时,高脂饮食处理所引起的小鼠葡萄糖代谢异常可能会掩盖Tm6sf2 E167K突变所引起小鼠葡萄糖代谢异常的效应。4.高脂饮食诱导的条件下Tm6sf2 E167K突变会引起小鼠体重和肝重的增加,空腹血浆TG水平的升高和肝组织脂质沉积的增加,加速NAFLD的进展。
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