窑综述窑中国医药导报2019年6月第16卷第18期ApoE基因敲除小鼠疾病模型的研究进展宋珂1侯彦宏2杨会3白云绮1李慧3聂波1100700曰2.中国中医科学院中医药发展研究中心袁北京1.北京中医药大学东直门医院中医内科学教育部重点实验室和北京市重点实验室袁北京100700曰3.北京中医药大学中药学院袁北京100029[摘要]载脂蛋白E渊ApoE冤是一种有明显基因多态性尧多功能蛋白袁与脂蛋白的代谢有密切联系袁其缺失和变异都会引起体内代谢失常及功能紊乱袁甚至引起一系列疾病和并发症遥近年来袁ApoE-/-小鼠主要应用于动脉粥样硬化尧糖尿病尧神经退化性疾病尧肾脏病等遥为了更好地研究ApoE在各疾病模型中的应用机制袁为临床疾病治疗提供更加有力的依据袁本文总结了人类ApoE基因型与ApoE蛋白相关的几种疾病的发生机制袁并对体外研究疾病发展过程的动物模型进行了综述遥[关键词]载脂蛋白E曰基因敲除曰动物模型曰研究进展[中图分类号]R332[文献标识码]A[文章编号]1673-7210渊2019冤06渊c冤-0042-04AdvancesinresearchondiseasemodelofApoEknockoutmiceSONGKe1HOUYanhong2YANGHui3BAIYunqi1LIHui3NIEBo1pital,BeijingUniversityofChineseMedicine,BeijingBeijingUniversityofChineseMedicine,Beijing1.KeyLaboratoryofChineseInternalMedicineofMinistryofEducationandBeijingKeyLaboratory,DongzhimenHos鄄velopment,ChinaAcademyofChineseMedicalSciences,Beijing100700,China;3.SchoolofChineseMateriaMedica,[Abstract]ApolipoproteinE(ApoE)isakindofgenepolymorphismandmultifunctionalprotein,whichiscloselyrelat鄄edtothemetabolismoflipoprotein.Itsdeletionsandmutationscancausemetabolicdisordersanddysfunctioninthebody,andevencauseaseriesofdiseasesandcomplications.Inrecentyears,ApoE-/-micehavebeenmainlyusedin100029,China100700,China;2.ResearchCenterforChineseMedicineDe鄄atherosclerosis,diabetes,neurodegenerativediseasesandkidneydiseases.Inordertobetterstudytheapplicationrizestheanimalmodelsforinvitrostudyofdiseasedevelopmentprocess.mechanismofApoEinvariousdiseasemodelsandprovideamorepowerfulbasisforclinicaltreatmentofdiseases,this[Keywords]ApolipoproteinE;Geneknockout;Animalmodel;ResearchprogresspapersummarizesthepathogenesisofseveraldiseasesrelatedtoApoEproteininhumanApoEgenotype,andsumma鄄载脂蛋白E渊ApoE冤基因敲除小鼠袁又名ApoE基因缺陷小鼠袁于20世纪90年代被美国洛克菲勒大学生化遗传与代谢实验室和北卡罗莱那大学病理遗传实验室培育成功遥此后袁其被各国学者应用于各种疾病研究中袁以便于人们更好地了解ApoE的功能及其在各类疾病的发病机制尧临床治疗中的意义遥现就近十年各国学者的研究进行综述遥1载脂蛋白E概述ApoE是乳糜微粒渊CM冤尧极低密度脂蛋白渊VLDL冤尧脂蛋白代谢遥同时袁ApoE在调节蛋白结构尧信号传导尧氧化应激尧脂质代谢等方面具有重要作用[1]遥ApoE基因的多态性于20世纪中叶被Utermann等发现袁其由4个外显子和3个内含子组成袁并构成了着2尧着3尧着4三个等位基因袁目前已成为各国学者研究的热点遥ApoE基因多态性促使糖脂代谢紊乱遥Larifla等[2]研究发现袁着4携带者的总胆固醇渊TC冤水平高于着2携带者遥ApoE基因多态性与心血管疾病有关袁着4危险因素[3]遥Singh等[4]认为携带着2等位基因的患者易等位基因是2型糖尿病渊T2DM冤和脑血管疾病的患氧化应激诱导的心脏损伤遥ApoE基因多态性与神经性疾病相关遥研究[5]显示袁ApoE着4携带者在许多神经心理学测试分数中表现出更快地下降袁提示ApoE着4可作为帕金森疾病中认知功能下降速度更快的预高密度脂蛋白渊HDL冤的重要组分袁可调节胆固醇和[基金项目]国家自然科学基金青年基金项目渊81403365冤曰国家自然科学基金面上项目渊81874446冤遥[作者简介]宋珂渊1994.9-冤袁女袁硕士曰研究方向院中西医结合心血管病遥[通讯作者]聂波渊1977.12-冤袁女袁博士袁研究员曰研究方向院中医药防治动脉粥样硬化及其作用机制遥42CHINAMEDICALHERALDVol.16No.18June2019测因子遥因此袁ApoE不同的基因表型研究有利于临床上指导患者正确选择药物和干预治疗袁为新疗法的开中国医药导报2019年6月第16卷第18期发提供新的靶点遥2ApoE基因敲除小鼠疾病模型2.1动脉粥样硬化模型ApoE-/-小鼠是目前动脉粥样硬化研究的经典模型袁不仅因为其动脉粥样硬化病变可自发形成袁更重要的是其在病理及组织学形态上与人类极其相近袁高脂膳食喂养的小鼠是研究动脉粥样硬化的常用动物模型之一遥虽然ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化病变可自觉出现袁但因不同的高脂饲料配方及造模方式的不同袁模型构建时间长短不一遥研究[6]发现袁给予西方饮食渊21豫脂肪+0.15豫胆固醇冤喂养12周后袁其血脂水平显著增高袁在主动脉根部位置袁管壁有增厚袁斑块也有明显增多袁表现出典型的动脉粥样硬化病理特征遥给予ApoE-/-小鼠高脂饲料渊含18%氢化可可脂尧0.15%胆固醇尧7%酪蛋白尧7%蔗糖和3%麦芽糊精冤喂养8周后袁通过对小鼠心脏主动脉瓣行苏木精-伊红渊HE冤染色袁证实动脉粥样硬化模型制备成功[7]现8周袁给予小鼠高脂喂养袁发现其TC尧三酰甘油2周遥李莹莹等[8]发渊TG冤尧袁行右侧颈动脉套管术后醇渊LDL-C冤等明显升高袁颈总动脉套管处有明显的动低密度脂蛋白胆固脉粥样硬化斑块形成遥2.2糖尿病模型糖尿病是动脉粥样硬化的危险因素袁两者有密切关系ApoE袁均为慢性炎性反应[9]-/-小鼠作为糖尿病模型的首选遥在其疾病研究中应用遥衡先培等[10]发现袁以ApoE-/-小鼠塑造糖尿病模型是比较理想的研究复合型血管病变的模型40遥48尧72mg/kg袁逸11.1hmmol/L袁分别测定空腹血糖早上腹部皮下注射链脲佐菌素3即可判定造模成功渊FBG冤袁d遥第渊STZ冤3量以小鼠遥Wang若天于注射后等2[11]次研究发FBG现袁注射STZ渊80mg/kg冤3d袁同时高糖高脂饲料渊15%蔗糖10%尧4%胆固醇尧10%猪油尧0.3%胆盐的高脂葡萄糖尧成功蛋黄粉遥Getz尧60.7%等[12]认为碱性饲料袁应用最多的西方标准高脂饲料冤喂养8周后袁确定造模可逸38.79促使ApoE-/-小并以西方标准喂养mmol/L遥因此鼠的袁按比例注射遥其被用于糖尿病模型制备中胆固醇指标在短期内达到STZ袁几周后观察血袁糖水平袁符合条件的小鼠被视为造模成功遥2.3其他模型2胡爽[13]采用2步外科手术法渊即电凝右肾皮质袁标本周后切除左肾袁检测尿素氮冤建立尿毒症模型尧肌酐袁发现其明显升高袁术后2袁周采集血提示造模成功遥研究[14]发现袁可采用皮下埋置Ang域胶囊渗透压泵的方式构建ApoE-/-小鼠腹主动脉瘤动物模型遥采用相同C57BL/6背景的系统性红斑狼疮模型小鼠窑综述窑渊Fasl-/-脉粥样硬化的模型小鼠冤和ApoE-/-小鼠建立起系统性红斑狼疮合并动袁并综合评价其系统性红斑狼疮和动脉粥样硬化的主要特征袁证明模型成功[15]喹莫特诱导的ApoE-/-小鼠模型具有银屑病和血脂异遥咪常的病理特征袁可作为银屑病和血脂异常综合征的发病机制和药物治疗研究的理想复合动物模型[16]疾病模型的建立袁为今后各疾病的临床应用和临床治遥这些疗做出了巨大的贡献遥3ApoE-/-小鼠的应用3.1ApoE-/-小鼠在动脉粥样硬化研究中的应用在动脉粥样硬化ApoE-/-小鼠模型中袁Tregs的激活与动脉粥样硬化斑块形成负相关袁其作用机制依赖于Tregs调节LC3尧Beclin1等自噬/凋亡通路蛋白的表达[17]遥袁miR-152在ApoE-/-小鼠高脂喂养制备的动脉粥样硬化模型中通过靶向KLF5抑制炎性反应来减轻动脉粥样硬化的发病机制[18]小鼠在右颈总动脉遥Seifert等[19]发现袁高胆固醇饮食的ApoE-/-渊CCA冤周围植入锥形袖带后袁与下游更稳定的斑块表型比较袁其上游低MMP-2剪切应ApoE-/-小鼠在动脉粥样硬化的自噬和力MMP-9诱导的活性显著更高不稳定动脉遥粥以上研究均提示样硬化斑块中尧凋亡尧炎症及剪切应力等方向的研究均具有重要作用遥3.2ApoE-/-小鼠在糖尿病研究中的应用胰岛素抵抗脂肪细胞衍生的外泌体通过增加糖尿病ApoE-/-小鼠中的血管滋养血管生成而加重动脉粥样硬化[20]遥Brennan等[21]研究发现袁在糖尿病ApoE-/-小鼠模型中袁人脂氧素A4渊LXA4冤和苯并-LXA4均显著减弱糖尿病诱导的主动脉斑块和主动脉组织炎性反应的发展袁包括血管细胞黏附分子-1渊VCAM-1冤尧人单核细胞趋化蛋白渊IL-6冤的表达遥Park等-1渊MCP-1冤和白细胞介素-6[22]发现外源性胰岛素通过降低高脂饮食诱导的高脂血症ApoE尧胰岛素抵抗和轻度糖尿病-/-小鼠的炎性细胞因子尧巨噬细胞和血脂袁降低动脉粥样硬化遥3.3ApoE-/-与了神经细胞的生长和损伤后的修复过程ApoE不仅可调节机体脂质和脂蛋白代谢小鼠在神经退化性疾病研究中的应用遥姜洋等袁还参[23]通过跳台实验及避暗实验发现袁认知有损害的老年小鼠经补肾祛瘀化痰法干预后袁其行为学表现及认知功能都会有改善遥痴呆患者的记忆能力减退的主要原因为胆碱能神经退化袁胆碱乙酰转移酶渊ChAT冤是参与乙酰胆碱渊Ach冤合成的限速酶袁研究[24]显示袁痴呆患者记忆能力下降与ChAT显著相关遥杨秀丽等[25]研究发现脂欣康可降低ApoE-/-小鼠海马区的神经损伤袁加强脑ChAT的表达袁从而改善小鼠认知功能遥CHINAMEDICALHERALDVol.16No.18June201943窑综述窑3.4ApoE-/-小鼠在肾脏疾病研究中的应用高脂血症作为慢性肾脏疾病的危险因素袁通过脂质代谢紊乱袁诱导系膜扩张尧氧化应激尧炎症激活袁使肾脏受损遥高蛋氨酸饮食的ApoE-/-小鼠模型中袁高同型半胱氨酸血症可通过上调MMP-9/TIMP-1比例致细胞外基质降解袁继而导致肾脏损伤[26]发现袁高脂血症可通过诱导上皮细胞-间充质转化遥倪杰等[27]尧肾小管间质纤维化尧肾脏R动脉粥样硬化系统激活在肾损伤中发挥重要作用遥Shing等[28]应用ApoE-/-切除建立肾病模型袁发现运动对主动脉斑块的形成5/6肾尧血管功能和全身炎症具有一定的影响袁并且可以作为治疗动脉硬化肾病的的一种非药物治疗方法遥4讨论目前袁ApoE-/-小鼠不仅对于动脉粥样硬化的病理机制的研究做出了巨大贡献袁而且还为其他各种疾病的临床研究和治疗提供了更多可靠依据遥然而袁其在其他疾病中的应用还不完善袁而且对ApoE基因在各病理生理过程中的作用及机制并不完全清楚袁有待进一步深入研究遥开发更多ApoE-/-小鼠模型将有助于人类更加熟悉相关疾病的发生尧发展过程袁从而找到更为可靠尧有效的疾病治疗方案遥[1]赖青鸟袁畅荣妮袁袁广之[参考文献广西医科大学学报袁等.小鼠载脂蛋白]袁2013袁30渊6冤院847-E基因的组[2]849.织表达谱分析[J].LariflagenediseasepolymorphismL袁ArmandC袁BangouinAfro-CaribbeanswithlipidJ袁etal.AssociationofAPOEe0181620.[J].profilePLoSandOne袁2017袁12渊7冤院coronaryartery[3]El-LebedyEgenepolymorphismD袁RaslanHM袁MohammedandriskoftypeAM.2diabetesApolipoproteinand[4]diovascularSinghGSTM1MM袁Kumardisease[J].CardiovascDiabetol袁2016袁15院12.car鄄dysfunctionandinApoER袁TewarithalassaemiavariantsS袁majorwithetalpatientsleft.Associationventricularof[J].Hematology袁diastolicGSTT1/[5]2019袁24渊1冤院20-25.COMTPaulKC袁RauschtiveSymptomandParkinson忆sR袁CreekMM袁etal.APOE袁MAPT袁andProgressionDisease[J].JSusceptibilityParkinsonsDis袁2016袁6andCogni鄄[6]渊2冤院349-359.WangviatesSZ袁WuM袁ChenKJ袁etal.HawthornExtractAlle鄄ChinandApoptosisAtherosclerosisRelatedFactors院AnthroughRegulatingExperimentalInflammationJIntegrMed袁2018袁25渊2冤院108-115.Study[J].[7]plaqueZhangB袁MaformationY袁Xianginlow-densityC.SIRT2lipoproteindecreasesatheroscleroticficientmicebymodulatingmacrophagepolarizationreceptor-de鄄[J].44CHINAMEDICALHERALDVol.16No.18June2019中国医药导报2019年6月第16卷第18期[8]李莹莹Biomed袁Pharmacother袁2018袁97院1238-1242.化蛋白激酶王琳琳B减轻小鼠动脉粥样硬化袁马琳琳袁等.染料木黄酮通过下调磷酸[J].解剖学杂志袁[9]2018袁41渊1冤院16-19袁54.syndromeLinT袁LiuandJC袁ChangdiabetesLY袁withetsubclinicalal.Associationcoronaryofmetabolicandplaquesubtypesinmiddle-agedindividuals[J].stenosisDia鄄[10]bet衡先培Med袁2011袁28渊4冤院493-499.袁李亮袁黄苏萍袁等.丹瓜方对ApoE-/-糖尿病模型小鼠糖脂代谢及血管细胞黏附分子-1及mRNA表达1086-1095.水平的影响[J].中国中西医结合杂志袁2014袁34渊9冤院[11]glomerularWangY袁YuNLRP3B袁WanginflammasomeL袁etal.Pioglitazoneactivationinapolipopro鄄amelioratesOne袁2017袁12渊7冤院e0181248.teinEknockoutmicewithdiabetesmellitus[J].PLoS[12]GetzrosclerosisGS袁Reardon[J].ArteriosclerCA.Diet袁Microbes袁andThrombVascMurineBiol袁2018袁38Athe-[13]渊10冤院2269-2271.胡爽粥样硬化小鼠中作用.动脉内膜树突状细胞变化在尿毒症加速性动脉[14]孙维策袁金星.二甲双胍对血管紧张素[D].重庆院第三军医大学袁2016.[J].中国现代普通外科进域诱导的ApoE-/-小鼠腹主动脉瘤形成的影响[15]展王世颖袁2018袁21渊2冤院85-.粥样硬化的小鼠模型建立和评价袁祁荆荆袁张卓亚袁等.系统性红斑狼疮合并动脉34渊9冤院799-803.[J].免疫学杂志袁2018袁[16]XiedeficientX袁ZhangmiceL袁LinmightY袁beetaal.compositeImiquimodanimalinducedmodelApoE-thefor[17]JTianDermatolstudyofY袁LiangSci袁2017袁88渊1冤院psoriasisanddyslipideamiaX袁WuY.The20-28.comorbidity[J].apoptosisinCD4+CD25+Foxp3+Tregsalternationontheofdevelopmen鄄autophagy/2018袁97院1053-1060.talstagesofatherosclerosis[J].BiomedPharmacother袁[18]WangventsW袁ZhangY袁WangL袁etal.MircroRNA-152downthemalignantprogressionofatherosclerosispre鄄via2019袁109院2409-2414.-regulationofKLF5[J].BiomedPharmacother袁[19]SeifertimagingR袁KuhlmannplaqueofMMPphenotypesactivityMT袁EligehausenindiscriminatesS袁shear-stressunstableetal.Molecularinducedfrommurinesta鄄[20]atherosclerosisble[J].PLoSOne袁2018袁13渊10冤院e0204305.adipocyte-derivedWangF袁ChenFF袁ShangincreasingvasaexosomesYY袁etal.InsulinresistanceangiogenesisaggravateinatherosclerosisdiabeticApoEby-/-mice[J].IntJCardiol袁2018袁265院181-187.vasorum渊下转第48页冤窑综述窑中国医药导报2019年6月第16卷第18期originandpreserveanoligoclonalstructure.Pierre-Em鄄28340.manuelColombo[J].Oncotarget袁2015袁6渊29冤院28327-[15]LeeWS袁KimHY袁SeokJY袁etal.Genomicprofilingof渊Baltimore冤袁2014袁93渊28冤院e298.patient-derivedcoloncancerxenograftmodels[J].Medicinemodelofhumanlungcancerconstructedorthotopicallymice[J].IntJCancer袁1992袁51渊6冤院992-995.treatmentarelessresponsivetoaseconddrugre-chal鄄therapy[J].Oncotarget袁2017袁8渊5冤院7441-7451.lenge院anewexperimentalsettingtostudyresponseto[23]RicciF袁GuffantiF袁DamiaG袁etal.Combinationofpa鄄clitaxel袁bevacizumabandMEK162insecondlinetreat鄄mentinplatinum-relapsingpatientderivedovariancan鄄cerxenografts[J].MolCancer袁2017袁16院97.[16]WangX袁FuX袁HoffmanRM.Anewpatient-likemetastaticwithintacttissueviathoracotomyinimmunodeficient[17]CassouxN袁ThuleauA袁AssayagF袁etal.EstablishmentofanOrthotopicXenograftMiceModelofRetinoblastoma2015袁1渊3冤院200-206.SuitableforPreclinicalTesting[J].OculOncolPathol袁[18]ErriquezJ袁OliveroM袁MitticaG袁etal.Xenopatientsshow26191.theneedforprecisionmedicineapproachtochemothera鄄pyinovariancancer[J].Oncotarget袁2016袁24渊3冤院26181-[19]GeorgeE袁KimH袁KreplerC袁etal.Apatient-derived-cers[J].JCIInsight袁2017袁2渊1冤院e760.[24]GuffantiF袁FratelliM袁GanzinelliM袁etal.Platinumsen鄄patient-derivedovariancarcinomaxenografts[J].Onco鄄target袁2018袁9渊37冤院24707-24717.sitivityandDNArepairinarecentlyestablishedpanelof[25]EirewP袁SteifA袁KhattraJ袁etal.Dynamicsofgenomicresolution[J].Nature袁2015袁518院422-426.clonesinbreastcancerpatientxenograftsatsingle-cell[26]MortonJJ袁BirdG袁KeysarSB袁etal.XactMice院humanizingmousebonemarrowenablesmicroenvironmentreconsti鄄tutioninapatient-derivedxenograftmodelofheadandneckcancer[J].Oncoqene袁2016袁35渊3冤院290-300.xenograftplatformtostudyBRCA-deficientovariancan鄄antumorxenograftsrecapitulatehumanclinicopathology6980-6990.[27]WetterauerC袁VlajnicT袁Sch俟lerJ袁etal.Earlydevelop鄄[20]RicciF袁BizzaroF袁CescaM袁etal.Patient-derivedovari鄄andgeneticalterations[J].CancerRes袁2014袁74渊23冤院[21]ToppMD袁HartleyL袁CookM袁etal.Molecularcorrelatesofplatinumresponseinhumanhigh-gradeserousovari鄄8渊3冤院656-668.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