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高血壓（hypertension）影響全世界約10億人，約占全球疾病負擔的4.5%。原發性高血壓是一種由遺傳、環境及行為因素共同作用的復雜性疾病，占高血壓患者的90%以上。高鹽攝入是重要的環境因素之一。血壓對鹽攝入的反應具有顯著的個體差異，Kawasaki等和Luft等基于此先后提出了“血壓鹽敏感性”。血壓鹽敏感性也是心血管疾病的一個獨立危險因素。一般人群中血壓鹽敏感者約占20% ～ 30%，而原發性高血壓人群中血壓鹽敏感者約占50% ～ 60%。因此，有效的管理鹽敏感性高血壓是提高公共健康的關鍵。胃泌素（Gastrin，Gast）是一種主要由G細胞分泌的肽激素，作用于其受體膽囊收縮素B受體（Cholecystokinin B Receptor，CCKBR）以減少腎的鈉轉運及腸道鈉吸收。Gast在調節鈉平衡和血壓方面具有重要作用，已有研究發現小鼠全身缺乏Gast（Gast-/-）或僅在腸道缺乏Cckbr（Cckbr-/-）可減少小鼠鈉排泄且小鼠血壓升高。Gast在鹽敏感性方面也很重要，因為低鈉攝入的Gast小鼠血壓正常，但在正常或高鈉攝入時會出現高血壓。全基因組關聯研究（Genome-wide Association Studies，GWAS）表明，Gast和Cckbr的染色體位點與高血壓相關。

動物實驗結果的臨床一致性是評價動物模型的重要指標。盡管常用的近交系小鼠因遺傳背景的一致性而廣泛應用，但這種單一性限制了其模擬人類遺傳背景多樣性的能力。人類的基因組中總共有超過8800萬個遺傳變異（包括約8470萬個單核苷酸多態性、360萬個插入/缺失變異和約6萬個結構變異），這種多樣性是導致疾病表型差異的主要原因。例如，在不同種族間銀屑病的臨床表現差異以及血管緊張素轉化酶2（Angiotensin Converting Enzyme 2，ACE2）的DNA多態性與新型冠狀病毒肺炎（Corona Virus Disease 2019，COVID-19）的易感性和嚴重程度相關。為了克服這一限制，國際復雜性狀聯盟（Complex Trait Consortium，CTC）提出創建遺傳多樣性小鼠資源。選定8個品系的小鼠（A/J、129S1Sv/ImJ、NZO/H1LtJ、NOD/ShiLtJ、C57BL/6J、PWK/PhJ、WSB/EiJ、CAST/EiJ）作為原始親本小鼠。其中前5個品系是實驗室常用的近交系小鼠，后3個是野生型小鼠，這8個品系的小鼠覆蓋了90%小鼠的遺傳變異。這8個品系相互重組雜交3代，得到F3代雜交小鼠，而后將F3代雜交小鼠進行20代以上的近交，得到一系列的遺傳多樣性近交品系。

高血壓的發生是一個復雜的過程，涉及多種遺傳和環境因素及其相互作用，其潛在的發病機制包括腎素-血管緊張素-醛固酮系統（Research Analyst Assessment Specialist，RAAS）、醛固酮依賴性和醛固酮非依賴性鹽皮質激素受體（Mineralocorticoid Receptor，MR）信號通路。這些機制通過激活腎中的鹽皮質激素受體，促進Na+/K+-ATP酶的活性，進而增加腎對Na的重吸收，導致血壓升高。相反，胃泌素能夠降低Na+/K+-ATP酶的活性和抑制上皮鈉通道（Epithelial Sodium Channel，ENaC）的活性，減少Na+的重吸收。本研究中使用的Cckbr基因敲除小鼠能夠部分模擬MR信號通路對高血壓的影響，并利用攜帶36 M單核苷酸多態性（Single Nucleotide Polymorphism，SNPs）的協同重組近交系小鼠，增加了高血壓小鼠模型的遺傳多樣性，使其表型更接近臨床表現。構建遺傳多樣性高血壓小鼠模型在血壓表型、病理特征以及基因表達上展現出顯著的品系間差異，類似于人類高血壓患者之間的差異，從而有效地模擬了遺傳異質性對疾病表型的影響。這些發現強調了使用遺傳多樣性高的動物模型在高血壓研究中的重要性，為理解疾病的遺傳基礎和開發新的治療策略提供了寶貴資源。

實驗動物選擇：

親本小鼠：13個品系的遺傳多樣性小鼠（A/J、FIM、GIG、POH、FEW、CIS、LOT、NUK、129、NOD、TOFU、PIPING、LAM）及Cckbr/-小鼠。13個品系的子代小鼠共390只，3 ～ 4月齡，體重約30 g, 雌雄各半，SPF級，均飼養于SPF屏障環境，溫度23 ～ 26 ℃，濕度50% ～ 60%，晝夜明暗交替12 h/12 h，小鼠自由飲水采食。

小鼠的繁殖策略與分組：

將13個品系的遺傳多樣性小鼠（A/J、FIM、GIG、POH、FEW、CIS、LOT、NUK、129、NOD、TOFU、PIPING、LAM）分別與Cckbr-/-小鼠雜交，得到基因型為Cckbr+/-的F1代小鼠，將其與同窩Cckbr+/-小鼠進行交配，而后將F2代小鼠按照其基因型分為Cckbr+/ +組、Cckbr+/-組、Cckbr-/-組（每組10只，雌雄各半）,飼養至3 ～ 4月齡。其中，Cckbr+/-組和Cckbr-/-組為實驗組，Cckbr+/+組為對照組。

將13個品系的遺傳多樣性小鼠分別與傳統近交系鹽敏感高血壓小鼠模型雜交，發現不同品系的子代遺傳多樣性小鼠鹽敏感性也是不同的，從中篩選了3個鹽敏感品系，分別為A/J、LOT和FIM。鈉水調節紊亂是鹽敏感性高血壓發病的主要誘因。通過對鹽敏感LOT品系小鼠腎組織進行轉錄組測序分析發現差異表達基因富集在蛋白激酶C活化的G蛋白偶聯受體信號通路、細胞外區域和外泌體、胰島素樣生長因子（Insulin-Like Growth Factors, IGF）的結合、新陳代謝與晝夜節律調節等方面。已有研究發現，在相應的動物模型中靶向干擾生物鐘基因將影響腎鈉排泄、BP和神經內分泌節律。

值得注意的是，與其他兩個鹽敏感品系不同，FIM品系小鼠Cckbr-/-組較Cckbr+ / +組收縮壓顯著降低（P< 0.05）。事實上，整個有機體并不是簡單的各部分的總和，而是一個新的整體，其中各種通路之間的相互作用是復雜的，并有助于個體的反應。

近年來，人們越來越懷疑傳統近交系小鼠模型的實用性，部分原因是使用這些模型的研究未能轉化為成功的治療方法。然而，許多傳統小鼠模型的共同特征是缺乏遺傳多樣性。無論使用哪種特定的小鼠品系，使用單一遺傳背景都排除了個體遺傳多樣性對疾病發生和發展的影響。有研究表明臨床前動物實驗結果和臨床實驗結果一致性的差異是目前人類疾病研究及藥物開發亟待解決的難題，特別在受多基因影響的復雜疾病的研究中。將極有可能無效無益的藥物投入臨床試驗是一種資源的極大浪費，也是對臨床試驗患者的責任缺乏。鹽敏感高血壓在臨床表現上存在個體差異，因此通過單一遺傳背景的小鼠已無法建立有效的動物模型復制此類疾病。此外，通過對多個品系的小鼠進行抽樣，人們可以更容易地對藥物效應、不同條件下的行為差異和各種實驗范式進行概括性研究，而不是將自己的研究局限于C57BL/6或實驗室傳統近交系。在這里，研究人員將實驗室傳統近交系背景下的鹽敏感高血壓小鼠模型與遺傳多樣性小鼠品系進行雜交，作為一個新的臨床前資源，旨在將豐富的遺傳變異引入傳統近交系鹽敏感高血壓小鼠模型中，以調查遺傳多樣性對鹽敏感高血壓的表型、分子機制等方面的影響，以及對干預或治療措施的反應。鑒于該實驗設計的優點，以及越來越多的人意識到遺傳背景影響各種復雜性狀。在未來，如果將遺傳多樣性納入各種復雜性疾病的臨床前研究，將大大提高人類疾病小鼠模型的整體轉化潛力。此外，本實驗設計很可能廣泛適用于以轉基因的形式所構建的人類疾病小鼠模型，這樣的模型將更加貼近真實世界的人群。在這些情況下，鑒定影響疾病發生或嚴重程度的遺傳因素，將有利于對疾病發病機制進行深入了解。總的來說，遺傳多樣性小鼠是一個寶貴的資源，將更廣泛地應用于各種復雜性狀疾病的研究中，成為人類發現疾病生物學機制，進一步認識疾病的“新工具”。

Source: 中國實驗動物學報. 2024，32 （05），遺傳多樣性高血壓小鼠模型的建立與基因轉錄調控分析