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不知道大家有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)傳統(tǒng)節(jié)日，都繞不開(kāi)吃，更別提長(zhǎng)達(dá)7天的春節(jié)！每到春節(jié)，大家每天不是正在吃，就是在去吃的路上，小編是被安排得明明白白，雖然都說(shuō)"每逢佳節(jié)胖三斤"，但這話要是放到春節(jié)“還有只胖三斤這種好事？”而過(guò)了春節(jié)，如何減去一身肥膘都能迅速躥升為熱門(mén)話題。今天，小編就和大家聊聊肥胖。

肥胖簡(jiǎn)介

肥胖在中國(guó)已成為重大公共衛(wèi)生問(wèn)題。中國(guó)超重與肥胖的發(fā)病率和增長(zhǎng)速度均居世界首位，現(xiàn)已成為世界上超重和肥胖人數(shù)最多的國(guó)家。根據(jù)《中國(guó)居民營(yíng)養(yǎng)與慢性病狀況報(bào)告（2020年）》最新數(shù)據(jù)，目前中國(guó)的成人中已經(jīng)有超過(guò)1/2的人超重或肥胖，成年居民（≥18歲）超重率為34.3%、肥胖率為16.4%。這是首次中國(guó)成人超重和肥胖患病率>50%，預(yù)計(jì)到2030年，中國(guó)成人超重及肥胖患病率將達(dá)到61%[1]。

圖1.中國(guó)肥胖人群概況

超重和肥胖的定義是可損害健康的異常或過(guò)量脂肪累積。臨床上，常用身體質(zhì)量指數(shù)（BMI，Body Mass Index ）來(lái)評(píng)估肥胖與否。BMI（kg/m2）=體重（kg）/身高（m2），目前對(duì)于肥胖的診斷標(biāo)準(zhǔn)因地區(qū)、種族、不同學(xué)會(huì)等標(biāo)準(zhǔn)仍不統(tǒng)一。WHO診斷標(biāo)準(zhǔn)：BMI 18.5~25.0 kg/m2為正常體質(zhì)量，25.0~29.9 kg/m2為超重，≥30 kg/m2為肥胖。中國(guó)肥胖工作組和中國(guó)糖尿病學(xué)會(huì)將BMI<18.5 kg/m2定義為體質(zhì)量過(guò)低，BMI 18.5~23.9 kg/m2定義為正常體質(zhì)量，BMI 24.0~27.9 kg/m2定義為超重，BMI>28.0 kg/m2定義為肥胖[2]。

圖2.肥胖的常見(jiàn)原因(圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò))

肥胖和超重的根本原因是攝入卡路里與消耗卡路里之間的不平衡。隨著生活條件的進(jìn)步和城市化的發(fā)展，一方面人們?cè)絹?lái)越容易接觸到各類(lèi)美食，另一方面體力勞動(dòng)和運(yùn)動(dòng)的比例卻在飛速降低，這些都導(dǎo)致國(guó)人越來(lái)越胖。如果肥胖僅僅只是多長(zhǎng)幾斤肥膘那并沒(méi)什么好擔(dān)心的，但是研究表明肥胖與眾多疾病密切相關(guān)，如：心血管疾病（主要是心臟病和中風(fēng)），糖尿病，肌肉骨骼疾病（特別是骨關(guān)節(jié)炎——關(guān)節(jié)的一種高度致殘退行性疾病），某些癌癥（子宮內(nèi)膜癌、乳腺癌、卵巢癌、肝癌、結(jié)直腸癌等），除此之外，肥胖還可能帶來(lái)一系列嚴(yán)重的心理問(wèn)題[2]。

肥胖的研究進(jìn)展

龐大的肥胖人群疊加人們對(duì)美無(wú)止境的追求，讓肥胖成了一個(gè)經(jīng)久不衰的研究熱點(diǎn)。前文講過(guò)肥胖與體內(nèi)脂肪堆積過(guò)多或分布異常相關(guān)，而異常分布的脂肪組織會(huì)分泌不同的脂肪因子，包括瘦素、抵抗素、脂聯(lián)素和IL-6等[5,6]。根據(jù)生理環(huán)境，脂肪組織釋放脂肪因子選擇性地影響組織器官的功能及全身代謝，如調(diào)節(jié)食欲、激素和酶活性等。例如，隨著肥胖的發(fā)展，脂肪細(xì)胞體積不斷變大，并出現(xiàn)代謝異常，分泌的脂肪因子由抗炎因子轉(zhuǎn)變?yōu)榇罅看傺滓蜃印Ｖ疽蜃雍芸赡艹蔀闇p重和代謝治療的新靶點(diǎn)。

圖3.脂肪組織代謝異常

脂肪組織可以按照結(jié)構(gòu)和功能分為白色脂肪（WAT）、典型的棕色脂肪（BAT）和介于二者中間的米色脂肪（Beige/Brite）。白色脂肪主要以三酰甘油的形式儲(chǔ)存過(guò)剩的能量，與胰島素抵抗、代謝綜合征以及T2DM等代謝疾病相關(guān)；而典型棕色脂肪則主司產(chǎn)熱和葡萄糖代謝；米色脂肪細(xì)胞則是二者的中間轉(zhuǎn)換型，既可像棕色脂肪消耗能量，亦可嵌入白色脂肪組織。現(xiàn)有研究顯示，棕色脂肪可通過(guò)腸-BAT-腦軸產(chǎn)生飲食誘導(dǎo)的產(chǎn)熱效應(yīng)并抑制高熱量進(jìn)食行為，此外，低溫刺激可促進(jìn)棕色脂肪的葡萄糖攝取率。基于此，棕色脂肪被學(xué)界認(rèn)為是未來(lái)減重療法的切入點(diǎn)[7]。

圖4.棕色脂肪誘導(dǎo)的產(chǎn)熱并抑制進(jìn)食

為了助力脂肪組織相關(guān)的基礎(chǔ)研究，南模生物在小鼠脂肪組織特定marker基因中敲入Cre重組酶元件，構(gòu)建了多種Cre工具鼠。具體模型信息見(jiàn)下表：

肥胖動(dòng)物模型概述

肥胖的人群快速增長(zhǎng)，我們迫切的需要更加安全有效的治療方法。合適的動(dòng)物模型不但可以縮短基礎(chǔ)研究的時(shí)間，也可以加速減肥藥物從實(shí)驗(yàn)室研究到臨床應(yīng)用的步伐。當(dāng)使用動(dòng)物模型進(jìn)行肥胖研究時(shí)，存在各種干擾因素，如遺傳背景、飲食、性別等，我們需要根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)選擇合適的模型。下面小編將對(duì)肥胖研究中常用的小鼠、大鼠模型進(jìn)行詳細(xì)介紹[4]。

圖5.模型影響因素

1.食物誘導(dǎo)模型

飲食誘導(dǎo)的動(dòng)物肥胖模型與人類(lèi)肥胖相似，而且能較好反映人體肥胖的發(fā)病機(jī)制，比如體重的緩慢增加和繼發(fā)的胰島素抵抗。但是模型建立耗時(shí)較長(zhǎng)，成本較高，實(shí)驗(yàn)結(jié)果受品系、性別、年齡、飲食、表觀遺傳等因素影響較大。

品系：近交系的遺傳差異影響其對(duì)飲食誘導(dǎo)的肥胖和糖尿病的易感性。C57BL/6J常用于飲食誘導(dǎo)肥胖（diet-induced obesity，DIO）模型，因?yàn)樗子诎l(fā)展為嚴(yán)重肥胖、脂肪積累、葡萄糖耐受不良和中度胰島素抵抗。而其他近交系如SWR/J和 A/J小鼠對(duì)于DIO及相關(guān)并發(fā)癥敏感性低，使其成為研究人類(lèi)肥胖抵抗的理想模型。但對(duì)于藥物抗糖尿病藥效研究，DIO C57BL/6J小鼠模型并不是理想的選擇，因?yàn)樵撈废岛苌侔l(fā)展成高血糖癥或胰島萎縮，而C57BL/6N品系小鼠經(jīng)過(guò)3周高脂飲食即可出現(xiàn)肝脂肪變性、高血糖癥和高胰島素血癥。DIO的大鼠品系之間也存在差異，常用大鼠為遠(yuǎn)交品系，如Sprague Dawley、Wistar、LongEvans等。

圖6.C57BL/6J小鼠

       性別：雄性小鼠更容易發(fā)生DIO，并且比雌性小鼠進(jìn)展更快且程度更大。飲食誘導(dǎo)的胰島素抵抗性別差異顯著，比如肥胖程度相近，4個(gè)月雄性Zucker Diabetic Fatty (ZDF)大鼠會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的高血糖癥和低胰島素血癥，而雌性ZDF大鼠則終其一生保持正常的血糖水平和胰島素水平。目前，臨床前研究普遍使用雄性大小鼠，雌性嚙齒動(dòng)物備受冷落，因?yàn)榇菩园l(fā)情會(huì)引起無(wú)法預(yù)料的實(shí)驗(yàn)變化。此外，雄性常具有更明顯的疾病表型。顯然，這導(dǎo)致了很多前期結(jié)果在臨床上缺乏轉(zhuǎn)化價(jià)值，尤其是在女性肥胖治療上。

       年齡：年齡是影響肥胖研究的另一個(gè)重要因素。常用于代謝研究的C57BL/6J小鼠體重隨著年齡增長(zhǎng)而增加，在9個(gè)月時(shí)達(dá)到高峰，老年C57BL/6J小鼠（22月齡）與3月齡小鼠相比肌肉體重減少而脂肪重增加。另一個(gè)重要因素是飲食干預(yù)開(kāi)始時(shí)鼠的年齡，若小鼠年齡較小（<8周，經(jīng)驗(yàn)值）時(shí)開(kāi)始喂養(yǎng)HFD，則隨后的肥胖和肥胖癥表型并不會(huì)特別明顯。

       飲食：輕微的飲食差異就可以極大地影響代謝參數(shù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。例如，大鼠膳食中動(dòng)物源脂肪（如豬油）對(duì)肥胖和胰島素抵抗的影響比植物脂肪更為顯著。即使細(xì)微差異，如不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸的比例以及飲食形態(tài)（液體與固體）的改變，都會(huì)導(dǎo)致不同的DIO結(jié)果。此外，必須考慮食物顆粒的質(zhì)地和硬度，研究表明以粉狀低脂飲食喂養(yǎng)的小鼠會(huì)自發(fā)產(chǎn)生多余脂肪；同時(shí)，也需要保證營(yíng)養(yǎng)成分在每個(gè)生產(chǎn)批次中可重復(fù)性。如果研究目標(biāo)是評(píng)估特定飲食成分的影響，研究人員還必須注意選擇適當(dāng)?shù)膶?duì)照飲食。

圖7.常見(jiàn)高脂飼料

       當(dāng)前，人類(lèi)每天從脂肪中攝取的熱量約占30%，遠(yuǎn)低于諸多DIO研究中嚙齒動(dòng)物攝入量（40%-60%卡路里來(lái)自脂肪），而特殊HFD（近80%的卡路里來(lái)自脂肪）研究結(jié)果的實(shí)際價(jià)值就更值得懷疑。此外，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)性肥胖誘導(dǎo)飲食缺乏人類(lèi)飲食的復(fù)雜性和多樣性，這也導(dǎo)致DIO的實(shí)驗(yàn)結(jié)果缺乏可信度，有一種更好地模擬臨床肥胖人群表現(xiàn)出的享樂(lè)性過(guò)度食欲替代方法，即在自由飲食中，嚙齒類(lèi)動(dòng)物可以自由地吃到幾種不同的可口高能量“垃圾”食物（除了普通的食物和水）。因此，和高脂飲食組相比，自由飲食組有助于出現(xiàn)更顯著的體重增加和更嚴(yán)重的糖尿病癥狀。

2. 單基因突變模型

       單基因模型適用于新治療靶點(diǎn)的后續(xù)驗(yàn)證，廣為熟知的如ob/ob和db/db小鼠、ZDF大鼠等，這里以ob/ob和db/db小鼠為例簡(jiǎn)單介紹其特點(diǎn)。這兩種小鼠由美國(guó)緬因州巴港杰克森實(shí)驗(yàn)室的Douglas Coleman發(fā)現(xiàn)，前者表現(xiàn)為嚴(yán)重肥胖（obesity，簡(jiǎn)寫(xiě)為ob），后者表現(xiàn)為嚴(yán)重糖尿病（diabetes，簡(jiǎn)寫(xiě)為db），其命名由此得來(lái)。

圖8. ob/ob小鼠與聯(lián)體共生實(shí)驗(yàn)

       Coleman利用ob/ob小鼠、db/db小鼠和正常小鼠完成了一系列聯(lián)體共生實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，Coleman認(rèn)為正常小鼠的脂肪組織可產(chǎn)生一種活性因子，與受體結(jié)合后抑制小鼠進(jìn)食，減少脂肪儲(chǔ)積。db/db小鼠產(chǎn)生過(guò)量活性因子但是缺乏相應(yīng)受體，ob/ob小鼠無(wú)法產(chǎn)生活性因子但是相應(yīng)受體正常。這個(gè)猜想完美解釋了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但Coleman一直未能找到這個(gè)因子。直到1994年，Jeffrey Friedman利用定位克隆技術(shù)才發(fā)現(xiàn)了小鼠肥胖基因以及人類(lèi)同源基因，后通過(guò)免疫學(xué)方法確定了肥胖基因的產(chǎn)物并將其命名為瘦素（leptin），關(guān)于ob/ob小鼠和db/db小鼠的爭(zhēng)論至此方塵埃落定。

3.單基因編輯模型 

       通過(guò)靶向基因突變/敲除可研究目標(biāo)基因的生理功能，但是這種方式存在一定局限性。主要原因在于生物體在發(fā)育過(guò)程中存在代償機(jī)制，突變或者被敲除基因的功能可由其他基因代償。比如GLP-1R胚系基因敲除小鼠給予高脂飲食后并未表現(xiàn)為肥胖，而且糖耐量?jī)H輕度受損。如果單純看這個(gè)結(jié)果，GLP-1RA類(lèi)藥物基本上不會(huì)帶來(lái)代謝獲益，但實(shí)際上GLP-1RA是當(dāng)前治療肥胖和T2DM的同類(lèi)最佳藥物。

       目前研究者們已經(jīng)從449個(gè)突變系27000只小鼠系統(tǒng)表型篩選中發(fā)現(xiàn)了50多個(gè)與葡萄糖穩(wěn)態(tài)、代謝或肥胖表型參數(shù)相關(guān)的基因，如Leptin、ApoE、ApoB、Ucp1等，這些基因的敲除小鼠在研究肥胖上發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，我們可以預(yù)期未來(lái)用于肥胖癥和糖尿病的單基因動(dòng)物模型數(shù)量將急劇增加，南模生物自主構(gòu)建了多種肥胖相關(guān)的基因修飾大小鼠模型，助力肥胖相關(guān)研究，模型信息詳見(jiàn)下表：

       相較于單基因模型，多基因模型能夠更好地模擬人類(lèi)肥胖/糖尿病的發(fā)病機(jī)制，適用于治療有效性和安全性的綜合評(píng)價(jià)，比如C57BL6/J小鼠、Sprague-Dawley大鼠。即使在相同的遺傳背景下，多基因模型個(gè)體異質(zhì)性仍比較明顯。比如在高脂飲食條件下，只有60%的C57BL6/J小鼠和50%的Sprague-Dawley大鼠表現(xiàn)為肥胖，其余的小鼠/大鼠表型與對(duì)照組相似。這種個(gè)體異質(zhì)性與人類(lèi)不同個(gè)體對(duì)肥胖不同程度的易感性遙相呼應(yīng)，考慮可能與表觀遺傳相關(guān)。

圖9. 常用肥胖研究模型分類(lèi)

5.機(jī)械誘發(fā)模型 

       機(jī)械性損毀下丘腦腹內(nèi)側(cè)可導(dǎo)致過(guò)度飲食、體重增加和脂肪儲(chǔ)積等復(fù)雜表型，但畢竟方法略顯原始。這種機(jī)械性手段不僅破壞了神經(jīng)元，也破壞了不同腦區(qū)之間的神經(jīng)連接。目前，研究人員更偏愛(ài)采用針對(duì)特定腦區(qū)、甚至某一腦區(qū)特定細(xì)胞的靶向基因編輯技術(shù)。

結(jié)語(yǔ)

       當(dāng)今世界，不管是發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家，肥胖的患病率都在快速增長(zhǎng)。我們已經(jīng)身處“肥胖大流行（obesity epidemic）”時(shí)代，肥胖研究正當(dāng)時(shí)。無(wú)論您需要飲食誘導(dǎo)的肥胖大小鼠，還是需要基因修飾的肥胖模型，都可以隨時(shí)聯(lián)系我們！

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華醫(yī)學(xué)會(huì)內(nèi)分泌學(xué)分會(huì), 中華中醫(yī)藥學(xué)會(huì)糖尿病分會(huì), 中國(guó)醫(yī)師協(xié)會(huì)外科醫(yī)師分會(huì)肥胖和糖尿病外科醫(yī)師委員會(huì), 等 . 基于臨床的肥胖癥多學(xué)科診療共識(shí)（2021 年版)[J]. 中華消化外科雜志,2021, 20(11): 1137-1152. DOI: 10.3760/cma.j.cn115610-20210829-00422.

[2] https://www.who.int/zh/news-roo?m/fact-sheets/detail/obesity-and-overweight

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[7]Endpts.com/kallyope-lands-112-million-series-c-to-ride-the-gut-brain-axis-for-another-3-years/.