小鼠誘發(fā)糖尿病過程中糖代謝相關(guān)基因的甲基化研究.pdf

1、糖尿病是一種嚴(yán)重危害人類健康的慢性代謝疾病，主要特征是胰島β細(xì)胞分泌的胰島素相對(duì)或絕對(duì)不充分引起的高血糖。糖尿病患者中2型糖尿病患者約占90％左右。糖尿病及其并發(fā)癥已經(jīng)成為嚴(yán)重影響人類健康生活重大問題。此外，糖尿病還因其治療成本高，發(fā)病時(shí)間長甚至發(fā)展成終身疾病，給患者自身以及家庭和社會(huì)都帶來嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。因此，闡明糖尿病的發(fā)病機(jī)制從而進(jìn)行針對(duì)性治療具有重要意義。
　　研究糖尿病發(fā)病機(jī)制首先應(yīng)選擇合適的動(dòng)物模型。特殊膳食誘發(fā)糖尿病小鼠

2、造模是指給小鼠飼喂特殊食物（多數(shù)為高脂肪和糖類）飼喂，誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生肥胖、高血糖和胰島素抵抗等糖尿病相關(guān)特征。食物誘發(fā)的糖尿病小鼠模型不僅在發(fā)病因素和疾病特征等方面與人類2型糖尿病相似，且模型小鼠飼喂條件和成本較低、操作簡(jiǎn)便，具有較高的科學(xué)和使用價(jià)值。
　　糖尿病的發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜，涉及到肥胖、衰老、精神因素、遺傳因素和表觀遺傳因素等。近年來關(guān)于2型糖尿病表觀遺傳機(jī)制的研究越來越多，比如組蛋白修飾和DNA甲基化等。表觀遺傳是指在不改

3、變DNA序列情況下影響基因表達(dá)并產(chǎn)生可遺傳表型。其中，DNA甲基化發(fā)生在富含CpG的基因啟動(dòng)子區(qū)，一般情況下基因啟動(dòng)子區(qū)的高甲基化會(huì)負(fù)調(diào)控該基因表達(dá)，并且這種修飾能通過影響糖尿病相關(guān)基因的表達(dá)而最終影響糖尿病的發(fā)生發(fā)展。
　　本研究選擇C57BL/6J雄性小鼠給予高脂高糖食物飼喂，并在食物誘導(dǎo)過程中檢測(cè)體重、血糖、血脂、胰島素和瘦素等相關(guān)生理生化指標(biāo)，以判斷小鼠是否發(fā)展成為糖尿病。在經(jīng)過特殊膳食飼喂后，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組表現(xiàn)出高血糖和高胰

4、島素水平，以及胰島素抵抗等糖尿病典型特征，但在繼續(xù)飼喂9個(gè)月后發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組的血糖和胰島素水平都顯著下降，基本恢復(fù)到正常水平，其胰島素抵抗亦消失。這表明單純對(duì)小鼠進(jìn)行高脂高糖食物誘導(dǎo)可能不會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的糖尿病小鼠模型。
　　此外，本研究還選擇了糖代謝相關(guān)基因進(jìn)行DNA甲基化和RNA表達(dá)關(guān)系的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)肝臟中相關(guān)基因（GLUT2、PPARGC1A、INSR、GCK和PKLR）、胰腺中相關(guān)基因（GLUT2、INS2和PDX-1）、肌肉和

5、脂肪組織中相關(guān)基因（LEP、PPARGC1A、INSR和GLUT4）的表達(dá)均會(huì)受到高脂高糖食物處理的影響。在此基礎(chǔ)上，隨機(jī)檢測(cè)了肝臟（GLUT2）、胰腺（INS2和PDX-1）和脂肪（LEP）中關(guān)鍵基因啟動(dòng)子區(qū)甲基化狀況，發(fā)現(xiàn)肝臟GLUT2基因（-321bp）、胰腺INS2基因（-1664bp和-1633bp）和PDX-1基因（-1667bp和-1590bp），以及脂肪LEP基因（-181bp）啟動(dòng)子區(qū) CpG位點(diǎn)的甲基化，可能影響了其

6、所驅(qū)動(dòng)基因的表達(dá)。這些基因的表達(dá)狀態(tài)與糖尿病關(guān)系密切，表明GLUT2、INS2、PDX-1和LEP基因啟動(dòng)子區(qū)的甲基化可能與糖尿病發(fā)病密切相關(guān)。
　　本研究通過單純飼喂高脂高糖食物能否誘發(fā)模型小鼠發(fā)生糖尿病進(jìn)行了探索，結(jié)果證明單純飼喂高脂高糖食物在一定時(shí)期內(nèi)（6個(gè)月）可誘導(dǎo) C57BL/6J小鼠產(chǎn)生肥胖和胰島素抵抗等2型糖尿病的典型特征，導(dǎo)致肝臟 GLUT2基因（-321bp）、胰腺 INS2基因（-1664bp和-1633bp）

7、和 PDX-1基因（-1667bp和-1590bp），以及脂肪LEP基因（-181bp）啟動(dòng)子區(qū)CpG位點(diǎn)的甲基化并下調(diào)這些基因表達(dá)，但經(jīng)過一定時(shí)間（9個(gè)月）后這些異常特征又自動(dòng)恢復(fù)正常。提示單純飼喂高脂高糖食物不能誘發(fā)C57BL/6J雄性小鼠發(fā)生糖尿病，要成功構(gòu)建該鼠種糖尿病模型還可能需要同時(shí)施加其他誘發(fā)因素（如STZ、精神緊張脅迫等），使其超過糖穩(wěn)態(tài)調(diào)控閾值，產(chǎn)生不可恢復(fù)的病例和生理變化，才能構(gòu)建穩(wěn)定的糖尿病C57BL/6J小鼠模型