单一糖尿病QTL源自OLETF大鼠是一个足够的代理严重糖尿病表型与瘦素信号缺陷相结合

文摘

肥胖被认为是疾病的主要病原体之一,如2型糖尿病、中风和心脏病。由于其复杂的病因,建立动物模型很有用越来越更好的关键分子了解肥胖影响疾病的发展。OLETF大鼠2型糖尿病是一个自发的模型。我们映射14高血糖主要的基因组OLETF大鼠,随后生成一组每句话菌株具有OB-R突变F344遗传背景。在这里,我们表明,一个位点,Nidd2 /肥胖,是高度敏感。当瘦素受体突变introgressed到Nidd2 /同类品系,河鼠显示高血糖相当于父母OLETF大鼠的。这表明Nidd2 /轨迹与瘦素信号通路有很强的遗传交互。此外,当另一个高血糖QTL Nidd1 /此外结合,应变发展明显的糖尿病。一个QTL分析在自发模型通常只产生轻微的影响量化特征,这使得它难以克隆基因。我们的新模型不仅可以帮助确定致病基因,还研究肥胖与QTL控制糖尿病特征。

1。介绍

糖尿病是一个主要的全球公共卫生负担近年来。全球增长的2型糖尿病患者群体(T2D)数量急剧上升,预计到2030年将翻倍(1,2]。因此,机械的需求增加和药物开发研究疾病。像其他常见的疾病,2型糖尿病是多基因和结果从一个在多个遗传之间复杂的相互作用以及环境组件(3]。

人类全基因组关联研究(GWAS)代表最广泛探索遗传分析方法的多因子的常见疾病,包括T2D [4]。然而,遗传异质性和巨大的变化在环境因素暴露水平很难识别人类2型糖尿病易感性位点。然而,最近进步的高性能测序和基因表达技术允许搜索常见基因变异的形式构成“共同”2型糖尿病或肥胖在人类5- - - - - -7]。尽管这些努力,只有几个例子中糖尿病基因已使用转基因研究[8]。

因此,潜在的互补的人类研究中,方法是非常重要的问题利用适当的实验模型(9,10]。OLETF大鼠是一个被广泛研究自发性糖尿病模型与晚发型等特点(年龄18周后)高血糖,轻度肥胖,和多基因表型的性质(11]。OLETF传统基因分析都是基于映射使用微卫星标记的QTL,其次是QTL的遗传隔离在句菌株(12- - - - - -14]。尽管位点的分子特征还没有到来,仔细描述句老鼠提供了一些有用的洞察的潜在机制致病突变操作(15- - - - - -17]。例如,它表明高血糖的QTL的确认了在我们的研究中,Nidd2 /,不仅会导致高血糖还会增加肥胖,这表明QTL可能使病毒更容易肥胖15]。为了解决糖尿病的效果Nidd2 /受到严重肥胖的存在条件,我们结合吗Nidd2 /轨迹,瘦素受体变异来源于Zucker肥鼠(18]。此外,因为它也显示有一个上位相互作用Nidd2 /和Nidd1 /,另一个主要的高血糖的QTL OLETF大鼠基因组中,我们进一步检查基因交互的瘦素受体基因突变。

2。材料和方法

2.1。老鼠菌株和动物的过程

所有的老鼠都保持在特定的无菌条件下。温度(°C)、湿度(%),和空调都是控制。老鼠可以免费获得自来水和标准实验室chow (MF;Orietnal酵母有限公司、日本东京)和维持在12 h光明与黑暗周期(7点/ 7点)。本研究动物过程中使用德岛大学动物实验委员会的批准。

2.2。同类品系育种

句话动物是由速度句方法(14,19]。首先,瘦素受体(OB-R)突变来自Zucker肥老鼠被引入fischer - 344鼠(F344 / Crj)背景(18,20.]。染色体上的瘦素受体被映射到q33 5。Zucker肥鼠(Zucker / Slc)从日本获得了Slc, Inc .(日本滨松)。男性Zucker脂肪和女性F344大鼠穿越F1的后代。随后,五代回交交配都是由男性和女性后代间F344大鼠。在每一代,microsatellite-based基因分型进行选择最好的男性存在OB-R突变和最大的F344受体基因组部分在剩余的基因组区域。因为该OB-R突变是无菌的,杂合子动物选择每一代为了保持压力。压力被任命为F.ZF -lepr。其他句菌株被命名为类似。

一旦同类品系具有OB-R F344背景建立了突变,F。ZF-lepr与F.O——交叉Nidd1 /F.O -Nidd2 /F.O -Nidd1&2 /为了生成相应的两到三句话的菌株(14]。染色体区域Nidd1 /和Nidd2 /大约26.6厘米由D7Mgh16和D7Mgh20染色体7和29.5厘米由D14Rat23 D14Rat12 14号染色体上的分别。introgressed句老鼠Nidd1 /和OB-R名叫F.ZF / O -lepr,Nidd1 /。相应的其他句菌株命名。

2.3。基因分型

隔离和DNA聚合酶链反应(PCR)扩增的微卫星标记进行如前所述[13]。微卫星标记的引物从英杰公司购买(CA)卡尔斯巴德。OB-R突变的识别,使用以下引物(20.]。

2.4。OGTT分析

口服葡萄糖耐量试验(OGTT)进行了本质上相同的方式如前所述[13]。简单地说,雄性老鼠15周的年龄是禁食过夜;测量血糖水平与优势II(罗氏)0,后30、60、90和120分钟2.0 g的口服葡萄糖(在2.8葡萄糖溶液)每公斤体重。血清免疫反应性的胰岛素水平测定在禁食的ELISA鼠标/大鼠胰岛素(说法,日本)。的血清总胆固醇、甘油三酯、non-esterified和光,脂肪酸测定试剂从kouichi日本。血清中瘦素和脂联素与森永的ELISA试剂盒测定(日本)和大冢(日本),分别。OGTT后一周,肠系膜脂肪组织被切割和称重,腹膜后,和附睾脂肪垫(21]。

2.5。统计分析

所有的值表示为±SE除非另有说明。统计学意义上的差异与posthoc评估使用方差分析测试,矫正人员的测试(StatView, SAS研究所INc .)比较句菌株之间的所有特征。

3所示。结果

双同类品系显著升高血糖水平。

因为高血糖的主要通过交叉OLETF和F344大鼠之间,后续句菌株是由introgressing OLETF-derived QTL在F344背景(14]。因此,首先,我们旨在构建同类品系具有Zucker Fatty-derived瘦素受体突变的背景F344大鼠(18]。由此产生的应变,F.ZF -lepr显示,轻度高血糖在15周的年龄(图1)。没有显著差异F.ZF——之间的血糖水平lepr和前驱糖尿病的年轻OLETF大鼠,这表明在normoglycemic F344瘦素受体遗传背景单一突变是不足够的发展明显的糖尿病表型。结果也符合事实Zucker脂肪(ZF),与Zucker糖尿病脂肪(ZDF)老鼠,相对正常的葡萄糖代谢[22]。因此,没有额外的基因改造,叛逃瘦素信号单独至少这个突变等位基因在遗传背景无法引起表型明显糖尿病尤其是在年轻的时候。相反,当Nidd2 /轨迹是添加到F.ZF -lepr,血糖水平升高显著高于F.ZF -lepr老鼠(图1)。因为一个句话只老鼠拥有Nidd2 /轨迹F344大鼠基因组中显示重要然而轻度高血糖(14,17),这个结果表明的效果Nidd2 /是放大了肥胖和/或瘦素信号的放松管制。这个上位性之间的关系Nidd2 /和lepr是独一无二的,因为当吗Nidd1 /,另一个主要的高血糖的QTL和瘦素基因突变后,血糖水平轻微增加,但没有达到统计学意义。

图1

lepr lepr Nidd1 / lepr Nidd2 / lepr 口服葡萄糖注射液对等离子体的影响句菌株的葡萄糖。葡萄糖耐量15-week-old老鼠的句话菌株F.Z -(圆),F.Z / O -,(三角形),F.Z / O -,(广场),OLETF大鼠(十字架)和F344(满广场)。,,与F.Z -。

接下来我们测试上位相互作用Nidd1 /和Nidd2 /当瘦素信号严重受损(17]。我们发现大多数的老鼠进行OGTT死显然由于高血糖的冲击,分析表明三句话老鼠甚至更严重的糖尿病。与此一致的是,triple-congenic老鼠表现出极高的葡萄糖水平在快速条件(表中1)。考虑到Nidd1 /轨迹就没有施加任何高血糖的影响,结果表明有一种强烈的基因之间的相互作用Nidd2 /和Nidd1 /位点。


	F344	F.ZF -lepr	F.ZF / O -lepr Nidd1 /	F.ZF / O -lepr Nidd2 /	F.ZF / O -lepr, Nidd1和2 /	OLETF
	()	()	()	()	()	()

葡萄糖(mg / dL)	75.1±2.6	94.5±4.9	117.2±6.1	117.4±5.1	172.7±11.2 * * *	80.2±2.6
胰岛素(ng / mL)	2.21±0.22	48.8±5.2	78.4±9.3 *	70.9±11.9	72.0±10.5	1.63±0.3 *
TCHO (mg / dL)	64.8±2.4	234.2±26.2	439.3±38.4 * *	227.2±19.0	370.5±55.9	97.9±3.7
TG (mg / dL)	174.2±15.0	1170±165	1720±145	777±106	617±122	122.7±14.3 * *
NEFA(毫克当量/ L)	0.87±0.13	4.28±0.50	6.33±0.5 *	3.45±0.4	2.11±0.4	0.75±0.05 *
脂肪重量(克)
肠系膜脂肪	7.1±0.4	15.6±0.8	14.5±0.4	10.4±0.5 * * *	11.4±1.7 *	9.5±0.5 * * *
腹膜后脂肪	7.6±0.4	15.0±0.8	14.5±0.4	13.3±0.6	13.2±1.0	15.5±1.2
附睾的脂肪	9.0±0.5	13.8±0.6	12.5±0.4	9.9±0.3 * * *	9.2±1.0 * * *	8.6±0.5 * * *
肥胖指数(%)^一个
Mesentric脂肪	2.23±0.11	3.63±0.16	3.52±0.06	2.95±0.18 *	3.23±0.34	1.96±0.07 * * *
腹膜后脂肪	2.39±0.09	3.47±0.13	3.52±0.07	3.72±0.86	3.79±0.11	3.20±0.19
附睾的脂肪	2.81±0.11	3.23±0.13	3.02±0.06	2.79±0.11	2.62±0.14	1.79±0.07 *
体重(30 w) (g)	314.3±5.6	417.5±8.5	403.5±9.3	349.8±7.9 * * *	343.8±13.6 * *	481.0±13.3 *

TC:总胆固醇;TG:甘油三酯;NEFA: nonesterified脂肪酸。
Sixteen-week-old禁食男性被用于测量除了葡萄糖,胰岛素,体重,测量在OGTT分析15周的年龄。
数据显示为±SE。
^一个Adipocity指数确定使用每个脂肪垫和体重(脂肪重量/体重的百分比)。
*;* *;* * *与F.ZF -lepr。
F344数据显示为参考,因此不需要进行统计分析。

脂质新陈代谢是高度管制的同类品系。

为了获得进一步的了解,我们比较各种生化参数的空腹状态(表1)。正如所料,F.ZF——的体重lepr从F344显著增加。然而,F.ZF / O -lepr,Nidd2 /和F.ZF / O -lepr,Nidd1&2 /显示,而减少体重相比F.ZF -lepr或F.ZF / O -lepr,Nidd1 /。糖尿病患者减肥随着疾病的进展。我们认为这就是反映在句老鼠拥有的体重Nidd2 /轨迹。因此脂肪重量F.ZF / O -lepr,Nidd2 /和F.ZF / O -lepr,Nidd1&2 /也减少了与F.ZF -lepr或F.ZF / O -lepr,Nidd1 /再次,表明临界糖尿病条件这些菌株。

总胆固醇和non-esterified脂肪酸增加F.ZF / O -lepr,Nidd1 /老鼠。虽然统计学意义没有检测到,甘油三酯水平也升高。然而,其他糖尿病菌株没有任何区别这些参数相比F.ZF -lepr再次,这是可能由于显著的减肥。鉴于F.ZF / O -lepr,Nidd1 /没有高血糖的,血浆中脂质含量高可以反映这一毒株的前驱糖尿病的条件。

胰岛素水平大幅提高的老鼠lepr突变。这可能是由于瘦素信号的零条件(18]。有趣的是,Nidd的主要倾向于进一步加剧胰岛素抵抗,表明符合我们以前的报告,Nidd对胰岛素的行动轨迹影响的负面影响(17]。

4所示。讨论

在这项研究中,我们表明,单一的QTL,即Nidd2 /,足以引起严重的高血糖如果瘦素信号同时抑制。这是非常重要的证明之前,Nidd2 /本身只显示轻度高血糖就像其他高血糖的主要(14]。这意味着有一些强烈的瘦素信号传导基因之间的交互组件和/或合成肥胖生理学和诱发基因映射到QTL。

在鼠标,无论是单一功能丧失的突变瘦素或其受体的发展严重的糖尿病取决于遗传背景。例如,BTBR T (+) (BTBR)老鼠产生明显的糖尿病症状而C57BL / 6 (B6)应变显示只有轻度高血糖使用突变作为一种压力源(23,24]。同样Zucker糖尿病脂肪(ZDF)大鼠的特殊亚系Zucker脂肪,显示糖尿病患者表型可能由于diabetes-susceptibility等位基因(25,26]。因此,虽然瘦素信号是非常重要的对于理解糖尿病的病因,遗传成分,对胰岛素的需求行动应对肥胖状态应该使用糖尿病动物模型研究的焦点。事实上,敏化战略屏幕,严重的压力引发异常代谢表型沉默开始轴承附近,否则将导致致病基因的识别和水果最近[27- - - - - -30.]。

值得注意的是Nidd1 /是相当的反差Nidd2 /它没有导致任何进一步高血糖瘦素信号不足的状况。因为Nidd1 /独自一人就足以影响F344葡萄糖代谢的遗传背景,中国政府强大的影响力,瘦素受体变异可能是“掩蔽”QTL的影响。在这方面,值得注意的上位是显而易见的三重同类品系,这让我们推测,这两个主要的表达糖尿病中发挥重要作用的动物变得肥胖的主要原因是其他遗传因素的影响。

OLETF大鼠的特点之一是,在这紧张的糖尿病症状20周后成为公开的年龄或以上(31日]。在当前的研究中分析了老鼠的年龄是15周大。因此,OLETF大鼠的血糖过多的表型是没有发育完全。即便如此引人注目的血糖水平Nidd2 /有句话菌株远高于父母OLETF应变。这表明可能存在位点抑制糖尿病的主要OLETF大鼠基因组中,这可能不是太奇怪的考虑到表达复杂的特征是大量基因组件之间的复杂的相互作用的结果,这种情况对于高血压模型(32]。

总之,新的同类品系携带单QTL源自OLETF大鼠显示严重高血糖与肥胖相结合通过瘦素受体突变表型。高血糖是进一步加剧了另一个QTL,暗示他们之间强大的上位。希望这个模型将有助于揭示分子机制的一种新的人类2型糖尿病。

确认

本研究在一定程度上支持国家大量物种项目(NBRP)大鼠在日本(k . Matsumoto)和教育部、日本文化、体育、科学和技术(k . Matsumoto)。

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