文摘
数量性状位点(QTL)定位映射在隔离的十字架NSY (Nagoya-Shibata-Yasuda)小鼠2型糖尿病动物模型,非糖尿病的应变影响他老鼠已经确定致糖尿病的主要在多个染色体。QTL在染色体11 (Chr11) (Nidd1n)显示高血糖的最大影响是我们以前的研究证实了与纯合子小鼠consomic C3H-11NSY,整个NSY-derived Chr11 introgressed到控制影响背景基因。C3H-11NSY老鼠也显示链脲霉素(STZ)的敏感性。在目前的研究中,我们构造杂合的C3H-11NSY老鼠和详细分析了表型与纯合子C3H-11相比NSY摘要:老鼠。杂合的C3H-11NSY小鼠血糖水平和STZ敏感性显著高于那些影响老鼠。高血糖和杂合的C3H-11 STZ敏感性NSY然而,老鼠在纯合子C3H-11不是那么严重NSY老鼠。体重和脂肪垫的重量在杂合的C3H-11NSY老鼠在摘要和纯合子C3H-11类似NSY老鼠。这些数据表明,基因渗入的Chr11 diabetes-susceptible NSY应变到diabetes-resistant影响导致葡萄糖耐量显著变化和STZ易感性即使在一个杂合的状态,并暗示的基因或基因遗传模式的Chr11高血糖和STZ敏感性是添加剂。
1。介绍
2型糖尿病患者有一个复杂的表型与受损的胰岛素分泌,胰岛素抵抗在肝脏和外围组织,并增加肝葡萄糖生产,所有这些都有助于发展明显高血糖(1]。人类2型糖尿病的遗传解剖是很困难的,因为遗传异质性,multigenicity和环境变化。在人类克服这种复杂性的一种方法是使用定义良好的2型糖尿病的动物模型。
NSY (Nagoya-Shibata-Yasuda)鼠标是一个天生的2型糖尿病动物模型的自发发展(2,3]。动物是中度肥胖,受损的胰岛素对葡萄糖和胰岛素抵抗导致糖尿病(2,3]。数量性状位点(QTL)定位映射与非糖尿病患者隔离穿过NSY的应变影响他在多个染色体已经确定糖尿病引起的经济价值4,5]。使用consomic策略,我们以前的数量性状位点(QTL)定位,Nidd1n11号染色体上(Chr11)影响含有葡萄糖相关表型(6,7]。构造应变,C3H-11NSY上,带着纯合子NSY-derived diabetes-susceptible Chr11 C3H-derived diabetes-resistant背景基因,显示高血糖(6)和链脲霉素(STZ)敏感性[7相比之下,控制影响应变。虽然这些数据明显表明致糖尿病的基因的存在(s)鼠标Chr11,剂量效应和基因的遗传模式的(s)负责每个糖尿病引起的表型仍然不清楚。在目前的研究中,我们构造杂合的C3H-11NSY老鼠,并详细分析了表型与纯合子C3H-11相比NSY摘要:老鼠。
2。材料和方法
2.1。动物
NSY老鼠(2]最初从分支获得医院的名古屋大学医学院。摘要:他从查尔斯河实验室老鼠购买(日本神奈川)。这些菌株是由兄妹交配。维护男性影响他老鼠用于这项研究(研究1,研究2)。
C3H-11 consomic应变NSY,以前构造使用分子标记辅助方法(6,7]。不久,通过交配雄性小鼠获得F1 (NSY×影响他)。这些男性与影响他的雌性交配,和他们的男性后代,Chr11杂合的,被用于下一代。重复此过程,直到所有的标记背景打字成为影响的纯合子基因型(N6或N7),此时一个杂合的consomic应变得到和雄性小鼠被用于这项研究(杂合的C3H-11NSY:研究1)。
杂合的老鼠为Chr11 intercrossed Chr11获得纯合子小鼠。构造纯合子C3H-11NSY老鼠由兄妹交配。分析男性杂合的C3H-11NSY老鼠在这项研究(为研究2),男纯合子C3H-11NSY与雌性交配影响他的老鼠。
所有小鼠免费自来水和一个标准的饮食(CRF-1:东方酵母,东京,日本)在一个装有空调的房间(22 - 25°C)与一个12 h光暗周期(6:00-18:00 h)在动物设施的大阪大学医学院毕业。批准的实验是大阪大学研究生院医学伦理委员会。
2.2。杂化C3H-11 Hyperglycemia-Related表型的分析研究NSY和摘要(研究1)
葡萄糖耐量进行腹腔内葡萄糖耐量试验(ipGTT) (2 g葡萄糖/公斤体重)overnight-fasted老鼠在48周的年纪,和测量血糖水平(0,30、60、90和120分钟使用过剩E(京都第一核电站Kagaku,京都,日本)。血糖曲线下的面积(gAUC)计算根据葡萄糖测量梯形法则(0)30、60、90和120分钟。
葡萄糖胰岛素分泌的反应是评估腹腔内葡萄糖耐量试验(ipGTT) (2 g葡萄糖/公斤体重)在小鼠overnight-fasted 52周的年龄、血糖和血浆胰岛素水平以0,15日和30分钟。血浆胰岛素水平测量使用enzyme-immunosorbent试验(ELISA)工具包(说法,日本横滨)。胰岛素值微克每升了ELISA被转换为皮摩尔每升174乘以一个系数。增量葡萄糖(ΣΔ葡萄糖)和增量计算胰岛素(胰岛素ΣΔ)测量的0,15日和30分钟。Insulinogenic指数计算ΣΔ胰岛素除以ΣΔ葡萄糖。胰岛素抵抗是由HOMA-IR评估,计算出基础胰岛素和葡萄糖浓度。
在54周的年龄解剖分析。体重测量后,老鼠被杀死在七氟醚。肝脏、附睾的脂肪垫,和肠系膜脂肪垫的解剖和体重。
杂化C3H-11 Hyperglycemia-related表型之间的比较研究NSY摘要:和杂合的C3H-11之间NSY和纯合子C3H-11NSY先前已被报道,(6]。
2.3。在杂合的C3H-11链脲霉素的敏感性分析NSY(研究2)
老鼠收到一个注射STZ剂量175毫克/公斤体重在12周的年龄。和光纯STZ溶解在柠檬酸钠缓冲(kouichi化学工业有限公司,大阪,日本),立即注入腹腔内。血糖水平和体重测量天0,1,2,4,5,注射后7和8。小鼠血糖水平高于11.1 L更易被认为是高血糖的。纯合子C3H-11NSY已报告和摘要数据之前(7)和再分析研究。尽管少量的杂合的C3H-11的数据NSY有被描述7),我们构建了一个大量的杂合的C3H-11NSY()。
2.4。统计分析
所有的值表示为±SEM。统计分析是由Mann-Whitney测试。与生存率较生存曲线进行了分析。使用棱镜软件统计测试执行(Graphpad棱镜)。被认为是显示统计学意义。
3所示。结果
3.1。表型的杂合的C3H-11NSY老鼠(研究1)
杂合的C3H-11NSY禁食后的小鼠表现出明显高于血糖水平()和葡萄糖的挑战后各时间点(比在影响小鼠(图)1),这表明一剂的引入NSY-Chr11转换normoglycemic影响小鼠高血糖的老鼠。相对于纯合子C3H-11NSY老鼠(6),然而,杂合的C3H-11NSY禁食后小鼠血糖水平较低()和葡萄糖的挑战后各时间点()(图1),这表明NSY-Chr11影响葡萄糖耐量以添加剂的方式。
如表所示1,胰岛素分泌葡萄糖以insulinogenic指数评估往往是低杂合的C3H-11NSY比影响小鼠和在纯合子C3H-11相似NSY老鼠。空腹胰岛素水平(0分钟表1在杂合的)和HOMA-IR C3H-11NSY往往高于影响老鼠。
在解剖分析,体重在杂合的C3H-11NSY小鼠没有明显影响小鼠(表中不同2)。脂肪垫体重和脂肪垫重量百分比/体重没有显著不同。而在纯合子C3H-11NSY老鼠在我们之前的研究6),体重没有明显不同。脂肪垫体重和脂肪垫重量百分比/体重没有显著不同。的杂合的C3H-11NSY老鼠,然而,往往低于纯合子C3H-11NSY老鼠老鼠和类似的影响。
3.2。在杂合的C3H-11链脲霉素的敏感性NSY(研究2)
杂合的C3H-11NSY老鼠注射链脲霉素后血糖水平高于影响老鼠(图2(一个)),和生命表分析C3H-11之间生存曲线表现出显著差异NSY摘要:老鼠()(图2 (b)),这表明一剂的基因渗入Chr11 STZ敏感NSY老鼠转换STZ耐药影响老鼠STZ敏感。相比之下,纯合子C3H-11NSY然而,老鼠杂合的C3H-11NSY老鼠表现出显著降低血糖水平(图2(一个)),和生命表分析表现出显著差异在纯合子和杂合的C3H-11之间的生存曲线NSY老鼠()(图2 (b)),这表明NSY-Chr11影响STZ敏感性以添加剂的方式。
(一)
(b)
4所示。讨论
这项研究清楚地表明,基因渗入的Chr11 diabetes-susceptible NSY应变到diabetes-resistant影响应变标记葡萄糖耐量和STZ磁化率的变化引起的,即使在一个杂合的状态。杂合的C3H-11的血糖水平NSY老鼠的纯合C3H-11之间的中间NSY摘要:老鼠,表明葡萄糖耐受不良的遗传模式的添加剂。
我们与互惠F1 NSY十字架和先前的研究摘要:老鼠显示不同模式的继承根据表型研究[8]。高血糖和空腹血浆胰岛素显示常染色体显性遗传,而受损的胰岛素分泌和附睾脂肪堆积显示一个常染色体隐性方式遗传8]。由于F1小鼠是杂合的常染色体,继承我们之前的研究中观察到的模式的综合效应是F1小鼠染色体负责每个表型。相比之下,杂合的C3H-11NSY老鼠在当下研究只有Chr11杂合的,而所有其他染色体控制影响老鼠,可以纯使澄清的剂量效应和继承方式Chr11独立于其他染色体。本研究中的数据显示高血糖的添加剂的继承模式,不同于显性遗传的高血糖在F1小鼠(8]。继承在这项研究中观察到的差异模式与杂合的C3H-11NSY老鼠和F1小鼠在我们以前的研究表明Chr11与其他染色体的基因相互作用。澄清这一点,研究consomic菌株的两倍和三倍,不同组合的染色体NSY老鼠introgressed到影响背景基因,正在进行中。
我们与纯合子C3H-11的先前的研究NSY老鼠证明基因渗入的两剂Chr11 NSY老鼠到控制影响老鼠转换STZ耐药影响老鼠STZ敏感(7]。STZ杂合的C3H-11敏感性NSY老鼠在目前的研究是介于纯合子C3H-11NSY小鼠的影响,表明一剂Chr11对STZ敏感性和添加剂的影响模式的遗传表型。
尽管目前的研究与C3H-11NSY老鼠能澄清Chr11独立于其他染色体的影响,葡萄糖耐受不良的添加剂的继承模式和STZ敏感性中观察到目前的研究并不一定反映单个基因的影响,而是可以从多个基因的共同作用结果Chr11。进一步研究和句subcongenic菌株是必要的澄清是否每个杂合的C3H-11表型观察到NSY老鼠是基于单个基因或多基因的综合效应。
我们与纯合子C3H-11的先前的研究NSY老鼠证明NSY小鼠的胰岛素分泌受损占主要由Chr11胰岛素抵抗,这是独立于肥胖和肥胖,部分是由Chr11(占6]。在目前的研究中,在杂合的C3H-11受损的胰岛素分泌和胰岛素抵抗NSY老鼠在纯合子C3H-11类似NSY老鼠,虽然没有统计上显著不同的影响老鼠可能由于小数量的老鼠进行了分析。事实上,当杂合的C3H-11NSY老鼠与之前的数据相比,目前的研究小鼠的影响(6),胰岛素分泌明显受损和胰岛素抵抗在杂合的C3H-11略强NSY老鼠(和、职责;Mann-Whitney测试)。进一步的研究与大量的老鼠是必要的澄清在杂合的C3H-11葡萄糖耐受不良的潜在机制NSY老鼠,特别是受损的胰岛素分泌和胰岛素抵抗的贡献葡萄糖耐受不良。这样的研究正在进行中。
大规模的全基因组关联研究揭示了几个候选基因2型糖尿病(9- - - - - -13),尽管这些基因的orthologues并不位于鼠标Chr11。然而在老鼠,联系2型糖尿病患者被报道在几个不同的十字架(Chr1114- - - - - -17]。这表明人类的可能性orthologues diabetes-susceptibility基因(s)的老鼠Chr11是作为人类罕见变异,因此没有被全基因组关联研究。候选基因在鼠标Chr11肝细胞的核因子- 1β,nucleoredoxin GLUT4和葡糖激酶(3,5- - - - - -7,18,19]。人类orthologues这些基因和其他候选基因Chr11重要候选基因解释所谓的人类2型糖尿病遗传缺失。
5。结论
这些数据表明,基因渗入的Chr11 diabetes-susceptible NSY应变到diabetes-resistant影响标记葡萄糖耐量和STZ磁化率的变化引起的,即使在杂合的状态,表明Chr11港口基因(s)负责高血糖和STZ易感性,即使在单剂是有效的。高血糖和杂合的C3H-11 STZ敏感性NSY然而,老鼠不是在纯合子C3H-11一样严重NSY老鼠,这表明基因或基因遗传模式的Chr11高血糖和STZ敏感性是添加剂。继承的剂量效应和模式的差异对某些表型之间目前的研究与F1小鼠和我们之前的研究表明,基因之间的交互Chr11和其他染色体决定的表型。consomic菌株构建在我们的研究将促进负责任的基因的精细定位和识别糖尿病的表型,以及基因基因和基因-环境相互作用。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
作者感谢m . Moritani女士她熟练的技术援助和m . Shibata博士为他贡献建立NSY殖民地和讨论。本研究支持补助金从教育部科学研究,科学,体育和文化、日本。h .建筑师通过特殊支持协调资金促进教育部科技、文化、体育、科技、日本政府。