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编号:10239608
转基因小鼠人载脂蛋白AI基因表达对血浆高密度脂蛋白的影响
http://www.100md.com 《中国医学杂志》 1998年第7期
     作者:李汇华 谷素敏 佘铭鹏

    单位:100005 北京,中国医学科学院基础医学研究所中国协和医科大学基础医学院病理学研究室

    关键词:小鼠,转基因;载脂蛋白A-I;脂蛋白类,HDL

    中华医学杂志980723 【摘要】 目的 研究载脂蛋白AI(apoAI)基因表达调控对血浆高密度脂蛋白(HDL)代谢的影响。方法 采用已建立的含小鼠金属硫蛋白I(MT-I)启动子的人apoAI转基因C57BL/6小鼠系,通过Southern及Northern杂交技术检测锌诱导前后人apoAI基因整合和表达的情况。结果 转基因小鼠整合4~15拷贝的人apoAI基因。人apoAI基因主要在肝和肾中表达,经重金属锌诱导后,人apoAI基因可在肝、小肠及肾中高效表达。转基因鼠血浆总apoAI水平比对照组明显增高,其中人apoAI水平经锌诱导后增高约46%。与对照组相比,血浆HDL水平在锌诱导前后分别增高约47%和103%。转基因鼠HDL和人apoAI水平间呈显著正相关(r=0.85,P<0.01)。结论 ApoAI对血浆HDL水平升高有重要的调节作用,该转基因鼠是进一步研究apoAI在高脂血症时对脂质代谢的影响和抗动脉粥样硬化(AS)作用机制的理想动物模型。
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    The effect of expressed human apolipoprotein AI on plasma high density lipoprotein level in transgenic mice Li Huihua,Gu Sumin, She Mingpeng.Department of Pathology, Institute of Basic Medical Sciences, PUMC & CAMS , Beijing 100005

    【Abstract】 Objective To study the regulation of human apolipoprotein AI(h-apo AI) gene expression and its role in high density lipoprotein (HDL) metabolism. Methods Transgenic C57BL/6 mice established in this laboratory with human apoAI gene containing mouse metallothionein-I(MT-I)promoter were used for investigation. Results Southern blot identified the presence of 4~15 copies of h- apo AI gene in the transgenic mice. Northern blot showed that human apo AI mRNA was expressed mainly in the liver and kidneys, and the high level of h-apo AI mRNA was obtained in liver, kidneys and small intestine after Zinc(Zn) induction. Total Plasma apoAI Level in transgenic mice was significantly increased than that in the controls, and a high h-apoAI level was detected in the transgenic mice (46% increased after Zn induction). Additionally, total and HDL cholesterol levels were noticed to be highly increased to 47% before and 103% after Zn induction in the transgenic mice comparing to that of the controls. The plasma HDL and h-apoAI levels were significantly correlated (r=0.85, P<0.01) in the transgenic mice. Conclusion Apo AI has a profound effect on regulating HDL levels in the transgenic mice. This animal model is considered appropriate for studying the effect of apoAI on lipid metabolism and the mechanism combating atherogenesis.
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    【Key words】 Mice, transgenic Apolipoprotein A-I Lipoproteins, HDL

    (Natl Med J China,1998, 78:531-533)

    研究apoAI基因表达调节血浆高密度脂蛋白(HDL)水平的代谢机理,对进一步寻找冠心病的易感基因具有重要的意义。目前,apoAI的合成与调节血浆HDL水平的机制尚难于直接在人体内观察。本研究应用含小鼠MT-I启动子的重组人apoAI基因建立了转基因C57BL/6小鼠模型,拟探讨apoAI基因表达对HDL水平的调节机制。

    材料和方法

    一、材料

    1.动物:转人apoAI基因小鼠为本室构建[1]。正常C57BL/6小鼠购自中国药品鉴定所。本实验小鼠8周龄,24只,雌雄各半,体重20~22 g。
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    2.主要试剂和仪器:限制性内切酶EcoRI、PstI及RNase,随机引物标记试剂盒(美国Promega公司),蛋白酶K(德国Merck公司);apoAI,总胆固醇(TC),甘油三酯(TG),HDL测定试剂盒(均为北京中生公司产品);硝酸纤维素膜(美国Bio-Rad公司),光密度扫描仪(英国Pharmacia公司)。其它试剂均为国产分析纯。

    二、方法

    1.DNA制备及Southern blot分析:转基因雌性首建小鼠与正常C57BL/6雄性小鼠交配,建立以C57BL/6为背景的转基因小鼠系。取3~4周仔鼠尾2~3 cm,微火烧灼去毛。剥离皮肤组织,剪碎,按Sambrook等[2]方法提取基因DNA。每个样本取20 μg DNA,PstI酶切,0.8%琼脂糖凝胶上电泳,转移至硝酸纤维素膜上。用随机引物法标记探针进行Southern杂交。

    2.RNA制备及Northernblot分析:按Chomczyski等[3]所述方法,从动物不同组织包括肝、小肠、肾、心、脾、肺和脑中提取总RNA,测光密度值(A)260/A 280大于1.80。取20 μg RNA在甲醛-琼脂糖凝胶上电泳,转移至硝酸纤维素膜上。用随机引物法标记人和鼠apoAI探针进行Northern杂交。人apoAI探针为2.2 kb PstI片断,小鼠apoAI探针为0.640kp片断。
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    3.血浆apoAI和血脂水平测定:血浆apoAI水平用免疫透射比浊法测定。血浆TC、TG及HDL水平用酶学方法测定。

    4.饮食及血样收集:取转基因鼠和正常鼠置于代谢笼中,保持12小时明暗循环,自由进食饮水,先给动物含25 mmol/L硫酸锌水溶液2周。动物禁食过夜,次晨用阿佛丁麻醉后在眼眶后静脉丛取血于含6 μl 0.5 mol/L依地酸的试管中,3 000 r/min,15分钟,分离血浆,4℃保存备用。

    5.统计学分析:结果以均数±标准差表示,采用student’s t检验,并作简单相关分析。

    结 果

    一、转人apoAI基因的整合

    首建雌鼠与正常C57BL/6雄鼠交配繁殖,产生以C57BL/6鼠为遗传背景的人apoAⅠ转基因鼠系。Southern blot分析证实转基因鼠整合人apoAⅠ基因约4~15拷贝(图1)。
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    图1 Southern Blot分析

    整合有人apoAⅠ基因的小鼠可稳定遗传。雌性首建鼠繁殖3代共生86只仔鼠,其中第一代(G1)13只,有5只携带目的基因,而G2和G3代仔鼠约有50%整合有人apoAI基因,且性别差异无显著意义。提示,转入的人apoAI基因为单位点整合,且为常染色体遗传。

    二、人apoAI基因表达

    Northern blot分析表明,人apoAI mRNA主要在转基因鼠肝和肾中表达,而小肠等其它组织均未检出。经锌诱导后,转基因鼠肝、肾和小肠中人apoAImRNA水平明显增高,其中肝和肾中mRNA水平较诱导前分别增加66%和21%。对照组小鼠则无人apoAImRNA表达(图2)。

    图2 转基因组和对照组锌诱导前(A图)后(B图)人和鼠apoAI基因表达
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    三、小鼠apoAI基因表达

    Northern blot分析表明,转基因鼠和对照鼠内源性apoAI mRNA主要在肝和小肠中表达。经锌诱导后,转基因鼠肝和小肠中鼠apoAI mRNA降低,其中小肠中mRNA水平比诱导前降低48%,而对照组则无明显变化(图2)。

    四、血浆apoAⅠ水平

    血浆apoAI测定结果表明,转基因组总apoAI水平比对照组明显增高,在锌诱导前后分别增加约85%和118%,而小鼠apoAⅠ水平则明显降低。同时发现转基因组的人apoAⅠ水平锌诱导后较前增高110%,而对照组锌诱导前后则差异无显著意 义(表1)。

    五、血浆脂蛋白水平

    与对照组相比,转基因组血浆TC和HDL水平均明显增高,其中HDL水平在锌诱导前后分别升高47%和103%。而血浆TG和LDL/VLDL水平则无明显改变(表2)。
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    表1 两组小鼠血浆apoAI水平(g/L, ±s) 组别

    鼠数

    总apoAⅠ

    鼠apoAⅠ

    人apoAⅠ

    对照组

    有ZnSO4

    6

    1.70±0.30

    1.70±0.30

    0
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    无ZnSO4

    6

    1.35±0.20

    1.35±0.20

    0

    转基因组

    有ZnSO4

    6

    3.70±0.60△△

    1.15±0.40

    2.59±0.21
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    无ZnSO4

    6

    2.50±0.30*

    0.76±0.15*

    1.78±0.23

    注:与对照组有锌诱导比较: P<0.01,△△P<0.001;与对照组无锌诱导比较:* P<0.01(表2同)表2 两组小鼠血浆脂蛋白水平(mmol/L,±s) 组别

    鼠数

    TC
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    TG

    HDL

    LDL+VLDL

    对照组

    有ZnSO4

    6

    1.7±0.4

    0.68±0.07

    1.23±0.28

    0.50±0.15

    无ZnSO4

    6
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    1.6±0.3

    0.46±0.13

    1.22±0.21

    0.37±0.18

    转基因组

    有ZnSO4

    6

    2.8±0.5△△

    0.62±0.07

    2.50±0.40

    0.38±0.07
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    无ZnSO4

    6

    2.2±0.6*

    0.49±0.11

    1.80±0.60*

    0.43±0.13

    六、血浆人apoA-I和HDL水平间相互关系

    相关分析表明,血浆人apoAI与HDL水平存在显著正相关,r=0.85,P<0.01。讨 论

    人apoAI基因全长1.863kp,含4个外显子,3个内含子。将人apoAI基因与小鼠MT-Ⅰ启动子连接导入中国仓鼠卵巢(CHO)细胞和鼠CT3细胞后,在锌的诱导下可分泌apoAI蛋白[4]。Walsh等[5]把不同长度的人apoAI基因注入小鼠受精卵,发现所有转基因鼠仅在肝脏有高水平表达,而不能在小肠等其他脏器中表达。Rubin等[6]发现高水平人apoAI mRNA主要在转基因鼠肝内表达,睾丸中仅有少量,约为肝脏的15%。本研究应用含有小鼠MT-Ⅰ启动子的重组人apoAI基因建立的转基因小鼠系,Southern blot证实转基因鼠系整合4-15拷贝人apoAI基因,并通过常染色体稳定遗传。Northern blot表明,转基因鼠中人apoAI mRNA主要在肝和肾中高水平表达,经硫酸锌诱导后,转基因鼠肝和肾中人apoAI mRNA水平较诱导前分别增高66%和21%,同时肾和小肠中表达也明显增高,正常对照组则无明显变化。提示,重金属锌可诱导人apoAI基因高效多组织表达,改变血浆总apoAI水平。表明,本室构建的转人apoAI基因鼠具有可诱导,高效,多组织表达的特点,为进一步研究人apoAI基因表达在HDL代谢和动脉粥样硬化(AS)发病中的作用提供了更理想的动物模型。
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    本研究还显示,apoAI是HDL的主要蛋白成份,可有效地调节HDL抗AS活性。研究发现转基因鼠血浆apoAI和HDL水平可明显升高,且具有抗高胆固醇诱导的AS形成作用[5,6]。本研究结果表明,转基因鼠血浆总apoAI水平比对照组明显增高并且转基因鼠血浆人apoAI和HDL水平呈显著正相关。提示,apoAI基因表达、合成和分泌是调节血浆中HDL水平的关键因素。

    参考文献

    1 Yu Liqing, Gu shumin, She Mingpeng. Establishment of human apolipoprotein A-Ⅰ transgenic mouse model. 4th Congress Asia Pacific Association of Societies of Pathologists, 1995:376.

    2 Sambrook J, Fritsch FE, Maniatis J. Molecular cloning-laboratory mannual. 2nd. New York: Cold Spring Harbor Laborratory, 1989. 436-471.
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    3 Chomczynski P, Sacchi N. Single-step method of RNA isolation by acid guanidinium thiocyanate-phenal-chloroform extraction. Annal Biochem, 1987, 162:1567-1570.

    4 Mollory JB, Kushner PJ, Protter AA, et al. Expression and characterization of human apo lipoprotein A-Ⅰ in Chinese Human Ovary cell. Biol Chem, 1987, 262:4241-4248.

    5 Walsh A, Ito Y, Breslow JL. High levels of human apolipoprotein A-Ⅰ in transgenkic mice result in increased plasma levels of small high density lipoprotein (HDL) particles comparable to human HDL3. J Biol Chem, 1989, 264:6488-6494.
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    6 Rubin Em, Ishida BY, Clift SM, et al. Expression of human apolipoprotein A-Ⅰ in transgenic mice result in reduced plasma level of murine apo tipoprotein A-Ⅰ and the appearance of two new high density lipoprotein size subclasses. Proc Natl Acad Sci U S A, 1991, 88:434-438.

    本课题为国家教育委员会高等学校博士点专项科研基金资助项目

    (收稿:1997-07-24 修回:1998-04-25), 百拇医药