模式生物黑腹果蝇在高糖诱导代谢综合征研究中的应用进展
抵抗,1果蝇的糖代谢与调控途径,1糖代谢过程,2胰岛素样肽,3果蝇胰岛素信号通路,2果蝇代谢综合征模型,1糖脂代谢紊乱模型,2胰岛素抵抗和2型糖尿病模型,3高尿酸血症模型,4心脏病模型,3总结与展望
吴棋芳 何 丹 吴明江 佟海滨温州大学生命与环境科学学院,浙江温州 325000
代谢综合征(metabolic syndrome,MetS)是指胰岛素抵抗、肥胖、血脂异常、高血压、高尿酸血症等多种代谢危险因素同时发生的综合征;也是一种病理生理状态,包括2型糖尿病(type 2 diabetes,T2D)、非酒精性脂肪肝、痛风、心血管疾病与慢性肾脏疾病等[1-2]。研究表明,随着人们饮食结构的变化,高糖饮食(high sugar diet,HSD)已经成为导致代谢综合征发病率逐年增长的重要危险因素之一[3]。
糖代谢对细胞能量平衡和生物合成至关重要。从食物中摄取的糖类,一部分直接转化为能量供机体使用,其余则以糖原和脂肪形式储存[4]。然而糖摄入过量会破坏体内的代谢稳态,从而引发一系列的代谢性疾病,严重影响人类生命健康。
建立科学、稳定的动物模型有助于深入研究代谢综合征的发病机制并制定科学的干预策略。目前,啮齿类动物是研究代谢综合征应用最广泛的模式生物,常用的造模方法包括饮食诱导、化学物质诱导、外科手术和基因敲除[5]。食物诱导模型可模拟环境因素,成模率较高,但其造模时间长、动物接受度差、个体差异大,导致模型不稳定;化学物质诱导模型是通过给予特定的化学物质,如链脲佐菌素、四氧嘧啶、地塞米松等造模,操作简单、成模率高,但与代谢综合征的病理成因不同,局限性较大;基因敲除建模是借助基因工程技术修饰特定基因以获得代谢紊乱表型,但代谢综合征是环境因素与多基因互作的结果,且技术和成本较高、研制周期长。因此,选择合适的模型对于代谢综合征的研究显得尤为重要。
黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)是重要的模式生物,具有生长周期短、操作简便、繁殖力强、基因组与人类同源性高等特点。另外,果蝇的主要代谢途径与哺乳动物具有高度的保守性,这也使其成为研究人类代谢疾病的良好模式生物。因此,本文整理了近年来相关文献报道,对果蝇的糖代谢机制以及高糖诱导代谢综合征的果蝇模型加以综述。
1 果蝇的糖代谢与调控途径
早在20世纪初,有研究将果蝇作为研究对象,创立了基因学说[6]。经过了一个世纪的研究,果蝇已成为生命科学领域中经典的模式生物。研究表明,果蝇与哺乳动物的能量代谢器官在生物进化上高度保守。果蝇存在与人体相似的代谢器官[7],如心脏、脂肪体、血淋巴等,见表1、图1。
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