不同实验动物模型的建立对miRNA调控脂代谢影响的研究进展

张馨心,李林星,夏广军*

1.延边大学融合学院，吉林延吉 133002；2.延边大学农学院，吉林延吉 133002；3.图们市农业农村局，吉林图们 133100

MicroRNA(miRNA)最早是在1993年于秀丽隐杆线虫中被发现，属一类不编码蛋白质、大小为20～24个碱基、广泛存在于动植物体内的单链小分子RNA。miRNA是一类机体的发育和生理过程的重要的调节因子，参与能量代谢，细胞分化，胰腺β细胞的发育，脂质代谢等过程的机体发育和生理过程的重要调节因子。建造动物体内模型可以有意识地将动物按照研究者的意愿对其已有性状进行控制或筛选，而针对miRNA对脂代谢的调控上构建的动物模型是一种对已在细胞层面上进行实验的miRNA所具有调控作用或形成的通路的基础上加以验证的有效实验手段。因此本文主要针对目前在动物模型上miRNA对脂代谢的调控，以及在miRNA调控脂代谢时采取基因编辑技术的应用加以陈述，旨在完善miRNA调控脂代谢通路的研究方法，为从分子水平调控提高畜牧产品质量提供参考依据。

1 miRNA通过靶向关系对脂代谢的调控

miRNA通过与靶mRNA序列的3’-UTR区或编码区碱基配对结合，令靶mRNA降解或抑制蛋白质的合成，从而调控转录后基因的蛋白表达。最早证明miRNA能够具有调控生物体脂代谢作用是在果蝇中，Xu等人的实验发现了miR-14的缺失导致了果蝇体内三酰基甘油和二酰基甘油含量的增加。随后Lin等人的实验证明了在3T3L1前脂肪细胞成脂分化过程中存在着miR-27基因家族的下调的情况，并观察到脂肪细胞中存在着miR-27的靶基因。He等人确定了miR-199a/214簇直接靶向PRDM16和过氧化物酶体PGC-1α来抑制褐色脂肪细胞的分化和米色脂肪的发育。得出miR-199a/214簇是棕色和米色脂肪发育和生热的关键负调控因子的结论，因此不难推测出，下调miR-199a/214簇有利于脂肪的沉积以及促进脂代谢的形成。Fang等人的实验发现了miR-30b/c靶向RIP140的3'非翻译区，并且过表达的miR-30b/c会降低RIP140的表达。而RIP140作为一种转录共调节因子，在缺失RIP140小鼠中存在控制胰岛素非依赖性葡萄糖摄取的信号通路,从而揭示了miR-30b/c在棕色脂肪细胞分化过程中显著上调,存在着促进脂肪组织发育的作用机制。

然而，在miRNA与靶基因的靶向关系中，miRNA对脂代谢的调节并不只存在促进作用，同样存在着抑制作用。Fang等人通过双荧光素酶报告实验验证了GPAM是miR-223的直接靶标，并根据细胞转染实验得出miR-223通过靶向GPAM抑制肌内脂肪细胞分化的实验结论。CCAAT/增强子结合蛋白α基因（C/EBPα）,对脂肪细胞分化具有重要的调控作用。C/EBPα作为miR-124-3p的靶基因，miR-124-3p可以靶向C/EBPa的3’-UTR抑制SVF脂滴的形成，从而影响绵羊SVFs的成脂分化。又有Chen等人证明了MST1是miR-183的靶点，得出miR-183通过靶向山羊乳腺上皮细胞细胞质中的MST1基因来抑制乳脂代谢的结论。

miRNA并不是单一的对某一种靶基因起调控作用，而可能是多个miRNA可共同调节一个mRNA，同时一种miRNA也可调控多种mRNA。研究发现过表达的miR-24会增加PPAR-γ和SREBP1的表达，促进脂质滴形成和甘油三酸酯积累，得出miR-24过表达会促进3T3-L1的脂肪形成的结论，并证明了miR-24是通过直接抑制MAPK信号通路发挥调节作用的。而在Wang等人的实验中，肥胖诱导的miR-24通过靶向SR-B1来抑制高密度脂蛋白摄取，类固醇激素合成和脂质代谢。

2 miRNA调控脂代谢在构建动物模型上的应用

2.1 鼠

鼠作为一类繁殖能力强且生殖周期短、能够相对稳定地标准展示出所研究的生理或病理活动的经济型实验动物，在研究基因修饰、基因组改造等方面常被选作为实验动物模型。

Hanin等人的实验通过将小鼠miR-132前体克隆到pTRE紧密质粒中而产生的诱导型miR-132转基因小鼠。验证了由于miR-132的过表达导致代谢率降低以及脂解作用增强，导致肝脏异位脂肪积聚。Wu等人为研究miR-130a-3p在调节脂肪组织糖/脂代谢中的作用，构建了miR-130a-3p敲除小鼠，同时在体外，将3T3-L1细胞用miR-130a-3p模拟物、抑制物进行处理。实验结果表明miR-130a敲除降低了体内的葡萄糖耐量和胰岛素敏感性，与体外细胞实验结果保持一致。Luo等人验证了腺病毒介导的miR-21的过表达降低了磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)和葡萄糖-6-磷酸酶(G6Pase)的表达，并抑制了原代小鼠肝细胞中葡萄糖的产生。实验通过对小鼠尾静脉注射编码加扰序列、miR-21或miR-21海绵(Ad-spmiR-21)的腺病毒构建腺病毒介导模型，证明miR-21是肝脏糖异生的关键调节因子，对于肝脏糖脂代谢转化具有一定的参考价值。miR-320分别影响细胞质和细胞核中的不同靶基因，共同导致肝脏脂质超载。随后，Zhan通过使用rAAV系统构建miR-320转基因小鼠成功抑制肝脏中的miR-320表达，发现抑制miR-320可降低细胞溶胶中的miR-320水平，增加瘦素受体的翻译，并减少新生脂肪的生成。

2.2 鱼

鱼类具有个体小、胚胎发育迅速、产卵周期短、单次产卵量大等特点，因此是作为体内验证的良好的动物模型。

Hsu等人通过产生表达miR-27b-SP的转基因斑马鱼，使得miR-27b的表达被整体消除。实验过程中发现miR-27b的缺失可以诱导斑马鱼幼虫体内和血管内脂质的积累，从而证明了miR-27b是调节斑马鱼脂肪形成的重要脂肪生成因子。Tao等人通过定量逆转录聚合酶链反应和荧光素酶报告分析验证了miR-205-5p和ACACβ基因之间的相互作用，并通过向鱼的尾静脉注射miR-205-5p拮抗剂，发现沉默miR-205-5p除了刺激ACACβ基因的表达，还可以影响脂肪酸合酶(FAS)和过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPARα）基因水平。而FAS、PPARα作为参与脂肪酸代谢的重要调节因子，可以通过对FAS和PPARα基因表达量的分析，研究其在脂代谢通路上的作用，从而影响甘油三酯的合成以及脂肪细胞的分化进程。

2.3 兔

实验兔是一类草食性的恒温动物，平均寿命约8年，平均体温为39.0 ℃，对温度敏感，因此常被应用于热原试验、生殖生理、胆固醇代谢和动脉粥样硬化症等研究。

Kang等人通过向患有呼吸窘迫综合征的新生兔体内注射慢病毒包装的miR-200a，发现上调miR-200a可以降低肺系数，并通过分别检测过表达和抑制miR-200a的患有呼吸窘迫综合征新生兔的β-连环蛋白和白介素-10的基因和蛋白表达水平，证明了miR-200a是通过调节Wnt/β-连环蛋白信号通路调节新生兔呼吸窘迫综合征。而在Zhang等人的研究中，使用qRT-PCR分析验证了miR-200a增加了参与脂肪生成转录、脂肪酸合成和脂肪酸转运的脂肪细胞特异性基因的表达，证明了miRNA-200a在促进牦牛脂肪细胞分化中起重要作用，并推测是通过抑制非经典Wnt信号通路发挥作用的。

3 总结和展望

文中针对miRNA调控脂代谢在构建动物模型上的应用仅选取了鼠、鱼、兔这三类动物进行阐述，现阶段其余动物模型少有使用，并缺乏一定普遍性和适应性，因此未来有望选取更多模式动物进行验证。除此之外在对于miRNA通路的验证上，多数实验是在细胞水平进行验证，并没有选取合适的实验动物进一步验证其分子功能，是因为实验成本过高，实验难度较大，故而多采用小鼠模型进行验证。在后续的实验研究中仍需进一步明确，针对性的选用家禽家畜等动物的靶向关系，以期在动物模型中验证miRNA对靶基因的上调或者下调，从而可以对家禽家畜脂肪沉积的调控进行验证，有望为畜牧产业改善肉质水平提供参考。

参考文献：略