高尿酸血症动物模型的建立之遗传修饰模型

目前用于研究高尿酸 血症的动物主要是小鼠和大鼠。

高尿酸血症的动物 模型可分为两大类：遗传修饰模型和化学诱导模型。

遗传修饰模型主要是指通过基因修饰技术敲除UOX 或尿酸转运体基因，与人类高尿酸血症的发病机制 更接近；但由于 UOX 和尿酸转运体是药物治疗靶 点，这种模型不适合用于降尿酸药物的研究，而且其 技术复杂、死亡率高，应用十分局限。

化学诱导模型 是利用药物增加尿酸的产生或减少其进一步降解和 排泄，操作上来说更为简单，但其高尿酸水平不能长 期维持，需要不断地给予造模药物，许多造模药还存在溶解度低的问题，长期给药易造成不良反应。

因此，2种模型各有利弊，需要根据研究目的和实验条件选择适当的造模动物及方法。

在分析和评价大鼠和小鼠高尿酸血症模型的实验数据时，应注意的是： 野生型大鼠和小鼠中的血尿酸浓度远低于人类，故尚无法明确定义其“高尿酸血症”的适当尿酸水平； 并且不同研究中血清尿酸浓度的差异可能是采血方 案的不同导致的，例如采血前安乐死的小鼠尿酸浓度测量值比采血前麻醉的小鼠尿酸浓度高出 19倍， 采血时若未立即分离血浆或血清，则尿酸浓度会高 出 4 倍，这些差异是对高尿酸血症动物模型进行定 量分析时需要注意的问题。

需要注意的是，与高尿酸血症相关的基因在人和大鼠、小鼠组织中的表达不同。

例如，在人类中，编码 UOX 的基因沉默，而小鼠中直系同源物 UOX 在多个组织中表达，并且在肝脏中高水平表达；GLUT9 主要在人肾脏中表达，而小鼠 GLUT9 主要在肝脏中表达；ABCG2 主要表达于人类小肠，而在小鼠中主要在肾脏中表达

UOX 相关模型

由于编码 UOX 的基因 Uox在人类中失活，而小鼠中因为UOX的存在不能形成尿酸盐结晶，因此对小鼠Uox进行基因修饰是产生 模拟人类疾病模型的重要方法。

Wu等报道了第一个胚胎干细胞同源性重组Uox敲除模型，通过将含有新霉素抗性基因的筛选盒（neomycin selection cas⁃ sette）插入Uox 的外显子 3 介导 Uox 基因的破坏。 Uox−/− 小鼠的血清尿酸浓度为（654. 5±101. 2）µmol/L， 比野生型对照组［（53. 55±17. 85）µmol/L］高约12倍。 然而由于尿酸盐沉积，肾脏损害严重，小鼠的死亡率 较高，65%的小鼠存活不超过4周，未达到性成熟，因此很难获得遗传稳定的Uox缺陷小鼠。

此外，杂合交配产生 Uox−/− 小鼠的百分比为 7. 1%，远低于预期的 25%，表明出现胚胎致死。Chen等发现，在饮水中加入别嘌呤醇可以适当延长Uox−/− 小鼠寿命。

Lu 等使用转录激活因子样效应物核酸酶 （transcription activator-like effector nucleases，TAL⁃ EN）技术在C57BL/6J小鼠中删除了Uox基因外显子3 中 28 个碱基对的区域。这些 Uox−/− 小鼠的尿酸水平 增加，雄性为（517. 7±136. 9）µmol/L，雌性为（422. 5± 95. 2）µmol/L；约有 40% 在出生后 5 周内死亡，其死 亡率远低于Wu等报道的死亡率，约40%的小鼠可存活 62周。因此，该基因敲除小鼠可以获得稳定的品系，适合长期研究。杂合交配产生 Uox−/− 小鼠的活 产率为 15. 9%，同样存在胚胎致死的问题。

模型小鼠会发展为肾功能不全，肾脏组织出现尿酸盐沉积 和肾小球或肾小管病变；雄性 Uox−/− 小鼠还表现出与 胰岛素分泌受损相关的代谢紊乱以及对链脲佐菌素 （streptozocin，STZ）诱导的糖尿病易感性增加，而雌 性小鼠则发展为高血压并伴有脂代谢异常。模型显示出的性别差异现象也与临床现象一致，雌激素可能是造成性别差异的潜在因素。

模型小鼠接受别嘌呤醇、苯溴马隆或非布司他治疗后，血清尿酸水平均降低，肾功能也得到改善。

Uox−/− 小鼠证实了高尿酸血症在代谢性疾病和高血压的发生中具有因果作用，为研究高尿酸血症及其相关的心血管系统 疾病和代谢综合征提供了适宜的模型。最近 Guo 等［53］ 还利用Uox−/− 小鼠模型研究了高尿酸血症对肠道的影响，证实高尿酸血症模型小鼠出现了明显的肠屏障功能障碍，肠通透性增强，可能是炎性细胞因子 如肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和 白细胞介素6（interleukin-6，IL-6）的升高导致。

除了这 2 个基因敲除小鼠模型外，研究人员还使用铯辐射在小鼠第 3 号染色体上诱导臂内倒位 ［In（3）55Rk］，导致小鼠 Uox 突变和 UOX 缺乏，称之 为 UoxIn/In小鼠。

倒位纯合体小鼠的血清尿酸浓度极高：雄性为（1 255±476）µmol/L，雌性为（1 380± 536）µmol/L。其中，63%的UoxIn/In小鼠在12~14日龄 时死亡，而那些存活到成年的 Uox 缺陷小鼠通常具有正常的繁殖寿命。与 Uox 特异性敲除小鼠相 比，UoxIn/In小鼠具有更大的遗传改变，臂内倒位可能会破坏 3D 核结构并对尿酸代谢有其他非特异性的影响。

GLUT9 相关模型

在人类中，SLC2A9 编码的尿酸转运体也称为 GLUT9，主要是在肾脏中发挥尿酸重吸收作用；而在小鼠中，GLUT9主要在肝脏表达，介导肝脏对其从血液中的摄取。SLC2A9的遗传变异与人类血清尿酸水平表现出强关联性，解释 了约 3% 的表型差异。

在 C57BL6/J 和 C57BL6/N 小鼠的混合遗传背景下，利用 Cre-LoxP 技术得到了 全Slc2a9基因敲除模型（G9KO）和肝脏特异性Slc2a9 基因敲除模型（LG9KO）。与野生型小鼠（23. 8~ 47. 6 µmol/L）相比，敲除小鼠都表现出血清尿酸浓度的升高：G9KO 雄性和雌性小鼠分别为 89. 3 µmol/L 和 107. 1 µmol/L，LG9KO 雄性和雌性小鼠分别为 119. 0 µmol/L 和 184. 5 µmol/L。G9KO 小鼠患有早发性肾病，2 周龄开始出现肾脏结构明显异常。 LG9KO 小鼠没有肾脏结构异常，但其血清尿酸浓度 较高，这是因为 GLUT9 还可以在肾脏介导对尿酸的重吸收。

在 LG9KO 小鼠中，肌苷和高脂饮食会引起尿酸水平进一步增加，诱发慢性炎症和急性肾功能衰竭，但并未引起高血压。 该研究表明 GLUT9对尿酸具有肾脏重吸收和肝脏摄取的双重功能，在尿酸稳态中发挥重要作用。

G9KO小鼠中的高尿酸血症可诱发类似于人类急性高尿酸血症性肾病的肾脏疾病，因此对 G9KO 小鼠的研究可能有助于 研究该病的致病机制；LG9KO 小鼠的研究表明肝脏在尿酸代谢中的关键作用以及GLUT9在此过程中的作用。

这些小鼠模型有助于确定血清尿酸水平长期升高在代谢综合征发展中的作用。 除了肾脏和肝脏，GLUT9 还表达于小鼠肠上皮细胞的管腔和基底膜上。 肠上皮细胞特异性 Slc2a9 基因敲除（G9EKO）小鼠的血清尿酸浓度为 172. 6 µmol/L，与野生型小鼠（136. 9 µmol/L）相比有所增加，但差异不显著；肠道尿酸转运受损导致这些小鼠出现了代谢综合征，包括原发性高血压、血脂异常和脂肪肝。

别嘌呤醇治疗能够降低模型小鼠的血尿酸水平，并改善部分的代谢指标，如降低血压和总胆固醇水平。该模型小鼠生育力正常，可能适用于作为高尿酸血症相关代谢综合征的模型。

ABCG2相关模型

在人类中，ABCG2编码分泌性尿酸转运体，除肾脏外，在小肠亦发挥着尿酸分泌作用，且在肾脏排泄过饱和、肾功能不全和（或） 肾脏尿酸排泄受阻时，ABCG2 介导的肠道尿酸排泄 占主要地位。

Takada 等的研究表明，Abcg2 敲除（Abcg2−/−）小鼠的血清尿酸水平升高，证实了 ABCG2介导的肠道尿酸排泄是重要的“肾外”尿酸排 泄途径。Ichida等的研究显示，当Abcg2−/− 小鼠同时 与氧嗪酸盐（UOX 抑制剂）联用时，与野生型小鼠 （130. 9 µmol/L）相比，肾脏尿酸排泄量代偿性增加而肠道尿酸排泄量不足，从而使血清尿酸浓度升高到 166. 6 µmol/L。 ABCG2基因单核苷酸多态性与高尿酸血症和痛风的发生密切相关，如Q140K（相当于人类中的风险变异体 Q141K，SNP rs2231142）等对血尿酸水平具有重要影响。。

用 CRISPR-Cas9 技术获得 Q140KAbcg2小鼠，其ABCG2蛋白第140位的氨基酸发生由谷氨酰胺到赖氨酸的点突变，雄性 Q140K-Abcg2 小鼠与野生型小鼠相比，血清尿酸浓度增加了89. 4%， 而雌性小鼠血清尿酸浓度无明显变化

参考文献：

高尿酸血症模型的建立及降尿酸药物的研究进展 (7780 downloads ) 高尿酸血症动物模型的研究进展 (7836 downloads )