宋珂　侯彦宏　杨会　白云绮　李慧　聂波

[摘要] 载脂蛋白E（ApoE）是一种有明显基因多态性、多功能蛋白，与脂蛋白的代谢有密切联系，其缺失和变异都会引起体内代谢失常及功能紊乱，甚至引起一系列疾病和并发症。近年来，ApoE-/-小鼠主要应用于动脉粥样硬化、糖尿病、神经退化性疾病、肾脏病等。为了更好地研究ApoE在各疾病模型中的应用机制，为临床疾病治疗提供更加有力的依据，本文总结了人类ApoE基因型与ApoE蛋白相关的几种疾病的发生机制，并对体外研究疾病发展过程的动物模型进行了综述。

[关键词] 载脂蛋白E;基因敲除;动物模型;研究进展

[中图分类号] R332          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-7210（2019）06（c）-0042-04

Advances in research on disease model of ApoE knockout mice

SONG Ke1   HOU Yanhong2   YANG Hui3   BAI Yunqi1   LI Hui3   NIE Bo1

1.Key Laboratory of Chinese Internal Medicine of Ministry of Education and Beijing Key Laboratory， Dongzhimen Hospital， Beijing University of Chinese Medicine， Beijing   100700， China; 2.Research Center for Chinese Medicine Development， China Academy of Chinese Medical Sciences， Beijing   100700， China; 3.School of Chinese Materia Medica， Beijing University of Chinese Medicine， Beijing   100029， China

[Abstract] Apolipoprotein E （ApoE） is a kind of gene polymorphism and multifunctional protein， which is closely related to the metabolism of lipoprotein. Its deletions and mutations can cause metabolic disorders and dysfunction in the body， and even cause a series of diseases and complications. In recent years， ApoE-/- mice have been mainly used in atherosclerosis， diabetes， neurodegenerative diseases and kidney diseases. In order to better study the application mechanism of ApoE in various disease models and provide a more powerful basis for clinical treatment of diseases， this paper summarizes the pathogenesis of several diseases related to ApoE protein in human ApoE genotype， and summarizes the animal models for in vitro study of disease development process.

[Key words] Apolipoprotein E; Gene knockout; Animal model; Research progress

載脂蛋白E（ApoE）基因敲除小鼠，又名ApoE基因缺陷小鼠，于20世纪90年代被美国洛克菲勒大学生化遗传与代谢实验室和北卡罗莱那大学病理遗传实验室培育成功。此后，其被各国学者应用于各种疾病研究中，以便于人们更好地了解ApoE的功能及其在各类疾病的发病机制、临床治疗中的意义。现就近十年各国学者的研究进行综述。

1 载脂蛋白E概述

ApoE是乳糜微粒（CM）、极低密度脂蛋白（VLDL）、高密度脂蛋白（HDL）的重要组分，可调节胆固醇和脂蛋白代谢。同时，ApoE在调节蛋白结构、信号传导、氧化应激、脂质代谢等方面具有重要作用[1]。

ApoE基因的多态性于20世纪中叶被Utermann等发现，其由4个外显子和3个内含子组成，并构成了ε2、ε3、ε4三个等位基因，目前已成为各国学者研究的热点。ApoE基因多态性促使糖脂代谢紊乱。Larifla等[2]研究发现，ε4携带者的总胆固醇（TC）水平高于ε2携带者。ApoE基因多态性与心血管疾病有关，ε4等位基因是2型糖尿病（T2DM）和脑血管疾病的独立危险因素[3]。Singh等[4]认为携带ε2等位基因的患者易患氧化应激诱导的心脏损伤。ApoE基因多态性与神经性疾病相关。研究[5]显示，ApoE ε4携带者在许多神经心理学测试分数中表现出更快地下降，提示ApoE ε4可作为帕金森疾病中认知功能下降速度更快的预测因子。因此，ApoE不同的基因表型研究有利于临床上指导患者正确选择药物和干预治疗，为新疗法的开发提供新的靶点。

2 ApoE基因敲除小鼠疾病模型

2.1 动脉粥样硬化模型

ApoE-/-小鼠是目前动脉粥样硬化研究的经典模型，不仅因为其动脉粥样硬化病变可自发形成，更重要的是其在病理及组织学形态上与人类极其相近，高脂膳食喂养的小鼠是研究动脉粥样硬化的常用动物模型之一。虽然ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化病变可自觉出现，但因不同的高脂饲料配方及造模方式的不同，模型构建时间长短不一。研究[6]发现，给予西方饮食（21%脂肪+0.15%胆固醇）喂养12周后，其血脂水平显著增高，在主动脉根部位置，管壁有增厚，斑块也有明显增多，表现出典型的动脉粥样硬化病理特征。给予ApoE-/-小鼠高脂饲料（含18%氢化可可脂、0.15%胆固醇、7%酪蛋白、7%蔗糖和3%麦芽糊精）喂养8周后，通过对小鼠心脏主动脉瓣行苏木精-伊红（HE）染色，证实动脉粥样硬化模型制备成功[7]。李莹莹等[8]发现，给予小鼠高脂喂养2周，行右侧颈动脉套管术后8周，发现其TC、三酰甘油（TG）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）等明显升高，颈总动脉套管处有明显的动脉粥样硬化斑块形成。

2.2 糖尿病模型

糖尿病是动脉粥样硬化的独立危险因素，两者有密切关系，均为慢性炎性反应[9]。在其疾病研究中应用ApoE-/-小鼠作为糖尿病模型的首选。衡先培等[10]发现，以ApoE-/-小鼠塑造糖尿病模型是比较理想的研究复合型血管病变的模型。链脲佐菌素（STZ）量以小鼠40 mg/kg，早上腹部皮下注射3 d。第3天于注射后48、72 h分别测定空腹血糖（FBG），若2次FBG≥11.1 mmol/L，即可判定造模成功。Wang等[11]研究發现，注射STZ（80 mg/kg）3 d，同时高糖高脂饲料（15%蔗糖、4%胆固醇、10%猪油、0.3%胆盐的高脂葡萄糖、10%蛋黄粉、60.7%碱性饲料）喂养8周后，确定造模成功。Getz等[12]认为，应用最多的西方标准高脂饲料可促使ApoE-/-小鼠的胆固醇指标在短期内达到≥38.79 mmol/L。因此。其被用于糖尿病模型制备中，并以西方标准喂养，按比例注射STZ，几周后观察血糖水平，符合条件的小鼠被视为造模成功。

2.3 其他模型

胡爽[13]采用2步外科手术法（即电凝右肾皮质，2周后切除左肾）建立尿毒症模型，术后2周采集血标本，检测尿素氮、肌酐，发现其明显升高，提示造模成功。研究[14]发现，可采用皮下埋置Ang Ⅱ胶囊渗透压泵的方式构建ApoE-/-小鼠腹主动脉瘤动物模型。采用相同C57BL/6背景的系统性红斑狼疮模型小鼠（Fasl-/-）和ApoE-/-小鼠建立起系统性红斑狼疮合并动脉粥样硬化的模型小鼠，并综合评价其系统性红斑狼疮和动脉粥样硬化的主要特征，证明模型成功[15]。咪喹莫特诱导的ApoE-/-小鼠模型具有银屑病和血脂异常的病理特征，可作为银屑病和血脂异常综合征的发病机制和药物治疗研究的理想复合动物模型[16]。这些疾病模型的建立，为今后各疾病的临床应用和临床治疗做出了巨大的贡献。

3 ApoE-/-小鼠的应用

3.1 ApoE-/-小鼠在动脉粥样硬化研究中的应用

在动脉粥样硬化ApoE-/-小鼠模型中，Tregs的激活与动脉粥样硬化斑块形成负相关，其作用机制依赖于Tregs调节LC3、Beclin1等自噬/凋亡通路蛋白的表达[17]。在ApoE-/-小鼠高脂喂养制备的动脉粥样硬化模型中，miR-152通过靶向KLF5抑制炎性反应来减轻动脉粥样硬化的发病机制[18]。Seifert等[19]发现，高胆固醇饮食的ApoE-/-小鼠在右颈总动脉（CCA）周围植入锥形袖带后，与下游更稳定的斑块表型比较，其上游低剪切应力诱导的不稳定动脉粥样硬化斑块中MMP-2和MMP-9活性显著更高。以上研究均提示ApoE-/-小鼠在动脉粥样硬化的自噬、凋亡、炎症及剪切应力等方向的研究均具有重要作用。

3.2 ApoE-/-小鼠在糖尿病研究中的应用

胰岛素抵抗脂肪细胞衍生的外泌体通过增加糖尿病ApoE-/-小鼠中的血管滋养血管生成而加重动脉粥样硬化[20]。Brennan等[21]研究发现，在糖尿病ApoE-/-小鼠模型中，人脂氧素A4（LXA4）和苯并-LXA4均显著减弱糖尿病诱导的主动脉斑块和主动脉组织炎性反应的发展，包括血管细胞黏附分子-1（VCAM-1）、人单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）和白细胞介素-6（IL-6）的表达。Park等[22]发现外源性胰岛素通过降低高脂饮食诱导的高脂血症、胰岛素抵抗和轻度糖尿病ApoE-/-小鼠的炎性细胞因子、巨噬细胞和血脂，降低动脉粥样硬化。

3.3 ApoE-/-小鼠在神经退化性疾病研究中的应用

ApoE不仅可调节机体脂质和脂蛋白代谢，还参与了神经细胞的生长和损伤后的修复过程。姜洋等[23]通过跳台实验及避暗实验发现，认知有损害的老年小鼠经补肾祛瘀化痰法干预后，其行为学表现及认知功能都会有改善。痴呆患者的记忆能力减退的主要原因为胆碱能神经退化，胆碱乙酰转移酶（ChAT）是参与乙酰胆碱（Ach）合成的限速酶，研究[24]显示，痴呆患者记忆能力下降与ChAT显著相关。杨秀丽等[25]研究发现脂欣康可降低ApoE-/-小鼠海马区的神经损伤，加强脑ChAT的表达，从而改善小鼠认知功能。

3.4 ApoE-/-小鼠在肾脏疾病研究中的应用

高脂血症作为慢性肾脏疾病的独立危险因素，通过脂质代谢紊乱，诱导系膜扩张、氧化应激、炎症激活，使肾脏受损。高蛋氨酸饮食的ApoE-/-小鼠模型中，高同型半胱氨酸血症可通过上调MMP-9/TIMP-1比例致细胞外基质降解，继而导致肾脏损伤[26]。倪杰等[27]发现，高脂血症可通过诱导上皮细胞-间充质转化、肾小管间质纤维化、肾脏R动脉粥样硬化系统激活在肾损伤中发挥重要作用。Shing等[28]应用ApoE-/-5/6肾切除建立肾病模型，发现运动对主动脉斑块的形成、血管功能和全身炎症具有一定的影响，并且可以作为治疗动脉硬化肾病的的一种非药物治疗方法。

4 讨论

目前，ApoE-/-小鼠不仅对于动脉粥样硬化的病理机制的研究做出了巨大贡献，而且还为其他各种疾病的临床研究和治疗提供了更多可靠依据。然而，其在其他疾病中的应用还不完善，而且对ApoE基因在各病理生理过程中的作用及机制并不完全清楚，有待进一步深入研究。开发更多ApoE-/-小鼠模型将有助于人类更加熟悉相关疾病的发生、发展过程，从而找到更为可靠、有效的疾病治疗方案。

[参考文献]

[1]  赖青鸟，畅荣妮，袁广之，等.小鼠载脂蛋白E基因的组织表达谱分析[J].广西医科大学学报，2013，30（6）：847-849.

[2]  Larifla L，Armand C，Bangou J，et al. Association of APOE gene polymorphism with lipid profile and coronary artery disease in Afro-Caribbeans [J]. PLoS One，2017，12（7）：e0181620.

[3]  El-Lebedy D，Raslan HM，Mohammed AM. Apolipoprotein E gene polymorphism and risk of type 2 diabetes and cardiovascular disease [J]. Cardiovasc Diabetol，2016，15：12.

[4]  Singh MM，Kumar R，Tewari S，et al. Association of GSTT1/GSTM1 and ApoE variants with left ventricular diastolic dysfunction in thalassaemia major patients [J]. Hematology，2019，24（1）：20-25.

[5]  Paul KC，Rausch R，Creek MM，et al. APOE，MAPT，and COMT and Parkinson′s Disease Susceptibility and Cognitive Symptom Progression [J]. J Parkinsons Dis，2016，6（2）：349-359.

[6]  Wang SZ，Wu M，Chen KJ，et al. Hawthorn Extract Alleviates Atherosclerosis through Regulating Inflammation and Apoptosis Related Factors：An Experimental Study [J]. Chin J Integr Med，2018，25（2）：108-115.

[7]  Zhang B，Ma Y，Xiang C. SIRT2 decreases atherosclerotic plaque formation in low-density lipoprotein receptor-deficient mice by modulating macrophage polarization [J]. Biomed Pharmacother，2018，97：1238-1242.

[8]  李瑩莹，王琳琳，马琳琳，等.染料木黄酮通过下调磷酸化蛋白激酶B减轻小鼠动脉粥样硬化[J].解剖学杂志，2018，41（1）：16-19，54.

[9]  Lin T，Liu JC，Chang LY，et al. Association of metabolic syndrome and diabetes with subclinical coronary stenosis and plaque subtypes in middle-aged individuals [J]. Diabet Med，2011，28（4）：493-499.

[10]  衡先培，李亮，黄苏萍，等.丹瓜方对ApoE-/-糖尿病模型小鼠糖脂代谢及血管细胞黏附分子-1及mRNA表达水平的影响[J].中国中西医结合杂志，2014，34（9）：1086-1095.

[11]  Wang Y，Yu B，Wang L，et al. Pioglitazone ameliorates glomerular NLRP3 inflammasome activation in apolipoprotein E knockout mice with diabetes mellitus [J]. PLoS One，2017，12（7）：e0181248.

[12]  Getz GS，Reardon CA. Diet，Microbes，and Murine Athe-rosclerosis [J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol，2018，38（10）：2269-2271.

[13]  胡爽.动脉内膜树突状细胞变化在尿毒症加速性动脉粥样硬化小鼠中作用[D].重庆：第三军医大学，2016.

[14]  孙维策，金星.二甲双胍对血管紧张素Ⅱ诱导的ApoE-/-小鼠腹主动脉瘤形成的影响[J].中国现代普通外科进展，2018，21（2）：85-89.

[15]  王世颖，祁荆荆，张卓亚，等.系统性红斑狼疮合并动脉粥样硬化的小鼠模型建立和评价[J].免疫学杂志，2018， 34（9）：799-803.

[16]  Xie X，Zhang L，Lin Y，et al. Imiquimod induced ApoE-deficient mice might be a composite animal model for the study of psoriasis and dyslipideamia comorbidity [J]. J Dermatol Sci，2017，88（1）： 20-28.

[17]  Tian Y，Liang X，Wu Y. The alternation of autophagy/apoptosis in CD4+CD25+Foxp3+ Tregs on the developmental stages of atherosclerosis [J]. Biomed Pharmacother，2018，97：1053-1060.

[18]  Wang W，Zhang Y，Wang L，et al. MircroRNA-152 prevents the malignant progression of atherosclerosis via down-regulation of KLF5 [J]. Biomed Pharmacother，2019，109：2409-2414.

[19]  Seifert R，Kuhlmann MT，Eligehausen S，et al. Molecular imaging of MMP activity discriminates unstable from stable plaque phenotypes in shear-stress induced murine atherosclerosis [J]. PLoS One，2018，13（10）：e0204305.

[20]  Wang F，Chen FF，Shang YY，et al. Insulin resistance adipocyte-derived exosomes aggravate atherosclerosis by increasing vasa vasorum angiogenesis in diabetic ApoE-/- mice[J]. Int J Cardiol，2018，265：181-187.

[21]  Brennan EP，Mohan M，McClelland A，et al. Lipoxins Protect Against Inflammation in Diabetes-Associated Ath-erosclerosis [J]. Diabetes，2018，67（12）：2657-2667.

[22]  Park K，Li Q，Evcimen ND，et al. Exogenous Insulin Infusion Can Decrease Atherosclerosis in Diabetic Rodents by Improving Lipids，Inflammation，and Endothelial Function [J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol，2018，38（1）：92-101.

[23]  姜洋，楊惠民，占程燕，等.补肾祛瘀化痰法对载脂蛋白E基因敲除小鼠认知功能的影响[J].河北中医，2014， 36（3）：428-432.

[24]  Gao Y，Li C，Yin J，et al. Fucoidan，a sulfated polysaccharide from brown algae，improves cognitive impairment induced by infusion of Aβ peptide in rats [J]. Environ Toxicol Pharmacol，2012，33（2）：304-311.

[25]  杨秀丽，张文高，师冉，等.脂欣康对ApoE基因敲除小鼠海马形态学及胆碱乙酰转移酶和突触素表达的影响[J].中西医结合心脑血管病杂志，2012，10（7）：850-852.

[26]  孔繁琪，马胜超，张辉，等.MMP-9/TIMP-1在HHcy致ApoE-/-小鼠肾脏损伤中的作用机制[J].中国动脉硬化杂志，2015，23（6）：541-548.

[27]  倪杰，马坤岭，刘晶，等.肾脏局部肾素血管紧张素系统激活在载脂蛋白E基因敲除小鼠脂质肾损伤中的作用[J].中华高血压杂志，2013，21（3）：238-243.

[28]  Shing CM，Fassett RG，Peake JM，et al. Voluntary exercise decreases atherosclerosis in nephrectomised ApoE knockout mice [J]. PLoS One，2015，10（3）：e0120287.