斑馬魚肥胖模型分類與對比

斑馬魚原產(chǎn)于印度東部、孟加拉國，體長約3～5cm，斑馬魚的研究優(yōu)點(diǎn)：（1）體積小，容易在顯微鏡下觀察，便于開展微孔實(shí)驗(yàn)；（2）體外受精，胚胎透明，易觀察斑馬魚胚胎發(fā)育形態(tài)；（3）斑馬魚基因序列與人類有87%的相似度；（4）繁殖能力強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)周期短，相對經(jīng)濟(jì)。

肥胖斑馬魚模型

斑馬魚的相關(guān)研究最初應(yīng)用于急性毒性實(shí)驗(yàn)。Oka等構(gòu)建斑馬魚肥胖模型，首次證明斑馬魚模型與哺乳動物肥胖有共同的病理生理通路。至此，拉開了斑馬魚在肥胖領(lǐng)域的研究序幕。目前構(gòu)建斑馬魚肥胖模型通常有兩種方法：（1）喂養(yǎng)誘發(fā)斑馬魚肥胖模型；（2）應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)構(gòu)建斑馬魚肥胖模型。

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喂養(yǎng)誘發(fā)肥胖模型

人類是由于能量攝入過多導(dǎo)致脂肪堆積進(jìn)而形成肥胖，因此通過喂養(yǎng)誘發(fā)構(gòu)建斑馬魚肥胖模型與人類更為接近。目前，喂養(yǎng)誘發(fā)斑馬魚模型主要有以下4種：正常飼料、高脂肪、高膽固醇和高蛋白。飲食成功誘導(dǎo)的斑馬魚肥胖模型并沒有具體標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)研究認(rèn)為斑馬魚出現(xiàn)相關(guān)表型：體長增長、體重增加、BMI增高、脂肪肝等，則認(rèn)為造模成功。

飲食誘發(fā)斑馬魚肥胖模型

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基因編輯構(gòu)造肥胖模型

肥胖是一種成因復(fù)雜的疾病，越來越多的證據(jù)表明肥胖受到基因的調(diào)控。Song等人首次構(gòu)建轉(zhuǎn)基因斑馬魚，激活A(yù)gRP基因的斑馬魚模型體長顯著增加。此后，有研究證明AgRP基因在斑馬魚大腦中過度表達(dá)，斑馬魚體重會呈線性增長和內(nèi)臟脂肪堆積的特點(diǎn)。改造Akt1基因的成魚表現(xiàn)為：BMI增高，脂肪細(xì)胞增生，脂肪沉積及葡萄糖耐受不良。鋅指核酸酶(ZFNs)、轉(zhuǎn)錄激活因子效應(yīng)核酸酶(TALENs)以及成簇規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列(CRISPR/Cas9)等基因編輯技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于人類疾病研究，2013年CRISPR/Cas9技術(shù)為構(gòu)建斑馬魚突變體提供了更高效的實(shí)驗(yàn)手段，進(jìn)一步為斑馬魚研究肥胖機(jī)制及藥物篩選提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。有研究利用CRISPR對斑馬魚的Lepr和Mc4r基因進(jìn)行改造，研究結(jié)果顯示缺少Lepr及Mc4r基因的成魚出現(xiàn)體重增加、血糖升高、脂肪積累、糖耐量受損。2017年，有研究同樣證明Mc4r基因的代謝調(diào)節(jié)作用，并首次證明Mstnb基因在肌肉負(fù)反饋中發(fā)揮重要作用。此外，也有將微核糖核酸結(jié)構(gòu)(miR-SP)技術(shù)應(yīng)用于斑馬魚，幼魚表現(xiàn)出高脂血癥，肝脂肪變性和白色脂肪組織明顯增多。TALEN技術(shù)敲除Ghrelin基因的斑馬魚在高脂條件的飼養(yǎng)下，相較于對照組出現(xiàn)明顯的脂肪累積。

斑馬魚轉(zhuǎn)基因肥胖模型

基因編輯所構(gòu)建肥胖斑馬魚的測量標(biāo)準(zhǔn)：通常取肝臟組織染色觀察、測量生化指標(biāo)(甘油三酯、總膽固醇）以及肥胖基因表達(dá)水平，實(shí)驗(yàn)組與對照組比較后，如出現(xiàn)明顯差異時(shí)，則認(rèn)為該模型構(gòu)建具有意義。

兩種肥胖斑馬魚模型與傳統(tǒng)小鼠模型的對比

首先，兩種斑馬魚模型應(yīng)用領(lǐng)域不一樣，喂養(yǎng)誘發(fā)的肥胖斑馬魚模型主要應(yīng)用于降脂類物質(zhì)的篩選，而基因編輯構(gòu)建的肥胖斑馬魚模型則為研究肥胖機(jī)制提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。其次，肥胖斑馬魚的構(gòu)建不可避免會出現(xiàn)系列問題，目前已有研究表明喂養(yǎng)誘發(fā)的斑馬魚肥胖模型，會出現(xiàn)焦慮、大腦穩(wěn)態(tài)損傷及神經(jīng)系統(tǒng)方面的問題?；蚓庉嫷姆逝职唏R魚模型容易出現(xiàn)脫靶、幼魚成活率不高、肥胖表型不明顯的問題。

肥胖斑馬魚模型相較于傳統(tǒng)小鼠模型，具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，繁殖周期短，節(jié)約時(shí)間，而肥胖小鼠造模時(shí)間更長。第二，斑馬魚具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，更適合高通量藥物的篩選。

盡管斑馬魚在肥胖研究中存在許多優(yōu)勢，但仍有不足。第一，斑馬魚沒有棕色脂肪細(xì)胞，而人類肥胖的形成涉及棕色脂肪細(xì)胞與白色脂肪細(xì)胞的相互平衡，關(guān)于棕色脂肪相關(guān)的通路研究，仍需依靠小鼠模型。第二，進(jìn)行斑馬魚血糖、甘油三酯、總膽固醇測量時(shí)，研究者需取足夠血量，而斑馬魚存在體積小、血量少的缺點(diǎn)。此外，對高脂肪飼料喂養(yǎng)斑馬魚和小鼠的基因組對比研究，發(fā)現(xiàn)兩種動物在上調(diào)通路總體上是相似的，這表明利用斑馬魚作為高脂血癥研究的模型，了解相關(guān)的人類脂代謝機(jī)制是可行的。另一方面，小鼠與斑馬魚所激活基因不一樣，因此，利用斑馬魚研究人類脂代謝疾病仍需謹(jǐn)慎考慮。

肥胖斑馬魚模型常見測量指標(biāo)斑馬魚肥胖模型的成功構(gòu)建，離不開測量指標(biāo)的選擇。測量指標(biāo)既能驗(yàn)證模型成功與否，也能應(yīng)用于降脂性物質(zhì)的效果評價(jià)，常用的檢測指標(biāo)如下：斑馬魚的體長及體重人體肥胖指標(biāo)為BMI=體重/身高2，同樣研究者利用該指標(biāo)對斑馬魚的肥胖度進(jìn)行測量，但目前肥胖斑馬魚的BMI沒有明確的數(shù)值界定。研究者僅與對照組比較后，來確定所構(gòu)建的肥胖斑馬魚模型是否成功。肥胖度=體質(zhì)量（g）×100/體長2（cm2）；血糖、甘油三酯、總膽固醇斑馬魚的血糖、甘油三酯、總膽固醇是最常用的三個(gè)指標(biāo)。肥胖斑馬魚模型表現(xiàn)為甘油三酯、血糖、總膽固醇含量升高，測量方法：選擇斑馬魚背部的主動脈采血，測定血液中的生化指標(biāo)。

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