[发明专利]一种秀丽隐杆线虫高糖胰岛素抵抗动物模型的构建方法及应用

说明书

本发明公开了一种秀丽隐杆线虫高糖胰岛素抵抗动物模型的构建方法，采用对特定DAF‑2基因突变体秀丽隐杆线虫施加温度调节，使秀丽隐杆线虫体内DAF‑2类胰岛素受体基因的正常工作受到抑制，结合高糖饮食诱导的体内高糖环境，模拟以高血糖及高胰岛素抵抗为特征的二型糖尿病所造成的体内代谢异常，可用于研究高糖胰岛素抵抗状态对机体各种生理生化代谢过程的影响。该动物模型稳定可重复，同时展现高糖及胰岛素抵抗状态，分子水平变化与人体二型糖尿病状态下的高糖氧化应激兼胰岛素抵抗状态类似，可作为秀丽隐杆线虫高糖胰岛素抵抗动物模型为研究二型糖尿病相关生理生化影响的科研工作者提供一种工具，用于研究发病机制和筛选相关药物。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体设计一种秀丽隐杆线虫高糖胰岛素抵抗动物模型的构建方法及其应用。

背景技术

二型糖尿病（T2DM）的特征是胰岛β细胞功能异常和靶器官的胰岛素抵抗（Insulinresistance）引起的相对胰岛素缺乏，即机体对胰岛素产生了耐受性。二型糖尿病患者占全球糖尿病患者群体的90％，是糖尿病治疗的重点研究方向。降糖治疗是目前主要的控制T2DM危害的方法，但治疗二型糖尿病的重点是缓解胰岛素抵抗症状。当胰岛素作用与胰岛素分泌无法维持动态平衡时，胰岛素在胰岛素敏感性组织（如肝脏，肌肉和脂肪组织）中的作用及胰腺胰岛β细胞功能会受到影响产生障碍，导致血液中葡萄糖水平异常。当胰岛素抵抗和β细胞功能障碍发展到一定程度，糖耐量不断降低，T2DM就会产生。

类胰岛素生长因子受体（Insulin growth factor receptor，IGFR）通路，也称胰岛素受体（Insulin receptor，IR）通路，在人体内，该信号网络由激活胰岛素和IGF-1的两个紧密相关的酪氨酸激酶受体，胰岛素受体（IR）和IGF-1受体（IGF1R）下游的细胞内信号级联组成，是胰岛素和类胰岛素生长因子发挥作用的主要方式，涉及细胞生长、增殖、分化、凋亡及代谢调节等，不仅是营养代谢过程的核心，还与寿命甚至肿瘤的发生有密切联系。IGFR通路下游包括了一系列著名的营养代谢及细胞功能调控基因，如IRS、PI3K、AKT、mTOR、MEK、ERK、PDK-1、GLUT-4、FOXO、JNK等，是影响胰岛β细胞功能及胰岛素信号作用的重要因素。胰岛素通过胰岛素受体结合激活胰岛素受体底物（IRS），然后将信号发送至PI3K/AKT通路、ERK1/2通路及mTOR通路等，激活葡萄糖转运及转化功能，从而促进葡萄糖摄取、细胞增殖和存活，同时脂质和蛋白质的代谢也与这一系列信号通路的激活相关，从而使胰岛素同时参与到葡萄糖、脂质、蛋白质的代谢中。异常的胰岛素信号转导会引发糖尿病和肥胖症等代谢型疾病，还可能会引发癌症。

近年来，秀丽线虫已经应用到现代生物学的众多领域的研究，特别是真核细胞的基本功能和相互作用，成为研究人类疾病发生过程的重要模式生物。由于秀丽线虫体积小，生命周期短，成本低，具有透明性，基因组已解明，这些特征使其成为一个出色的模式生物。秀丽线虫的人类胰岛素受体基因同源物是DAF-2基因，能够以类似胰岛素受体的形式接受类胰岛素信号，调节线虫的生长发育和代谢。当DAF-2基因失活时，会导致胰岛素信号大幅度削弱，引发类似于胰岛素抵抗的状态，而当药物对于DAF-2基因或其通路下游基因有刺激或兴奋效果时，这个状态会得到缓解或治愈。

本发明采用对特定DAF-2基因突变体秀丽隐杆线虫施加温度调节，使秀丽隐杆线虫体内DAF-2类胰岛素受体基因的正常工作受到抑制，结合高糖饮食诱导的体内高糖环境，建立以兼具高糖及胰岛素抵抗为特征的秀丽隐杆线虫为基础的动物模型，该秀丽隐杆线虫模型稳定可重复，可模拟以高血糖及高胰岛素抵抗为特征的二型糖尿病所造成的体内代谢异常，用于研究高糖胰岛素抵抗状态对机体各种生理生化代谢过程的影响，为研究二型糖尿病相关生理生化影响的科研工作者提供一种工具，用于研究发病机制及筛选相关药物。

发明内容