夏 巍，賴永靜，杜 龍，王夢琳，王 紅，戢克銅，馮清源，唐安洲

(廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，南寧 530000)

代謝是指生物體內(nèi)各種物質(zhì)所發(fā)生的用于維持生命的一系列有序的化學(xué)反應(yīng)的總稱，這些反應(yīng)進(jìn)程使得生物體能夠順利生長和繁殖、保持它們的結(jié)構(gòu)以及對外界環(huán)境做出反應(yīng)[1]。代謝通常被分為兩類：分解代謝可以對大的分子進(jìn)行分解以獲得能量(如細(xì)胞呼吸)；合成代謝則可以利用能量來合成細(xì)胞中的各個組分，如蛋白質(zhì)和核酸等。而一旦物質(zhì)的代謝出現(xiàn)問題，生物體就會表現(xiàn)出相關(guān)疾病，如：糖尿病、脂肪肝、動脈粥樣硬化、痛風(fēng)、營養(yǎng)不良癥、維生素缺乏病、骨質(zhì)疏松癥等等。步入二十一世紀(jì)以來，隨著工業(yè)化和現(xiàn)代化的迅猛發(fā)展，人們的生活條件得到了極大的提高，而與此同時人們的飲食結(jié)構(gòu)及生活方式也發(fā)生了改變。為了適應(yīng)生活節(jié)奏的加快，人們鍛煉的時間被大大壓縮，飲食和作息變得不規(guī)律，社會心理壓力也越來越大等等，使得代謝相關(guān)性疾病出現(xiàn)普遍化、年輕化，不僅損害了患者的自身健康，還為家庭和社會帶來沉重負(fù)擔(dān)。因此，世界各國對代謝性疾病研究的投入只增不減，而由于臨床的諸多限制，動物模型成為了各國科研工作者的主戰(zhàn)場。

樹鼩是一種新興的實(shí)驗(yàn)動物，不僅具有來源廣、體型小、繁殖周期短、方便飼養(yǎng)的特點(diǎn)，更重要的是全基因組結(jié)果證實(shí)樹鼩是靈長類動物的近親[2]，其無論是在基因水平還是生理水平，相較于目前常用于動物模型研究的非靈長類動物都有明顯優(yōu)勢[3]，同時不必像靈長類動物那樣受到嚴(yán)格資源和倫理的限制，故而受到各國科研工作者的青睞。目前樹鼩動物模型在病毒感染、視覺傳導(dǎo)、心理應(yīng)激、抑郁、神經(jīng)及腦功能、腫瘤等諸多領(lǐng)域[4-14]的研究已經(jīng)取得一定進(jìn)展，而在代謝性疾病中的應(yīng)用還處于探索階段，也尚未見有系統(tǒng)性報道，本文就樹鼩在人類代謝性疾病中的研究做一綜述。

1 糖代謝

樹鼩喜食甜食，在進(jìn)食后的30 min內(nèi)是血糖上升的高峰期，餐后1 h血糖為空腹血糖的兩倍，6 h后血糖依然維持較高水平，在糖耐量測試中，樹鼩較大鼠對糖更加敏感，但是其對糖的代謝能力較差[15-16]，而且樹鼩的糖代謝紊亂同人類一樣，與體重、年齡、性別關(guān)系密切[17]，說明樹鼩是一種良好的糖尿病動物模型，可用于糖尿病的機(jī)理研究。

早在1997年Ishiko等人[18]就通過給樹鼩注射鏈脲佐菌素(sreptozotocin，STZ)誘發(fā)了樹鼩糖尿病，并以此模型來研究糖尿病的早期眼部損傷。在那之后一些研究者[19]對STZ誘發(fā)樹鼩的糖尿病的劑量關(guān)系進(jìn)行了探究，發(fā)現(xiàn)多次小劑量STZ注射可誘導(dǎo)樹鼩出現(xiàn)類似2型糖尿病(diabetes mellitus type 2，T2DM)癥狀和糖尿病腎損傷，而單次較大劑量的STZ注射誘導(dǎo)樹鼩出現(xiàn)的糖尿病癥狀更類似1型糖尿病(diabetes mellitus type 1，T1DM)。其中值得一提的是，冼蘇等人[20]在研究STZ誘導(dǎo)樹鼩糖尿病模型時，樹鼩不僅有不同程度的多飲、多食、消瘦等糖尿病表現(xiàn)及胰島數(shù)明顯減少，體積變小，β細(xì)胞數(shù)量減少、脫顆粒、空泡樣改變等糖尿病病理改變，而且胰島淀粉染色也呈陽性。胰島淀粉化在90%的人類2型糖尿病患者中都存在，目前許多研究者認(rèn)為非人靈長類動物與人類T2DM臨床病理特征最相似的地方就是胰島淀粉樣沉積，并且淀粉樣沉積的嚴(yán)重程度與所需的外源治療胰島素的量成正比，而嚙齒類動物糖尿病模型中未見有此現(xiàn)象，這也是嚙齒類動物模型與人類T2DM的一個顯著區(qū)別[21]。除此之外，對樹鼩的誘導(dǎo)糖尿病并發(fā)癥的研究也時有報導(dǎo)，如蒙碧輝等人[22]研究樹鼩1型糖尿病的骨骼肌病變發(fā)現(xiàn)骨骼肌纖維普遍性萎縮、灶性肌絲溶解、肌質(zhì)膜異常突起和線粒體損傷是T1DM樹嗣骨骼肌病變的主要特征，推測骨骼肌組織中細(xì)胞凋亡通路激活可能是糖尿病肌病的重要原因，并在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了骨骼肌組織對葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體-4(glucose transporter-4，GLUT4)、磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)的表達(dá)明顯受損[23]；Wu等人[24]研究糖尿病與肝改變的聯(lián)系發(fā)現(xiàn)在STZ誘導(dǎo)樹鼩1型糖尿病的早期階段，是由高血糖引起的氧化應(yīng)激導(dǎo)致肝組織中醛糖還原酶的高表達(dá)而誘發(fā)炎癥反應(yīng)最終使肝臟細(xì)胞損傷甚至死亡。除了有有關(guān)樹鼩糖尿病建模及其機(jī)制的研究，令人鼓舞的是近幾年也出現(xiàn)了一些在糖尿病樹鼩上嘗試新型糖尿病療法的探索。Pan等人[25]在2016年首次證實(shí)了使用分化自樹鼩臍帶血間充質(zhì)干細(xì)胞(tree shrews umbilical cord blood mesenchymal stem cells，TS-UC-MSCs)的功能性胰島樣細(xì)胞治療樹鼩糖尿病的可行性，TS-UC-MSCs移植顯著降低了血糖和脂質(zhì)含量，改善胰島素抵抗和調(diào)節(jié)胰島素分泌，并減少促炎因子白細(xì)胞介素1(interleukin-1，IL-1)和白細(xì)胞介素6(interleukin-6，IL-6)的表達(dá)，同時還能減輕胰腺及肝腎細(xì)胞的變性壞死。2017年，該團(tuán)隊(duì)又進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)在樹鼩T2DM的治療中，UC-MSCs移植可降低血糖水平，增加胰島素分泌，降低胰島素抵抗，并促進(jìn)糖尿病樹鼩的島組織修復(fù)，這些變化可能通過調(diào)節(jié)影響胰島素信號通路的癥因子來實(shí)現(xiàn)；Notch信號通路可能參與了UC-MSCs向分泌胰島素細(xì)胞的分化；SOCS3基因可能是參與T2DM發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵分子，進(jìn)一步證實(shí)了UC-MSCs移植可能是治療糖尿病的一種潛在的新型治療方法[26]。

2 脂代謝

隨著新一代的基因測序技術(shù)的出現(xiàn)和生物信息學(xué)的發(fā)展，越來越多樹鼩脂類代謝相關(guān)基因和蛋白被發(fā)現(xiàn)，相較于其它實(shí)驗(yàn)動物其與人類對應(yīng)的基因、蛋白一致性更高，例如：在膽固醇的逆轉(zhuǎn)運(yùn)過程中起到重要作用的血漿膽固醇酯轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(cholesterolester transfer protein，CETP)，在不同動物與人類的一致性分別為樹鼩81%、猴80%、兔74%[27-29]，此外，樹鼩血中高密度脂蛋白(high-density lipoprotein，HDL)約占血脂總量的70%且長期攝食高膽固醇后含量并未出現(xiàn)顯著變化[30-31]，這些都是樹鼩可以成為人類脂代謝相關(guān)疾病動物模型的基礎(chǔ)。

2.1 非酒精性脂肪肝

非酒精性脂肪肝(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)是一種除外酒精和其它明確損肝因素所致的，以彌漫性肝細(xì)胞大泡性脂肪變?yōu)橹饕卣鞯呐R床病理綜合征[32]。由于臨床的諸多限制，動物模型成為了研究NAFLD的發(fā)病機(jī)制和治療不可缺少的工具，其中樹鼩擔(dān)當(dāng)了重要角色。2015年，Zhang等人[33]利用高脂肪膽固醇和膽酸脂飲食(high fat cholesterol and high bile acid diet，HFHC)誘發(fā)了樹鼩NAFLD。具體表現(xiàn)為血脂異常，血漿丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶和天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、膽固醇及甘油三酯水平下降；肝組織病理檢查顯示，HFHC飲食在10周內(nèi)逐漸成功誘導(dǎo)肝脂肪變性，發(fā)炎和纖維化；此外，HFHC誘導(dǎo)肝中脂蛋白脂肪酶的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，但抑制低密度脂蛋白受體的表達(dá)，以及內(nèi)源性合成途徑。該研究還發(fā)現(xiàn)，如果利用泊洛沙姆407(poloxamer 407，P-407)對脂蛋白脂肪酶進(jìn)行抑制，則可以改善脂肪變性的嚴(yán)重程度并減輕炎癥反應(yīng)，這些結(jié)果不僅說明脂蛋白脂肪酶在NAFLD中的重要作用，也為樹鼩在NAFLD中的進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)。2016年該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步利用不同的飲食配比誘發(fā)了非肥胖型樹鼩NAFLD[34]，表現(xiàn)為肝損傷和高膽固醇血癥，但對體重和脂肪組織生成或血糖無影響，該模型的出現(xiàn)填補(bǔ)了目前非肥胖型NAFLD動物模型缺乏的空白，為日后人類非肥胖型NAFLD的研究打開了新的大門。

2.2 動脈粥樣硬化

動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)病變的主要特征是血管內(nèi)皮的脂質(zhì)浸潤和沉積，脂質(zhì)代謝異常是動脈粥樣硬化始動因素。有意思的是，目前的研究表明樹鼩具有較強(qiáng)的抗AS能力，其具體機(jī)制也一直是研究的熱點(diǎn)。近年來隨著對AS研究的深入，對于樹鼩抗動AS機(jī)制的研究也從血清脂譜構(gòu)成異常轉(zhuǎn)向了樹鼩體內(nèi)與抗AS相關(guān)的蛋白及基因研究[29]。2010年Liu等人[35]測定了人類、樹鼩和北京鴨血漿脂質(zhì)譜及CETP和磷脂轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(phospholipid transporter protein，PLTP)的活性，發(fā)現(xiàn)了低血漿CETP和PLTP活性可能是導(dǎo)致樹鼩血液HDL-C/LDL-C比值高和對AS的高抗性的原因。另有研究表明調(diào)節(jié)胃腸及肝對膽固醇吸收的Niemann-PickC1-L1(NPC1LD)，在AS的樹鼩模型中因?yàn)樾∧c組織的脂肪代謝而出現(xiàn)了高表達(dá)，并提出NPC1LD可能參與了血脂紊亂的病理生理過程[36]。

3 鐵代謝

鐵是人體最容易缺乏的必需微量元素之一，鐵缺乏可導(dǎo)致缺鐵性貧血，它被世界衛(wèi)生組織確定為世界性營養(yǎng)缺乏病之一，也是我國主要公共營養(yǎng)問題。我國7個月～ 7歲兒童缺鐵總患病率為40.3%，其中嬰幼兒缺鐵率高達(dá)44.7%[37]。胎兒在母體內(nèi)發(fā)育每天都需要5 mg左右的鐵，而分娩時也要失掉一部分血，因此孕期對鐵的需要量很大，如果此時鐵的供應(yīng)量不足，孕婦就會貧血，繼而影響胎兒的發(fā)育，使新生兒貧血[38-39]。因此利用動物模型了解人類孕期的鐵代謝情況適時適量補(bǔ)鐵，及研究鐵代謝相關(guān)疾病是十分必要的。Zeller等人[40]利用懷孕樹鼩，通過電子能譜和組織化學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)了在樹鼩分娩期間和分離胎盤后流出的血液進(jìn)入了子宮內(nèi)膜，并且其中的紅細(xì)胞被子宮內(nèi)膜巨噬細(xì)胞吞噬，而被吞噬的紅細(xì)胞的血紅蛋白釋放的鐵在巨噬細(xì)胞中暫時儲存為鐵蛋白，并在隨后的懷孕期間釋放到子宮內(nèi)膜腺細(xì)胞中。在哺乳動物中，紅細(xì)胞的吞噬作用似乎是提供胚胎的鐵的重要來源，通過從樹鼩和狗等動物模型的研究表明，子宮內(nèi)膜巨噬細(xì)胞吞噬紅細(xì)胞和將鐵轉(zhuǎn)移到子宮內(nèi)膜腺是胚胎早期發(fā)育階段中主要的鐵來源，故在妊娠晚期和第一次懷孕期間，需要額外的鐵供應(yīng)來維持胚胎發(fā)育[40]。

4 膽結(jié)石

膽結(jié)石的病因十分復(fù)雜，是多因素綜合作用的結(jié)果，其中代謝相關(guān)因素主要與膽汁中的膽鹽、卵磷脂和膽固醇的代謝紊亂有關(guān)。Schwaier等人[41-42]測定了從樹鼩膽囊和肝獲得膽汁的組成成分，其膽汁酸譜的種類和含量都與人類具有高度相似性。將20%的黃油，20%的蔗糖和1%的膽固醇添加到樹鼩日常標(biāo)準(zhǔn)飲食中，可以迅速誘導(dǎo)出膽結(jié)石，而相同條件下的嚙齒類動物膽汁中含有膽固醇結(jié)晶或少量結(jié)石，液晶和脂肪滴。隨后通過將樹鼩分組，分別向各組日常標(biāo)準(zhǔn)飲食中加入黃油、膽固醇、黃油加膽固醇和蔗糖，以分析各飲食成分對結(jié)石形成的影響。得出的結(jié)論是，這三種成分的飲食對膽結(jié)石的形成均有一定貢獻(xiàn)，其中高脂飲食顯著利于膽結(jié)石的形成。之后該團(tuán)隊(duì)利用上述樹鼩膽結(jié)石模型又進(jìn)一步研究了增加攝入膽固醇(cholesterol，CH)后的代謝反應(yīng)。在喂食含有20%脂肪和2%膽固醇的高脂飲食4個月后與標(biāo)準(zhǔn)飲食的動物相比，血清膽固醇值高出約2倍，肝膽汁中膽固醇值高出約14倍，而膽固醇在空腸、回腸和肝內(nèi)的合成率分別只有對照組的44%、15%和7%，這說明高膽固醇飲食存在誘導(dǎo)反饋機(jī)制，其降低肝和小腸中膽固醇的產(chǎn)生，但是這種機(jī)制并不能阻止血清和肝臟膽汁中膽固醇的升高而最終引發(fā)膽囊內(nèi)膽結(jié)石的形成。樹鼩體內(nèi)膽固醇的代謝在肌肉、皮膚、腎、心臟和小腸存在不同于血清和肝的一套自我平衡機(jī)制，通過飲食增加的膽固醇從胃腸道吸收并傳送到肝后一部分沉積，一部分分泌到膽汁和血清中，并通過減少內(nèi)部合成成功地抵消了部分過量的膽固醇攝取[43]。

5 骨質(zhì)疏松癥

WHO將骨質(zhì)疏松癥(osteoporosis，OP)定義為是一種以骨量減低和骨微結(jié)構(gòu)破壞為特征，導(dǎo)致骨脆性增加和易發(fā)生骨折的代謝性骨病[44]。我國約有1.5億60歲以上老人，占總?cè)丝诘?1%，OP發(fā)生率約為60%，其中并發(fā)骨折者高達(dá)12%[45]。目前用于OP研究的仍以嚙齒類動物為主，但是由于種屬限制，無法對其病變機(jī)制及治療進(jìn)行更深層次的研究和探索，而樹鼩作為靈長類動物的近親開始慢慢引起科研工作者的重視。2015年首次有文獻(xiàn)報道采用手術(shù)雙側(cè)卵巢去勢法在樹鼩上復(fù)制了人類OP，并且成模率高，模型穩(wěn)定性好[46]；2017年又有研究表明不同飼養(yǎng)空間會引起骨鈣素、I型膠原氨基前肽、血抗酒石酸酸性磷酸酶、血I型膠原羧基交聯(lián)肽等骨代謝指標(biāo)的改變；樹鼩在骨折后恢復(fù)期的骨吸收和骨形成都較為活躍，部分說明了此時骨轉(zhuǎn)化較為活躍[47]。值得注意的是，目前許多研究表明，AS與OP存在一定關(guān)系，骨質(zhì)喪失的越多，血管鈣化的嚴(yán)重程度也會增加[38, 48]，同時有文獻(xiàn)報道具有降血脂作用的他汀類藥物也能抗骨質(zhì)疏松，而治療骨質(zhì)疏松的雙嶙酸鹽也能夠抑制AS，他汀類藥物能通過刺激骨基質(zhì)蛋白的表達(dá)和血管內(nèi)皮生長因子的產(chǎn)生來使成骨增加以補(bǔ)充骨密度[44, 49]，這些都說明AS與OP關(guān)系密切，利用樹鼩進(jìn)行兩者關(guān)系的探究將會是一件十分有意義的事情。

6 總結(jié)與展望

就人類代謝相關(guān)性疾病的動物模型研究而言，目前較為常見的是利用基因工程技術(shù)或飲食誘導(dǎo)大、小鼠各類代謝性疾?。换蚬こ碳夹g(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是可以揭示一個或少數(shù)基因在疾病中的作用，甚至可以在沒有環(huán)境因素的作用下致病，但是人類代謝性疾病的發(fā)生往往涉及多基因、多因素的交互作用，所以此類模型僅能能模擬疾病的的部分表型，難免管中窺豹，并且模型建立技術(shù)復(fù)雜、飼養(yǎng)條件高、易出現(xiàn)變異，成本高也是需要考慮的問題；飲食誘導(dǎo)模型具有簡便、成本低、成模率高的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是由于種屬間差異，嚙齒類動物的物質(zhì)代謝過程與人類相去甚遠(yuǎn)，較難準(zhǔn)確揭示疾病的病理生理過程。樹鼩作為人類疾病動物模型出現(xiàn)在人們的視野雖然還只有三十多年的時間，但是因?yàn)槠渑c靈長類動物獨(dú)特的親緣關(guān)系以及體型小、繁殖快、易飼養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)而廣受科研工作者的青睞，在各種人類疾病的研究中呈現(xiàn)遍地開花的景象，就代謝性疾病研究方面，樹鼩自身對各物質(zhì)代謝的特點(diǎn)也為模型的建立提供了極大的方便，同時隨著對樹鼩代謝基因挖掘的深入，越來越多在人類代謝過程中起重要作用的基因在樹鼩中亦被找到，這不僅為樹鼩在人類代謝性疾病中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，更是為利用模式動物研究人類代謝性疾病打開了新的大門。目前在糖尿病、動脈粥樣硬化、非酒精性脂肪肝、膽結(jié)石及骨質(zhì)疏松癥等代謝性疾病中已經(jīng)造模成功，并對其機(jī)制和相關(guān)影響因素有了一定研究。但是，作為新興的實(shí)驗(yàn)動物，目前實(shí)驗(yàn)來源的樹鼩缺乏明確的遺傳背景和純化品系，這對樹鼩的規(guī)范化和規(guī)?；褂迷斐闪艘欢ɡщy；并且對樹鼩基礎(chǔ)生理指標(biāo)的研究仍然相對較少，加上樹鼩易受激的特性使得各項(xiàng)指標(biāo)的測量存在一定的偏差，這些都限制了對樹鼩代謝機(jī)制及其病理生理過程的進(jìn)一步揭示，日后若能消除這些壁壘，樹鼩在人類代謝性疾病中的應(yīng)用將會大大提升。