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【每周一鼠】Faah基因敲除小鼠

【每周一鼠】Faah基因敲除小鼠 | 赛业生物

 

赛业生物《每周一鼠》,每周更新,为大家讲解一个小鼠模型的故事,希望对大家了解不同的小鼠模型有所帮助。今天和大家见面的是Faah基因敲除小鼠。

 

Faah基因

该基因编码的蛋白质负责许多初级和次级脂肪酸酰胺(FAA)的水解,包括神经调节化合物 anandamide(AEA)和oleamide,丝氨酸水解酶家族的成员。

 

Anandamide和2-花生四烯醇甘油,被称为内源性大麻素(eCBs),是大麻素1型受体(CB1)的内源性激动剂。FAAH是一种负责eCB降解的酶,由于FAAH抑制剂能够增加anandamide的水平,从而在啮齿动物中有诱导类似焦虑的作用,因此已成为治疗焦虑相关疾病的一个有前景的靶点。[1]

图1. AEA经FAAH水解为花生四烯酸和乙醇胺 | 赛业生物

图1. AEA经FAAH水解为花生四烯酸和乙醇胺

 

Faah基因敲除小鼠表型

有研究通过将Faah基因外显子1及其上游约2kb的序列替换为PGK-neo元件来构建Faah敲除小鼠。对纯合敲除小鼠的脑和肝蛋白提取液进行Western blot分析,对脑切片进行免疫荧光分析,均显示编码蛋白缺失。Faah敲除小鼠(FAAH-/-)的脑和肝组织表现出大大降低的 FAAH 催化活性。例如,来自 Faah敲除小鼠的脑提取物水解anandamide和油酰胺的速度比来自野生型小鼠(FAAH+/+)的脑提取物慢50-100倍。[2]

图2. Faah敲除小鼠的构建和生化特性 | 赛业生物

图2. Faah敲除小鼠的构建和生化特性

 

表1. Anandamide和oleamide在FAAH+/+,FAAH+/-和FAAH-/-小鼠中的水解活性 | 赛业生物

表1. Anandamide和oleamide在FAAH+/+,FAAH+/-和FAAH-/-小鼠中的水解活性

 

1 行为学

Faah敲除小鼠的出生符合孟德尔遗传定律,并且能够存活、可生育,在很大程度上与野生型同窝仔没有区别。在外观、体重、运动或行为方面没有观察到明显差异。

 

通过神经行为学分析比较野生型和Faah敲除小鼠对anandamide的反应发现:通过腹腔注射,在6.25-50 mg/kg的给药范围内,anandamide对野生型小鼠无显著影响;而Faah敲除小鼠对anandamide表现出强烈的剂量依赖性反应。对Faah敲除小鼠的行为分析发现该小鼠出现了运动能力降低、痛感减弱、僵住增加、体温下降等现象。在最高的anandamide剂量 (50 mg/kg) 下,Faah敲除小鼠自发活动减少了8成以上,尾部对于高温浸泡的敏感性降低了近9成,在用于全身僵直实验的Bar Test中,敲除小鼠的僵直行为增加了近9成;此外直肠温度降低了近8℃。

 

在用anandamide处理5分钟内,很容易检测到anandamide对Faah敲除小鼠行为的显著影响,此时动物保持僵硬的姿势,睁着眼睛一动不动。如果被声音或触摸吓到,这些老鼠会做出短暂的痉挛动作,然后迅速重新进入一动不动的静止的状态。Anandamide处理的Faah敲除小鼠保持不动2-4小时(取决于剂量)后,逐渐重新开始正常的活动(例如,运动、梳理毛发)。

图3. anandamide在FAAH+/+和FAAH-/-小鼠中的药理活性 | 赛业生物

图3. anandamide在FAAH+/+和FAAH-/-小鼠中的药理活性:Anandamide在FAAH-/-小鼠中引起剂量依赖性药理作用(■),但未能在FAAH+/+小鼠中产生任何显著影响(○)。

 

通过福尔马林痛觉试验发现:相对于FAAH+/+和FAAH+/-小鼠,FAAH -/-小鼠在福尔马林试验的第一阶段表现出疼痛行为的显著减少。在福尔马林试验的第二阶段也观察到FAAH-/-小鼠疼痛反应减轻的类似趋势,但这些数据未能达到显著性。总的来说,这些结果表明FAAH参与调节哺乳动物对多种形式的疼痛刺激的行为反应。

 

2 抗焦虑

小鼠在没有接受任何抗焦虑药安定注射的情况下暴露于高架迷宫EPM装置:FAAH-/-小鼠进入更频繁并在开臂(open arms)中花费更多时间,与以减少的焦虑样行为为特征的表型一致。利莫那班(CB1受体拮抗剂)处理的FAAH−/−小鼠进入次数减少,在开臂停留时间的减少,表明FAAH−/−小鼠中,内源性大麻素通过CB1受体的信号传递增加。CB1受体介导的信号传导增强,可能是因为较高水平的anandamide是减少焦虑相关行为的原因。

图4. FAAH-/-小鼠在高架十字迷宫中的行为 | 赛业生物

图4. FAAH-/-小鼠在高架十字迷宫中的行为

 

内源性大麻素是激活大麻素G蛋白偶联受体CB1和CB2的内源性脂质配体。CB1和CB2也被THC激活,这是大麻主要的精神活性成分。THC 和其他CB1激动剂长期以来被认为具有包括缓解疼痛的药用价值。然而,这些药剂也会产生不良副作用,包括认知和运动控制受损,这限制了它们在治疗方面的应用。保留大麻素激活的有益效果同时避免不良影响的一种的方法是抑制水解降解。相比于CB1激动剂,FAAH抑制剂和FAAH敲除小鼠已被发现在不影响运动、认知或体温的情况下具有镇痛、抗炎、抗焦虑和抗抑郁的表型。

 

FAAH的遗传或药理学失活产生镇痛、抗炎、抗焦虑和抗抑郁表型,而没有显示直接大麻素受体激动剂的不良副作用,表明FAAH可能是一个有希望的治疗靶点。两种FAAH抑制剂SSR-411298和PF-04457845目前正在临床开发中,分别用于治疗重度抑郁症和骨关节炎疼痛。

 

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