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半乳糖血症与果糖不耐受是什么病症?有哪些小鼠推荐?

三月到了,作为重度荔枝爱好者,鼠鼠也是满心期待着最早上市的三月红荔枝,但是大家可知一种由大量食用荔枝导致的“荔枝病”?荔枝含大量的果糖,果糖需要在肝脏内的转化酶作用下转化成葡萄糖才能被人体利用,进食荔枝过多时,肝脏内的转换酶供不应求而无法将果糖转化成葡萄糖,从而导致低血糖症。除“荔枝病”外,还有很多罕见的疾病会因无法正常实现糖或碳水化合物的代谢,从而导致糖不耐受的情况,这些疾病会导致各种症状,包括消化系统问题、疲劳和代谢失衡。本期代谢专题要将为大家介绍两种不能吃糖的罕见疾病和相关的动物模型。

 

半乳糖血症

半乳糖血症是一种罕见的遗传性代谢性疾病,由基因突变导致代谢半乳糖酶的缺乏而引起血液中半乳糖含量增高,可分为两种类型:主要半乳糖血症和次要半乳糖血症。

 

主要半乳糖血症是由于GALK1基因编码的半乳糖激酶完全失去了代谢半乳糖的能力,导致血液中半乳糖浓度增高。症状包括低血糖、腹泻、呕吐、脱水、体重减轻和生长迟缓等,严重时可危及生命。Galk1-KO小鼠是一种模拟主要半乳糖血症的动物模型,该小鼠缺乏半乳糖激酶,无法代谢半乳糖,从而导致血液中半乳糖含量增加而表现出低血糖、多饮、多尿、肝脏异常、生长迟缓和神经系统障碍等症状[1]

 

半乳糖血症动物模型

 高糖饮食后Galk1-KO小鼠体内存在半乳糖和半乳糖醇的积累[1]

 

次要半乳糖血症是由于SLC5A1、SLC5A2、SLC2A2和GLUT2等基因突变导致半乳糖不能有效地被转运或代谢导致血液中半乳糖浓度增高,但症状不如主要半乳糖血症严重。Slc5a1-KO小鼠是一种模拟次要半乳糖血症的动物模型,这些小鼠缺乏葡萄糖/半乳糖共转运体1(SGLT1),不能有效地吸收半乳糖,从而导致血液中半乳糖含量降低,小鼠表现出食欲不振、生长迟缓、肠道功能异常等症状[2]Slc5a2-KO小鼠也是一种模拟次要半乳糖血症的动物模型,与Slc5a1-KO小鼠不同的是,Slc5a2-KO小鼠在消化系统和生长方面没有明显的缺陷,但表现出肾脏异常和葡萄糖代谢和胰岛素敏感性变化[3-4]

 

半乳糖血症动物模型

图2 Slc5a1-KO小鼠出现生长迟缓和肠道功能异常等表型[2]

 

果糖不耐受

果糖不耐受指体内的果糖代谢受到障碍,导致摄入较多的果糖后出现消化不良、腹泻、腹痛、脱水等症状的疾病。患者肠道中的果糖醛缩酶(Aldolase B)缺陷或功能异常导致果糖不能被有效代谢,而在肠道中积累继而在肠道内引起水分移位和渗透压的增加,最终引起上述症状。

 

果糖不耐受与编码果糖醛缩酶的ALDOB(ALDO2)基因的密切相关,此外一些与果糖代谢相关的基因如GLUT5和KHK也与该疾病存在有联系。

 

由于果糖醛缩酶是果糖代谢途径中的关键酶之一,因此Aldob-KO小鼠会出现明显的果糖不耐症表型,在摄入果糖后会出现严重的腹泻、腹痛、体重下降等症状,肝脏和肠道中也会积累大量的未代谢果糖,导致肝脏功能异常和代谢紊乱,这些表型与人类果糖不耐受症的临床症状十分相似,因此Aldob-KO小鼠被广泛应用于果糖代谢疾病的研究中[5-6]

 

半乳糖血症动物模型

图3 Aldob(ALDO2)-KO小鼠模拟了人类果糖不耐受疾病表型[5]

 

葡萄糖转运蛋白5(GLUT5)是负责肠道、肝脏和精子等组织的果糖转运蛋白,在肠道对果糖吸收中发挥重要作用,Glut5(Slc2a5)-KO小鼠也会出现明显的明显的体重减轻、血清甘油三酯和胆固醇水平降低等果果糖不耐受样表型[7-8]

 

半乳糖血症动物模型

图4 Glut5-KO小鼠在高糖饮食下呈现果糖不耐受表型[7]

 

酮糖激酶(KHK)参与了果糖代谢途径中的第一个步骤,Khk-KO小鼠表现为体内果糖水平升高、脂肪肝和肾脏异常,在进食含有果糖的饮食时,显示出明显的体重减轻、葡萄糖水平升高、胰岛素敏感性降低等特征,同样是一种遗传性果糖不耐受的动物模型[8-9]

 

半乳糖血症动物模型

图5 Khk-KO小鼠在高糖饮食下出现血浆果糖累积[9]

 

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疾病类型

基因名

品系名

类型

产品编号

半乳糖血症

Galk1

Galk1-KO

KO

S-KO-02254

Galk1

Galk1-flox

cKO

S-CKO-02654

Slc5a1

Slc5a1-flox

cKO

S-CKO-05116

Slc5a2

Slc5a2-KO

KO

S-KO-07665

Slc5a2

Slc5a2-flox

cKO

S-CKO-08752

果糖不耐受

Aldob

Aldob-KO

KO

S-KO-06318

Aldob

Aldob-flox

cKO

S-CKO-07321

Slc2a5

Slc2a5-KO

KO

S-KO-10848

Slc2a5

Slc2a5-flox

cKO

S-CKO-12128

Khk

Khk-KO

KO

S-KO-02775

Khk

Khk-flox

cKO

S-CKO-03249

 

罕见病数据中心(RDDC)

罕见病数据中心

作为广州罕见病基因治疗联盟的成员之一,赛业生物启动了“罕见病基因解码计划”,积极响应AI赋能罕见病诊疗号召,并与清华珠三角研究院人工智能中心联合开发了罕见病数据中心RDDC。登录RDDC后,不仅可以全面了解相应罕见病的信息,而且可以利用各项AI工具进行致病性预测、剪切位点改变预测等,助力加快罕见病诊疗研究及治疗方案的开发,欢迎登录官网(rddc.tsinghua-gd.org)查看使用!

 

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基因治疗CRO

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