MSG1基因敲除肥胖症小鼠模型

肥胖是指一定程度的明显超重与脂肪层过厚，是体内脂肪，尤其是甘油三酯积聚过多而导致的一种状态。它不是指单纯的体重增加，而是体内脂肪组织积蓄过剩的状态。由于食物摄入过多或机体代谢的改变而导致体内脂肪积聚过多造成体重过度增长并引起人体病理、生理改变或潜伏。

骨骼肌、脂肪及肝脏是机体的三大主要代谢器官。特别是骨骼肌作为机体最大的代谢器官和分泌器官，其自身代谢及其通过分泌各种细胞因子远距离调控脂肪组织和肝脏代谢对于调控和维持机体能量代谢起到十分重要的作用。

MSG1是骨骼肌特异表达的转录调控因子，对骨骼肌代谢具有重要调控作用，同时通过调控骨骼肌分泌肌因子介导系统能量代谢稳态。MSG1基因敲除小鼠的基础代谢率提高，当给予高脂饮食时，MSG1基因敲除小鼠显著抵抗高脂饮食诱导的肥胖。因此，MSG1基因敲除小鼠是探讨高脂饮食诱导肥胖的分子机制研究的良好动物模型。

1.MSG1基因敲除小鼠模型的制备

设计并构建MSG1的sgRNA，进行体外细胞水平测试sgRNA活性，设计并构建Donor载体，显微注射和移植，待F0代小鼠出生后鉴定小鼠基因型，选择阳性小鼠继续繁育。

2.高脂饮食喂养

6周龄雄性的MSG1基因敲除小鼠和野生型小鼠饲喂45%脂肪含量的高脂饲料，同时设置正常饲料组作对照。

1. 动物整体代谢表型分析

分别饲喂MSG1基因敲除小鼠和对照小鼠45%脂肪含量的高脂饲料(HFD) 和常规对照饲料(SD)，喂食14周。期间每周测量小鼠体重并做好记录，给予高脂饲料12周后测量葡萄糖耐量（GTT）和胰岛素耐量（ITT）、代谢笼、食物摄入量等生理指标（图1）。结果显示MSG1基因敲除小鼠显著抵抗高脂饮食诱导的肥胖。具体表现为：与对照小鼠相比体重减轻、脂肪组织量减少、糖代谢改善、

图1: MSG1基因敲除小鼠抵抗高脂诱导的肥胖表型。A 体重；B 骨骼肌组织重；C 脂肪组织重；D GTT；E ITT；F 能量消耗；G 二氧化碳呼出量；H 运动量；I 食物摄入量。

2. 脂肪和骨骼肌代谢分析

脂肪组织进行H.E.染色，统计脂肪细胞大小及脂滴大小并检测代谢相关基因（图2）。结果发现MSG1基因敲除小鼠脂肪细胞体积显著减小且发生棕色化现象。骨骼肌脂质含量检测及骨骼肌代谢能力评估，结果发现MSG1基因敲除小鼠骨骼肌组织氧化代谢能力增强（图3）。

图2: MSG1基因敲除小鼠脂肪组织表型及代谢基因检测。A H.E.染色；B-D qPCR检测代谢基因；E 脂肪组织UCP1免疫组化；F 脂肪组织Western Blot。

图3： MSG1基因敲除小鼠骨骼肌组织代谢基因检测。A-C qPCR检测代谢基因。

模型动物饲养在武汉大学人民医院动物房SPF级动物实验室，实验动物使用许可证SYXK（鄂）2015-0027。

（1）建筑特点

门采用专用净化密闭门并配备观察窗。单向走道呈顺时针走向设计。屏障系统内共有大鼠饲养室1间，小鼠饲养室3间，隔离观察室1间，实验准备室1间，洁物存放室1间，清洗消毒室1间。此外，屏障系统外配有监控室、机房和配电室等。

（2）设计参数

室内温度：20～26°C；日温差：≤4°C；相对湿度：40%～70%；换气次数：15～20次/h；气流速度：≤0．2m/s；压强梯度：20～50Pa；空气洁净度：7级；菌落数：≤3个/皿；氨浓度：≤14mg/m3；噪声：≤60dB；Z低工作照度：≥200lx；动物照度：15～20lx；昼夜明暗交替时间：12/12h。

（3）通风和空调系统

动物实验室采用全新风中央空调通风系统。空气经过初、中、三级过滤器后进入实验室内环境。

（4）照明系统

一更、淋浴、二更、气闸、清洁走道、洁物存放处、污物走道、缓冲间和清洗消毒间、动物饲养室、实验准备间、隔离观察室和功能实验室等安装有手动和自动开关，根据实际需要，调节控制室内照明灯。未启用房间、清洁走道、洁物存放处、污物走道等在每日中午12点和晚上8点开启紫外线灯照射1h。

（5）通讯系统

因为SPF级动物实验室的环境和设施具有特殊要求，人员进入后不能随意出入，而室内外的联系又十分重要，故室内各房间均安装内部电话机，按照房间顺序编排电话号码，各室内电话可相互连通，并均与监控室总机保持联系，保证实验室内外信息的及时沟通。

（6）监控系统

对SPF级动物实验室的出入口、走道、实验动物饲养室、功能操作室等重要位置均安装了可作270°旋转的摄像机，能够及时了解设施的运行状态；也能有效督促实验人员执行科学的操作规程，避免人为因素造成室内环境和设施的污染；并对整个实验期间的动物状态和反应进行观察，减少对动物的滋扰。

（7）供水系统

SPF级实验动物饮用水以纯净水为宜。本实验室采用管道供水，将处理后的纯净水用塑胶管道输送到屏障系统内实验准备室，设置接水槽，为实验动物供应灭菌的饮用水和屏障系统内用水。要经常更换和清洗输水管道，清洗笼具的用水添加适当比例的84消毒液。

（8）供电系统、警报系统和消防设施

SPF级动物实验室要求全天候不间断供风和供电，如果出现故障，不能及时发现和处理，就可能导致环境设施的污染、动物感染或死亡，造成严重后果。因此应对SPF级动物实验室使用独立稳定的供电系统，并配备有应急电源。在中央空调机房控制室安装风机故障警报系统，以便及时检修和维护，保证设施的安全运行。

（9）消毒灭菌设备

为防止外界物品进入SPF级动物实验室时所携带的细菌污染室内环境和造成动物交叉感染，按照不同物品的特性，进行紫外线照射消毒、渡槽消毒液消毒或专用的机动门真空灭菌器消毒。

（10）动物饲养笼具

饲养大、小鼠的笼具聚碳酸脂材料的塑胶笼具，具有高透明、耐高压、耐高温、耐酸碱等特点。通用的不锈钢笼具长、宽、高分别为40、30、20cm，适用于单笼饲养有特殊要求的实验动物，配有底盘和食槽，确保实验动物有充足的采食和活动空间，同时也保证室内环境的清洁。

（11）垫料的选择和使用

在使用塑胶垫料时，垫料是大小鼠直接接触的铺垫物，起到吸湿、保暖和造窝的作用。垫料的好坏直接影响到大小鼠术后的恢复、生长发育和繁殖性能。目前，所使用的垫料主要有玉米秸垫料、刨花垫料。

（12）饲料配制

大小鼠的生产型饲料和维持型饲料必须严格按照国家标准，进行科学配制生产。每半年检测一次饲料的微生物指标和有效营养成分指标，保证饲料的质量。

该模型通过长期观察普通狼疮小鼠模型，待其到40周龄时，检测其dsDNA等，结合皮肤症状变化，来确定慢性狼疮皮肤病模型的建立。目前国际上尚欠缺类似模型，为研究狼疮皮肤病发病机制提供了工具。