畜牧兽医学报

作者：谢宁, 张凯艺, 阮进学, 陶聪, 吴添文, 王彦芳, 杨述林

单位：1. 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所, 北京 100193;2. 华中农业大学动物科学技术学院, 武汉 430070

关键词：Glut4,胰岛素抵抗,骨骼肌,脂代谢,肌纤维类型

基金：国家自然科学基金（81770832；32070535）；动物营养学国家重点实验室开放课题（2004DA125184F1913）；中国农业科学院科技创新工程（ASTIP-IAS05）

旨在探讨Glut4基因突变后骨骼肌能量代谢及肌纤维转化的分子机制。本研究利用CRISPR/Cas9技术构建Glut4Q177L突变鼠。选取22周龄健康的野生雄鼠和Glut4Q177L突变雄鼠，即试验分为两组，每组3只，3个重复，进行表型评价和糖耐量、胰岛素耐量试验；荧光定量检测两组小鼠腓肠肌葡萄糖转运蛋白、脂代谢、肌纤维类型相关调控基因的表达差异；Western blot测定腓肠肌AMPK及其磷酸化蛋白含量。结果表明，突变鼠皮下脂肪和附睾脂重量显著低于对照组（P<0.05）；突变鼠糖耐量曲线下面积极显著增加（P<0.01），表明其糖耐量受损；突变鼠血清中甘油三酯的含量显著下降（P<0.05）。相较于野生型小鼠，Glut4Q177L突变鼠腓肠肌中Glut4、Glut1和Glut12等多个葡萄糖转运蛋白表达量显著升高（P<0.05）；葡萄糖摄取受限导致调控能量代谢关键基因AMPK在mRNA、蛋白和磷酸化修饰水平均显著升高（P<0.05），同时促进与脂肪酸摄取与合成代谢相关的CD36和ATGL等基因表达上调（P<0.05）；慢速氧化型肌纤维（I型）和快速氧化型肌纤维（IIa型）相关基因表达极显著升高（P<0.01），而快速酵解型纤维（IIb型）相关基因表达显著降低（P<0.05）。本研究结果显示，Glut4葡萄糖结合关键位点突变降低了骨骼肌和脂肪葡萄糖摄取能力，通过上调其它转运蛋白增加葡萄糖摄取；激活AMPK信号通路及分泌肌细胞因子调控脂肪分解以满足能量需求；促进线粒体丰富的氧化型肌纤维生成以提高能量利用效率。Glut4突变不仅可以为骨骼肌胰岛素抵抗提供有效的动物模型，还可以为家畜生物育种提供基因编辑参考位点。

来源：2021年第9期

《畜牧兽医学报》期刊编辑部

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