疾病模型之高尿酸血癥小鼠模型的介紹與應用
尿酸（Urate）是人類嘌呤化合物的終末代謝產物，嘌呤代謝紊亂導致高尿酸血癥。尿酸氧化酶（urate oxidase, UOX）基因編碼的尿酸酶（Uricase）在嘌呤的代謝過程中起重要作用。多數哺乳類動物體內高表達UOX，可將尿酸直接分解為溶解度比尿酸高的尿囊素（Allantoin），隨尿液排出體外。人類在進化過程中，體內的Uox基因沉默失活，因此嘌呤分解代謝只能生成尿酸[1]。當尿酸生成速度超過腎臟的排泄能力時，血清的尿酸水平會顯著升高，進而引發高尿酸血癥。研究表明UOX可以顯著降低人血清中的尿酸水平，并可以治療由高尿酸血癥繼發引起的痛風和腎臟疾病等[2]。
圖1. 尿酸代謝途徑[2]
#STANDARD
判斷標準
《成人高尿酸血癥與痛風食養指南（2024年版）》中表明，日常飲食下，無論男性還是女性，非同日兩次空腹血尿酸水平超過420μmol/L，即可診斷為高尿酸血癥。
#RISKS
危害
- 尿酸結晶沉積于關節引起痛風發作，即便無痛風性關節炎的癥狀，也可導致骨和關節處沉積單鈉尿酸鹽，造成骨和關節損傷；
- 尿酸結晶沉積于腎臟，導致尿酸性腎病、增加腎結石發生概率、增加腎衰竭的風險；
- 尿酸結晶刺激血管壁，導致動脈硬化，引起高血壓、慢性心臟疾病、腦卒中；
- 尿酸增高導致葡萄糖利用低下、胰島素抵抗，誘發糖尿病。增加非酒精性脂肪肝發生風險。
#MODEL
動物模型
近年來，對治療高尿酸血癥的新靶點和新藥物的研究受到廣泛關注，構建持續穩定的高尿酸血癥動物模型至關重要。常用的高尿酸血癥動物模型主要分為兩類：藥物誘導模型和基因敲除模型。
藥物誘導模型
在尿酸代謝過程中使用相應的藥物，通過增加尿酸來源或減少尿酸排泄途徑來實現。據此又可分為三類：增加尿酸的攝入、抑制尿酸的排泄、抑制尿酸酶活性。
基因敲除模型
主要涉及到尿酸酶Uox和尿酸轉運體Abcg2基因的敲除。
Hyperuricemia
基于現有研究，南模生物建立了多種高尿酸血癥相關小鼠模型，為深入探究高尿酸血癥的發病機理、進行藥物篩選以及評估藥物療效提供了強有力的工具。
部分驗證數據
Uox-KO（NM-KO-191205）
Uox-KO小鼠表現出腎臟損傷，糖代謝和脂代謝紊亂，自發出現高尿酸血癥表型。該品系雜合小鼠是可存活且可育的，大約40%的純合子小鼠在出生后5周內死亡，遠低于Wu等人報道的高尿酸血癥純合子小鼠在4周齡的時死亡率（65%）[3]。
圖2. Uox-ko鼠高尿酸血癥模型的構建。
圖3.Uox-KO小鼠腎臟組織病理染色觀察（HE&Masson）。
結果顯示Uox-KO小鼠腎臟出現間質纖維組織增生，炎細胞浸潤；腎小球萎縮，系膜組織增生；血管壁增厚；腎小管擴張形成囊腫；腎小管管腔內可見均質紅染物質滲出。別嘌呤醇（G3組）無法改善Uox-KO引起小鼠的腎臟病變。
Uox-Flox/Alb-Cre（NM-XA-242357）
由于Uox-KO純合小鼠在出生幾周后會陸續出現死亡，繁育困難。一篇名為“A stable liver-specific urate oxidase gene knockout hyperuricemia mouse model finds activated hepatic de novo purine biosynthesis and urate nephropathy”的研究開發了一種肝臟特異性敲除尿酸酶（UoxCKO）的小鼠模型。這些UoxCKO小鼠自發地出現高尿酸血癥，并且血清尿酸代謝產物積累，Pegloticase和allopurinol可以逆轉UoxCKO小鼠中升高的血清尿酸水平[5]。盡管30周齡的UoxCKO小鼠出現了尿酸腎病，但90%的Uox缺陷小鼠壽命正常，沒有明顯的尿酸轉運異常[5]。因此，UoxCKO小鼠是人類高尿酸血癥的一個穩定模型。
南模生物通過Uox-Flox小鼠與Alb-Cre小鼠交配獲得了肝臟特異性敲除Uox的小鼠Uox-Flox/Alb-Cre。
圖4. Allopurinol對血清尿酸水平的影響。
6周齡的Uox-Flox/Alb-Cre雄性小鼠接受了Allopurinol治療。與C57BL/6相比，Uox-Flox/Alb-Cre雄性小鼠的血清尿酸水平顯著升高。Allopurinol（100mg/kg）治療顯著降低了Uox-Flox/Alb-Cre雄性小鼠的血清尿酸水平（n=10）。數值表示為均值 ± 標準誤。
圖5. 小鼠體重。
與C57BL/6小鼠相比，Uox-Flox/Alb-Cre雄性小鼠的體重較低。Allopurinol治療對體重沒有影響（n=10）。數值表示為均值 ± 標準誤。
圖6. 腎功能評估。
南模生物深耕基因編輯領域，提供全方位模式生物服務，包括基因修飾成品模型供應、個性化模型定制、飼養繁育、表型分析、藥效評價等，滿足不同實驗室需求。若您有相關需求，歡迎撥打400-728-0660熱線或于南模生物微信公眾號在線咨詢，我們的專業團隊將竭誠為您服務！
Reference：
[1] Oda M, Satta Y, Takenaka O, Takahata N. Loss of urate oxidase activity in hominoids and its evolutionary implications. Mol Biol Evol. 2002 May;19(5):640-53. doi: 10.1093/oxfordjournals.molbev.a004123. PMID: 11961098.
[2] Lu J, et al. Mouse models for human hyperuricaemia: a critical review. Nat Rev Rheumatol. 2019 Jul;15(7):413-426.
[3] Wu X, et al. Hyperuricemia and urate nephropathy in urate oxidase-deficient mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 1994 Jan 18;91(2):742-6.
[4] 成人高尿酸血癥與痛風食養指南（2024年版）
[5] Pang L, Liang N, Li C, et al. A stable liver-specific urate oxidase gene knockout hyperuricemia mouse model finds activated hepatic de novo purine biosynthesis and urate nephropathy. Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis. 2024;1870(3):167009. doi:10.1016/j.bbadis.2023.167009
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