你有沒有遇到過這樣的患者？曾經(jīng)發(fā)育正常的幼兒兒童逐漸出現(xiàn)面部特征異常、生長(zhǎng)遲緩、智力發(fā)育遲緩、骨骼畸形、神經(jīng)系統(tǒng)異常、心臟受累等癥狀。這其實(shí)是代謝障礙引起的一類復(fù)雜的多系統(tǒng)疾病，其發(fā)病機(jī)制涉及多種基因和環(huán)境因素的相互作用。這些疾病通常會(huì)影響人體的多個(gè)系統(tǒng)，包括神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、骨骼系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)等。

目前，針對(duì)這些疾病的治療方法主要針對(duì)其臨床表現(xiàn)，而非潛在的遺傳缺陷，因此患者需要終身接受治療。為了更好地理解這些代謝相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)制并探索潛在的治療方法，需要構(gòu)建能夠全面地復(fù)制人類相關(guān)疾病的動(dòng)物模型，為人們理解這些代謝相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)制以及潛在的治療方法提供重要的工具。

MLⅡ

黏脂貯積癥Ⅱ型

黏脂貯積癥（Mucolipidosis）是一類罕見的溶酶體病，由溶酶體內(nèi)酶的缺陷造成的機(jī)體分解黏多糖障礙引起。該類障礙將導(dǎo)致這些糖分子在細(xì)胞內(nèi)、血液和結(jié)締組織中的沉積，從而引起一系列的臨床表型。該類疾病可分為Ⅰ-Ⅶ型，共7種類型和數(shù)種亞型。其中，黏脂貯積癥Ⅱ型（mucolipidosis Ⅱ, MLⅡ）和黏脂貯積癥Ⅲα/β型（mucolipidosisⅢ α/β, MLⅢα/β）均是由GNPTAB基因變異引起的。GNPTAB基因編碼的N-乙酰葡糖胺-1-磷酸轉(zhuǎn)移酶在溶酶體蛋白質(zhì)的糖基化和定位中起著重要作用，突變會(huì)導(dǎo)致該酶的功能受損，進(jìn)而影響溶酶體的正常功能。這類疾病的患者的癥狀包括生長(zhǎng)遲緩、智力發(fā)育遲緩、面部特征異常、骨骼畸形、神經(jīng)系統(tǒng)異常且常因心臟受累致心衰[1]。

Paton L等人構(gòu)建的Gnptab缺失小鼠模型全面地復(fù)制了人類MLⅡ的病理，表現(xiàn)出生長(zhǎng)遲緩、骨骼和面部異常、循環(huán)溶酶體酶活性增加、細(xì)胞內(nèi)溶酶體貯存和壽命縮短等特征?[2]。Ko AR等人通過基因編輯技術(shù)敲除小鼠Gnptab基因第12到第22個(gè)外顯子構(gòu)建的Gnptab-KO小鼠同樣呈現(xiàn)多種MLⅡ的疾病表型，代表了其病理進(jìn)展。同時(shí)，使用重組病毒載體，在該小鼠中表達(dá)Gnptab基因可以獲得顯著的治療效益，為該類疾病的基因療法提供了進(jìn)一步的參考[3]。

MDDGA3

肌肉營(yíng)養(yǎng)不良-營(yíng)養(yǎng)不良性糖尿病A3型

肌肉營(yíng)養(yǎng)不良-營(yíng)養(yǎng)不良性糖尿病A3型（MDDGA3）也稱肌-眼-腦?。∕EB），是一種由氨基酸代謝酶基因突變導(dǎo)致的罕見先天性肌肉營(yíng)養(yǎng)不良癥（CMD）。主要特征是出生時(shí)低張力，患者有肌肉營(yíng)養(yǎng)不良、中樞神經(jīng)系統(tǒng)異常和眼睛異常。MEB由POMGNT1基因的純合或雜合突變引起，POMGNT1基因編碼蛋白O-甘露糖β-1,2-N-乙酰葡萄糖胺基轉(zhuǎn)移酶（POMGnT1），參與O-甘露糖糖基合成。POMGnT1對(duì)α-肌萎縮聚糖（α-DG）的氧化糖基化修飾對(duì)肌纖維膜的穩(wěn)定性以及肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架與細(xì)胞外基質(zhì)的連接至關(guān)重要。因此，POMGNT1基因的突變會(huì)導(dǎo)致O-甘露糖糖基的合成障礙，造成α-DG的糖基化降低，繼而引起MDDGA3[4]。目前的物理治療可以幫助改善肌肉力量和協(xié)調(diào)，抗生素、皮質(zhì)類、維生素B1、維生素B12和三磷酸腺苷也可用于幫助恢復(fù)患者功能，此外針灸也可用于緩解眼肌麻痹，但目前尚無有效的根治方法。

在小鼠中，POMGnT1的缺失將導(dǎo)致肌肉、眼睛和大腦的發(fā)育缺陷，其它表型還包括先天性、非進(jìn)行性、輕度至中度的感覺神經(jīng)性聽力損失，并在耳蝸神經(jīng)的外周段出現(xiàn)嚴(yán)重異常的髓鞘形成。此外，POMGnT1缺陷小鼠的視網(wǎng)膜出現(xiàn)了反應(yīng)性膠質(zhì)細(xì)胞增生，包括Müller膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞[5-7]。POMGnT1缺陷小鼠呈現(xiàn)與人類MDDGA3疾病高度相似的疾病表型，可用于疾病的機(jī)制研究和藥物研發(fā)等。

Wolfram綜合征

尿崩癥、糖尿病、視神經(jīng)萎縮和耳聾四聯(lián)癥

尿崩癥、糖尿病、視神經(jīng)萎縮和耳聾四聯(lián)癥是一種常染色體隱性遺傳性疾病，也被稱為Wolfram綜合征。其特征是青少年發(fā)病的糖尿病、尿崩癥、視神經(jīng)萎縮、聽力損失和神經(jīng)變性。根據(jù)國(guó)際疾病分類草案（ICD-11），Wolfram綜合征被歸類為罕見的特定糖尿病。目前沒有有效的治療方法可以延緩或逆轉(zhuǎn)Wolfram綜合征的進(jìn)展，只能使用臨床監(jiān)測(cè)和支持性護(hù)理幫助減輕患者的痛苦并改善他們的生活質(zhì)量。該病的一系列癥狀通常在兒童時(shí)期和成年早期出現(xiàn)，通常在15歲之前出現(xiàn)的糖尿病和視力問題，并最終因大腦功能受損而早逝。Wolfram綜合征是由基因突變引起的，目前已經(jīng)確定了兩種與Wolfram綜合征相關(guān)的基因：WFS1基因和WFS2基因，分別對(duì)應(yīng)Wolfram綜合征1型和Wolfram綜合征2型[8]。

Wfs1基因敲除小鼠表現(xiàn)出與Wolfram綜合征相關(guān)的多種表型特征，包括糖尿?。ǜ哐?、糖耐量受損、胰島功能障礙）[9-10]、視神經(jīng)萎縮（視神經(jīng)和視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞退化導(dǎo)致進(jìn)行性視力喪失）[11]、尿崩癥（抗利尿激素合成或分泌缺陷導(dǎo)致多尿和口渴）以及神經(jīng)系統(tǒng)異常（運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)和平衡障礙，伴行為異常及情緒障礙）[12]。在Wfs1敲除小鼠中觀察到的這些表型特征，為人們理解Wolfram綜合征的發(fā)病機(jī)制以及潛在的治療方法提供了重要的參考。

CLD

先天性分泌性氯化物腹瀉

先天性分泌性氯化物腹瀉（CLD）是一種罕見的常染色體隱性遺傳疾病，其特征為水樣腹瀉，糞便中氯離子含量高，代謝性堿中毒和電解質(zhì)紊亂。目前的治療方法主要針對(duì)CLD的癥狀，而非潛在的遺傳缺陷，早期診斷和積極的鹽替代治療可使患者正常生長(zhǎng)發(fā)育，并取得良好的預(yù)后，鈉氯化物和鉀氯化物的替代治療也對(duì)兒童有效，但這些治療方法并不能根除潛在的基因缺陷，因此患者需要終身接受治療。CLD是由SLC26A3基因的突變引起的，該基因編碼腸細(xì)胞的膜蛋白，突變會(huì)導(dǎo)致該蛋白功能缺失，造成胃腸道液體酸化和液體吸收減少，從而導(dǎo)致大量水樣腹瀉和代謝性堿中毒的發(fā)展，伴有繼發(fā)性高腎病醛固酮增多癥[13]。Slc26a3 KO小鼠在出生后表現(xiàn)出低滲透率死亡，幸存的小鼠則表現(xiàn)出高氯含量腹瀉、生長(zhǎng)遲緩、大腸袢擴(kuò)張，結(jié)腸粘膜呈異常生長(zhǎng)模式、結(jié)腸隱窩增殖區(qū)大大擴(kuò)展和血漿醛固酮增加等典型CLD臨床病癥[14]。

參考文獻(xiàn)：

[1]Leroy JG, Cathey SS, Friez MJ. GNPTAB-Related Disorders. 2008 Aug 26 [updated 2019 Aug 29]. In: Adam MP, Mirzaa GM, Pagon RA, Wallace SE, Bean LJH, Gripp KW, Amemiya A, editors. GeneReviews? [Internet]. Seattle (WA): University of Washington, Seattle; 1993–2023.

[2]Paton L, Bitoun E, Kenyon J, Priestman DA, Oliver PL, Edwards B, Platt FM, Davies KE. A novel mouse model of a patient mucolipidosis II mutation recapitulates disease pathology. J Biol Chem. 2014 Sep 26;289(39):26709-26721. doi: 10.1074/jbc.M114.586156. Epub 2014 Aug 8.?

[3]Ko AR, Jin DK, Cho SY, Park SW, Przybylska M, Yew NS, Cheng SH, Kim JS, Kwak MJ, Kim SJ, Sohn YB. AAV8-mediated expression of N-acetylglucosamine-1-phosphate transferase attenuates bone loss in a mouse model of mucolipidosis II. Mol Genet Metab. 2016 Apr;117(4):447-55.?

[4]Shenoy AM, Markowitz JA, Bonnemann CG, Krishnamoorthy K, Bossler AD, Tseng BS. Muscle-Eye-Brain disease. J Clin Neuromuscul Dis. 2010 Mar;11(3):124-6.

[5]Liu J, Ball SL, Yang Y, Mei P, Zhang L, Shi H, Kaminski HJ, Lemmon VP, Hu H. A genetic model for muscle-eye-brain disease in mice lacking protein O-mannose 1,2-N-acetylglucosaminyltransferase (POMGnT1). Mech Dev. 2006 Mar;123(3):228-40.

[6]Morioka S, Sakaguchi H, Mohri H, Taniguchi-Ikeda M, Kanagawa M, Suzuki T, Miyagoe-Suzuki Y, Toda T, Saito N, Ueyama T. Congenital hearing impairment associated with peripheral cochlear nerve dysmyelination in glycosylation-deficient muscular dystrophy. PLoS Genet. 2020 May 26;16(5):e1008826.

[7]Takahashi H, Kanesaki H, Igarashi T, Kameya S, Yamaki K, Mizota A, Kudo A, Miyagoe-Suzuki Y, Takeda S, Takahashi H. Reactive gliosis of astrocytes and Müller glial cells in retina of POMGnT1-deficient mice. Mol Cell Neurosci. 2011 Jun;47(2):119-30.

[8]Urano F. Wolfram Syndrome: Diagnosis, Management, and Treatment. Curr Diab Rep. 2016 Jan;16(1):6.

[9]Ishihara H, Takeda S, Tamura A, Takahashi R, Yamaguchi S, Takei D, Yamada T, Inoue H, Soga H, Katagiri H, Tanizawa Y, Oka Y. Disruption of the WFS1 gene in mice causes progressive beta-cell loss and impaired stimulus-secretion coupling in insulin secretion. Hum Mol Genet. 2004 Jun 1;13(11):1159-70.?

[10] Ivask M, Volke V, Raasmaja A, K?ks S. High-fat diet associated sensitization to metabolic stress in Wfs1 heterozygous mice. Mol Genet Metab. 2021 Sep-Oct;134(1-2):203-211.

[11] Waszczykowska A, Zmys?owska A, Braun M, Ivask M, Koks S, Jurowski P, M?ynarski W. Multiple Retinal Anomalies in Wfs1-Deficient Mice. Diagnostics (Basel). 2020 Aug 19;10(9):607.?

[12] Visnapuu T, Raud S, Loomets M, Reimets R, Sütt S, Luuk H, Plaas M, K?ks S, Volke V, Alttoa A, Harro J, Vasar E. Wfs1-deficient mice display altered function of serotonergic system and increased behavioral response to antidepressants. Front Neurosci. 2013 Jul 31;7:132.

[13] Di Meglio L, Castaldo G, Mosca C, Paonessa A, Gelzo M, Esposito MV, Berni Canani R. Congenital chloride diarrhea clinical features and management: a systematic review. Pediatr Res. 2021 Jul;90(1):23-29.

[14] Schweinfest CW, Spyropoulos DD, Henderson KW, Kim JH, Chapman JM, Barone S, Worrell RT, Wang Z, Soleimani M. slc26a3 (dra)-deficient mice display chloride-losing diarrhea, enhanced colonic proliferation, and distinct up-regulation of ion transporters in the colon. J Biol Chem. 2006 Dec 8;281(49):37962-71.?