DMD-Q995小鼠|DMD-Q995小鼠构建|杜氏肌营养不良症小鼠

产品编号：C001518

品系背景：C57BL/6J

传代建议：纯合雌鼠与杂合雄鼠互配

品系描述

杜氏肌营养不良（DMD）是一种严重、进展性、致残的X连锁疾病，其特征是肌肉萎缩。该疾病会导致运动困难，最终需要辅助通气，并经常导致过早死亡。DMD的主要原因是肌营养不良蛋白（DMD）基因的突变，该基因负责编码肌营养不良蛋白（Dystrophin）。这些突变导致肌肉组织中肌营养不良蛋白产生的减少或缺失，引发肌肉萎缩和一系列并发症^[1]。肌营养不良蛋白缺失会导致肌肉膜内肌营养不良蛋白相关蛋白复合物（DAPC）的分解，这种分解破坏肌动蛋白和细胞外基质之间的相互作用，使缺乏肌营养不良蛋白的肌肉更容易受到损伤。这种易感性导致肌肉组织和功能的逐渐丧失，以及心肌病的发展^[2]。

DMD-Q995*小鼠携带Dmd基因的c.2983C>T（p.Q995*）突变，这导致提前终止密码子（PTC）的产生。真核生物体内无义介导的mRNA降解（Nonsense-mediated mRNA Decay，NMD）机制会通过降解含有PTC的异常mRNA以减少基因表达上的错误，因为这些异常mRNA可能会翻译出有害的功能获得性或具有显性抑制效应的蛋白质，损害人体正常的生理机制。该突变和小鼠体内的NMD机制共同导致DMD-Q995*小鼠体内大部分Dmd转录本的降解，剩余转录本仅可编码不具正常功能的截短肌营养不良蛋白，造成肌营养不良蛋白功能的缺失^[3-⁵^]。该模型由于缺乏正常肌营养不良蛋白表达，会出现一系列与杜氏肌营养不良（DMD）临床相似的肌肉疾病表型，可用于杜氏肌营养不良（DMD）的研究。该品系纯合雌性小鼠和杂合雄性是可存活且可育的。

构建方式

在小鼠Dmd基因的23号外显子中引入C3197T点突变，获得DMD-Q995*小鼠模型。

研究应用

杜氏肌营养不良症（DMD）致病机制研究；
DMD治疗药物的研发、筛选和相关的药效评估。

验证数据

Dmd转录本（mRNA）检测

图1. 9周龄DMD-Q995*小鼠和野生型（WT）小鼠组织中Dmd转录本检测。Dmd基因表达的qRT-PCR*检测结果表明，DMD-Q995*纯合小鼠体内提前终止密码子（PTC）的存在导致部分Dmd转录本被降解，相较于C57BL/6J野生型小鼠，其各组织Dmd的表达量都出现不同程度下降，说明该模型中Dmd基因表达的异常。

*检测所用的正向引物和反向引物皆位于该突变位点下游

肌营养不良蛋白（Dystrophin）表达水平检测

图2. 7周龄DMD-Q995*小鼠和野生型（WT）小鼠大脑、心脏和骨骼肌中肌营养不良蛋白表达的检测。通过Western blotting*对小鼠体内肌营养不良蛋白（Dystrophin）的表达水平进行检测，检测结果显示在DMD-Q995*小鼠的大脑、心脏和骨骼肌中均不存在Dystrophin蛋白的表达。

*实验所用抗体为重组Anti-Dystrophin抗体（Abcam，货号：ab218198）

肌肉组织H&E染色

图3. DMD-Q995*小鼠和野生型小鼠肌肉组织H&E染色结果。肌肉组织H&E染色的结果表明，与C57BL/6J野生型小鼠相比，DMD-Q995*纯合小鼠的肌纤维大小不一，同时存在细胞核聚集和炎性细胞浸润的表型。

血清肌酸激酶（CK）水平检测

图4. 9周龄DMD-Q995*小鼠和野生型（WT）小鼠体内血清肌酸激酶（CK）含量检测。肌酸激酶是心肌酶谱的一种成分，血清肌酸激酶的升高与肌肉受损和心肌受损有一定的关系。实验结果显示DMD-Q995*小鼠中肌酸激酶的活性明显高于野生型小鼠，表明DMD-Q995*小鼠的肌肉组织受到了损伤。此外，雄性DMD-Q995*小鼠的CK值明显高于雌性DMD-Q995*小鼠，表明其肌肉组织损伤程度较雌性更为严重，这与其他研究中的结论相符合^[6-8]。

行为学检测

转棒测试（Rotarod Test）和抓力测试（Grip Strength Test）

图5. DMD-Q995*小鼠和野生型小鼠的转棒测试和抓力测试。检测结果显示，相较于野生型小鼠，DMD-Q995*小鼠从6周龄开始在转棒测试中的跌落潜伏期显著缩短，这表明其运动协调能力存在缺陷。同时，DMD-Q995*小鼠的抓力与野生型小鼠相比明显减弱，这表明其由于肌肉组织损伤导致了肢体力量的障碍。

跑步机测试（Treadmill Test）

图6. DMD-Q995*小鼠和野生型小鼠的跑步机测试。检测结果显示，相较于野生型小鼠，DMD-Q995*小鼠在跑步机测试中的总行进距离（Distance Traveled）显著缩短，暗示其运动能力和耐力有所下降。同时，冲击次数（The Shock Times）明显增加，表明其在运动协调性和学习能力上存在缺陷。此外，DMD-Q995*小鼠的延迟时间（Latency）较短，这可能表明其疲劳程度较高。

步态分析（Gait Test）

图7. DMD-Q995*小鼠和野生型小鼠的步态分析。检测结果显示，相比野生型小鼠，DMD-Q995*小鼠的步数（Number of Steps）增多，行走时间（Walking Time）延长，正常步态比例（Normal Step）逐步下降，且步态对称性（Gait Symmetry）分析显示出步态不对称的趋势。这些数据揭示了DMD-Q995*小鼠肌肉力量的减弱、协调性的降低、运动效率的下降，以及步态健康状况的恶化和步态平衡及稳定性的缺失。

参考文献

[1]Duan D, Goemans N, Takeda S, Mercuri E, Aartsma-Rus A. Duchenne muscular dystrophy. Nat Rev Dis Primers. 2021 Feb 18;7(1):13.

[2]Babbs A, Chatzopoulou M, Edwards B, Squire SE, Wilkinson IVL, Wynne GM, Russell AJ, Davies KE. From diagnosis to therapy in Duchenne muscular dystrophy. Biochem Soc Trans. 2020 Jun 30;48(3):813-821.

[3]Hoffman EP, Brown RH Jr, Kunkel LM. Dystrophin: the protein product of the Duchenne muscular dystrophy locus. Cell. 1987 Dec 24;51(6):919-28.

[4]Cox GA, Phelps SF, Chapman VM, Chamberlain JS. New mdx mutation disrupts expression of muscle and nonmuscle isoforms of dystrophin. Nat Genet. 1993 May;4(1):87-93.

[5]Sicinski P, Geng Y, Ryder-Cook AS, Barnard EA, Darlison MG, Barnard PJ. The molecular basis of muscular dystrophy in the mdx mouse: a point mutation. Science. 1989 Jun 30;244(4912):1578-80.

[6]Hermes TA, Kido LA, Macedo AB, Mizobuti DS, Moraes LHR, Somazz MC, Cagnon VHA, Minatel E. Sex influences diaphragm muscle response in exercised mdx mice. Cell Biol Int. 2018 Dec;42(12):1611-1621.

[7]Yoshida M, Yonetani A, Shirasaki T, Wada K. Dietary NaCl supplementation prevents muscle necrosis in a mouse model of Duchenne muscular dystrophy. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2006 Feb;290(2):R449-55.

[8]Salimena MC, Lagrota-Candido J, Quírico-Santos T. Gender dimorphism influences extracellular matrix expression and regeneration of muscular tissue in mdx dystrophic mice. Histochem Cell Biol. 2004 Nov;122(5):435-44.