Sirt3基因敲除小鼠模型构建技术原理

越来越多的研究表明，伴随代谢异常产生的线粒体功能障碍是Ⅱ型糖尿病、肥胖、NAFLD等代谢疾病的共同内在特征。因此，探究线粒体功能障碍对NAFLD的致病机理和潜在分子靶标成为目前研究人员探索的一个新的治疗方向。

SIRT3在具有高氧化能力的大脑、心脏、肾脏、棕色脂肪组织和肝脏中高度表达，并且主要定位于线粒体基质中，通过可逆的蛋白乙酰化，在线粒体代谢中发挥重要作用，从而广泛参与机体代谢、氧化应激和细胞存活等生物学过程。Sirt3小鼠的敲除模型已被广泛用于阐明SIRT3在代谢中的生理作用。长期喂食高脂肪饮食的小鼠的Sirt3活性较低，线粒体功能受损，肝脏中蛋白质过度乙酰化[2]。来自Sirt3缺陷小鼠的研究数据表明，在基础正常条件下，处于高乙酰化形式的靶线粒体蛋白具有足够的活性来实现代谢稳态，然而，在氧化应激条件下，例如高脂肪饮食，机体代谢所需的SIRT3酶活无法充分增加以满足因肥胖和脂肪性肝炎引起的代谢紊乱的需求，这些小鼠会表现出加速肥胖、胰岛素抵抗和脂肪性肝炎等。在另一项对肌肉特异性Sirt3敲除小鼠的研究中，观察到耗氧量增加、脂质利用增加[3]。此外，高脂肪诱导全身性SIRT3敲除小鼠会加剧肠道微生物菌群失调，从而导致肠道通透性受损，这会促进NAFLD的发展[4]。因此，需要进一步的研究来阐明Sirt3在不同组织中发挥的作用。

总的来说，这些研究表明SIRT3作为一种能感应机体代谢状态的能量开关，通过调节线粒体蛋白的乙酰化水平，防止异常代谢情况下的线粒体应激和功能障碍，从而调控机体的代谢稳态。以上这些结果表明，SIRT3可能是临床治疗NAFLD的潜在治疗靶标。

在C57BL/6小鼠中敲除Sirt3基因后得到的Sirt3敲除小鼠在高脂饮食（HFD）诱导下表现出肝脏沉积更多的脂质，肝脏变性程度更高，总体的NAFLD进程更严重[5]。

图3. SIRT3敲除小鼠表型数据[5]

小结

SIRT3通过调控线粒体功能参与全身性代谢稳态，目前研究初步揭示SIRT3在肝脏脂代谢和NAFLD疾病发展过程中的作用，这可能是一个临床治疗NAFLD的潜在分子靶标。然而，目前还不清楚哪些特定组织在介导SIRT3的全身效应中起主导作用。在这方面，肝脏和肌肉特异性Sirt3基因敲除动物在高脂肪饮食后的代谢表型中存在较大差异。此外，与热量限制相比，对于SIRT3在NAFLD等能量过剩条件（如高脂饮食、高碳水饮食）发挥调控作用的深入分子机制还知之甚少，这需要我们结合细胞分子水平和活体模型来进一步验证。