高脂环境下五指山小型猪和藏猪AS的发病模式及病理特点的比较研究

Atherosclerosis (AS) is a major cause of coronary heart disease and stroke. The minipig has long been studied as an important model of atherosclerosis. There are many breeds of indigenous miniature pigs in China. However, the application characteristics of them in cardiovascular disease remain unclear. Our previous work found that high-fat diet feeding can induce AS in both Wuzhishan minipigs (WZSMP) and Tibetan minipigs (TMP). In addition to hyperlipidemia and insulin resistance, the WZSMP can develop spontaneous obese and TMP develop spontaneous hypertensive under high-fat diet environment, which is consistent with the onset of multiple genes and multiple target of humans AS. Meanwhile, we also found the differences in the expression of genes involved in lipid metabolism and inflammation in these two minipig models. Therefore, we hypothesized that high-fat diet induced AS in these two models may be related to dyslipidemia and insulin resistance. Moreover, the presence of genetic susceptibility, which may be related to the intrinsic difference of molecular targets. Here, we will make a systemic comparative study on the development and pathogenesis of high-fat induced AS in these two minipig models, analysis and comparison of their onset pattern and pathological features. Additionally, we will analyze gene expression patterns between WZSMP and TMP using transcriptome sequencing method, which will contribute to explore the mechanisms of AS formation and look for the different molecular targets. Moreover, these results will also provide a foundation for future application of the two kinds of minipigs in cardiovascular disease research and drug therapy.

动脉粥样硬化(Atherosclerosis, AS)是冠心病和脑卒中发生的主要病因，小型猪是研究AS的一个重要模型，我国小型猪种质资源丰富，但各品系在心血管疾病研究中的应用特点不清楚。我们前期研究发现，高脂环境下五指山小型猪和藏猪易形成AS，除出现高脂血症和胰岛素抵抗外，五指山小型猪自发肥胖，藏猪自发高血压，这很符合人类AS的多基因、多靶点的发病模式。同时，还发现这两种模型的血脂和炎症相关的易感基因表达存在差异。因此，推测这两种小型猪在高脂环境下AS形成与脂代谢紊乱和胰岛素抵抗密切相关，并存在遗传的易感性，这可能与内在的分子靶点差异有关。本项目系统研究高脂环境下五指山小型猪和藏猪AS的发生发展及病理过程，分析比较其发病模式与病理特点；并用转录组测序方法分析这两种模型的基因表达差异，探讨AS形成的分子病理机制，寻找不同的分子靶点。为这两种小型猪在心血管疾病和治疗药物的研究中的应用提供依据。

动脉粥样硬化(Atherosclerosis, AS)是冠心病和脑卒中发生的主要病因，小型猪是研究AS的一个重要模型，五指山小型猪（WMP）和西藏小型猪（TMP）是我国重要的实验动物小型猪品种，但其在心血管疾病研究中的应用特点不清楚。本项目提出这两种小型猪在高脂环境下AS形成与脂代谢紊乱和胰岛素抵抗密切相关，并存在遗传的易感性，可能与内在的分子靶点差异有关。.（1）本项目研究了高脂环境下五指山小型猪和西藏小型猪AS的发生发展及病理过程，结果发现，脂质代谢和免疫炎症参与小型猪AS的形成，但西藏小型猪更易早发胰岛素抵抗，具有慢性炎症特征，易发高血压、心肌缺血性改变等；而五指山小型猪则易发中心性肥胖、具有低度炎症特征，也能产生高血压，但其AS病变不及西藏小型猪。.（2）血管转录组显示，免疫炎症和脂质代谢是导致小型猪AS形成的主要途径，揭示了6个hub基因（FYN、MAPK6、NOS2、ZAP70、GNAI1、ITGB2），还发现西藏小型猪AS形成与糖酵解/糖异生、胰岛素抵抗等有关，发现了8个hub基因（LRRK2、TOP2B、ACTA1、ACTRT2、SMARCA2、NOS1、NOS3、HDAC2）；而五指山小型猪与TGF-β、p53、Wnt等信号通路有关，发现了1个hub基因（CNKI1）；肝脏转录组显示，西藏小型猪与炎症、胰岛素抵抗有关，而五指山小型猪与Toll样受体和代谢有关。肌肉转录组显示，西藏小型猪与嘌呤代谢、磷酸肌醇代谢、氧化磷酸化、免疫炎症和非酒精性脂肪肝、I型糖尿病、神经系统疾病等途径有关，而五指山小型猪与药物代谢、酪氨酸代谢、亚油酸代谢、花生四烯酸代谢等途径有关；脂肪转录组显示，西藏小型猪与青年发病的成年型糖尿病、B细胞受体、NF-κB、Toll样受体等信号通路有关；而五指山小型猪则与ABC转运蛋白、氨基酸代谢、脂肪的消化吸收、cGMP-PKG信号通路、胆固醇代谢、PPAR信号通路等有关。.可见，脂质代谢和免疫炎症共同参与小型猪AS的形成，但存在遗传易感性，如西藏小型猪还与血管、肝脏胰岛素抵抗；而五指山小型猪还与细胞凋亡、代谢有关；本研究为这两种小型猪在心脑血管疾病中的选择应用提供参考。