模式动物--线虫
秀丽隐杆线虫,是一种无毒无害、可以独立生存的线虫。它是一种非寄生的线虫,主要以细菌为食,如埃希氏大肠杆菌,它不具有任何致病性,对人类没有什么危害。
秀丽隐杆线虫还有很特别的一个点,其为雌雄同体,雄性个体仅占群体的 0.2%,可自体受精或双性生殖。秀丽隐杆线虫生活在温度恒定的环境,平均寿命为二、三周,而发育一个世代仅约为 4 天。线虫的生命周期由一个胚胎期、四个幼虫期和成年期组成。
自1965年起,科学家开始利用线虫作为分子生物学和发育生物学研究领域的模式生物。和其它模式生物相比,秀丽隐杆线虫具有很多优点,首先寿命短且易于控制生长条件,使其成为研究先天免疫和衰老的模型。再者,因整个生命周期的透明性,易于维护克隆种群,基因的操纵,以及完全阐明的神经系统连接体中的神经元,秀丽隐杆线虫已被证明是解决发育和神经生物学中的生物学问题的理想模型。
目前,秀丽隐杆线虫已被用于多种人类疾病的研究和药物筛选,包括肿瘤、帕金森氏症、老年痴呆、糖尿病、多囊肾病等。
一、胰岛素抵抗模型
胰岛素抵抗是指身体对胰岛素的敏感性降低,从而影响葡萄糖摄取和利用的一种病理状态。胰岛素抵抗可分为遗传异常引起的遗传性胰岛素抵抗综合征和胰岛素受体自身抗体引起的B型胰岛素抵抗综合征两类。
秀丽隐杆线虫与人类胰岛素信号的主要调控机制相似且高度保守。目前,在秀丽隐杆线虫基因组中已预测出约 40 个人类同源基因。
二、肥胖模型
肥胖通常表现为能量摄入超过能量消耗时出现的能量稳态失调。它已成为全球多种慢性疾病的主要诱因之一,包括糖尿病、心血管疾病和高血压。秀丽隐杆线虫是探索脂肪储存的遗传调控的一个很好的模型,因为人类脂肪合成和分解途径的许多方面在这种简单的模式生物中是保守的。秀丽隐杆线虫已被广泛用于肥胖研究的体内模型,通常通过确定甘油三酯积累作为终点,同时测量食物摄入和能量消耗。
三、阿尔茨海默病模型
阿尔茨海默病 (AD) 是一种神经退行性疾病,其特征为智力衰退、记忆丧失和认知功能退化。据估计,这种不断上升的疾病影响了全球 4,000 多万人,随着人口老龄化,它越来越成为人类关注的一个主要问题。秀丽隐杆线虫具有非常明确且遗传上易于控制的神经系统,这为探索可能是复杂人类神经疾病基础的基本机制途径提供了一个有效的模型。秀丽隐杆线虫已经成为研究 AD 的有前途的活体模型。