Adamts5-flox 基因敲除小鼠

Adamts5，全称为A Disintegrin And Metalloproteinase with Thrombospondin type 1 motifs 5，是一种编码蛋白酶的基因，属于ADAMTS蛋白家族。该家族是一类由26个分泌蛋白组成的超家族，分为两个相关但不同的家族。ADAMTS蛋白酶是一类锌金属内肽酶，其底物主要是细胞外基质（ECM）成分，而ADAMTS样蛋白缺乏金属蛋白酶结构域，存在于ECM中，并具有调节ECM组装和/或ADAMTS活性的功能[1]。ADAMTS蛋白在哺乳动物中的进化保守和扩张表明其在人类胚胎发生或生理过程中可能具有关键作用。研究表明，ADAMTS2、ADAMTS3、ADAMTS10、ADAMTS13、ADAMTS17、ADAMTS20、ADAMTSL2和ADAMTSL4的突变可导致孟德尔遗传病或出生缺陷，而遗传工程小鼠的多种表型也揭示了ADAMTS蛋白在主要生物学通路中的参与。此外，一些获得性疾病也与ADAMTS蛋白密切相关，如ADAMTS5在骨关节炎的发病机制中起重要作用，通过降解软骨中的主要结构蛋白聚糖aggrecan而参与骨关节炎的发生[1]。

ADAMTS5在胚胎发育和成体组织中的表达模式对其生理功能具有重要意义。研究发现，ADAMTS5在胚胎发育早期表达较少，仅在E9.5天的小鼠胚胎大脑底板中检测到。在E11.5天后，ADAMTS5在脑组织中的表达持续存在，尤其是在脉络丛中，并在周围神经、背根神经节、颅神经节、脊神经和颅神经以及肠道神经丛中表达。此外，在发育中的肢体中，ADAMTS5在骨骼肌（从E13.5开始）、肌腱（从E16.5开始）和发育中的自足间充质（E13.5-15.5）中表达。在成体组织中，ADAMTS5在动脉平滑肌细胞、腹膜、心包和胸膜腔的间皮细胞、支气管和胰腺导管中的平滑肌细胞、肾脏中的肾小球系膜细胞、背根神经节以及周围和外周神经系统的施万细胞中持续表达。ADAMTS5在神经肌肉发育和平滑肌细胞中的表达与广泛分布的蛋白聚糖versican的表达一致，versican是ADAMTS5的底物。这些观察结果表明，可以寻求该蛋白酶在发育和生理过程中的主要作用[2]。

研究表明，ADAMTS5在脂肪生成和内脏脂肪组织扩张中发挥重要作用。在肥胖啮齿类动物脂肪组织中观察到ADAMTS5的表达增强。研究发现，ADAMTS5缺陷小鼠的胚胎成纤维细胞和3T3-F442A前脂肪细胞显示出与对照细胞相比显著降低的分化。在体内实验中，通过注射3T3-F442A细胞（有或无Adamts5敲低）到裸鼠中监测新形成的脂肪垫。在15或25周高脂肪饮食后，ADAMTS5缺陷小鼠的全身体重和皮下脂肪组织重量与ADAMTS5野生型小鼠相似，但内脏/生殖脂肪组织重量显著降低。此外，高脂肪饮食的ADAMTS5缺陷小鼠的脂肪组织血管密度更高。这些数据支持ADAMTS5促进体外和体内脂肪生成以及高脂肪饮食小鼠的内脏脂肪组织和相关血管生成的概念[3]。

研究表明，ADAMTS5基因的3'非翻译区（3'UTR）的miRNA结合位点的单核苷酸多态性（SNP）与骨关节炎（OA）的风险相关。研究发现，ADAMTS5基因的rs3171407位点的G等位基因是膝骨关节炎（KOA）的保护性遗传因素。此外，携带rs229071位点C等位基因的个体发生KOA的风险显著增加。携带rs229077位点G等位基因的个体发生KOA的风险比携带A等位基因的个体高1.49倍。在rs229071位点T等位基因携带者中，hsa-miR-144-3p的水平升高，ADAMTS5蛋白的表达水平降低。在rs229077位点A等位基因携带者中，hsa-miR-105-5p的水平升高，ADAMTS5蛋白的表达水平降低。这些结果表明，ADAMTS5基因的SNP与其蛋白表达水平相关，并通过miRNA调节影响OA的风险[4]。

研究表明，miR-148a在子宫内膜异位症（EMS）患者的血清中表达显著降低。miR-148a过表达后，HS832.Tc细胞的增殖显著受到抑制，细胞凋亡增加。miR-148a下调后，HS832.Tc细胞的增殖得到促进，凋亡减少。双荧光素酶报告实验表明，ADAMTS5是miR-148a的靶基因。ADAMTS5的添加可以直接促进HS832.Tc细胞的凋亡。与正常受试者相比，EMS患者的血清中miR-148a显著降低，miR-148a通过靶向ADAMTS5促进EMS细胞凋亡[5]。

研究表明，ADAMTS5在肝细胞癌（HCC）的发展中发挥重要作用。ADAMTS5的表达与HCC的发展呈正相关。高ADAMTS5表达与较差的生存率显著相关，并且ADAMTS5对HCC患者的总体生存（OS）、无病生存（DFS）、无复发生存（RFS）、疾病特异性生存（DSS）和无进展间隔（PFI）的影响在29种其他癌症类型中具有特异性。亚组分析显示，ADAMTS5过表达与HCC患者较差的OS显著相关。ADAMTS5可能参与从代谢主导到细胞外基质主导的状态转换，ECM相关生物过程的激活可能对HCC患者的死亡风险增加有贡献[6]。

综上所述，ADAMTS5在多种疾病中发挥重要作用，包括骨关节炎、脂肪生成和HCC。ADAMTS5的生理功能与其在胚胎发育和成体组织中的表达模式密切相关。此外，ADAMTS5的表达和功能受到miRNA的调控，进一步影响疾病的发生和发展。对ADAMTS5的研究有助于深入理解其在不同生物学过程中的作用机制，为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。