关于C57BL/6J、Nnt基因和糖尿病，研究者需要了解的6件事

烟酰胺(NAD)核苷酸转氢酶(Nnt)基因NntC57BL/6J突变目前只发现于B6/J衍生的品系中，而在其他B6亚系中并没有发现这种突变的存在，包括B6/N衍生品系。C57BL/6J小鼠在饮食诱导后易感肥胖症、2型糖尿病和动脉粥样硬化，因此被广泛用于代谢研究中。

NNT基因的大片段缺失曾被认为是直接造成C57BL/6J小鼠高脂喂养下容易出现代谢失调的主要原因，但其中机制存在争议。Nnt^C57BL/6突变到底是什么？这样独特的突变位点对于使用B6J开展的糖尿病和代谢疾病研究又有怎样的影响呢

1)什么是Nnt^C57BL/6J突变?

Nnt^C57BL/6J等位基因实际上由两个突变组成:第一是线粒体前导序列中的蛋氨酸到苏氨酸的错义突变; 第二是框内缺失，它缺失了7-11号外显子导致一个截断的、无功能的蛋白质的表达。

2) Nnt的功能是什么?

NNT是一种核编码的线粒体蛋白，定位于线粒体内膜。这种酶催化NADP+还原为NADPH。NADPH提供还原能力来解毒线粒体中的活性氧(ROS)，这对维持ATP的有效合成是必要的。

3) Nnt^C57BL/6J突变是如何被发现的？

Nnt^C57BL/6J突变在对C57BL/6J和C3H/HeH的QTL进行分析时发现的，两个品系小鼠在葡萄糖激发实验中表现出胰岛素分泌和葡萄糖耐受性的差异反应 (Toye et al. 2005; Freeman et al. 2006)。这些研究表明，在B6/J小鼠中观察到的胰岛素分泌减少和糖耐量受损主要是由于Nnt^C57BL/6J突变导致的Nnt活性降低。

与此同时，另一组研究线粒体超氧化物歧化酶(Sod2)的研究人员也发现了这种突变。Sod2是另一种参与降低线粒体中ROS的线粒体蛋白，作为一种修饰剂影响小鼠的寿命，导致B6/J-Sod2缺陷小鼠相较于DBA/ 2j -Sod2缺陷小鼠寿命更短 (Huang et al. 2006)。

4) Nnt缺陷对C57BL/6J小鼠有哪些影响？

B6/J小鼠表现出氧化还原相关失衡等改变 (Ronchi et al. 2013)。但即便如此，B6/J小鼠仍是长寿的小鼠品系—B6/J小鼠相较于其他近交系有更长的寿命。Nnt^C57BL/6J突变似乎对B6/J小鼠的整体健康影响很小。

5) C57BL/6J小鼠是否因Nnt^C57BL/6J突变而导致糖尿病?

答案是否定的。与野生型Nnt小鼠相比，B6/J小鼠表现出中度葡萄糖清除受损和稍高的静息葡萄糖水平。然而，它们的血糖水平是低于糖尿病阈值的。

虽然Nnt^C57BL/6J突变最初被认为是一种会导致糖耐量受损、致使B6/J小鼠在葡萄糖激发后第一阶段胰岛素分泌减少的等位基因，但随后的研究表明，功能性Nnt蛋白不一定与胰岛素分泌改善相关。

在另一项研究中，比较B6/J (Nnt^C57BL/6J突变体)和B6/N (Nnt野生型)的胰岛素分泌和糖耐量，没有发现两个亚系小鼠有显著差异，它们的胰岛素分泌和糖耐量受损方面表现出相似的减少 (Wong et al. 2010)。

这些研究表明，虽然功能性的Nnt等位基因有助于DBA/2和C3H/HeH小鼠胰岛素分泌和糖耐量的增强，但它在B6/J中的缺失并不能单独解释这些小鼠胰岛素分泌降低和糖耐量受损的原因。研究者认为，在B6小鼠中至少存在另一种目前尚未识别的等位基因，这个未知的等位基因可能是导致B6/J与B6/N亚系胰岛素分泌降低和葡萄糖清除受损的原因。

6) NntC57BL/6J突变是否影响B6/J对饮食诱导肥胖(DIO)的响应?

目前尚不清楚Nnt^C57BL/6J突变是否会影响，或如何影响B6J雄鼠对饮食诱导肥胖的响应。根据杰克森实验室曾进行的一项研究，给小鼠联系饲喂60kcal%饲料14周后，B6J雄鼠(Nnt^C57BL/6J突变体)的非空腹血糖比B6N雄鼠(Nnt野生型)更高，同时糖耐量受损更严重(Nicholson et al. 2010)。但我们尚不清楚Nnt^C57BL/6J突变在多大程度上影响了这些DIO响应的差异。事实上，其他携带野生型Nnt等位基因的品系对DIO也有响应，如NON/ShiLtJ (002423)，这表明Nnt^C57BL/6J突变对DIO的强烈响应不是必需的。

参 考 文 献

1. Toye AA, Lippiat JD, Proks P, Shimomura K, Bentley L, Hugill A, Mijat V, Goldsworthy M, Moir L, Haynes A, Quarterman J, Freeman HC, Ashcroft FM, Cox RD. A genetic and physiological study of impaired glucose homeostasis control in C57BL/6J mice. Diabetologia. 2005 Apr;48(4):675-86. doi: 10.1007/s00125-005-1680-z. Epub 2005 Feb 24. PMID: 15729571.

2. Freeman HC, Hugill A, Dear NT, Ashcroft FM, Cox RD. Deletion of nicotinamide nucleotide transhydrogenase: a new quantitive trait locus accounting for glucose intolerance in C57BL/6J mice. Diabetes. 2006 Jul;55(7):2153-6. doi: 10.2337/db06-0358. Erratum in: Diabetes. 2014 Feb;63(2):815. PMID: 16804088.

3. Huang TT, Naeemuddin M, Elchuri S, Yamaguchi M, Kozy HM, Carlson EJ, Epstein CJ. Genetic modifiers of the phenotype of mice deficient in mitochondrial superoxide dismutase. Hum Mol Genet. 2006 Apr 1;15(7):1187-94. doi: 10.1093/hmg/ddl034. Epub 2006 Feb 23. PMID: 16497723.

4. Ronchi JA, Figueira TR, Ravagnani FG, Oliveira HC, Vercesi AE, Castilho RF. A spontaneous mutation in the nicotinamide nucleotide transhydrogenase gene of C57BL/6J mice results in mitochondrial redox abnormalities. Free Radic Biol Med. 2013 Oct;63:446-56. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2013.05.049. Epub 2013 Jun 7. PMID: 23747984.

5. Wong N, Blair AR, Morahan G, Andrikopoulos S. The deletion variant of nicotinamide nucleotide transhydrogenase (Nnt) does not affect insulin secretion or glucose tolerance. Endocrinology. 2010 Jan;151(1):96-102. doi: 10.1210/en.2009-0887. Epub 2009 Nov 11. PMID: 19906813.

6. Nicholson A, Reifsnyder PC, Malcolm RD, Lucas CA, MacGregor GR, Zhang W, Leiter EH. Diet-induced obesity in two C57BL/6 substrains with intact or mutant nicotinamide nucleotide transhydrogenase (Nnt) gene. Obesity (Silver Spring). 2010 Oct;18(10):1902-5. doi: 10.1038/oby.2009.477. Epub 2010 Jan 7. PMID: 20057372; PMCID: PMC2888716.

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