高尿酸血症小鼠模型：基因敲除小鼠构建、表型分析与药效评价全流程解析

高尿酸血症是仅次于糖尿病的第二大代谢性疾病。针对高尿酸血症新药研发和发病机制研究，构建持续稳定的疾病小鼠模型至关重要。本文系统介绍高尿酸血症动物模型分类（药物诱导模型与基因敲除小鼠模型）、诊断标准、多系统危害，重点展示南模生物两种基因修饰模型——Uox-KO全身敲除小鼠与Uox-Flox/Alb-Cre肝脏特异性敲除小鼠的构建策略、表型分析数据及药效评价结果，并介绍南模生物在模型定制、饲养繁育、临床前CRO服务方面的完整解决方案。

目录

什么是高尿酸血症？

诊断标准

高尿酸血症的危害

高尿酸血症动物模型分类

南模生物高尿酸血症小鼠模型

验证数据展示

模型一：Uox-KO（NM-KO-191205）(模型一uox-konm-ko-191205)

模型二：Uox-Flox/Alb-Cre（NM-XA-242357）(模型二uox-floxalb-crenm-xa-242357)

南模生物模式生物服务

参考文献

什么是高尿酸血症？

随着生活水平提高和饮食结构改变，高尿酸血症（Hyperuricemia, HUA）患病率逐年上升，已成为仅次于糖尿病的第二大代谢性疾病。

· 发病机制 尿酸（Urate）是人类嘌呤化合物的终末代谢产物，嘌呤代谢紊乱导致高尿酸血症。人类在进化过程中，体内的 Uox 基因沉默失活，嘌呤分解代谢只能生成尿酸。当尿酸生成速度超过肾脏排泄能力时，血清尿酸水平显著升高，进而引发高尿酸血症。

· 尿酸氧化酶的作用 多数哺乳类动物体内高表达尿酸氧化酶（UOX），可将尿酸直接分解为溶解度更高的尿囊素（Allantoin），随尿液排出体外。研究表明 UOX 可显著降低人血清中的尿酸水平，并可治疗由高尿酸血症继发引起的痛风和肾脏疾病。

图1. 尿酸代谢途径

诊断标准

《成人高尿酸血症与痛风食养指南（2024年版）》明确指出：日常饮食下，无论男性还是女性，非同日两次空腹血尿酸水平超过 420 μmol/L，即可诊断为高尿酸血症。

高尿酸血症的危害

高尿酸血症可引发多系统损害：

· 关节损伤 尿酸结晶沉积于关节引起痛风发作。即便无痛风性关节炎症状，也可导致骨和关节处沉积单钠尿酸盐，造成骨和关节损伤。

· 肾脏损害 尿酸结晶沉积于肾脏，导致尿酸性肾病、增加肾结石发生概率、增加肾衰竭风险。

· 心血管疾病 尿酸结晶刺激血管壁，导致动脉硬化，引起高血压、慢性心脏疾病、脑卒中。

· 代谢紊乱 尿酸增高导致葡萄糖利用低下、胰岛素抵抗，诱发糖尿病。增加非酒精性脂肪肝发生风险。

高尿酸血症动物模型分类

治疗高尿酸血症的新靶点和新药物研究受到广泛关注，构建持续稳定的高尿酸血症动物模型至关重要。 常用的高尿酸血症动物模型主要分为两类：

1. 药物诱导模型

在尿酸代谢过程中使用相应药物，通过增加尿酸来源或减少尿酸排泄途径来实现。据此又可分为三类：

· 增加尿酸的摄入 · 抑制尿酸的排泄 · 抑制尿酸酶活性

2. 基因敲除模型

主要涉及尿酸酶 Uox 和尿酸转运体 Abcg2 基因的敲除。

南模生物高尿酸血症小鼠模型

基于现有研究，南模生物建立了多种高尿酸血症相关基因修饰模型，为深入探究高尿酸血症的发病机理、进行药物筛选以及评估药物疗效提供了强有力的工具。

图2.  南模生物多种高尿酸血症相关基因修饰模型验证数据显示

验证数据展示

模型一：Uox-KO（NM-KO-191205）

· 模型特点 Uox-KO 小鼠表现出肾脏损伤、糖代谢和脂代谢紊乱，自发出现高尿酸血症表型。该品系杂合小鼠可存活且可育，约 40% 的纯合子小鼠在出生后 5 周内死亡，远低于文献报道的 65% 死亡率。

· 实验设计 Uox-KO 母鼠怀孕时给予含有别嘌醇（Allopurinol）的合成饲料喂养（Group3），雄性小鼠出生后继续喂养该饲料直到 10 周，检测小鼠尿酸（UA）、尿素氮（BUN）和体重。

图3. Uox-KO 鼠高尿酸血症模型的构建

· 表型分析结果

图4. Uox-KO 小鼠肾脏组织病理染色观察（HE & Masson）1

图4. Uox-KO 小鼠肾脏组织病理染色观察（HE & Masson）2

结果显示 Uox-KO 小鼠肾脏出现以下病变：

间质纤维组织增生，炎细胞浸润

肾小球萎缩，系膜组织增生

血管壁增厚

肾小管扩张形成囊肿

肾小管管腔内可见均质红染物质渗出

注：别嘌呤醇（G3 组）无法改善 Uox-KO 引起小鼠的肾脏病变。

模型二：Uox-Flox/Alb-Cre（NM-XA-242357）

· 开发背景 由于 Uox-KO 纯合小鼠在出生几周后会陆续死亡，繁育困难，且很难获得遗传稳定的 Uox 缺陷小鼠。一篇发表的研究开发了肝脏特异性敲除尿酸酶（Uox CKO）的小鼠模型。

· 模型优势 这些 Uox CKO 小鼠自发出现高尿酸血症，且有血清尿酸代谢产物积累。Pegloticase 和 Allopurinol 可以逆转 Uox CKO 小鼠中升高的血清尿酸水平。尽管 30 周龄的 Uox CKO 小鼠出现了尿酸肾病，但90% 的 Uox 缺陷小鼠寿命正常，没有明显的尿酸转运异常。因此，Uox CKO 小鼠可作为人类高尿酸血症的稳定模型。

· 南模生物构建策略 南模生物通过 Uox-Flox 小鼠与 Alb-Cre 工具小鼠交配获得了肝脏特异性敲除 Uox 的小鼠 Uox-Flox/Alb-Cre。

· 药效评价数据

图5. Allopurinol 对血清尿酸水平的影响

6 周龄的 Uox-Flox/Alb-Cre 雄性小鼠接受了 Allopurinol 治疗。与 C57BL/6 相比，Uox-Flox/Alb-Cre 雄性小鼠的血清尿酸水平显著升高。Allopurinol（100 mg/kg）治疗显著降低了 Uox-Flox/Alb-Cre 雄性小鼠的血清尿酸水平（n=10）。数值表示为均值±标准误。

图6. 小鼠体重

与 C57BL/6 小鼠相比，Uox-Flox/Alb-Cre 雄性小鼠的体重较低。Allopurinol 治疗对体重没有影响（n=10）。数值表示为均值±标准误。

图7. 肾功能评估

南模生物模式生物服务

南模生物深耕基因编辑领域，提供全方位模式生物服务：

· 基因修饰模型供应 包括基因敲除小鼠、转基因小鼠、点突变小鼠、工具小鼠、疾病小鼠等多种遗传修饰动物模型

· 个性化模型定制 根据科研需求提供个性化基因修饰模型定制服务

· 饲养繁育与保种服务 提供大小鼠饲养管理、模型繁育、保种服务等全流程支持

· 表型分析 提供代谢心血管疾病模型、神经系统疾病模型、自身免疫疾病模型等多种疾病模型的表型分析服务

· 临床前CRO服务 提供药效评价、药代动力学研究等临床前研究服务

参考文献

[1] Oda M, Satta Y, Takenaka O, Takahata N. Loss of urate oxidase activity in hominoids and its evolutionary implications. Mol Biol Evol. 2002 May;19(5):640-53.

[2] Lu J, et al. Mouse models for human hyperuricaemia: a critical review. Nat Rev Rheumatol. 2019 Jul;15(7):413-426.

[3] Wu X, et al. Hyperuricemia and urate nephropathy in urate oxidase-deficient mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 1994 Jan 18;91(2):742-6.

[4] 成人高尿酸血症与痛风食养指南（2024年版）

[5] Pang L, Liang N, Li C, et al. A stable liver-specific urate oxidase gene knockout hyperuricemia mouse model finds activated hepatic de novo purine biosynthesis and urate nephropathy. Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis. 2024;1870(3):167009.