AGT敲除小鼠

发布时间：2026-04-16 阅读量：42 作者：生物检测中心

AGT基因敲除小鼠：研究肾素-血管紧张素系统的关键工具

摘要：
血管紧张素原（Angiotensinogen, AGT）是肾素-血管紧张素系统（RAS）的核心底物，其裂解产物血管紧张素II（Ang II）在血压调节、体液平衡及心血管、肾脏功能中发挥核心作用。AGT基因敲除（AGT-KO）小鼠模型通过靶向基因编辑技术完全缺失AGT表达，导致循环及局部RAS活性显著降低。该模型表现为显著的低血压、肾脏形态与功能异常（如肾小管发育缺陷、尿液浓缩障碍）以及对血管紧张素II输注的抵抗性。AGT-KO小鼠是研究RAS生理与病理功能、高血压发病机制及靶向RAS药物作用不可或缺的工具。本文系统阐述AGT-KO小鼠的构建策略、主要表型特征、科研应用价值及模型使用中的关键注意事项。

一、 模型构建：靶向AGT基因的编辑策略

AGT基因敲除小鼠模型通常采用同源重组技术构建：

  1. 靶向载体设计： 构建包含与小鼠AGT基因特定外显子（常选第2外显子）两侧同源臂的重组载体。在同源臂间插入筛选标记基因（如新霉素抗性基因，neo^r），并置换或破坏目标外显子的关键编码序列。
  2. 胚胎干细胞操作与筛选： 将线性化的靶向载体导入胚胎干细胞（ES细胞）。通过药物筛选（如G418）和分子生物学手段（如Southern blotting、长片段PCR）鉴定发生正确同源重组的阳性ES细胞克隆。
  3. 嵌合体小鼠产生与品系建立： 将阳性ES细胞注射入受体囊胚，移植入假孕母鼠子宫。出生的嵌合体小鼠（皮毛颜色混杂）与野生型小鼠交配，筛选出生殖系传递了靶向等位基因的后代（F1代杂合子）。杂合子小鼠互交即可获得纯合子AGT-KO小鼠（AGT-/-）。
 

该策略导致AGT蛋白在纯合子小鼠中完全缺失，可通过免疫印迹法（Western blotting）或放射免疫分析法（RIA）在血浆和肝脏（主要合成器官）中确认。

二、 核心生理表型特征

AGT-KO小鼠因全身性RAS功能丧失而呈现一系列显著表型：

  1. 显著且持续的低血压： 是其最突出特征。纯合子小鼠收缩压比野生型（WT）同窝对照低约20-30 mmHg。这种低血压在基础状态下持续存在，且对高盐饮食不敏感，反映了RAS在维持基础血管张力中的核心作用。
  2. 肾脏发育与功能异常：
    • 结构异常： 部分研究报道纯合子AGT-KO小鼠出生后早期可能出现肾乳头萎缩、肾盂扩张以及局灶性肾小管发育不良或萎缩。
    • 尿液浓缩障碍： 表现为多尿（尿量显著增加）和尿液渗透压降低。这与肾脏髓质间质高渗状态受损、集合管对加压素（抗利尿激素）反应性下降有关，部分归因于髓质血流动力学改变和局部Ang II缺乏对肾小管功能的直接作用。
    • 电解质紊乱倾向： 在脱水或盐负荷等应激状态下，调节水盐平衡的能力受损。
  3. 对血管紧张素II的抵抗性： AGT-KO小鼠对静脉输注外源性Ang II的升压反应显著减弱甚至消失，直接证实了其RAS通路的功能性阻断。
  4. 心血管结构与功能变化： 长期RAS抑制可影响心血管重塑。AGT-KO小鼠心脏重量/体重比通常低于WT，在特定病理刺激下（如主动脉缩窄）可能表现出一定程度的心肌肥厚减轻。血管结构和反应性也可能发生改变。
  5. 生殖与发育： 部分AGT-KO品系报道存在生育力轻度下降或胚胎发育迟滞现象，可能与局部RAS在生殖器官中的作用有关，但通常不影响种群维持。
  6. 血浆肾素活性（PRA）代偿性升高： 作为对AGT底物缺乏和低血压的生理反馈，肾素分泌显著增加，血浆肾素浓度（PRC）和PRA均极度升高。
 

三、 科研应用价值

AGT-KO小鼠模型在生物医学研究中具有不可替代的作用：

  1. RAS生理功能解析： 是理解AGT及其下游产物（特别是Ang II）在基础血压维持、水盐稳态、肾脏发育与功能、心血管结构与功能中核心作用的最直接证据来源。
  2. 高血压发病机制研究：
    • 验证RAS关键性： AGT-KO小鼠对多种高血压模型诱导（如Ang II输注、肾血管性高血压）具有高度抵抗性，直接证明完整RAS是高血压发生的关键前提。
    • 局部RAS作用研究： 通过与组织特异性启动子驱动的Cre小鼠杂交，可构建组织特异性AGT敲除模型（如肾脏、血管、心脏、脑），深入探究局部RAS在特定器官高血压损害中的作用。
  3. 药物作用机制与疗效评价：
    • 靶向RAS药物验证： AGT-KO小鼠本身作为“药理学的敲除”，其表型为ACE抑制剂（ACEI）或血管紧张素受体拮抗剂（ARB）的药效提供了遗传学层面的验证。
    • 新型药物靶点探索： 可用于评估作用于RAS上游（如直接肾素抑制剂）或其他途径药物在RAS完全阻断背景下的效果。
  4. 双基因/多基因敲除模型基础： 常作为基础模型，与其他基因敲除小鼠（如AT1a受体敲除、ACE敲除）杂交，以研究RAS内部不同组分间的相互作用或与其他系统的交互对话（如激肽释放酶-激肽系统、内皮素系统）。
  5. 疾病模型研究： 用于研究RAS在慢性肾病、心力衰竭、代谢综合征、卒中等疾病模型中的贡献。
 

四、 模型使用注意事项

  1. 品系背景差异： 不同实验室构建或维持的AGT-KO小鼠可能具有不同的遗传背景（如C57BL/6, 129/Sv）。背景基因差异可影响表型严重程度（如肾脏异常的发生率和程度）和实验结果的解读。使用同窝对照或严格回交到相同背景的小鼠进行实验至关重要。
  2. 代偿机制： 完全缺失AGT导致强大的代偿反应（如极高PRA）。在解释实验结果时需考虑这些代偿机制（如肾素活性增高可能激活非经典通路）的影响。
  3. 表型范围： AGT-KO小鼠的表型不仅限于心血管和肾脏，可能涉及神经系统、生殖系统、代谢等多方面。设计实验时应考虑全面。
  4. 动物福利与伦理： 纯合子小鼠的低血压和潜在肾脏问题可能影响其健康状态，需提供适宜的饲养环境（如易获取的水源），并严格遵守动物实验伦理规范进行监测和护理。
  5. 实验设计对照： 必须严格设置同窝出生的野生型（WT）和杂合子（HET）小鼠作为对照，以准确归因表型变化。杂合子小鼠（AGT+/-）通常表型介于WT和KO之间，是研究基因剂量效应的有用模型。
  6. 性别因素： 部分研究显示雄性和雌性AGT-KO小鼠在血压或肾脏表型上可能存在细微差异，实验设计应考虑性别因素。
 

五、 结论

AGT基因敲除小鼠通过遗传学手段完全阻断了RAS级联反应的起始步骤，为深入研究AGT和整个RAS在生理和病理状态下的功能提供了独特且强大的工具。其显著的低血压、特征性的肾脏表型以及对Ang II的抵抗性，是理解RAS核心生物学作用的关键实验证据。该模型在阐明高血压等心血管疾病机制、验证现有药物靶点、探索新型治疗策略以及构建复杂基因工程模型方面持续发挥着不可替代的重要作用。充分认识其表型特征、应用场景以及使用时的注意事项，对于利用该模型获得可靠、可重复的科学发现至关重要。

主要参考文献格式示例 (实际撰写需列出具体文献)：

  1. Tanimoto, K., et al. (1994). Angiotensinogen-deficient mice with hypotension. Journal of Biological Chemistry.
  2. Niimura, F., et al. (1995). Gene targeting in mice reveals a requirement for angiotensin in the development and maintenance of kidney morphology and growth factor regulation. Journal of Clinical Investigation.
  3. Smithies, O., & Kim, H.S. (1994). Targeted gene duplication and disruption for analyzing quantitative genetic traits in mice. Proceedings of the National Academy of Sciences.
  4. Kobori, H., et al. (2007). The intrarenal renin-angiotensin system: from physiology to the pathobiology of hypertension and kidney disease. Pharmacological Reviews.
  5. Crowley, S.D., & Coffman, T.M. (2014). The inextricable role of the kidney in hypertension. Journal of Clinical Investigation.
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