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研究背景与目的:植物甾醇血症(sitosterolemia,STSL)是以血浆和组织中植物甾醇水平升高、蓄积为主要特征。临床上以低龄患者为主,可出现全身体性的黄色瘤、动脉粥样硬化、溶血现象等表现。ABCG5(ATP binding cassette transporter G5)或ABCG8(ATP binding cassette transporter G8)的缺失被认为与其发生密切相关。ABCG5和ABCG8是ABC转运蛋白家族成员,形成异二聚体后主要作用是促进胆固醇的分泌和抑制小肠固醇的吸收。本课题旨在利用ABCG5/ABCG8缺失SD大鼠模型进一步探讨植物甾醇血症发生发展的分子机制。方法:1.鉴定基因型,获得ABCG5/ABCG8敲除大鼠。2.建立植物甾醇血症动物模型:将5周龄野生型(WT)和ABCG5/ABCG8敲除(KO)大鼠分别分为标准饲料喂养组(LP)和高植饲料喂养组(HP)组,喂养周期为16周,每周记录大鼠体重的变化情况。3.喂养16周后收集血清和肝、肠、肺等组织,禁食12h收集大鼠粪便,检测血清和肝脏中固醇的含量;组织包埋切片、染色观察组织有无损伤。4.气相色谱-质朴联用仪(GC-MS)法检测血清中植物甾醇的含量。5.Real-Time PCR检测胆汁酸代谢通路关键酶(CYP7A1、CYP7B1、)、肝组织胆固醇代谢相关酶(HMGCR、NPC1L1、ABCG5、ABCG8、ACAT2)等基因的表达情况。6.蛋白免疫印迹法检测肝组织中NPC1L1、ACAT2、CYP27A1、LXR-a等相关蛋白表达情况。结果:1.GC-MS结果显示高植饲料喂养的植物甾醇喂养组中血清β-谷甾醇、菜油甾醇、豆甾醇含量分别为野生型大鼠的9.1、5.73、6.39倍、血液中血小板数目减少、体积增大,表明植物甾醇血症动物模型建立成功。2.ABCG5/ABCG8敲除后,植物甾醇喂养组大鼠体重并未明显增长,出现肝组织肿大、肝核固缩、肺泡黏连、肺大泡等损伤;3.ABCG5/ABCG8敲除后,显著降低肝脏总胆固醇、血清游离胆固醇含量,植物甾醇喂养可降低肝脏胆固醇含量,明显增加血清胆固醇的含量;4.ABCG5/ABCG8敲除后,显著上调肝组织中基因LXR-a、CYP7A1、CYP7B1、ABCB11的表达,,抑制肝中NPC1L1、HMGCR和小肠中NPC1L1的表达;5.植物甾醇明显抑制肝组织中基因LXR-α、CYP7A1、CYP7B1、ABCB11、ACAT2、HMGCR、NPC1L1的表达。结论:采用植物甾醇饲料喂养ABCG5/ABCG8缺失大鼠,成功建立植物甾醇血症动物模型;ABCG5/ABCG8敲除后,植物甾醇喂养组中血清β-谷甾醇、菜油甾醇、豆甾醇含量分别为野生型大鼠的9.1、5.73、6.39倍,大鼠体重并未明显增长,出现肝组织肿大、肝核固缩、肺泡黏连、肺大泡形成等损伤,血清胆固醇含量显著升高,肝组织总胆固醇减少;植物甾醇下调肝组织中LXR-α、ACAT2、ABCG5、ABCG8、NPC1L1、HMGCR、CYP7A1、CYP7B1、CYP27A1、ABCB11的表达,明显减少小肠组织中ABCG5、ABCG8、NPC1L1的表达,抑制肝组织中胆汁酸合成与分泌、胆固醇的吸收与合成、胆固醇酯的合成,导致肝总胆固醇含量降低,导致体内植物甾醇积聚。ABCG5/ABCG8缺失明显上调肝组织LXR-α、CYP7A1、CYP27A1、ABCB11的表达,促进肝组织胆汁酸的合成与分泌,明显减少肝组织中HMGCR、NPC1L1的表达,抑制肝组织胆固醇吸收与合成。