什么？提到猪你只想到红烧肉or二师兄？那你就OUT了。还以为猪是蠢笨、脏兮兮、好吃懒做的代名词吗？还总是被人嫌弃的“猪队友”？科学家发现，功臣“二师兄”由于与人类的器官解剖学结构、血生理生化及代谢等生理特征更加相近，为人类生物医学研究的发展做出了重要贡献。这不，中国科学院动物研究所干细胞生殖生物学国家重点实验室赵建国研究组就利用猪模型在甲减疾病的机制研究中取得了新进展。
什么是甲减
说起甲减还得从甲状腺谈起。那何为甲状腺？甲状腺被誉为“身体的发动机”，调节生长、发育和代谢等基本生理过程。这个隐藏在颈部深处，体积较小且呈蝴蝶状的内分泌腺体，是人体中最大的内分泌腺，它不仅通过分泌甲状腺激素能帮助身体利用能量，还通过控制燃烧卡路里的速度来调节体内各个器官的新陈代谢。当身体的这个发动机出现问题，不能正常工作了，即甲状腺激素分泌的减少，导致虚弱、呼吸困难、健忘、皮肤粘液性水肿、四肢冰冷、贫血，严重时出现昏迷和心力衰竭等系统性的功能异常症状，这就是甲状腺激素功能低下症，简称甲减。而先天性甲减，是新生儿时期出现的甲减。先天性甲减影响新生儿的生长和发育，尤其影响智力的发育，严重的甲减会导致儿童身体发育迟缓及永久的智力障碍，俗称呆小症。
甲减，已成为最普遍的内分泌紊乱之一。我国甲减患病率逐年显著增加，已达6.5%，也就是说，居民中大约每15人就有1位甲减患者。而对于先天性甲减，自从20世纪80年代开展新生儿筛查以来，在北京地区，从1989年到2014年间统计发现先天性甲减患儿占新生儿的比例从1:8900上升到了1:1900。我国甲减患病率骤增意味着国民甲状腺健康状况不容乐观。
贫血和免疫缺陷等甲减并发症对人体危害很大
甲减除了人们熟知的影响智力和生长发育之外，约20%-60%的甲减患者常同时伴发贫血和免疫缺陷等症状，这些症状从外观不易察觉，经常被忽视，然而它们对人体的危害很大。据报道，一例甲减患儿由于严重的淋巴细胞缺乏症，最终导致呼吸道感染而死亡。对于贫血症状而言，当人体长期处于贫血状态时，血液中血红蛋白就会减少，使血液携氧能力下降，导致全身组织和器官发生缺氧，对身体几乎所有器官造成一系列的危害。而且，贫血是增加死亡的危险因素。
难道就没有治好甲减的药物吗？按照缺啥补啥的原则，只要患者服用适量的甲状腺激素，就可以改善症状。尽管大部分人服用甲状腺激素能够缓解症状，仍存在10%的不幸的贫血甲减患者，他们在服用甲状腺激素后，发现血液指标不能恢复到正常水平。这说明甲状腺激素治疗甲减存在局限性。因此，探索甲减伴有贫血的发病原因能够有助于了解甲减的发病机制，开发更好的治疗甲减的方案。
探索甲减伴有贫血和免疫缺陷的发病原因
关于甲减伴有贫血和免疫缺陷的发病原因，科学家们一直在努力研究探索。然而“作为一名科研工作者，假如你计划对人类疾病开展相关的研究，那么你必须意识到，出于伦理学及安全性的考虑，人类患者是不允许作为研究初始阶段的受试对象，因此创制和开发人类疾病模型对于推动生物医学领域的研究进展极为重要。鉴于生物体的复杂性，体外模型往往不能反映真实的生物学过程，而动物模型，虽不是完美的，却可为人类提供一个窗口，更加近距离地观察人类的各种生物学反应和变化”，Michael Conn和JamesParker对于动物模型在生物医学研究领域中所处的角色在其专著TheAnimal Research War中进行了很好的阐释。科学家已经证实比起小动物模型，猪模型（终于提到二师兄了）更能很好地模拟人类囊肿性纤维化和视网膜色素变性等遗传疾病。此外，由于猪的心血管解剖学结构、心血管损伤形态和脂质代谢机制与人类更相似，因此被公认为模拟人类代谢性疾病以及心血管疾病最具优势的动物模型（没想到二师兄如此给力！）。另外，猪在甲状腺激素代谢和免疫等方面与人类更加接近，猪甲状腺激素可以作为天然甲状腺激素的最主要来源之一。因此，科学家们尝试着利用猪模拟人类甲减疾病，而“二师兄”也果然没有令人失望。
图为猪作为动物模型的优势
科研人员通过ENU化学诱变的方法，创制了携带DUOX2基因突变（D409G）的猪先天性甲减模型。在甲状腺组织中，DUOX2与其激活蛋白DUOXA2互作产生H2O2，H2O2相当于合成甲状腺激素的原料，所以H2O2缺乏会导致甲状腺激素合成不足，那么甲状腺这个发动机就彻底不work了。科研人员发现携带D409G点突变的二师兄竟然表现出和人类相似的严重的甲减症状，即甲状腺肿大（俗称大脖子病）以及甲状腺激素合成不足。进一步分析发现，它还表现了严重的贫血和T淋巴细胞减少，以及造血器官胸腺和脾脏发育异常等免疫缺陷症状，这恰恰与部分甲减患者并发贫血和免疫缺陷相似。歪打正着，那这个模型不正好可以作为模拟甲减患者并发贫血和免疫缺陷的模型了嘛。为了找到甲减并发贫血及免疫缺陷的原因，科学家接着在正常和异常的胸腺组织中找差异基因，发现了一个名为KLF9的基因在异常的胸腺组织中表达量显著下降。由于胸腺作为产生T淋巴细胞的主要器官，推测KLF9可能在搞破坏，那它到底是不是通过甲状腺激素来影响造血细胞（红细胞和T淋巴细胞等）产生的呢？甲状腺激素不能够单独完成任务，它需要通过结合甲状腺激素受体来发挥功能。若将甲状腺激素比作钥匙，那么甲状腺激素受体就相当于锁，只有钥匙和锁结合才能打开门。科学家最终通过体内外实验证实甲状腺激素及其受体在造血细胞中影响KLF9基因的表达。
为了继续探索KLF9是如何影响造血细胞的产生，赵建国研究组与膜生物学国家重点实验室刘峰研究组合作，利用斑马鱼模型证实：敲低klf9后，成熟的红细胞和T淋巴细胞减少，其可能的分子机制是klf9通过调控细胞凋亡和分裂过程最终影响了造血细胞的生成。该工作创制了首例猪甲减模型，并首次发现KLF9作为关键的因子介导甲状腺激素受体调控造血和免疫细胞的产生，揭示了甲减患者贫血和免疫缺陷的潜在原因，为研发更好的治疗贫血和免疫缺陷甲减患者的靶向药物提供了分子基础。
甲状腺激素通过TR-KLF9轴影响红细胞和淋巴细胞生成的模式图。(A)在正常情况下，DUOX2与其激活蛋白DUOXA2产生H2O2，而H2O2对于甲状腺激素合成中至关重要。甲状腺激素结合其核受体(TH/TR)后与KLF9启动子上的TRE序列结合从而调控KLF9的转录。KLF9作为TH/TR的下游基因调控包括红细胞成熟和T淋巴细胞生成等造血过程。(B)在甲减个体中，DUOX2发生错义突变破坏了H2O2的产生。从而导致甲状腺激素合成障碍。KLF9表达量显著下调，导致破坏了红细胞成熟和T淋巴细胞生成等造血过程。
这项成果有望为人类甲减的精准医疗研究提供理论支撑，也将为培育高免疫力的新品系猪和猪的健康养殖提供理论基础。该研究是中科院院士孟安明、周琪倡导和推动的“中国猪化学诱变联盟”的又一成果，并发表在美国血液学会出版的Blood杂志上。第三军医大学魏泓课题组对该论文也有相应贡献。研究工作得到了中科院战略性先导科技专项、国家转基因专项、国家自然科学基金、国家基础研究计划和国家高技术研究发展计划（863计划）等的资助。
温馨提示广大读者：除了遗传因素外，甲状腺疾病或多或少和生活方式、性格脾气、饮食习惯有关。特别是科研工作者，在工作压力大、生活节奏紧张、睡不好觉时，对甲状腺激素的需要会大大增加，如果超出负荷，甲状腺这个发动机就容易发生病变。所以为了更好地继续科研之路，请保护好这个重要的“发动机”，关注健康。
