現代生物醫藥的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入精準醫學(xué)時(shí)代,人類(lèi)基因及其變異對疾病表型和治療反應的影響是靶向診斷和藥物靶向治療的工作基礎之一,通過(guò)對相關(guān)基因及其遺傳變異的功能研究,實(shí)現針對不同人群的精準醫療。對人類(lèi)基因及其功能的研究是精準醫療發(fā)展的關(guān)鍵,而模式動(dòng)物是基因功能研究的有力工具。
果蠅作為一種經(jīng)典模式生物,是遺傳學(xué)研究的良好材料,除了具有壽命短,容易繁殖培養等特點(diǎn)外,其優(yōu)勢還在于已經(jīng)完成全基因組序列分析并積累了大量遺傳學(xué)研究方法。通過(guò)相關(guān)遺傳學(xué)方法和技術(shù),我們幾乎可以在果蠅中對任何一個(gè)基因進(jìn)行特定時(shí)空的過(guò)表達及抑制表達或敲除,從而很方便地觀(guān)察和分析一個(gè)基因在體內的生物學(xué)功能。從遺傳的角度出發(fā),盡管哺乳動(dòng)物與果蠅親緣關(guān)系較遠,但果蠅與哺乳動(dòng)物的多數信號傳導通路相關(guān)基因都具有保守性,而往往一個(gè)基因在哺乳動(dòng)物中會(huì )具有多個(gè)拷貝,但在果蠅中通常只有一個(gè)拷貝,這就為用果蠅作為模式生物研究哺乳動(dòng)物基因的功能提供了可能和極大的便利。
人口老齡化使全球心血管疾病死亡人數不斷增加。心臟衰老是老年心血管疾病發(fā)生的重要因素,其被認為是心臟功能的有害衰退。在哺乳動(dòng)物中,心臟功能衰退伴隨著(zhù)許多與年齡相關(guān)的變化,如在心肌細胞數量減少,左室肥大堯纖維化和膠原蛋白的積累。心臟衰老導致老年人心血管死亡率和發(fā)病率增加。所以對心臟衰老機制的研究顯得愈發(fā)重要。而隨著(zhù)遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的飛速發(fā)展,心臟衰老機制的研究獲得很大進(jìn)展。許多控制心臟發(fā)育的基因被證明在果蠅和哺乳動(dòng)物中具有保守性。如第一個(gè)發(fā)現的果蠅tinman基因的脊椎動(dòng)物同源基因Nkx2.5,已被證明能夠控制小鼠心臟發(fā)育,成年果蠅心臟已經(jīng)被用于研究心臟的功能和衰老。同時(shí),果蠅具有開(kāi)放的循環(huán)系統,有一個(gè)線(xiàn)性心管位于背中線(xiàn)的腹部,和一個(gè)向上延伸至頭部的主動(dòng)脈,三套內部瓣膜把腹部心臟分成前錐形腔和三個(gè)后腔室,四個(gè)心腔各包含一對外瓣膜,在舒張期允許血淋巴液進(jìn)入心臟。由于果蠅使用導管系統直接向組織運輸氧氣,心臟功能不像脊椎動(dòng)物那樣和生存緊密聯(lián)系,因此,果蠅能夠承受比哺乳動(dòng)物更嚴重的心臟生理機能的遺傳改變,類(lèi)似于脊椎動(dòng)物心臟模型,也可以通過(guò)給予藥物刺激來(lái)研究果蠅心臟衰老。這些發(fā)育特點(diǎn)和遺傳優(yōu)勢,使得果蠅的這個(gè)模型非常適合心臟衰老的病理生理學(xué)和遺傳學(xué)研究。本文將對果蠅模型在心臟衰老遺傳機制方面的研究進(jìn)行綜述。