目的:代谢综合征（Metabolic Syndrome,MS）是以肥胖、高血糖、高血压以及血脂异常为主要症状并伴胰岛素抵抗的疾病,是诱发糖尿病及心脑血管疾病的危险因素。虽然已知中心性肥胖和胰岛素抵抗是MS最重要的特征,但诸多详细机制尚不完全清楚。理想的动物模型是研究MS发病机制的必要前提。目前常用的啮齿类肥胖模型主要是高脂饮食诱导、自发性遗传突变和基因改造模型。2015年,中国医学科学院实验动物研究所通过CRISPR/Cas9技术成功建立SD背景瘦素受体基因敲除(Lepr^-/-)大鼠,其具有肥胖、高摄食量和血脂紊乱的特征,但是否能作为MS模型动物尚需在形态和功能方面进行验证。脂肪型脂肪酸结合蛋白（adipocyte fatty acid binding protein,FABP4）是FABPs家族最具特征性的蛋白,参与脂肪酸转运和脂质代谢。FABP4最初在脂肪组织及巨噬细胞中发现,近年研究发现FABP4的表达广泛、功能复杂:部分FABP4缺陷的小鼠表现出防御基因或者肥胖相关性的胰岛素抵抗;本课题组也发现FABP4抑制剂（BMS309403）可以降低脂肪酸诱导的人肾小球系膜细胞的内质网应激;也证实SD大鼠胰岛细胞表达FABP4。基于上述研究结果我们假设:1.Lepr^-/-大鼠出现肥胖、高血糖以及血脂异常;2.Lepr^-/-大鼠胰岛可以出现慢性低度炎症和内质网应激;如果上述两点能够证实,则Lepr基因敲除大鼠是肥胖和代谢综合征等疾病的病因研究和药理研究的理想且可靠的模型动物。3.抑制Lepr^-/-大鼠胰岛细胞FABP4的功能可以减轻其慢性低度炎症和内质网应激从而改善胰岛素抵抗。为了验证上述假设,将进行两部分的研究:首先研究Lepr^-/-大鼠的一般表型、胰岛功能和相应靶器官的病理改变,确认Lepr^-/-大鼠作为MS模型动物的可行性;然后,采用FABP4抑制剂（BMS309403）进行干预,比较干预前后胰岛功能、炎症反应、内质网应激相关蛋白和凋亡蛋白的变化。方法:1 Lepr^-/-大鼠的表型、胰岛功能和相关器官的组织病理学观察采用Lepr^+/-大鼠繁殖,PCR基因鉴定筛选出野生型（Wild Type,WT）大鼠为对照组,纯合子(Lepr^-/-)大鼠为模型组。4周龄进入实验,每周监测体重、摄食量和血糖（RBG、FBG）,持续到18周。分别于10周、14周和18周测定葡萄糖耐量试验（GTT）和胰岛素耐量试验（ITT）;取血清测血脂含量。分别于14周和18周,各取WT大鼠8只和Lepr^-/-大鼠10只（雌雄各半）;取心脏、肝、肾、脑、睾丸（雄）和卵巢（雌）称重,计算脏器系数;部分心、肝、肾和骨骼肌组织进行油红O染色;部分心脏、肝、肾、骨骼肌、睾丸、卵巢、胰腺、内脏脂肪和棕色脂肪制作石蜡切片,用于HE染色和CD68免疫组织化学染色。2 FABP4抑制剂对Lepr^-/-大鼠胰岛功能、胰岛炎症、内质网应激及凋亡的影响10周龄雄性WT大鼠8只、Lepr^-/-大鼠10只,随机分为野生溶剂对照组（WT-C;n=5）、野生抑制剂干预组（WT-T;n=3）、纯合子溶剂对照组（KO-C;n=5）和纯合子抑制剂干预组（KO-T;n=5）。抑制剂干预组以40 mg/kg的BMS309403试剂连续灌胃4周,对照组用溶剂代替。实验期间监测体重、摄食;灌胃结束后,ITT和GTT试验检测胰岛功能;血清测血生化;心脏、肝、肾、脑和睾丸称重,计算脏脑系数;Western blot检测胰腺组织FABP4、内质网应激相关蛋白（GRP78、ATF6、p-IRE1α）和凋亡相关蛋白Cleaved caspase-3蛋白表达;免疫组织化学检测胰岛Insulin、FABP4、CD68、GRP78、ATF6、p-IRE1α和Cleaved caspase-3的表达并定量。结果:1 Lepr^-/-大鼠的表型和主要脏器的病理改变（1）繁育和结果鉴定:出生10天幼鼠通过PCR进行筛选:扩增出622bp条带为野生型大鼠;扩增出368 bp条带为Lepr^-/-大鼠;同时扩增出622bp和368 bp两个条带为Lepr^+/-大鼠。（2）Lepr^-/-大鼠4周龄出现摄食量增多和体重增加:18周雄性Lepr^-/-大鼠平均体重（807.8±100.0 g）是WT大鼠的1.5倍（P<0.05）;雌性Lepr^-/-大鼠平均体重（645.5±100.7 g）是WT大鼠的2.3倍（P<0.001）;Lepr^-/-大鼠日平均摄食量（雄性48.9±3.2 g,雌性33.4±6.8 g）分别是WT大鼠的1.8、2.2倍（P<0.001）。（3）Lepr^-/-大鼠随机血糖升高、葡萄糖耐量受损、胰岛素抵抗、但空腹血糖正常:雌雄性Lepr^-/-大鼠于10周出现随机血糖波动性升高并持续到18周,但个体差异较大;Lepr^-/-大鼠于14周出现葡萄糖耐量受损:雄性Lepr^-/-大鼠血糖峰值可达到20.0 mmol/L,葡萄糖刺激120 min后,血糖仍维持在较高水平（12.6 mmol/L）,到18周受损加重。雌性Lepr^-/-大鼠糖耐量受损比雄性严重。雌雄性Lepr^-/-大鼠均于10周出现胰岛素抵抗,腹腔注射胰岛素后血糖水平下降幅度小,且刺激120 min后,血糖回升到较高水平;14周时胰岛素抵抗加重。雄性空腹血糖与野生大鼠无显著性差别。（4）Lepr^-/-大鼠血脂紊乱、血非酯化脂肪酸升高:10周Lepr^-/-大鼠血清总胆固醇、甘油三酯、非酯化脂肪酸、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白增高显著,分别是野生型大鼠的1.5倍、8.7倍、2.7倍、1.5倍和1.8倍（P<0.05）。血脂紊乱持续到18周。（5）Lepr^-/-大鼠心脏、肝脏和肾重量增加:与同周龄的野生大鼠比较,Lepr^-/-大鼠心脏、肝脏和肾脏的脏脑比均增高,并随周龄的增加进一步增大;雄性睾丸脏脑比随着周龄增加增大;雌性卵巢脏脑比无显著差异。（6）Lepr^-/-大鼠胰岛增生、心肌细胞肥大、脂肪肝、肥胖相关性肾病:14周Lepr^-/-大鼠胰岛面积增大,胰岛细胞增生;心肌细胞肥大,但未见脂滴沉积;肝细胞内充满大的脂滴;肾小球毛细血管扩张,肾小球直径明显大于野生对照组（P<0.05）,肾小管上皮细胞可见核下空泡,部分肾近曲小管上皮细胞胞浆内可见脂滴沉积;内脏脂肪和棕色脂肪细胞直径增大,棕色脂肪多泡现象减少;睾丸曲细精管内未见成熟精子,卵巢未见黄体和成熟卵泡。骨骼肌纤维可见细小脂滴。（7）Lepr^-/-大鼠多脏器出现慢性低度炎症:Lepr^-/-大鼠肾小球、胰岛和内脏脂肪CD68阳性细胞较野生型大鼠增多（P<0.005）。2 FABP4抑制剂对Lepr^-/-大鼠胰岛细胞内质网应激及凋亡的影响（1）BMS309403降低Lepr^-/-大鼠的体重但不影响摄食量。BMS309403干预的野生组大鼠与对照组比较体重无明显变化,但BMS309403干预的Lepr^-/-大鼠体重较非干预Lepr^-/-大鼠减轻且有统计学意义。FABP4抑制剂不影响两组大鼠摄食量。（2）BMS309403改善Lepr^-/-大鼠糖耐量异常和胰岛素抵抗。同KO-C组大鼠相比,BMS309403干预使Lepr^-/-大鼠血糖高峰提前至30 min;注射胰岛素后,血糖有下降趋势。（3）BMS309403改善Lepr^-/-大鼠血脂异常。同KO-C组大鼠相比,KO-T组大鼠血浆甘油三脂、非酯化脂肪酸水平降低（P<0.05）。（4）BMS309403对Lepr^-/-大鼠脏器重量无影响:BMS309403干预的Lepr^-/-大鼠与KO-C组的心、肝、肾重量无差别。（5）BMS309403降低Lepr^-/-大鼠胰岛炎症反应:与KO-C组（1.25±0.18个）相比,KO-T组大鼠胰岛CD68阳性细胞数（0.78±0.17个）减少（P<0.01）。（6）BMS309403降低了Lepr^-/-大鼠胰岛细胞的内质网应激:与WT-C组相比,KO-C组大鼠胰岛内质网应激相关蛋白GRP78、ATF6和p-IRE1α表达增多。凋亡蛋白Cleaved caspase-3表达增多。应用FABP4抑制剂后,KO-T组大鼠胰岛GRP78、ATF6、p-IRE1α和Cleaved caspase-3蛋白表达较KO-C组降低。结论:1 Lepr^-/-大鼠具有肥胖、高摄食量、血脂异常、胰岛素抵抗和多脏器低度炎症、胰岛肥大增生、脂肪肝、肥胖相关性肾病等稳定的代谢综合征的表型特征;同时Lepr^+/-大鼠的繁殖能力与SD大鼠无差异,可以作为肥胖和代谢综合征的理想模型动物。2 Lepr^-/-大鼠胰岛细胞出现炎症和内质网应激;FABP4抑制剂BMS309403降低Lepr^-/-大鼠胰腺低度炎症,改善胰岛细胞内质网应激,降低胰岛细胞的凋亡。初步证明BMS309403作为代谢综合征治疗药物具有可行性。