賽業(yè)生物《每周一鼠》欄目，每周五更新，為大家講解一個小鼠模型的故事，希望對大家了解不同的疾病小鼠模型有所幫助。今天和大家見面的是Fhl2基因敲除小鼠。

背景介紹
FHL蛋白結構均含有4 個半LIM結構，這些蛋白質的定義是存在四個半富含半胱氨酸的LIM 同源域，其中半域始終位于N 端。到目前為止，FHL亞家族中有五個成員，即FHL1、FHL2、FHL3、FHL4 和人類睪丸CREM激活因子（ACT）。它們以細胞和組織特有的方式表達，并參與各種細胞過程，包括調節(jié)細胞生存、轉錄和信號轉導。FHL1、FHL2和FHL3主要在肌肉中表達，而FHL4和FHL5僅在睪丸中表達。目前，FHL蛋白亞家族中研究最為深入的是FHL2 。
 

圖1. FHL2是一種駐留在不同亞細胞隔間的多功能蛋白

Fhl2以細胞/組織特異性方式表現出多種表達模式，在心臟高度表達，但也可在大腦和骨骼肌檢測出。編碼的蛋白質在許多信號通路和細胞發(fā)育和細胞分化過程中起調節(jié)作用，包括心血管系統(tǒng)和橫紋肌的發(fā)育和維持。該基因還在骨形成中起作用并調節(jié)骨礦物質含量和骨礦物質密度。

FHL2是一種適應蛋白，能與其他多種癌基因產物和蛋白質相互作用,參與調節(jié)基因表達,維持細胞結構，介導細胞黏附、細胞運動和信號傳導等。目前認為, FHL2在腫瘤發(fā)生發(fā)展演化過程以及在腫瘤細胞的分化過程中均起重要的作用。

Fhl2基因敲除小鼠表型
1. 心血管系統(tǒng)
打靶策略：將LacZ插入Fhl2基因編碼起始位置，并破壞了內源基因表達。

圖2. Fhl2-/-小鼠打靶策略

通過分析β-半乳糖苷酶活性，Fhl2在胚胎第7.5天在心臟新月體內表達，在心臟發(fā)育的后期和成年動物中，Fhl2表達定位于心肌，而在心內膜、心墊、流出道或冠狀血管系統(tǒng)中不存在。
 

圖3. 缺乏 FHL2的小鼠對β-腎上腺素能刺激的肥大反應增強

缺乏Fhl2的基因敲除小鼠的心血管發(fā)育正常，然而，在沒有Fhl2的情況下，長期輸注異丙腎上腺素導致心肌肥大（Fhl2缺失小鼠與野生型小鼠相比，心臟重量/體重增加了59% 與20%；P<0.01)。

2. 骨骼系統(tǒng)
與野生型對照小鼠相比，Fhl2缺陷小鼠骨量逐漸減少；骨質減少，特別是由于成骨細胞活性降低。通過產生在成熟破骨細胞或成骨細胞中特異性表達Fhl2的轉基因FVB小鼠。與FVB野生型同窩出生的動物相比，成骨細胞中Fhl2的強制表達導致轉基因動物的骨量增加了27%。
 

圖4. Fhl2-/-小鼠骨骼組織學分析

Fhl2缺陷小鼠作為一種由于成骨細胞活性降低而導致的骨質減少的獨特模型，通過Fhl2調節(jié)成骨細胞合成代謝活性來對抗骨質疏松癥可作為一種新概念。開發(fā)通過調節(jié)成骨細胞中的Fhl2活性來維持骨量的合成代謝藥物開辟了新道路。

3. 神經系統(tǒng)
有研究發(fā)現Fhl2在神經干細胞（NSC）、神經前體細胞以及成熟的神經細胞中都有表達。此外，Fhl2表達不足會導致動物神經母細胞（neuroblast ）遷移遲滯，同時導致體外培養(yǎng)的NSC過早地分化為星形膠質細胞，并伴隨著年齡的增長加劇GFAP陽性的成熟星形膠質細胞在體內的增生和積累。綜上所述，如果腦中缺乏Fhl2會破壞成體干細胞的穩(wěn)定和平衡狀態(tài)，導致NSC更傾向于向膠質細胞分化，從而過早耗盡可用于神經再生的NSC資源。
 

圖5. Fhl2 缺陷小鼠顯示出過早的神經膠質分化并伴隨著年齡的增長加劇GFAP陽性的成熟星形膠質細胞在體內的增生和積累

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參考文獻：

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2. Kong Y, Shelton JM, Rothermel B, Li X, Richardson JA, Bassel-Duby R, Williams RS. Cardiac-specific LIM protein FHL2 modifies the hypertrophic response to beta-adrenergic stimulation. Circulation. 2001 Jun5;103(22):2731-8. doi: 10.1161/01.cir.103.22.2731. PMID:11390345.

3. Günther T, Poli C, Müller JM, Catala-Lehnen P, Schinke T, Yin N, Vomstein S, Amling M, Schüle R. Fhl2 deficiency results in osteopenia due to decreased activity of osteoblasts. EMBO J. 2005 Sep7;24(17):3049-56. doi: 10.1038/sj.emboj.7600773. Epub 2005 Aug 4. PMID: 16079911; PMCID: PMC1201354.

4. Kim SY, Völkl S, Ludwig S, Schneider H, Wixler V, Park J. Deficiency of Fhl2 leads to delayed neuronal cell migration and premature astrocyte differentiation. J Cell Sci. 2019 Mar 18;132(6):jcs228940. doi: 10.1242/jcs.228940. PMID: 30745335.