近年来,肥胖已成为全球面临的严重健康问题之一,影响着数以亿计的人们的生活质量。据世界卫生组织统计,全球约有10亿人患有肥胖症,是心血管疾病、糖尿病、癌症等多种高危并发症的重要诱因。斑马鱼因其与人类基因同源性高达87%,且其基因表达模式在调节能量代谢和脂肪存储的通路上与人类高度相似,正成为破解肥胖机制、开展基因功能与代谢性疾病研究的优良模型,也推动着健康产品及药物研发进程。
2025年3月4日是全球第十个“世界肥胖日”,今天,让我们一起聚焦“肥胖与斑马鱼”,探究斑马鱼在肥胖研究中的进展及其应用价值,解锁肥胖密码、助力产品研发及研究,“改变系统,更健康的生活”——
2025斑马鱼之于肥胖研究:从科学到应用的多维价值
斑马鱼,作为世界第三大模式动物,其与人类基因同源性高达87%,斑马鱼的肝脏、消化系统以及代谢系统与人类也极为接近,且胚胎透明、繁殖周期短,是肥胖研究及产品研发的理想模型。
斑马鱼不仅适合高通量筛选和活体观察,为肥胖机制研究提供了高效的工具,而且,通过利用斑马鱼基因编辑技术能快速构建特定代谢缺陷模型,模拟人类肥胖相关基因突变,如Lepr、Mc4r缺失导致的糖脂代谢紊乱,从而更快地找到影响体重的关键基因及分子,为揭示高脂饮食与代谢紊乱、制定科学的肥胖防治策略提供了科学依据,也为助力相关营养健康产品及药物研发、功效及安全性评价等起到了重要作用。
斑马鱼在肥胖研究中的应用主要包括以下几方面:
(1)减肥药物功能性食品筛选与评估:
斑马鱼的代谢、吸收机制与人类相似,因此,利用斑马鱼模型可以快速评价各种减肥药物功能性食品、天然植物提取物的功效及安全性,并观察其对脂肪代谢的影响。
如,环特生物通过建立斑马鱼促进脂肪分解模型、抑制脂肪吸收模型、润肠通便模型、代餐模型等,评估斑马鱼相关指标,如体长与体重,血糖、甘油三酯、总胆固醇等生化指标,脂肪变性、肝细胞排列等组织学评估以及影像学评估观察脂肪分布和累积情况等,对具有减肥功效的药物保健食品进行评价,并利用评价保健食品减肥功能的方法专利(专利号:ZL202010898301.6),为具有减肥功效的原料、产品应用提供了可靠的科学依据。
图1 斑马鱼技术用于减肥产品功能评价应用举例
(2)肥胖代谢机制研究:
通过构建非酒精性脂肪肝、高糖高脂斑马鱼模型等,不仅可以深入探索肥胖的成因、机制及其对代谢的影响,研究脂肪的合成、分解、转运等过程及其调控机制,也可以用于研究肥胖导致的代谢性疾病,如2型糖尿病、心血管疾病等,为肥胖及相关疾病的预防和治疗提供新的思路和方法。
2023年9月13日,南开大学祝凌燕教授研究团队在Environ. Sci. Technol.上揭示了2-乙基己基二苯基磷酸酯通过抑制多巴胺受体D2刺激斑马鱼过度进食导致肥胖。通过将成年斑马鱼暴露于EHDPHP中21天,发现EHDPHP通过抑制干扰多巴胺(DA)受体D2(DRD2),干扰DA神经奖励调节系统,从而促进斑马鱼摄食(反应时间缩短,平均摄食量、摄食率和摄食频率增加),并最终导致斑马鱼肥胖。
(3)个性化治疗方案:
由于斑马鱼模型具有高通量筛选的能力,且通过斑马鱼基因编辑技术也可以有效模拟个体代谢差异,因此,根据个体的遗传背景、生理状态和疾病特征,可以预测不同治疗方案的效果,筛选最适合个体的治疗药物,从而为患者制定更精准、有效的肥胖治疗方案,为实现肥胖的个性化治疗提供了可能。
如,AgRP基因激活斑马鱼可用于研究食欲调控药物的个体响应;瑞士EraCalTherapeutics公司基于斑马鱼表型筛选平台,成功开发出能够精准作用、安全调节人体食欲的抗肥胖药物。
2025环特斑马鱼模型助推减肥功能性食品药物研发
作为健康美丽产业CRO服务开拓者与引领者、斑马鱼生物技术应用的全球领导者,环特生物基于保健食品真实世界研究方法,结合已建立的斑马鱼、哺乳动物、人体临床研究等多维生物技术服务平台,自主开发了代餐模型、抑制脂肪吸收功效评价模型、促进脂肪分解功效评价模型等一系列肥胖相关模型,可以快速筛选并对具有减肥潜力的功能性食品药物进行功效及安全性评价,深入研究其作用机制,为减肥原料、产品应用提供了可靠的科学依据。
1、斑马鱼代餐模型
通过饲料喂养斑马鱼成肥胖鱼造模,并在肥胖鱼的基础上,模拟人体进食规律,给予相应的代餐粉,斑马鱼体重和体围的变化来评价产品的减肥功效。
图:观察对比斑马鱼体重、体围、体长
2、抑制脂肪吸收评价模型
通过高脂食物(蛋黄粉,38%甘油酯、19%卵磷脂、30%蛋白质,少量胆固醇、糖类、矿物质等)喂食斑马鱼,使斑马鱼肠道和血管中的脂肪含量快速升高,由此建立脂肪吸收模型;
再利用油红O(强脂溶剂和染脂剂)与甘油三酯等中性脂肪滴结合呈橘红色的显色反应,对肠道和血管中的脂肪含量进行定量。根据脂肪染色强度的变化评价供试品对脂肪吸收的影响。
图:肠道到尾静脉血管脂肪染色强度
3、促进脂肪分解评价模型
已知斑马鱼卵黄囊脂质成分与哺乳动物人体腹部脂肪相近,利用特异性活体荧光染料Nile Red对脂肪进行染色标记,投喂产品后,在荧光显微镜下观察,荧光强度的变化表明产品对脂质分解代谢的影响。
图:观察斑马鱼卵黄囊脂肪荧光强度
4、其他斑马鱼肥胖相关模型
此外,环特生物还深挖肥胖过程和原理,通过斑马鱼基因编辑技术,成功建立了斑马鱼脂肪吸收抑制、调节食欲、消化、轻泻(肠道蠕动)、调节能量代谢等功效评价模型,为荷叶、决明子、酸奶、乳酸菌、益生菌(鼠李糖乳杆菌、双歧杆菌)等食源性原料,以及具有减肥功能的药物、营养保健食品提供更优的功效验证途径,助力未来预防肥胖及减肥的功能产品的开发。
图:某产品斑马鱼肠道荧光强度典型图
未来,环特生物将携手更多的合作伙伴,将国际领先的斑马鱼、哺乳动物、人体试食、类器官等多维生物技术服务平台,更好地应用于减肥类药物、功能性食品及原料研发、原料筛选、营销背书与新品备案,以深厚的技术积累与研发实力,赋能健康美丽产业发展!