2型糖尿病动物模型研究进展.docx

1、2型糖尿病动物模型研究进展型糖尿病动物模型研究进展摘要: 糖尿病是以高血糖为主要标志的内分泌代谢性疾病，是严重威胁人类健康的主要慢性病之一，而型糖尿病占糖尿病总数的90%95%左右。建立合适的型糖尿病动物模型是阐明其发病机制的前提条件。因此，该文综述了目前国内外糖尿病研究中常用的动物模型，对发展新型型糖尿病动物模型的研究提供参考价值。关键词：型糖尿病；动物模型；模型构建Research Progress about the Construction of Type Diabetic Animal ModelLIU ShuYun(Lab of Transplant Engineering and

2、 Immunology West China Hospital,Sichuan University 2013224070006)Abstract: Diabetes mellitus，the endocrine and metabolic diseases，is characterized by hyperglycemia It is one of the most prevalent chronic diseases that threat to human health，and type 2 diabetes accounted for 90% -95% of the total dia

3、betes. The animal model of type 2 diabetes provide the important precondition to many scholars in study of the pathogenesis and mechanism of diabetesTherefore，this article reviews a number of animal models of T2DM commonly used according to the articles that have been published both inside country a

4、nd abroad，which will provide reference for the development of type II diabetic animal modelsKey Words：Type Diabetes Mellitus， Animal model，Model construction糖尿病( Diabetes mellitus，DM) 是以高血糖为主要标志的内分泌代谢性慢性疾病，其严重威胁着人类健康。目前该疾病已成为仅次于心脑血管病和癌症的世界性重大疾病。糖尿病主要分为型和型，其中型糖尿病（Type 2 Diabetes Mellitus，T2DM）占糖尿病总数的

5、90%95%以上1。T2DM 又称为非胰岛素依赖型糖尿病，不仅表现为高血糖，而且还与高血压、中心性肥胖、动脉粥样硬化和脂代谢异常等有关。目前型糖尿病的发病机制尚未明确，缺乏长效、安全、依从性高的治疗方法，并且型糖尿病相关研究工作也不可能直接在人体上进行，因此动物模型便成为科研工作中的重要帮手。动物模型一直以来都是研究疾病发生、预防、诊断、治疗的实验材料。建立一种既符合人类型糖尿病发病特点，又简单、经济的动物模型对于研究型糖尿病发病机制，研发预防型糖尿病药物及治疗方法，评价药效并筛选有效的降糖和改善胰岛素抵抗药物具有重大意义。近年来，人们做了大量的相关研究工作，也已建立了大量的糖尿病动物模型。本

6、综述的目的是尽可能地囊括常用于糖尿病研究的动物模型，为研究者提供了一些有关糖尿病研究的资料。1 自发性型糖尿病动物模型自发性糖尿病动物模型是指在自然条件下动物自然产生，或由于基因突变而出现类似于人类糖尿病表现的动物模型。该模型疾病的发生、发展与人类的很相似，因此在研究型糖尿病的生理、病理及有关临床药物研发等方面有重要价值。但此类糖尿病动物来源相对困难，种类较少，价格昂贵，饲养、繁殖条件要求高而难以在科学研究中得到广泛应用。目前，自发性型糖尿病动物模型主要是啮齿类，此类动物模型包括小鼠、大鼠、地鼠。其中小鼠包括KK-Ay、ob / ob、db / db 等单基因突变鼠、新西兰肥胖小鼠和NSY 小

7、鼠; 大鼠包括GK 大鼠、Zucker 大鼠和OLETF 大鼠等; 地鼠则以中国地鼠为主2。2 诱导性型糖尿病动物模型诱导性型糖尿病动物模型是指通过物理、化学、生物等致病因素人工诱发出具有糖尿病特征的动物模型。具有耗时短、方法简便、易于掌握、重复性好的特点，并且短期内可诱导出大量模型。2.1 化学诱导建立型糖尿病动物模型2.1.1 链脲佐菌素(STZ )诱导建立动物模型STZ 的分子结构有一个高活性的的葡萄糖侧链，会使胰岛细胞对其进行错误性识别，并进入细胞内，其余部分则是STZ 的毒素基因，对胰岛细胞产生毒性作用，破坏细胞。唐东红等3的研究结果显示: 使用不同剂量( 60、45 mg / kg

8、) 的STZ 静脉注射恒河猴后，出现胰岛素分泌下降，血糖值升高，并呈进行性发展，造成的糖代谢紊乱，损伤视网膜上的微血管，发生扭曲、变形、甚至破裂，进而形成微血管瘤，所产生的糖尿病性视网膜并发症模型与人类类似。乔凤霞等4给地鼠多次腹腔注射STZ 40mg/kg，结果动物中大部分血糖、血清甘油三脂和胆固醇均升高。王志刚和岳辉5将大鼠禁食1618h后尾静脉注射STZ 25mg/kg，两周后，做葡萄糖耐量试验，发现动物已经出现糖耐量异常，表明型糖尿病模型成功。2.1.2 四氧嘧啶(ALX)诱导建立动物模型四氧嘧啶是胰岛细胞毒剂，可通过氧化SH基团，抑制葡萄糖激酶，产生自由基，干扰细胞内钙稳态6，选择性

9、损伤胰岛细胞，导致胰岛素缺乏、高血糖，常用于1 型糖尿病模型制备。但近年来出现了不少以小剂量四氧嘧啶直接诱导建立型糖尿病动物模型的实验研究。例如，有研究者采用对SD大鼠进行一次性腹腔注射7或舌下静脉注射8 40mg /kg ALX 的方法，成功建立了型糖尿病大鼠模型。也有采用对Gottingen 小型猪颈静脉推注80mg /kg ALX 的方法9，导致胰岛细胞大量减少，成功建立了型糖尿病小型猪模型。2.1.3 烟酰胺和STZ联合制备类似型糖尿病动物模型Masiello 等人10使用先注射烟酰胺保护胰岛再使用STZ进行损伤，制备类似型糖尿病动物模型，该方法具体为：腹腔注射3 月龄Wistar 大

10、鼠230 mg/kg 的烟酰胺进行胰岛保护，15分钟后从尾静脉注射65 mg/kg 的STZ，4 周后，血糖上升水平适中，平均值为8.61 mmol/L（正常对照大鼠为6.72 mmol/L）；维持一定的胰岛素分泌功能，保留了40%的胰岛素存储；血清TG 和TC 含量显著升高，HDL-C 明显降低；没有出现肥胖症状。该模型大鼠具有葡萄糖和脂质代谢紊乱特征，造模时间短，但不具备外周胰岛素抵抗、高胰岛素血症和肥胖的特征。化学诱导法可选择的损伤胰岛细胞，导致胰岛素分泌减少，而剩余的胰岛素可以令模型动物在不接受任何胰岛素治疗的情况下存活较长时间，致死率较低，造模成本相对较低，耗时短，操作方法也容易掌握

11、。但此方法是直接对胰岛 细胞造成损伤，导致胰岛素分泌相对不足，而不是造成了对胰岛素的敏感性降低的模型，且由于动物长期自发再生胰岛细胞可导致模型不够稳定，不适于长期实验，所用化学试剂对主要脏器有一定的毒性。此外不用剂量的药物对细胞的破坏程度不同，因此前期需要探索一个合适的药物注射剂量，从而既能保证糖尿病的发生，又能避免胰岛素合成和分泌能力的的耗竭的效果，建立长期稳定的T2DM 大鼠模型。2.2 饮食诱导高能饮食，主要是脂肪和( 或) 糖类物质含量较高的食物。有研究表明，高能饮食可使动物脂肪细胞过度增殖，因此产生的肥胖又能进一步引起胰岛素抵抗和糖尿病11。特殊膳食诱导的糖尿病模型是由Houssay

12、和Martinez在1947年首先报道的12。目前已有不少研究者建立了此类动物模型。张贝等13以脂肪热量比为55%的高脂饲料喂养Wistar大鼠23周，第5周后出现体重明显增高，实验结束时空腹血糖仍无差异。Svegliati-Baroni等14以脂肪热量比为58%的高脂饲料喂养兔子，喂养4周时出现体重、内脏脂肪含量增加，血清胰岛素水平、空腹血糖升高。邬云红等15以脂肪热量比为65%的高脂饲料喂养Wistar大鼠20周，出现空腹血清胰岛素、空腹血糖明显升高，胰岛素敏感指数明显降低。Patel J等16采用61%的果糖饮食诱导青年雄性Wistar 大鼠16 周的方法成功建立了具有心脏病变而没有内皮

13、功能障碍、触觉疼痛异常外周神经病变和视网膜病变的型糖尿病大鼠模型。Surwit RS17等采用高糖高脂肪饲料喂养C57BL /6J 小鼠6 个月后，小鼠表现出明显的肥胖，并且表现出对葡萄糖的明显不耐受，空腹血糖240 mg/dl，血清胰岛素水平150 microU/ml， 出现明显的胰岛素抵抗和血糖升高症状，发病特征和病情比较类似人类T2DM。Maria18等给予C57BL /6J 小鼠高脂肪饲料喂养12 个月后出现葡萄糖耐受试验明显异常，并且也观察到胰岛素水平代偿性升高，但空腹血糖与正常组相比没有明显改变。高能饮食诱导建立的型糖尿病动物模型有具有类似人类型糖尿病发病病因的优势，既能较好的表现

14、出与人类相似的发病症状，又不会因化学试剂诱导而导致体内重要器官受损，被广泛用于多种病因病理，特别是因营养过剩导致的型糖尿病相关的研究工作中，但诱导诱导时间过长，成本较高。2.3 联合诱导由于高能量饮食与低剂量STZ均能诱导产生型糖尿病模型，故有不少研究者采用将两种方法联用的方式建立模型。不同研究者采用的饲料配方，STZ剂量，饮食与药物处理的顺序和时间存在不同。例如：王艳等19用4周龄的SD 大鼠喂以高脂饲料4周后，注射小剂量STZ，使多数动物产生糖耐量异常，再继续饲以高糖高脂饲料，进而复制出型糖尿病大鼠模型。郭啸华20等以高糖高脂饲料喂养大鼠1 个月，在诱导出胰岛素抵抗后以小剂量STZ （25

15、 mg /kg.BW） 腹腔注射，通过对其胰岛素敏感性的检测和肾脏病理学观察，表明其与人类T2DM 症状相符。栗德林等21以30 mg /（kgd）给予大鼠左下腹腔连续注射5 d STZ，同时给予高脂饲料喂养,最终发现大鼠血糖迅速升高到1530 mmol /L。Reed 等人22采用高热量饮食联合STZ 注射的方法制备出非肥胖的类似型糖尿病大鼠模型，具体方法为:7 周大的雄性SD 大鼠，饲喂高热量饲料2 周后尾静脉注射50 mg/kg 剂量的STZ 进行模型制备。造模时间为23周。谢明智等人23将雌性Wistar 大白鼠，体重230250 g，先尾静脉注射2530 mg/kg STZ，23 周

16、后测定葡萄糖耐量，挑选糖耐量异常者，加喂高脂高糖半合成高热量饲料810周成型。综上所述，STZ 联合高能量饲料诱导的动物模型与单纯高能量饲料诱导的T2DM 模型相比显著缩短了诱导时间， 与单纯STZ 注射诱导的T2DM 模型相比显著增加了成模率，同时这种方法诱导的模型的发病机制与人类T2DM 相似，是建立实验性T2DM 动物模型的良好途径。此外也可以根据特殊的目的与其他方法联用，例如，有研究者24为建立型糖尿病肾病模型，通过对8 周龄雄性SD 大鼠静脉注射STZ( 40mg/kg) 9 d 后，进行右侧肾脏切除手术，并于手术两周后喂以高脂肪饮食，成功建立了生理、生化、组织学指标随时间变化近似于人类的型糖尿病肾病模型。3 手术建立型糖