内容提要糖尿病是一类由遗传、环境、免疫等因素引起的以高血糖为特征的代谢性疾病。

近年来发病率显著上升，2003年国际糖尿病联盟(IDF)报告全球糖尿病病人已超过1.94亿，预计到2025年这个数字将增加近一倍(3.33亿)。

其中2型糖尿病的发生，在国外占整个糖尿病比例的85%~95%以上，而国内则更高，达98%以上。

因此，建立比较理想的2型糖尿病动物模型对于糖尿病防治药物的研究具有十分重要的意义。

本研究采用先高脂喂养实验动物一段时间再给予链脲佐菌素(STZ)的方法建立糖尿病动物模型。

研究结果表明：高脂喂养SD大鼠28天后一次性腹腔注射链脲佐菌素 40mg/kg，可以建立稳定的具有高血脂和胰岛素抵抗为特征的2型糖尿病大鼠模型；高脂喂养ICR小鼠21天后一次性腹腔注射链脲佐菌素100mg/kg，可以建立稳定的具有高血脂和胰岛素抵抗为特征的2型糖尿病小鼠模型；在链脲佐菌素和高脂饮食协同作用下可肝脏、肾脏和胸腺等器官指数发生改变；综合分析用大鼠比用小鼠建立糖尿病动物模型更有优势。

因此，本研究已经成功建立了2型糖尿病动物模型，并且筛选出最佳的实验动物。

关键词：糖尿病；动物模型；大鼠；小鼠；链脲佐菌素；血糖；胰岛素英文缩写DM糖尿病NIDDM非胰岛素依赖性糖尿病IDDM胰岛素依赖性糖尿病STZ链脲佐菌素TC总胆固醇TG甘油三酯LDL低密度脂蛋白HDL高密度脂蛋白ip腹腔注射iv静脉注射sc皮下注射IR胰岛素抵抗INS胰岛素敏感指数GFR肾小球滤过率Ccr肌酸清除率ESRD终末期肾病DN糖尿病肾病DR 糖尿病性视网膜并发症SCH 慢性持续性高血糖症IDF 国际糖尿病联盟目录引言 (1)第一部分2型糖尿病大鼠模型的建立 (12)实验器材与方法 (12)结果 (17)第二部分2型糖尿病小鼠模型的建立 (20)实验器材与方法 (20)结果 (23)讨论 (27)结论 (36)参考文献 (37)附图 (42)中文摘要 (1)ABSTRACT (4)致谢导师及作者简介引言糖尿病是一类由遗传、环境、免疫等因素引起的以高血糖为特征的代谢性疾病。

糖尿病分为：1型糖尿病、2型糖尿病和其它特异性糖尿病。

1型糖尿病即胰岛β细胞破坏，常导致胰岛素绝对性缺乏，以往称为胰岛素依赖型糖尿病、青年发病型糖尿病，本型病因及发病是由于胰岛β细胞受到细胞介导性自身免疫性破坏。

2型糖尿病是由于胰岛素抵抗及胰岛素分泌不足所致，以往称为非胰岛素依赖型糖尿病、成年发病型糖尿病，常伴有明显的遗传因素，但遗传机制尚未阐明。

其它特异性糖尿病包括：β细胞功能的基因缺陷、胰岛素作用的基因缺陷、胰腺外分泌疾病、内分泌疾病、药物或化学制剂所致的糖尿病、感染、非常见型免疫介导性糖尿病以及有并发糖尿病的其它遗传综合症[1]。

近年来糖尿病的发病率显著上升，WHO报道2000年全球确诊的糖尿病患者大约1.5亿，预测2010年达到2.39亿，其中在发展中国家的增长速度要远大于其他国家。

国内目前的糖尿病患者约有4000万，到2010年可能上升到1.2亿。

而由糖尿病并发症引起的死亡人数在发达国家已经列第3位（心脑血管和癌症之后），其中2型糖尿病的发生，在国外占整个糖尿病比例的85%~95%以上，而国内则更高，达98%以上，因此对2型糖尿病的防治研究已经成为各国医药学界的重要课题。

随着近年来对于糖尿病治疗药物研究的深入开展，建立比较理想的糖尿病动物模型显得尤为重要。

国内外学者在糖尿病动物模型的建立上做了大量的工作，现就其研究进展进行回顾。

目前糖尿病动物模型主要有5类，即自发性糖尿病动物模型、转基因的糖尿病动物模型、单纯应用STZ所致2型糖尿病模型、单纯饮食所致2型糖尿病动物模型和STZ与饮食协同作用所致2型糖尿病动物模型。

一、自发性糖尿病动物模型自发性动物模型( spontaneous diabetes animal model) 是动物自然发生的疾病，与人类某种疾病有相似之处，或通过遗传育种培养而保留下来的疾病动物。

1 KK小鼠是日本学者培育的一种轻度肥胖型2型糖尿病动物。

后与C57BL/6J小鼠杂交，并进行近亲繁殖，得Toronto2(T2kk)小鼠[2]。

将黄色肥胖基因(即A y)转至KK小鼠，得KK-A y鼠，与KK小鼠相比，有明显的肥胖和糖尿病症状。

从5周龄起，血糖、血循环中的胰岛素水平以及HbA1c水平逐步升高。

β细胞有脱颗粒和糖原浸润，随后出现胰岛肥大和中心气泡。

肝脂肪化和脂肪组织增多。

脂肪组织的胰岛素敏感性降低比KK小鼠明显，且到16周龄时完全丧失。

肾脏病变发生早，发展迅速，肾小球基底膜增厚。

用KK-A y鼠可评价抗糖尿病药物的胰腺外作用。

2 ob/ob 小鼠2 型糖尿病动物模型，属常染色体隐性遗传。

纯合体动物表现为肥胖，高血糖及高胰岛素血症。

症状的轻重取决于遗传背景，ob/ob小鼠(obesemouse)与C57BL/KsJ交配的子代症状严重，而ob/ob与C57BL/6J交配的子代症状则较轻，后者是杂合体[3]。

ob/ob小鼠leptin(ob基因产物)缺乏，引起肝脂肪生成和肝糖原异生，高血糖又刺激胰岛素分泌，引起胰岛素抵抗的恶性循环[4]。

糖尿病ob/ob小鼠肝PPARγ2 表达水平升高与胰岛素抵抗有关，可能作为一种补偿机制，试图保持胰岛素的敏感性[5]。

口服雌酮硫酸盐(estrone sulfate) 可降低ob/ob小鼠肝葡萄糖-6-磷酸酶的活性和酶蛋白的水平，从而使血糖正常[6]。

3 db/db 小鼠Db/db小鼠(diabetes mouse)由C57BL/KsJ近亲交配株常染色体隐性遗传衍化而来，属2型糖尿病模型。

动物在一个月时开始贪食及发胖，继而产生高血糖、高血胰岛素，胰高血糖素也升高。

一般在10个月内死亡[3]。

糖尿病小鼠(C57BL/6Jdb/db) 发生严重的糖尿病症状，类似C57BL/KsJob/ob小鼠，即早发的高胰岛素血症，体重下降和早死。

Db/db小鼠与ob/ob小鼠不同，可发生明显的肾病[2]。

4 NSY 小鼠NSY(Nagoya-Shibata-Yasuda)小鼠是一近交系自发性糖尿病模型，是从远交JCL : ICR小鼠中选择糖耐量异常株培育而成的。

其糖尿病发生具有年龄依赖性。

24周龄时胰岛素分泌功能严重受损，48周的累积发病率雄性为98% ，雌性为31%。

此鼠在任何年龄阶段都不表现严重肥胖和显著的高胰岛素血症，胰岛也无肿大或炎性变化。

胰岛β细胞分泌胰岛素功能受损和胰岛素抵抗可能是NSY小鼠发生NIDDM的机制，与人的NIDDM发病机理相似[7]。

5 NOD小鼠NOD小鼠（nonobese diabetes mouse）是JCL-ICR品系小鼠衍生的CTS （白内障易感亚系）糖尿病小鼠近亲杂交而来，其发病多突然，表现明显多饮、多尿、消瘦，血糖显著升高，不用胰岛素治疗，动物存活不了一个月，通常死于酮血症。

NOD小鼠是自发性自身免疫1型糖尿病的一个很好的模型，是由T细胞（包括CD4和CD8细胞）介导的，其发展受控于一系列T 细胞的调节[8]。

β细胞损伤继发于自身免疫过程，引起低胰岛素血症[9]。

NOD小鼠的糖尿病发病率与性别有关，雌性鼠发病率显著高于雄性鼠，且发病早[10]。

6 Zucker fa/fa 大鼠是典型的高胰岛素血症肥胖模型。

隐性基因名称为fa，动物有轻度糖耐量异常，高胰岛素血症和外周胰岛素抵抗，无酮症表现，类似人的非胰岛素依赖型糖尿病，血糖正常或轻度升高[2、3]。

用Zucker糖尿病肥胖大鼠证明胰岛素敏感性与IMCL (intramyo- cellular lipid) 含量负相关[11]。

Hua-Qiong Shen等用Zucker肥胖大鼠研究了类葡萄糖多肽对胰岛素分泌的促进作用[12]。

7 BB糖尿病大鼠是从Wistar大鼠中筛选出来的一种自发性，遗传性1型糖尿病动物模型。

其发病和自身免疫性毁坏胰腺β细胞引发胰腺炎及胰岛素缺乏有关。

大鼠糖尿病发作是突然的，大约在60-120日龄时发病，数天后，糖尿病动物出现严重的高血糖，低胰岛素和酮血症。

免疫抑制剂，将新生鼠胸腺切除等可预防糖尿病的发生，说明自身免疫参与发病。

8 LEW.1AR1/ztm-iddm大鼠是Lewis大鼠MHC单倍型自发突变株，自发性自身免疫1型糖尿病动物模型。

58d左右发病，发病率为20%，性别不影响发病率。

特点是高血糖、糖尿、酮尿和多尿。

胰岛被炎性细胞（B淋巴细胞，T淋巴细胞，巨噬细胞，NK细胞）浸润。

发生胰腺炎的部位β细胞迅速凋亡[13]。

9 EDS 群体EDS 群体(early-onset diabetes in suncus) 是musk shrew 中具有高自发性糖尿病发病率的一个群体，与其他非肥胖NIDDM啮齿类糖尿病模型相比，显著特点是早发性严重高血糖和糖耐量异常。

糖尿病个体表现为糖尿，多尿，高血糖，糖耐量异常和胰岛素分泌减少，敏感性下降。

3月龄前发病，累计发病率雄性为64.1% ，雌性27.8% ，3月龄后不再升高。

糖尿病个体生长不受影响，也无肥胖。

胰岛无肿大及炎性细胞浸润。

其他的自发性糖尿病动物模型还有中国地鼠(Chinese hamster) ，嗜沙肥鼠( Psammomys obesus ，PO)等[14]。

二、转基因的糖尿病动物模型2型糖尿病有两个主要特征:周围胰岛素抵抗和β细胞分泌胰岛素功能受损。

国外学者根据轻度胰岛素抵抗和胰岛素分泌功能轻度缺陷的小鼠，杂交后子代可产生2型糖尿病症状的特点建立了以下几种糖尿病模型[15]。

1 GK/IRS-1 双基因剔除小鼠IRS-1- P-小鼠表现为胰岛素抵抗，但由于β细胞代偿性增生，胰岛素分泌增多，糖耐量正常。

β细胞特异GK表达降低的小鼠，显示轻度糖耐量异常。

两者杂交产生的GKPIRS-1双基因剔除小鼠，表现2 型糖尿病症状，既有胰岛素抵抗又有糖耐量异常。

2 IR+/- /IRS-1+/-双基因剔除杂合体小鼠IR+/-和IRS-1+/-单个基因剔除的杂合体小鼠无明显的临床症状。

而IR+/-PIRS-1+/- 小鼠肝和肌肉中IR 和IRS-1表达水平下降60% ，由胰岛素介导的IR自动磷酸化，IRS-1 和IRS-2 的酪氨酸磷酸化，PI32激酶的p85 亚基与IRS-1 的结合都减少。

4～6月前血糖正常，2月时胰岛素水平升高，4～6 月时，发生明显的胰岛素抵抗(表现为血胰岛素水平显著升高和对外源性胰岛素不敏感)，6月时，40%的杂合体双突变鼠表现糖尿病症状。

3 IRS-2-/-小鼠IRS-2-/- 小鼠表现为胰岛素抵抗和胰岛素分泌不足(不能引起β细胞代偿性增生，无法对抗胰岛素抵抗) ，从而引发2型糖尿病。

但IRS-2-/-小鼠单个β细胞胰岛素分泌正常甚至升高。