2型糖尿病大鼠模型的建立及其验证论著燕娟1 郭巍伟1 梁执群1 李志国1 郭永昌2(山西医科大学1人文社会科学学院;2实验动物中心 山西 太原 030001) 【摘要】 目的 制备一种发病过程类似人类2型糖尿病的动物模型。
方法 雄性S D成年大鼠高糖高脂饲料喂养1个月,诱发出胰岛素抵抗,给予小剂量链脲佐菌素(STZ)25mg/kg,腹腔注射,建立2型糖尿病大鼠模型。
结果 试验组大鼠血糖升高,对胰岛素敏感性下降,从生化指标和形态学方面证实造模成功。
结论 本实验2型糖尿病大鼠模型造模成功,它具有中度高血糖、胰岛素抵抗、成功率高等特点,是人类2型糖尿病及其药物研究的理想动物模型。
【关键词】 糖尿病 动物模型 大鼠Type2d i a betes ra t m odel and its ver i f i ca ti on.YAN Juan,G UO W ei-w ei,L I ANG Zhi-qun,et al.ShanxiM edical U niversity,College O f Hu2m anities A nd Social Science,Taiyuan Shanxi030001,China.【Abstract】 O bjecti ve Preparati on of a disease si m ilar t o human type2diabetes ani m al model.M ethods Male S D adult rats fed high-fat high-sugar a month,induced insulin resistance,given l ow-dose strep t ozot ocin(STZ,25mg/kg,intraperit oneal injecti on),set up in type2diabetic rat model.Results Test gr oup of rats increased bl ood glucose,insulin sensitivity decreased,fr om the bi oche m ical indices and mor phol ogyconfir med the successful model.Conclusi on The experi m ental rat model of type2diabetes model successfully,it has moderately high bl ood sug2ar,insulin resistance,the success rate is high,are of human type2diabetes and its drug research ideal ani m al model.【Key words】 D iabetes;Ani m al model;Rat 糖尿病与心脑血管疾病、肿瘤是当前威胁人类健康的三大非传染性疾病,已成为全球性的卫生问题。
随着我国人民生活水平的提高、人口老化、生活方式的改变以及诊断技术的进步,糖尿病的发病率呈现迅速上升趋势,2型糖尿病是糖尿病人群的主体,占糖尿病发病率的90%以上。
因此,研制2型糖尿病动物模型具有重要的医学研究意义。
在国外2型糖尿病的研究中,采用的动物模型多为遗传相关模型,如ob/ob小鼠、db/db小鼠及肥胖型Zucker大鼠等,其特点是遗传因素在发病过程中占主导作用,不完全与临床相符,且十分昂贵,不利于国内研究的开展[1]。
本研究结合前人经验,应用高糖高脂饲料结合小剂量链脲佐菌素(STZ)建立了2型糖尿病大鼠模型,较符合人类普通型2型糖尿病发病机制,有利于进行2型糖尿病及其并发症的相关研究[2,3]。
1 材料和方法1.1 动物和材料 清洁级雄性S D大鼠40只,体质量(180±20)g,由山西医科大学实验动物中心提供,每笼4～5只,饲以普通饲料,自由摄食摄水,除实验应激外无其他不良刺激。
STZ由美国Sig m a公司生产。
胰岛素、胰高血糖素放射免疫分析药盒为解放军总医院科技开发中心放免所产品,购自北京普尔伟业生物科技有限公司。
1.2 2型糖尿病大鼠模型的建立 在大鼠适应期后,随机取10只作为正常对照组,其余30只给予高糖高脂饲料(在标准全价混合饲料的基础上添加蔗糖、炼猪油和蛋黄,热能含量21.6kJ/kg)。
高糖高脂饲料组喂养4周后,腹腔注射STZ(临用前溶解在pH=4.0的0.1mmol/L柠檬酸缓冲液内,25mg/kg,1次/d,连续2d),正常对照组普通饲料喂养4周,再注射等量柠檬酸缓冲液,1次/d,连续2d。
注射药物两天后间隔1d血糖测试仪测查大鼠空腹血糖(测试前禁食12h)即注射后血糖,以血糖含量16.7mmol/L为2型糖尿病大鼠模型判定标准,随机选取10只糖尿病大鼠为模型组。
继续普通饲料喂养4周。
1.3 指标测定1.3.1 一般状况观察 包括大鼠的精神状态、体质量、饮水量、食量、大小便。
1.3.2 血糖测定 腹腔注射STZ或柠檬酸缓冲液2 d后及实验结束时分别进行空腹状态下剪尾取血,测其血糖值,为注射后血糖。
4周后处死大鼠测其血糖为终血糖。
1.3.3 血清胰岛素、胰高血糖素水平测定 实验结束时禁食12h,20%的乌拉坦腹腔麻醉大鼠,腹主动脉取血,分离血清后放射免疫分析法测定。
1.3.4 胰岛素敏感指数(I SI)的计算 参照李光伟等[4,5]的方法,I SI=ln[1/F BG×F I N S],F BG为空腹血糖,F I N S为空腹胰岛素。
1.4 统计学处理 采用SPSS11.5统计软件对实验数据进行处理,数据以均数±标准差( x±s)的形式表示,用t检验分析。
2 结果2.1 两组大鼠一般状况 对照组大鼠生长良好,体质量持续增加,无其他症状。
模型组大鼠在注射STZ后体质量呈缓慢增长、逐步较前下降、消瘦走势,观察发现有・5・临床和实验医学杂志 2009年4月 第8卷 第4期多饮、多尿、多食等糖尿病症状。
两组实验前后体质量变化差异显著。
见表1。
表1 糖尿病模型大鼠与正常大鼠体质量变化 ( x±s)组别 n体质量变化模型组10-34.800±29.351对照组10 63.600±23.147 注:“-”表示体质量降低。
2.2 两组大鼠空腹血糖、胰高血糖素水平 模型组大鼠注射后及4周后空腹血糖增高,与对照组比较有统计学差异。
模型组空腹胰高血糖素有升高,与对照组相比,差异有统计学意义。
见表2。
表2 糖尿病模型大鼠与正常大鼠血清注射后血糖、终血糖与胰高血糖素 ( x±s) 组别 n 注射后血糖(mmol/L)终血糖(mmol/L)胰高血糖素(pg/m l)模型组1017.163±2.716311.700±1.5923414.320±43.2463对照组105.225±1.4704.560±0.280301.825±63.823 注:与对照组比较,3P<0.01。
2.3 两组大鼠胰岛素敏感性、胰岛素水平 胰岛素敏感指数(IS I)结果显示模型组胰岛素降低,胰岛素敏感性降低,与对照组相比,差异具有统计学意义。
见表3。
表3 糖尿病模型大鼠与正常大鼠血清胰岛素及胰岛素敏感指数 ( x±s)组别 n血清胰岛素(u I U/m l)胰岛素敏感指数▲模型组10 22.769±4.564#-5.557±0.307#对照组10 30.442±6.452-4.907±0.216 注:与对照组比较,3P<0.01;▲数据转换成自然对数;“-”表示胰岛素敏感指数降低。
3 讨论复制糖尿病模型的目的在于:模拟糖尿病的发病因素、病理过程和临床特征,研究糖尿病的发病机制及防治方法。
胰岛素抵抗与胰岛素分泌缺陷(包括两者的相互作用)是2型糖尿病发病机制的两个基本环节和特征,表现为胰岛素敏感性降低和胰岛素反应性降低[6]。
临床和流行病学研究表明,通常胰岛素抵抗是启动2型糖尿病发生的初始原因[7]。
本研究将高糖高脂饲料喂养和药物干预相结合,采用成年S D大鼠高糖高脂饲料喂养一段时间后产生胰岛素抵抗,再给予小剂量的STZ,诱导出病理、生理改变都接近于人类2型糖尿病的动物模型。
本研究建立的模型主要特点:①高糖高脂饲料喂养产生胰岛素抵抗,这与大多数2型糖尿病的发生、发展过程相似。
肥胖或局部脂肪分布的增加本身可引起不同程度的胰岛素抵抗。
而已经知道,大量糖摄入和脂肪摄入会导致肌肉和脂肪组织胰岛素抵抗,大量脂肪摄入也引起内源性糖产生抑制受损[7]。
临床研究表明,胰岛素抵抗是2型糖尿病早期缺陷,处于这个阶段的患者,血胰岛素水平可正常或高于正常,但它与胰岛素受体的结合能力以及受体后的效应均减弱,为了克服这种情况,胰岛素分泌率增高,但仍然不能使血糖恢复正常的基础水平,最终会导致高血糖。
②本研究在造模后1月,应用生物化学指标及模型鼠病程发展过程中生命体征的变化进一步验证了模型的真实性与可靠性。
模型组大鼠空腹血糖增高,胰高血糖素升高,空腹胰岛素降低,胰岛素敏感性降低,与对照组比较具有统计学意义,有精神萎靡、毛发散乱及多饮、多食、多尿、体质量减轻等变化。
这些都与临床上2型糖尿病患者生化改变及症状表现一致。
③该模型动物不需要药物治疗而能维持生命较长时间,部分模型大鼠血糖有所回落但仍高于正常水平,与临床上2型糖尿病患者早期通过减轻体质量可改善胰岛素抵抗表现相似。
本实验性2型糖尿病模型的意义:由于2型糖尿病具有高度的异质性(有许多不同的病因),因此无论是自发性遗传性、诱导性还是转基因动物模型,都难以完全模拟出人类2型糖尿病的复杂性。
本模型具有很多与2型糖尿病患者早期类似的生化特征及临床表现,因此可用于2型糖尿病发病机制的相关研究,也可用于胰岛素敏感性调节的细胞机制的研究,不失为一种较为理想的2型糖尿病模型,值得推广。
参考文献[1] 王宝金,代解杰.糖尿病动物模型的研究进展[J].上海实验动物科学,2003,23(2):116-118,123.[2] 张芳林,李果,刘优萍,等.2型糖尿病大鼠模型的建立及其糖代谢特征分析[J].中国实验动物学报,2002,10(1):18-22.[3] Yumuk Z,Kucukbas maci O,Buyukbaba Boral O,et al.The effects ofstrep t oz ot ocin-induced diabetes on brucell osis of rats[J].FE MS I m2 munolMed M icr obi ol,2003,39(3):275-278.[4] 李光伟,潘孝仁,L illi oja S,等.检测人群胰岛素敏感性的一项新指数[J].中华内科杂志,1993,32(10):656.[5] 李光伟,Bennett PH.关于空腹血糖、空腹胰岛素乘积的倒数在流行病学研究中应用的补充说明[J].中华糖尿病杂志,2005,13(4):247-249.[6] 叶任高.内科学[M].5版.北京:人民卫生出版社,2000:798-802.[7] 郭啸华,刘志红,李恒,等.实验性2型糖尿病大鼠模型的建立[J].肾脏病与透析肾移植杂志,2000,9(4):351-355.(收稿日期:2009-01-16) ・6・Journal of C linical and Experi m ental M edicine V ol.8,N o.4 A pr.2009。