糖尿病实验性动物模型研究概况

【关键词】  糖尿病 动物模型

    糖尿病是由多种病因引起以慢性高血糖为特征的代谢紊乱。糖尿病的病因尚未被完全阐明。目前公认糖尿病不是唯一病因所致的单一疾病,而是复合病因的综合征,与遗传、自身免疫及环境因素有关。近年来，由于糖尿病的发病率上升，防治糖尿病已成为工作者的一个重要课题。故合适的糖尿病模型是人类研究糖尿病的重要手段。

　　1  糖尿病研究中动物模型的使用现状

    由于糖尿病的病因不明，诱发因素较多，因此糖尿病研究所涉及范围较广，而且使用的实验动物种类也较多。主要以哺乳动物为主，如灵长类动物猕猴，主要用于病因学、遗传学、神经系统、细胞生化及药物鉴定等方面研究，这样的动物模型，研究人类糖尿病会更接近，结果也比较理想［1］，但因价格昂贵，难以得到，国内较少使用。啮齿类动物用量最大，如大鼠、小鼠、地鼠、豚鼠等，以药物筛选和血液生化、病理改变等方面的使用为主。家兔主要用于糖尿病高脂血症和药物研究，但由于胆固醇沉积所致的家兔动脉硬化病变与人类动脉硬化机制不尽相同，因此，用家兔作这方面的研究应该有所考虑。近年来人们对进化程度及器官功能更接近于人类且具有自发性糖尿病倾向的小型猪产生兴趣，其为研究糖尿病的病因学及并发症带来了方便［2］。Rulifson等［3］认为，果蝇的IPC和哺乳单位的胰岛β细胞可能来源于一种共同的可以产生胰岛素的祖先神经元。还认为，遗传是容易控制的无脊椎动物果蝇，可作为研究人类依赖于胰岛素的糖尿病的有用模型。

　　2  糖尿病动物模型

    从Minkowski 和Von Mehring用切除狗胰腺的方法建立DM动物模型以来，已有100多年的。迄今为止，已建立了多种建立DM动物模型的方法，主要有：（1）手术切除胰腺；（2）化学药物诱导；（3）自发性DM；（4）转基因动物等［4］。下面就这几种常见的动物模型做简要的综述。

　　2.1   手术切除胰腺［3］

　　将实验单位的胰腺全部或大部分切除后，β细胞缺如而产生永久性DM。自100多年前，Minkowski和Von Mehring首创用切除狗胰腺的方法建立DM动物模型以来，国内外学者对此法作了改良并得到了成功，均成功制作了稳定的1型糖尿病模型。

　　2.2  化学物质损伤

　　2.2.1  链脲佐菌素（streptoxolocin,STZ）

　　STZ是一种广谱抗菌素，具有抗菌、抗肿瘤的性能和致糖尿病的副作用，对实验动物的胰岛β细胞具有高度选择性的毒性作用［5］。STZ诱导的糖尿病因给药方式不同，其成模效果也有所差别，如采用小剂量分次给药的方法，则建立与人类1型糖尿病表现相似的大鼠模型，如采用较大剂量一次性注射的给药方法，则建立与人类2型糖尿病表现相似的大鼠模型，其原理可能与胰岛的损伤程度有关［6］。

    1型糖尿病模型（IDDM模型）：静脉或腹腔一次大剂量注射STZ所制得的速发型糖尿病系胰岛β细胞直接受损害所致：按55mg/kg给大鼠腹腔内注射STZ，由于STZ对胰岛β细胞的直接损害，胰岛的分泌减少而致血糖升高，出现糖尿病的各种表现［6］。多次小剂量注射所制得的迟发型糖尿病模型则与T淋巴细胞介导的β细胞不断破坏有关：应用30mg/kg多次注射STZ诱导大鼠DM，逐渐加重胰岛功能损伤，终达失代偿，可有效模拟糖尿病病程及发病机理，并降低动物模型的死亡率7］。这样建立的动物模型与人类IDDM更接近。

    2型糖尿病模型（NIDDM模型）：用STZ处理的新生大鼠成年后将呈典型的NIDDM模型：先以高脂饲料喂养，再加小剂量一次腹腔注射链脲佐菌素制作的大鼠模型，表现出肥胖、高血糖伴有高血脂、高胰岛素血症及胰岛素抵抗，与2型糖尿病的特征一致［8］。通过高糖高脂饮食诱发出高胰岛素血症和胰岛素抵抗，再通过注射低剂量的STZ打击胰腺功能，导致胰腺代偿性分泌胰岛素的功能障碍，最后诱发出高血糖症［9］。自发性高血压鼠（SHR）在新生期予以STZ处理，成年可获得2型糖尿病合并原发性高血压模型［10］。国外Simionesce等［10］给雄性Syrian金黄地鼠注射STZ，同时予高脂饮食而诱发糖尿病合并血症模型，有助于观察研究糖尿病慢性血管并发症。

　　2.2.2   四氧嘧啶（Alloxan）

　　四氧嘧啶致动物血糖升高主要是通过破坏胰岛细胞导致体内胰岛素分泌绝对不足［11］。使用四氧嘧啶制备糖尿病模型是一种可靠的实验方法，但实验条件要求较为苛刻：选取雄性Wistar大鼠，体重190～240 g，在日照时间10 h以上，且阳光充足的条件下饲养，给药方式采取两步给药法，剂量为120 mg/kg（第1天），100 mg/kg（第2天），其成模率最高［11］。也有报道［12］，使用ALX制作糖尿病模型所需的最适合的剂量为200 mg/kg，但注射前须禁食12 h，在注射后4h灌胃50%葡萄糖（5 ml/100 g体重），造模成功率可达到98.1%。

　　2.2.3  STZ和Alloxan联合使用联合使用SIz+ALX ，减少了每种试剂的剂量，降低了毒性，增加了动物模型的成功率，同时，因STZ用量的减少而降低了成本。用此法复制模型与临床I型的糖尿病有很多相似之处，所建立的大鼠DM模型可代表1型糖尿病模型［13］。

　　2.2.4  乌克坦(Yucatan)［14］小型猪(亦称墨西哥无毛猪)也是糖尿病研究中一个很好的动物模型，只需一次静脉注射水合阿脲(alloxan monohydrate)200 mg/kg体重，就可以产生典型的急性糖尿病。其临床体征包括高血糖、剧渴、多尿和酮尿等。

　　2.2.5 环丙庚哌(cyrpoheptadine)［14］大鼠连续给药4周后，可见高血糖症状,并出现胰岛素β细胞的分泌颗粒逐渐消失，胰岛素分泌在安静时呈正常值,当补充葡萄糖过量时，则不能引起胰岛素的补充分泌。这与人类糖尿病患者的胰岛素动态极其相似。

　　2.2.6 注射激素［14］给动物注射糖皮质激素、生长激素、甲状腺素、胰高血糖素拮抗胰岛素的作用，可制备内分泌性糖尿病动物模型。但激素类药物制造动物糖尿病模型有共同的缺点：需时长，停药后缓慢恢复至正常，一般较少应用。

　　2.2.7 注射生物及生物制品注射生物及生物制品可引起β细胞的破坏，如鼠脑炎病毒、心肌炎病毒（M型变异）可诱发若干品系的成年小鼠形成糖尿病［14］。静脉注射卡介苗可造成稳定的胰岛素抵抗模型［15］，白介素?1（IL?1）在一定剂量范围内对β?细胞有选择性细胞毒作用，这种由NO介导的细胞毒效应可得到IDDM［2］。

　　2.2.8 催肥选择性破坏下丘脑腹内侧核的饱食中枢，使动物产生贪食，或用特殊的实验室饮食催肥，使动物肥胖，继而产生高血糖、高胰岛素血症和胰岛素抵抗［14］。用含37%蔗糖+10%猪油的饲料喂养贵州小香猪,可使其产生严重的高血糖症,空腹血糖均值为（7.45±3.10） mmol/L,可建立较理想的2型糖尿病动物模型［16］。

　　2.3 自发性DM［4］是指动物未经过任何有意识的人工处置,在情况下发生的DM。包括BB（Bio Breeding）鼠、db(diabetes)鼠和NOD(non?obesiw diabetes)鼠等常用的1型DM 自发性动物模型，以BB鼠尤为理想。常用的2型DM 自发性动物模型有地鼠(Chinese hamster)，GK(Coto?Kakisaki Wistar rats)大鼠和NSY鼠(Nagoya?Shibata?Yasuda)。而肥胖Zucker大鼠(obese Zucker rat)则是研究2型DM伴高血压的理想的动物模型［17］，嗜沙肥鼠(psammomys obesus)，PO则适用于LADA的研究。SHHF肥胖大鼠有较强胰岛索抗性，可能是胰岛素分泌过多导致更多的有赖于脂肪和性别的危险效应［18］。OLETF（OtsukaLong-EvansTokushimaFaty）大鼠［19］是1984年由日本制药公司开发的自发性2型糖尿病鼠种。该鼠胆囊收缩素（CCK）?A受体mRNA的表达完全缺失，其携带的ODB1和ODB2基因与糖尿病的发病有关。该鼠贪食，不好运动，体形肥胖，逐渐出现糖尿病的临床表现。早期以胰岛素抵抗、糖脂代谢紊乱为主，以后逐渐出现胰腺功能减退，晚期合并糖尿病肾脏病变，与人类2型糖尿病极为相似。自发糖尿病模型是在自然发生糖尿病的个体和糖负荷发生异常的个体中实施遗学控制(近交系、突变系等)获得的。如果糖尿病的病态能够作为系统特征表现出来或突变基因能被固定下来的话，则能够作为病态模型分类的。但这一阶段的病因依然是不清楚的。另一方面，制作病因模型必须制作出转糖尿病基因的动物来用于分析糖尿病的特性。首先要考虑的问题是，在动物体中无论是导人或是敲除和人相同的糖尿病基因，都不能肯定会显示出和人完全相同的病态。自发性糖尿病模型只有在各个变异基因被弄清之后，并发现了相对应的人的致病基因才有可能说有了病因模型［20］。目前国内外不少部门可供应这些动物模型，但价格十分昂贵，且对饲养和繁殖此类动物的条件要求较高，在近交系中常出现变异，繁殖后代的个体差异大，需要专用的动物房及专人管理。

　　2.4  转基因模型［4］研究者按照自己的意愿，借助于实验手段来控制实验动物的特定基因组分及其表达等，而使动物表现特有的遗传性状，此称为转基因技术，运用此技术干预的动物称为转基因动物。有关l型 、2型糖尿病和MODY 的转基因糖尿病动物均有报道。随着对糖尿病研究的逐步深入，相应的糖尿病动物模型势在必然。越接近于人类的动物模型将越受欢迎。转基因动物的建立将为糖尿病研究提供更有效的工具。日本的研究者曾报道［21］转录因子ICER通过竞争性抑制其他的转录激活因子直接与胰岛素基因相结合，有效地抑制胰岛素基因转录，同时，在糖尿病状态下，胰岛内ICER同分异构体的表达增强，因此培育了ICER转基因鼠，发现该鼠可表现严重的高血糖，ICER可强有力地抑制体内胰岛素基因的转录，引起严重的胰岛素缺乏性糖尿病。

　　3  讨论

    了解糖尿病实验动物模型的研究发展概况可为此疾病发病机理、遗传因素及其的研究提供必要的依据。由于实验动物与人类之间有较多的偏差,所以至今还没有一种动物模型与人类疾病特征完全吻合。为了深入对疾病的探讨，我们必须依赖于实验动物及模型，这需要我们继续对该方面进行进一步的研究。同时在选择糖尿病动物模型时，需根据研究目的和实验条件，合理地培养和利用实验动物。

【】
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