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编号:10214045
药物诱导狗I型糖尿病的研究
http://www.100md.com 《湖南医科大学学报》 2000年第2期
     作者:刘晟 王维 罗贤明 叶斌

    单位:刘晟(第三附属医院放射科 长沙 410013);王维(第三附属医院放射科 长沙 410013);罗贤明(第三附属医院放射科 长沙 410013);叶斌(第三附属医院放射科 长沙 410013)

    关键词:链脲霉素;四氧嘧啶;药物疗法;药物协同作用;糖;尿病;疾病模型;动物;狗

    湖南医科大学学报000210 [摘要] 通过四氧嘧啶-链脲霉素联合给药,探讨其对狗I型糖尿病动物模型的成模效率以及 对实验动物的毒副作用。用药7~14 d后5/6只雄性狗的血糖持续维持在高血糖状态,平均达 (22.7±3.2)mmol.L-1,胰岛素用量从2 U.d-1增至(21.4±2.4)U.d-1。3只雌性动物在用 药后7 d内死亡。结果提示,四氧嘧啶-链脲霉素联合用药可减少二者单用时的剂量,从而 降低 毒副作用;这种联合用药是建立I型糖尿病模型较好的化学诱导方法,具有成模率高等特点 ,但雌性动物不能耐受。
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    [中图分类号] R965.1 R587.1 [文献标识码] A [文章编号] 1000-5625(2000)02-0125-04

    Chemically induced (streptozotocin-alloxan) diabetes mellitus in dogs

    LIU Sheng, WANG Wei, LUO Xian-ming, YE Bin

    Department of Radiology, The Third Affiliated Hospital, Hunan Medical Uni versity(Changsha 410013)

    [Abstract] To evaluate the efficiency and toxic and side effect of the combined chemical inducer for TypeⅠdiabetes mellitus, TypeⅠdiabetes in 9 adult dogs were induced with alloxan(50 mg.kg-1) and streptozotocin(30 mg.kg -1) with vein injection. After 7~14 days, the blood glucose of 5 male dogs was kept on h igh levels [ mean value was (22.7±3.2) mmol.L-1], exogenous insulin wa s (21.4± 2.4) U.day-1. Three female dogs died in 7 days after they had been inject ed with the comb ined inducers. Alloxan-streptozotocin combination administration reduced the do sage of each drug, and decreased the toxic and side effect of each drug. The res ults sugg est that this method has a high rate of success to induce TypeⅠdiabetes mal e dogs.
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    [Key words] streptozotocin; alloxan; drug synergish; diab etes mellitus; drug therapy; disease models,animal; dogs

    四氧嘧啶和链脲霉素均能通过其毒性作用选择性破坏胰岛β细胞,诱导实验动物的慢性糖 尿病状态。但是四氧嘧啶对肝、肾有损害;链脲霉素致糖尿病剂量接近或超过LD50水平 [1] 。因此必须严格控制二者用量。本试验通过四氧嘧啶-链脲霉素联合给药,探讨其对狗I型 糖尿病动物模型的成模效率以及对实验动物的毒副作用。

    1 材料与方法

    1.1 动物的选择 选择9~12个月成年杂种健康狗9只,其中雄性6只,雌性3 只,体重8~12 kg。

    1.2 试剂的配制 ① 0.05 mol无菌枸橼酸缓冲液,pH值4.5。② 配制四氧 嘧啶、链脲霉素溶 液:四氧嘧啶和链脲霉素(Sigma 公司提供)用0.05 mol无菌枸橼酸缓冲液分别配制成200 mg.ml-1 和120 mg.ml-1的溶液,两种溶液在2 h内用毕。
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    1.3 I型糖尿病模型的制作及检测方法 药物诱导前动物禁食24 h, 氯胺酮 麻醉下行股静脉穿 刺,留置导管,经导管分别注入上述浓度的四氧嘧啶(50 mg.kg-1)和链脲霉素(30 m g.kg-1) 溶液。在药物诱导前、诱导后的前16 h内每小时取静脉血测定狗的血糖值以及C肽值,分别 在第8, 10, 13 h经皮下注射10%的葡萄糖80~100 ml溶液;以后分别在第20, 24, 48 h, 第 7, 14 d采血做同样的测定; 24 h后开始给予胰岛素,初始剂量为2 U.d-1,每日检 测狗的 尿糖;第一周内隔日一次,以后每周一次测定血糖值,并根据血糖及尿糖的变化,确定胰岛 素的用量。药物诱导后1周行静脉葡萄糖耐量试验: 每只狗经静脉推注10%的葡萄糖(0.5 g.kg-1),分别于推注前1 h, 5, 15, 30, 60, 120 min取静脉血测血糖及血清C肽值 ,检测糖 尿病狗对葡萄糖刺激的反应。药物诱导前、诱导后第1, 7, 14, 30及60 d分别测定实验性糖 尿病狗的肝功能各项指标。观察狗的进食、进水量、尿量以及体重的变化。
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    1.4 实验性狗糖尿病模型成模标准[2] 四氧嘧啶-链脲霉素联合 给药后24 h血糖升高,48 h以后血糖≥11.1 mmol.L-1,且持续2周维持在此高血糖 水平。

    1.5 病理学组织检查 3个月后处死狗,取狗的胰腺、肝脏、及肾脏标本切 片做病理组织学检查。

    2 结 果

    2.1 四氧嘧啶-链脲霉素联合用药前、后的血糖值 图1示,给药后1~2 h 血糖值升高,形成一个 小峰值,然后逐渐下降,8~13 h血糖值降至最低,出现严重的低血糖状态,此时经皮下注 射10%的葡萄糖溶液,以防止实验狗出现急性低血糖反应及成模后致命的高血糖进一步发 展。14 h后狗的血糖值缓慢升高,至24 h有6/9只狗的血糖值明显升高≥7.3 mmol.L -1 ,48 h有5/9只狗的血糖值≥11.1 mmol.L-1,有8/9只狗的血糖值≥7.3 mmol.L -1。3只雌性 狗在给药后第3 d开始出现食欲减退,体重减轻,经静脉补充每日所需的糖、电解质、维生 素及能量合剂等营养物质,并随时监测血电解质及血糖的变化,结果显示血K+,Na+,C a2+ ,Cl-均在正常范围内,血糖亦无显著增高,尿糖及尿酮定性试验阴性;最终,这3只雌性 狗还是逐渐进入深 昏迷状态,于第5~7 d死亡。7~14 d后5/6只雄性狗的血糖持续维持在高血糖状态,平均 达(22.7±3.2) mmol.L-1,胰岛素用量也从2 U.day-1增至(21.4±2.4) U.day-1;1/6只雄性狗血糖值维持在(7.3~9.1) mmol.L-1之间,尿糖定性为 阴性。
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    图1 四氧嘧啶链脲霉素联合给药前、后血 糖的变化

    Fig.1 Changes in serum glucose for 336 hou rs after administration of alloxan-stretozotocin

    2.2 联合给药后的肝功能指标 给药后测定实验性糖 尿病狗的肝功能各项指标(包括血清总蛋白、白蛋白、球蛋白、黄胆指数等)均属正常范围内 ,图2为血清谷丙转氨酶的变化。

    2.3 联合给药后的葡萄糖耐量试验 联合给药后7 d,动物血清C肽水平降低 ,给5/6只实验性糖尿病狗行静脉葡萄糖耐量试验,C肽对葡萄糖刺激无反应(图3)。

    2.4 联合给药后动物的一般表现 给药后24 h狗恢复正常饮食,随后5/6只 狗的进食及饮水量增 加,尿量亦增加,体重则减轻,表现为典型的多饮、多食、多尿、体重减轻。至胰岛移植前 (给药后16~30 d),5只狗的体重较给药前平均减轻(1.2±0.6) kg。
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    2.5 病理学检查 3个月后处死实验性糖尿病狗,取狗的肝脏、肾脏、胰腺 标本做病理组织学 检查,肉眼观察肝、肾、胰腺大小、形态无异常,脏器表面光滑,有光泽,未见淤斑及结节 样改变。病理组织切片显示胰腺分叶结构清晰,胰腺外分泌组织结构正常,而其中的胰岛萎 缩,未见再生的胰岛细胞(图4)。肝脏的肝细胞大小、形态正常,无纤维增生、变性、坏死 ,肝小叶结构清楚,汇管区清晰,未见炎症细胞聚集(图5)。肾脏的肾小球结构完整,未见 系膜组织增生,肾小管上皮细胞正常,未见管型等异常改变(图6)。

    图2 给药前后血清谷丙转氨酶的变化

    Fig.2 Changes in serum ALT before an d after administration of alloxan-STZ
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    图3 四氧嘧啶-链脲霉素联合给药后2周血清C 肽对葡萄糖刺激的反应

    Fig.3 Changes in serum C-peptide in res ponse to glucose tolerance test in dogs after 2 weeks of administration of allox an-STZ

    图4 给药后3月胰腺小叶结构清晰,其内胰 岛细胞变性萎缩(▲),胰腺外分泌组织正常

    Fig.4 Islet cells in pancre as were de generative(▲), pancreatic lobule and exocrine gland were normal after 3 months with chemically induced diabetes mellitus
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    图5 给药后3月肝细胞大小、形态正常,无增生 、变性、坏死,肝小叶结构清楚

    Fig.5 Hepatic cells were normal, structur e of lobule in the liver was normal, and did not show the proliferation, degener ation or necrosis after 3 months with chemically induced diabetes mellitus

    图6 给药后3月肾小球结构清晰、完整,未见系 膜增生反应,肾小管上皮细胞无损害

    Fig.6 Glomerulis were clear and complete , and there was not any sign of mesangial proliferation. Epithelial of renal tub ule didn't damaged after 3 months with chemically induced diabetes mellitus
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    3 讨 论

    目前制作实验性糖尿病模型的方法及途径很多,用于大动物狗的糖尿病模型制作方法常 见有3种[3]:①手术切除全部胰腺;②药物诱导;③手术切除部分胰腺加药物诱导 。手术切 除虽然成模率高,但手术创口大,很容易损伤十二指肠血供而引起十二指肠坏死,导致动物 死亡;胰腺切除还可引起术区及伤口的感染,导致较严重的并发症,全胰切除则胰腺外分泌 腺组织亦被切除,实验性糖尿病狗需长期补充外分泌腺所分泌的多种胰酶,对慢性糖尿病的 试验观察非常不利,因此笔者采用第二种方法。药物诱导实验性糖尿病又分为单一给药和联 合给药。笔者选用四氧嘧啶-链脲霉素联合给药,同时减少了二者的剂量,既降低了由于单 用四氧嘧啶对肝、肾的损害,又减少了由于单用链脲霉素剂量过大而致死或剂量过小而成模 率低的缺点。Black[1]等报道四氧嘧啶、链脲霉素选择性损伤β细胞,而胰岛朗格 罕氏细胞 α,δ细胞保持不变。在药物诱导2 h时已有散在的β细胞变性,且进展很快,但分泌颗粒 仍保持在胰岛素包涵体内。在诱导后10 h左右可出现急性低血糖的反应,笔者认为可能与β 细胞进一步变性、坏死,其内的胰岛素分泌颗粒释放出来,造成血胰岛素短暂性升高,导致 血糖急剧下降有关,因此在特定的时间(如联合给药后的第8, 10及13 h)及时经皮下补充适 量的葡萄糖,一可防止急性低血糖反应,二可防止实验性狗成糖尿病模型后高血糖的进一步 发展而致动物死亡。本实验四氧嘧啶链-脲霉素联合给药后的血糖变化曲线与文献报道 [4]的 基本一致。本实验在联合给药后第3 d 3只雌性狗不明原因出现食欲减退,活动量减少,但 测肝功能、血糖及水电解质均无异常,虽经静脉途径补充每日所需营养物质,但最终未能幸 免进入深昏迷而于联合给药后的第5~7 d死亡,动物尸体解剖取肝、肾等重要脏器标本做病 理学检查亦无明显的异常。Mordes[5]等报道选用雄性大鼠制备糖尿病模型成模率 明显高于 雌性大鼠。其他国内、外文献[4,6]亦大多选用雄性动物制作动物模型,但 均未对其做进 一步阐述。笔者推测认为还可能与雌、雄性狗的性激素分泌调节存在着差异有关,但具体是 何种性激素在其中起调节作用、怎样调节还有待进一步的研究。1只雄性狗(体重为8 kg)的 血糖值在联合给药后血糖值随时间的变化小,24 h后仅轻度升高,尿糖定性试验阴性,可能 与试验动物狗对链脲霉素或四氧嘧啶的敏感性具有体重依赖性有关。Masiello等[6] 曾用不同 体重的小鼠对不同剂量的STZ进行成模研究,认为动物体重越小,对STZ的敏感性越低。本实 验通过化学药物诱导的方法制作实验性糖尿病模型,6只雄性狗成模率达83%,糖尿病状态稳 定,无自动逆转的征像和记录。联合用药使四氧嘧啶及链脲霉素的剂量均降低,减少了药物 对肝、肾功能的损害。本实验病理结果证实实验动物肝、肾无损害,因此,联合用药化学诱 导雄性大动物I型糖尿病模型制作的方法安全、简单、可靠,无明显副作用,成模率高,是 较理想的制作大动物I型糖尿病模型的方法。但在给药后特定的时间内补充一定量的葡萄糖 对防止发生致命的低血糖和预防成模以后致命的高血糖的发展是必要的。
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    参考文献:

    [1] Black HE, Rosenblum IY, Charles CC, Chemically induced (streptozo tocin-a lloxan) diabetes mellitus in the dog [J]. AM J Path, 1980, 98(2):295-305.

    [2] 陈道瑾,黄建华,孙维佳,等.狗全胰切除制作实验性糖尿病模 型[J].中华实验外科杂志,1992,9(1):30-31.

    [3] 袁晖,李汝权,梁达晃,等.犬糖尿病模型制作和胰腺移植的实验[J]. 中华器官 移植杂志,1998,19(3),188.

    [4] 于德民,吴锐,尹潍,等.实验性链脲佐菌素糖尿病动物模型的研究[J].中国糖尿 病杂志,1995,3(2):105-109.

    [5] Mordes JP, Willy MS. Influence of age and sex on inseptibity to STZ diabe tes[J]. Diabetes, 1980, 29(Suppl 2):132-133.

    [6] Masiello P, Paoli A De, Bergamini E. Age-dependent changes in the sensi tivity of the rat to a dibetogenic agent (Streptozotocin)[J], Endocrinology, 1 975, 96:787-789., http://www.100md.com