2型糖尿病大鼠模型研究概况(1)
【摘要】 目的：综述近年来2型糖尿病(T2DM)大鼠模型的研究进展及对其优缺点进行评价和未来同类模型的展望。方法：主要对T2DM大鼠模型的建立技术和方法进行综合性评价。结果：T2DM大鼠模型目前可以分为自发性T2DM和实验性T2DM模型,且仍有较大发展空间。结论：经过综合评价研究，认为各种建模方法均有优缺点，目前较认可的是实验性T2DM大鼠模型，因价格低廉，造模方便而广受欢迎，但仍缺乏一定的造模标准。
【关键词】 2型糖尿病；动物模型；研究概况
随着经济社会的发展，人们的饮食结构、生活方式等发生了很大改变，糖尿病发病率显著上升，尤其T2DM占了较高比例，大概占了糖尿病发病率的90%。T2DM是因人体胰岛素分泌相对不足或靶细胞对胰岛素敏感性降低继而引发糖、蛋白质、脂肪和水电解质等代谢紊乱所导致的疾病。患者典型表现为三多一少，即多饮、多食、多尿表现，同时还伴有身体消瘦、疲乏、烦躁、口渴等临床症状。
, 百拇医药
选择一些合适的动物模型进行动物试验成了我们研究糖尿病的良好途径，我们可以从中比较一些糖尿病药物的作用效果以及其药动学的特点，在临床用药上对评价某套治疗方案的可行性及预后等具有十分重要的参考意义。
目前研究的临床T2DM动物模型主要集中在大鼠上，这可能是由于大鼠作为T2DM动物模型相对较稳定且与人T2DM表现相似的优点。因此我们在下面综述近几年来国内外有关临床T2DM大鼠模型研究的情况。
总体上来说，目前临床T2DM研究的大鼠模型主要分为两类，一类是自发性T2DM大鼠模型，另一类则是实验性T2DM大鼠模型，考虑到成本及方便程度，目前以后者居多。
1 实验性T2DM大鼠模型
1.1 单纯高脂高糖引发的T2DM 在试验中，通过较长时间给予大鼠过量的高糖高脂饮食，发现能够诱导出较满意的T2DM大鼠模型，从而能为进一步研究奠定良好的基础。目前认为其机理可能是高糖高脂饲料会导致胰岛B细胞超负荷，进而使胰岛细胞发生损伤、萎缩甚至死亡，胰岛的功能因此下降，继而建立起伴胰岛素抵抗的T2DM模型。鲁瑾[1]等采用61%的高脂饮食，饲养大鼠7周后，大鼠就出现了高胰岛素血症，且形成了明显的胰岛素抵抗，是一个十分可靠的胰岛素抵抗模型。张丽锋[2]等给予W istar大鼠脂肪热比为59%的饲料, 喂养4周，均出现胰岛素抵抗，多项研究试验表明高脂饮食可以诱发产生可靠的糖尿病大鼠模型。
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1.2 应用STZ药物诱导产生的大鼠模型 由于高糖高脂饲料相对用时较长，且饲料成本相应较高，因此合理使用链脲菌素(STZ)是目前许多研究者所推崇的造模方法。研究认为，STZ具有选择性破坏胰岛B细胞的作用，使大鼠产生胰岛素抵抗的糖尿病。
目前，利用这种方法诱导模型主要分为直接使用STZ注射建模以及配合高脂饮食建模两种，而后者又可以按照注射STZ前进食和注射STZ后进食分为两类。
王志刚[3]等将大鼠禁食16~ 18h 后尾静脉注射STZ( 25mgPkg) , 两周后, 做葡萄糖耐量实验, 发现动物已经出现糖耐量异常, 表明T2DM模型建立初步成功。
结合饮食和注射STZ的优点，可以缩短造模时间，提高模型的成功率现在是许多研究者所推崇的。洪丽莉等[4] 选SD大鼠, 先喂以高脂高糖饲料4周,饮3%的果糖水,导致胰岛素抵抗,继以小剂量STZ( 30 mg /kg)腹腔注射1次, 2周后诱导建立了稳定的T2DM模型。
, http://www.100md.com
当然也有研究者通过先注射STZ，然后再用高脂饮食培养建模，同样也获得了成功。刘欣秋等[5]在实验中采用这种方法，8周后成功建成T2DM大鼠模型。
目前这两种建模方法的优点和缺点尚在研究中，到底是先注射STZ好还是后注射好，仍亟待深入考察比较，以便为临床T2DM动物模型建立一定标准和指南，更快更好地促进生物医学的发展。
1.3 STZ诱导糖尿病大鼠模型的成功率影响因素研究现况 药物诱导糖尿病动物模型的成功率受诸多因素影响, 如给药剂量、给药方法、STZ的不同溶剂、大鼠品种因素等。目前STZ的剂量大小还没有统一认识, 造模成功率报道也不尽相同。
李桂云等[6] 将4周龄SPF级雄性SD大鼠高糖高脂饲料喂养4周, 分别按50mg/ kg 、40mg/kg、30mg/kg体重剂量腹腔注射STZ建立T2DM大鼠模型, 结果: 40mg/kg剂量组大鼠的成模率最高( 73.3% ), 成模大鼠具有胰岛素抵抗、高血糖、高胰岛素血症和血脂紊乱的T2DM临床特征。认为短期高糖高脂饮食联合STZ腹腔注射建立T2DM SD大鼠模型的STZ最佳注射剂量为40mg/kg。
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而宋立江等[7] 研究了不同溶剂溶解STZ对造模成功率的影响。结果pH4. 5柠檬酸PBS造模成功率高达86. 7%, 认为pH 4. 5柠檬酸PBS可以作为理想的溶剂。郭学军等[8]W istar大鼠成模率和死亡率均高于SD大鼠。
1.4 转基因大鼠模型 转基因技术的应用极大地促进了动物医学研究的发展，将人类的基因片段或者是多肽、蛋白质等转到大鼠上，可以制备出T1DM或T2DM动物模型，且相比以上的较稳定，容易繁殖培育，同时因与人类具有同源性，更能反映基因作用的真实性，是目前较为先进的技术。
但这种方法的弊端有两个：第一，因人类的基因片段、蛋白质对大鼠来说，都是外源蛋白，由于作用环境改变，可能会造成相应的蛋白因差异而未能达到相应临床表型；第二，在诱导过程中，还需要有比较合适可靠的载体，以使基因片段能顺利移植到动物体内，进而克隆繁殖，这无论在时间、经济上还是技术上成本都是比较高的。
, 百拇医药 2 自发性T2DM大鼠模型
自发性2型糖尿病大鼠目前主要有中国地鼠、G /K 大鼠、OLETF大鼠、ZDF大鼠等, 这类大鼠多数肥胖, 有明显的高胰岛素血症, 类似人T2DM的发病特征, 国外研发口服抗糖尿病及并发症的新药多选用这类动物。[9]
2.1 中国地鼠自发性模型 原为我国黄河以北一些省份的优势鼠种。由美国Meier和Yer2ganian将黑线仓鼠通过近亲繁殖获得近交系,该类地鼠具有自发性、遗传性糖尿病特点，发病率可达90%，雌性多于雄性。以中轻度高血糖为特征, 血清胰岛素表现多样, 胰岛细胞的病变程度不一, 类似于人T2DM。
2.2 G/K大鼠 G/K 大鼠来源于日本,是一种常用的自发性非肥胖型T2DM实验动物模型, 具有高血糖、高胰岛素血症、胰岛素抵抗出现早的特点。认为其发病机制可能是由于骨骼的糖元合成酶不能有效地将多余的葡萄糖转化为糖元贮存起来, 从而使动物出现高血糖。其具有与人类T2DM 微血管并发症相似的改变。
Partha B认为G/K是研究糖尿病最好的动物模型, 但是其发病过程中B细胞数目降低后有一个增殖的过程, 这与人类发病情况有很大不同, 这也是人们限制G/K大鼠应用的关键[10]。
2.3 ZDF大鼠 肥胖Zucker大鼠其特征为肥胖、胰岛素抵抗、高胰岛素血症、高血脂、高血糖、高血压,受常染色体隐性遗传基因影响,其隐性基因名称为fa。有研究者发现其肥胖与血脑屏障上的瘦素载体减少有关, 瘦素与中枢神经系统受体结合能够启动调节摄食和机体能量平衡,此平衡被打破可导致肥胖发生。肥胖Zucker大鼠是研究糖尿病血管病变的理想模型[11]。, http://www.100md.com(娄伟成 宣金 吴赛华 王芳芳)
【关键词】 2型糖尿病；动物模型；研究概况
随着经济社会的发展，人们的饮食结构、生活方式等发生了很大改变，糖尿病发病率显著上升，尤其T2DM占了较高比例，大概占了糖尿病发病率的90%。T2DM是因人体胰岛素分泌相对不足或靶细胞对胰岛素敏感性降低继而引发糖、蛋白质、脂肪和水电解质等代谢紊乱所导致的疾病。患者典型表现为三多一少，即多饮、多食、多尿表现，同时还伴有身体消瘦、疲乏、烦躁、口渴等临床症状。
, 百拇医药
选择一些合适的动物模型进行动物试验成了我们研究糖尿病的良好途径，我们可以从中比较一些糖尿病药物的作用效果以及其药动学的特点，在临床用药上对评价某套治疗方案的可行性及预后等具有十分重要的参考意义。
目前研究的临床T2DM动物模型主要集中在大鼠上，这可能是由于大鼠作为T2DM动物模型相对较稳定且与人T2DM表现相似的优点。因此我们在下面综述近几年来国内外有关临床T2DM大鼠模型研究的情况。
总体上来说，目前临床T2DM研究的大鼠模型主要分为两类，一类是自发性T2DM大鼠模型，另一类则是实验性T2DM大鼠模型，考虑到成本及方便程度，目前以后者居多。
1 实验性T2DM大鼠模型
1.1 单纯高脂高糖引发的T2DM 在试验中，通过较长时间给予大鼠过量的高糖高脂饮食，发现能够诱导出较满意的T2DM大鼠模型，从而能为进一步研究奠定良好的基础。目前认为其机理可能是高糖高脂饲料会导致胰岛B细胞超负荷，进而使胰岛细胞发生损伤、萎缩甚至死亡，胰岛的功能因此下降，继而建立起伴胰岛素抵抗的T2DM模型。鲁瑾[1]等采用61%的高脂饮食，饲养大鼠7周后，大鼠就出现了高胰岛素血症，且形成了明显的胰岛素抵抗，是一个十分可靠的胰岛素抵抗模型。张丽锋[2]等给予W istar大鼠脂肪热比为59%的饲料, 喂养4周，均出现胰岛素抵抗，多项研究试验表明高脂饮食可以诱发产生可靠的糖尿病大鼠模型。
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1.2 应用STZ药物诱导产生的大鼠模型 由于高糖高脂饲料相对用时较长，且饲料成本相应较高，因此合理使用链脲菌素(STZ)是目前许多研究者所推崇的造模方法。研究认为，STZ具有选择性破坏胰岛B细胞的作用，使大鼠产生胰岛素抵抗的糖尿病。
目前，利用这种方法诱导模型主要分为直接使用STZ注射建模以及配合高脂饮食建模两种，而后者又可以按照注射STZ前进食和注射STZ后进食分为两类。
王志刚[3]等将大鼠禁食16~ 18h 后尾静脉注射STZ( 25mgPkg) , 两周后, 做葡萄糖耐量实验, 发现动物已经出现糖耐量异常, 表明T2DM模型建立初步成功。
结合饮食和注射STZ的优点，可以缩短造模时间，提高模型的成功率现在是许多研究者所推崇的。洪丽莉等[4] 选SD大鼠, 先喂以高脂高糖饲料4周,饮3%的果糖水,导致胰岛素抵抗,继以小剂量STZ( 30 mg /kg)腹腔注射1次, 2周后诱导建立了稳定的T2DM模型。
, http://www.100md.com
当然也有研究者通过先注射STZ，然后再用高脂饮食培养建模，同样也获得了成功。刘欣秋等[5]在实验中采用这种方法，8周后成功建成T2DM大鼠模型。
目前这两种建模方法的优点和缺点尚在研究中，到底是先注射STZ好还是后注射好，仍亟待深入考察比较，以便为临床T2DM动物模型建立一定标准和指南，更快更好地促进生物医学的发展。
1.3 STZ诱导糖尿病大鼠模型的成功率影响因素研究现况 药物诱导糖尿病动物模型的成功率受诸多因素影响, 如给药剂量、给药方法、STZ的不同溶剂、大鼠品种因素等。目前STZ的剂量大小还没有统一认识, 造模成功率报道也不尽相同。
李桂云等[6] 将4周龄SPF级雄性SD大鼠高糖高脂饲料喂养4周, 分别按50mg/ kg 、40mg/kg、30mg/kg体重剂量腹腔注射STZ建立T2DM大鼠模型, 结果: 40mg/kg剂量组大鼠的成模率最高( 73.3% ), 成模大鼠具有胰岛素抵抗、高血糖、高胰岛素血症和血脂紊乱的T2DM临床特征。认为短期高糖高脂饮食联合STZ腹腔注射建立T2DM SD大鼠模型的STZ最佳注射剂量为40mg/kg。
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而宋立江等[7] 研究了不同溶剂溶解STZ对造模成功率的影响。结果pH4. 5柠檬酸PBS造模成功率高达86. 7%, 认为pH 4. 5柠檬酸PBS可以作为理想的溶剂。郭学军等[8]W istar大鼠成模率和死亡率均高于SD大鼠。
1.4 转基因大鼠模型 转基因技术的应用极大地促进了动物医学研究的发展，将人类的基因片段或者是多肽、蛋白质等转到大鼠上，可以制备出T1DM或T2DM动物模型，且相比以上的较稳定，容易繁殖培育，同时因与人类具有同源性，更能反映基因作用的真实性，是目前较为先进的技术。
但这种方法的弊端有两个：第一，因人类的基因片段、蛋白质对大鼠来说，都是外源蛋白，由于作用环境改变，可能会造成相应的蛋白因差异而未能达到相应临床表型；第二，在诱导过程中，还需要有比较合适可靠的载体，以使基因片段能顺利移植到动物体内，进而克隆繁殖，这无论在时间、经济上还是技术上成本都是比较高的。
, 百拇医药 2 自发性T2DM大鼠模型
自发性2型糖尿病大鼠目前主要有中国地鼠、G /K 大鼠、OLETF大鼠、ZDF大鼠等, 这类大鼠多数肥胖, 有明显的高胰岛素血症, 类似人T2DM的发病特征, 国外研发口服抗糖尿病及并发症的新药多选用这类动物。[9]
2.1 中国地鼠自发性模型 原为我国黄河以北一些省份的优势鼠种。由美国Meier和Yer2ganian将黑线仓鼠通过近亲繁殖获得近交系,该类地鼠具有自发性、遗传性糖尿病特点，发病率可达90%，雌性多于雄性。以中轻度高血糖为特征, 血清胰岛素表现多样, 胰岛细胞的病变程度不一, 类似于人T2DM。
2.2 G/K大鼠 G/K 大鼠来源于日本,是一种常用的自发性非肥胖型T2DM实验动物模型, 具有高血糖、高胰岛素血症、胰岛素抵抗出现早的特点。认为其发病机制可能是由于骨骼的糖元合成酶不能有效地将多余的葡萄糖转化为糖元贮存起来, 从而使动物出现高血糖。其具有与人类T2DM 微血管并发症相似的改变。
Partha B认为G/K是研究糖尿病最好的动物模型, 但是其发病过程中B细胞数目降低后有一个增殖的过程, 这与人类发病情况有很大不同, 这也是人们限制G/K大鼠应用的关键[10]。
2.3 ZDF大鼠 肥胖Zucker大鼠其特征为肥胖、胰岛素抵抗、高胰岛素血症、高血脂、高血糖、高血压,受常染色体隐性遗传基因影响,其隐性基因名称为fa。有研究者发现其肥胖与血脑屏障上的瘦素载体减少有关, 瘦素与中枢神经系统受体结合能够启动调节摄食和机体能量平衡,此平衡被打破可导致肥胖发生。肥胖Zucker大鼠是研究糖尿病血管病变的理想模型[11]。, http://www.100md.com(娄伟成 宣金 吴赛华 王芳芳)