冉紅兵

荊州市第三人民醫(yī)院(湖北荊州434000)

由于2型糖尿病相關(guān)研究工作不可能直接在人體上進(jìn)行，動(dòng)物模型便成為科研工作中十分重要的幫手，模型的優(yōu)劣直接關(guān)系著最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠程度。近年來，為了更好的建立從病因上模擬人類2型糖尿病動(dòng)物模型，人們做了大量的相關(guān)研究工作。由于實(shí)驗(yàn)性2型糖尿病動(dòng)物模型，造模原理明確，重復(fù)性好，在實(shí)際研究工作中最常用，因此，本文按不同造模原理分類，對(duì)幾種常見的實(shí)驗(yàn)性2型糖尿病動(dòng)物模型建立方法進(jìn)行綜述，望能為糖尿病相關(guān)研究工作提供動(dòng)物模型建立方面的參考。

1 化學(xué)誘導(dǎo)建立2型糖尿病動(dòng)物模型

1.1 鏈脲佐菌素誘導(dǎo)建立2型動(dòng)物模型 鏈脲佐菌素［1－4］(streptozotocin，STZ) 是一種藥效強(qiáng)大的烷基化劑，能干擾葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)，影響葡萄糖激酶的功能，誘導(dǎo)DNA雙鏈的斷裂。目前認(rèn)為，STZ抑制體內(nèi)胰島素水平是通過引起特殊位點(diǎn)的烷基化，進(jìn)一步導(dǎo)致多聚ADP－核糖體激活，從而引起胞內(nèi)NAD+和ATP消耗，最終導(dǎo)致大量反應(yīng)性氧簇產(chǎn)生。因此，利用STZ誘導(dǎo)建立2型糖尿病模型十分常見。

有研究者［5］為了使造模過程趨于自然，胰島β細(xì)胞功能緩慢降低，采用對(duì)8周齡左右SD大鼠進(jìn)行連續(xù)數(shù)天(3～5 d)注射低劑量STZ(20 mg/kg)的方法建立模型。由于高脂肪飲食與低劑量STZ均能誘導(dǎo)產(chǎn)生2型糖尿病模型，故有不少研究者采用將兩種方法聯(lián)用的方式用于模型的建立，例如，采用先對(duì)小鼠［6－7］或大鼠［8－10］進(jìn)行長(zhǎng)期高脂肪飲食誘導(dǎo)大鼠產(chǎn)生胰島素抵抗，再腹腔注射低劑量STZ的方法造模，能成功建立發(fā)病過程自然且與人類2型糖尿病代謝特征相似的鼠類模型。此原理同樣適用于體型較大的動(dòng)物，例如，有研究者［11］為了創(chuàng)建一種先發(fā)生與肥胖相關(guān)的胰島素抵抗，接著出現(xiàn)β細(xì)胞功能緩慢降低導(dǎo)致輕度糖尿病或葡萄糖耐受量輕度受損2型糖尿病犬模型，采用高脂肪飲食誘導(dǎo)致其胰島素敏感性降低后，進(jìn)行一次性三種不同低劑量STZ(15～30 mg/kg)，成功建立了具有肥胖、胰島素抵抗和不同程度糖耐量的2型糖尿病犬模型。此外可以根據(jù)特殊的目的與其他方法聯(lián)用，例如，有研究者［12］為建立2型糖尿病腎病模型，通過對(duì)8周齡雄性SD大鼠靜脈注射STZ(40 mg/kg)9 d后，進(jìn)行右側(cè)腎臟切除手術(shù)，并于手術(shù)兩周后喂以高脂肪飲食，成功建立了生理、生化、組織學(xué)指標(biāo)隨時(shí)間變化近似于人類的2型糖尿病腎病模型。

1.2 四氧嘧啶誘導(dǎo)建立2型動(dòng)物模型 四氧嘧啶(alloxan，ALX)是胰島β細(xì)胞毒劑，可通過氧化－SH基團(tuán)，抑制葡萄糖激酶，產(chǎn)生自由基，干擾細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)［13］，選擇性損傷胰島β細(xì)胞，導(dǎo)致胰島素缺乏、高血糖，常用于1型糖尿病模型制備。但近年來出現(xiàn)了不少以小劑量四氧嘧啶直接誘導(dǎo)建立2型糖尿病動(dòng)物模型的實(shí)驗(yàn)研究。例如，有研究者采用對(duì)SD大鼠進(jìn)行一次性腹腔注射［14］或舌下靜脈注射［15］40 mg/kg ALX的方法，成功建立了2型糖尿病大鼠模型。也有采用對(duì)Gottingen小型豬頸靜脈推注80 mg/kg ALX的方法［16］，導(dǎo)致胰島β細(xì)胞大量減少，成功建立了2型糖尿病小型豬模型。

化學(xué)誘導(dǎo)法(STZ/ALX)可選擇的損傷胰島β細(xì)胞，導(dǎo)致胰島素分泌減少，而剩余的胰島素可以令模型動(dòng)物在不接受任何胰島素治療的情況下存活較長(zhǎng)時(shí)間，致死率較低，造模成本相對(duì)較低，耗時(shí)短，操作方法也容易掌握。但此方法是直接對(duì)胰島β細(xì)胞造成損傷，導(dǎo)致胰島素分泌相對(duì)不足，而不是造成了對(duì)胰島素的敏感性降低的模型，且由于動(dòng)物長(zhǎng)期自發(fā)再生胰島β細(xì)胞可導(dǎo)致模型不夠穩(wěn)定，不適于長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)，所用化學(xué)試劑對(duì)主要臟器有一定的毒性。

2 高能飲食誘導(dǎo)建立2型動(dòng)物模型

高能飲食，主要是脂肪和(或)糖類物質(zhì)含量較高的食物。有研究表明，高能飲食可使動(dòng)物脂肪細(xì)胞過度增殖，因此產(chǎn)生的肥胖又能進(jìn)一步引起胰島素抵抗和糖尿病［17］，于是有研究者采用高脂肪飲食誘導(dǎo)條件下具有發(fā)展為非胰島素依賴型糖尿病遺傳傾向的C57BL/6J小鼠［18］以及 C57BL/6和 DBA/2 F－代雜合子BDF1小鼠［19］的方法建立胰島素抵抗型糖尿病模型。然而不同品系的動(dòng)物對(duì)飲食誘導(dǎo)的敏感性可能存在一定的差異，例如，Chen H［20］等經(jīng)過8個(gè)月對(duì)3個(gè)品系(農(nóng)大、巴馬、五指山)的中國(guó)小型豬喂以高蔗糖、高脂肪的方式誘導(dǎo)建立2型糖尿病模型，比較它們的易感性，發(fā)現(xiàn)巴馬和五指山小型豬對(duì)誘導(dǎo)作用相對(duì)敏感，而農(nóng)大小型豬則表現(xiàn)出相對(duì)的抵抗性。此外，也有采用高糖飲食誘導(dǎo)方法成功造模的，例如，有研究者［21］采用61%的果糖飲食誘導(dǎo)青年雄性Wistar大鼠16周的方法成功建立了具有心臟病變而沒有內(nèi)皮功能障礙、觸覺疼痛異常外周神經(jīng)病變和視網(wǎng)膜病變的2型糖尿病大鼠模型。

高能飲食誘導(dǎo)建立的2型糖尿病模型有具有類似人類2型糖尿病發(fā)病病因的優(yōu)勢(shì)，既能較好的表現(xiàn)出與人類相似的發(fā)病癥狀，又不會(huì)因化學(xué)試劑誘導(dǎo)而導(dǎo)致體內(nèi)重要器官受損，被廣泛用于多種病因病理，特別是因營(yíng)養(yǎng)過剩導(dǎo)致的2型糖尿病相關(guān)的研究工作中。

3 轉(zhuǎn)基因或基因敲除建立2型動(dòng)物模型

轉(zhuǎn)基因技術(shù)［22］是指將人工分離和修飾的基因?qū)氲缴矬w基因組中，引起生物的性狀的可遺傳修飾的技術(shù)?；蚯贸夹g(shù)是指通過一定的途徑使機(jī)體特定的基因失活或缺失的技術(shù)，主要是應(yīng)用DNA同源重組原理，用設(shè)計(jì)同源片段替代靶基因片段，從而達(dá)到基因敲除的目的。有研究表明，2型糖尿病的產(chǎn)生于發(fā)展與多種基因有關(guān)［23－25］，采用轉(zhuǎn)基因或基因敲除技術(shù)可以成功建立各種具有不同病理生理特征的2型糖尿病動(dòng)物模型，因此發(fā)展的十分迅猛［26］。

常見的轉(zhuǎn)基因或基因敲除動(dòng)物包括與胰島素和胰島素受體以及胰島素下游信號(hào)元件相關(guān)基因，如:IRS－1［27－29］、IRS－2［27－29］、GLUT－4［27］、PTP－1B［27］等基因敲除小鼠;PPAR－γ［27，30］組織特定基因敲除小鼠;葡萄糖激酶［31］(GK)或 GLTU－2［27］基因敲除小鼠;肝臟特異性胰島素受體基因敲除小鼠［32］(iLIRKO);β細(xì)胞特定基因敲除小鼠［33］;sqstm1基因敲除(OK)小鼠［34］;骨骼肌特異性 LPL(SMLPL(－/－))基因敲除小鼠［35］;IRS－1/IRS－2 雙基因敲除小鼠［36］;IRS－1+/－/GK+/－［27］雙基因敲除小鼠;人胰島淀粉樣蛋白多肽過度表達(dá)大鼠［27］;GIPR(dn)［37］轉(zhuǎn)基因小鼠;下丘腦腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF)轉(zhuǎn)基因小鼠模型［38］等。

應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)或基因敲除技術(shù)建立的2型糖尿病基因動(dòng)物模型，不僅能表現(xiàn)出自輕度到重度高血糖癥，胰島素抵抗，高胰島素，葡萄糖耐受量損傷等多種不同的2型糖尿病表型特征［27，32］，還能明確解釋與產(chǎn)生胰島素抵抗和β機(jī)能障礙相關(guān)的機(jī)制，幫助人們從基因的角度上更好的了解糖尿病產(chǎn)生的原因及發(fā)病機(jī)制。但此造模方法對(duì)實(shí)驗(yàn)者、實(shí)驗(yàn)環(huán)境及相關(guān)儀器設(shè)備均有較高的要求，成本較高，不適于一般的科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)。

4 手術(shù)建立2型糖尿病動(dòng)物模型

利用外科手術(shù)對(duì)動(dòng)物進(jìn)行完全胰腺切除手術(shù)常用于1型糖尿病動(dòng)物模型的建立，但采用部分胰切除手術(shù)的方法則可用來建立2型糖尿病狗、豬、靈長(zhǎng)及嚙齒類動(dòng)物模型［32］。例如，有研究者就對(duì)BALB/c小鼠進(jìn)行50%胰腺切除手術(shù)，并聯(lián)合使用350 mg/kg煙酰胺和200 mg/kg的STZ，成功建立了能長(zhǎng)期維持高血糖狀態(tài)，有效降低化學(xué)誘導(dǎo)致死率的2型糖尿病動(dòng)物模型［39］。

此法建立的模型可避免化學(xué)試劑對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物器官的細(xì)胞毒性作用，可模擬人類胰島β細(xì)胞大量減少。但需要經(jīng)歷復(fù)雜的手術(shù)過程，所造模型存在一些消化系統(tǒng)問題，對(duì)其他的胰島細(xì)胞也有損傷，且致死率較高。

5 中西結(jié)合的多因素復(fù)合制作病癥結(jié)合2型糖尿病動(dòng)物模型

多因素復(fù)合制作病癥結(jié)合動(dòng)物模型［40］是指在中醫(yī)藥理論指導(dǎo)下，適當(dāng)結(jié)合現(xiàn)代醫(yī)學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)知識(shí)，分別或同時(shí)采用現(xiàn)代醫(yī)學(xué)病因復(fù)制疾病動(dòng)物模型，使模型動(dòng)物同時(shí)具有疾病與癥候特征。

吳憶［41］等采用對(duì)清潔級(jí)SD大鼠進(jìn)行尾靜脈注射STZ30mg/kg，造成糖尿病模型(血糖＞16.7 mmol/L)后用中藥青皮、枳殼、附子成功建立了中醫(yī)氣陰兩虛癥候的2型糖尿病動(dòng)物模型。李敬林［46］等應(yīng)用STZ造成大鼠糖尿病后運(yùn)用中藥的四氣五味的藥性，應(yīng)用辛苦及大苦大寒藥物損傷機(jī)體陽氣、津液來研制陰陽兩虛型2型糖尿病的動(dòng)物模型，溫?zé)崴幑辔箘?dòng)物形成虛熱證模型是一種較成功的方法，用溫?zé)崴巵硌兄脐幪摕崾⑿?型糖尿病的動(dòng)物模型，用疏肝破氣和溫?zé)嵫兄茪怅巸商撔?型糖尿病的動(dòng)物模型;寒性凝滯，寒凝氣滯，寒凝血瘀應(yīng)用大寒大涼中藥灌服研制血瘀氣滯2型糖尿病動(dòng)物模型。

中藥造?？杀苊鈫我坏幕瘜W(xué)藥物造模毒性大，易致動(dòng)物死亡，缺乏中醫(yī)特色的局限性，并能模擬出更接近于人的內(nèi)在變化的動(dòng)物模型，證明了應(yīng)用傳統(tǒng)的糖尿病造模方法與糖尿病病癥特點(diǎn)和中藥四氣五味藥性理論相結(jié)合，共同研制2型糖尿病病癥結(jié)合動(dòng)物模型，這些模型適用于中醫(yī)中藥以及中西結(jié)合治療2型糖尿病的相關(guān)研究。

6 結(jié)語

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)實(shí)驗(yàn)性2型糖尿病動(dòng)物模型的研究不少。但尚無一種公認(rèn)的理想的方法。實(shí)驗(yàn)性2型糖尿病動(dòng)物模型的建立有多種途徑，但各有優(yōu)缺點(diǎn)。在實(shí)際工作中，我們應(yīng)根據(jù)時(shí)間、經(jīng)費(fèi)、所進(jìn)行的研究工作的具體要求和目的等選擇合適的造模方式建立所需的動(dòng)物模型。我們不僅要學(xué)習(xí)已有的造模方法，更要在充分了解造模原理的基礎(chǔ)上，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要把多種造模技術(shù)進(jìn)行有機(jī)組合，提高造模效率及模型的穩(wěn)定性，以利于研究的順利進(jìn)行。

相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，實(shí)驗(yàn)性2型糖尿病動(dòng)物模型的制作將會(huì)取得更深層次的突破。對(duì)2型糖尿病的研究也必將達(dá)到一個(gè)新的高度。

［1］Ke YD，Delerue F，Gladbach A，et al.Experimental diabetes mellitus exacerbates tau pathology in a transgenic mouse model of Alzheimer's disease［J］.PLoS One，2009，4(11):7917.

［2］Zhang M，Lv XY，Li J，et al.The characterization of high－fat diet and multiple low－dose streptozotocin induced type 2 diabetes rat model［J］.Exp Diabetes Res，2008:40－45.

［3］Martha S，Devarakonda KR，Anreddy RN，et al.Effect of aspirin treatment in streptozotocin－induced type 2 diabetic rats［J］.Methods Find Exp Clin Pharmacol，2009，31(5):331－335.

［4］Chen ZH，Li T，Luo B，et al.Protective effect of recombinant adenovirus carrying rat insulin－like growth factor 1 on rat islet beta－cell against strepozotocin－induced impairment in vitro［J］.Zhonghua Shi Yan He Lin Chuang Bing Du Xue Za Zhi，2007，21(2):188－190.

［5］Sotnikova R，Skalaka S，Okruhlicova L，et al.Changes in the function and ultrastructure of vessels in the rat model of multiple low dose streptozotocin－induced diabetes［J］.Gen Physiol Biophys，2006，25(3):289－302.

［6］Mu J，Petrov A，Eiermann GJ，et al.Inhibition of DPP－4 with sitagliptin improves glycemic control and restores islet cell mass and function in a rodent model of type 2 diabetes［J］.Eur J Pharmacol，2009，623(1－3):148－154.

［7］Kusakabe T，Tanioka H，Ebihara K，et al.Beneficial effects of leptin on glycaemic and lipid control in a mouse model of type 2 diabetes with increased adiposity induced by streptozotocin and a high－fat diet［J］.Diabetologia，2009，52(4):675－683.

［8］Xing XH，Zhang ZM，Hu XZ，et al.Antidiabetic effects of Artemisia sphaerocephala Krasch.gum，a novel food additive in China，on streptozotocin－induced type 2 diabetic rats［J］.J Ethnopharmacol，2009，125(3):410－416.

［9］Huang CQ，Ma GZ，Tao MD，et al.The relationship among renal injury，changed activity of renal 1－alpha hydroxylase and bone loss in elderly rats with insulin resistance or Type 2 diabetes mellitus［J］.J Endocrinol Invest，2009，32(3):196－201.

［10］Islam MS，Choi H.Antidiabetic effect of Korean traditional Baechu(Chinese cabbage)kimchi in a type 2 diabetes model of rats［J］.J Med Food，2009，12(2):292－297.

［11］Ionut V，Liu H，Mooradian V，et al.Novel canine models of obese pre－diabetes and of mild type 2 diabetes［J］.Am J Physiol Endocrinol Metab，2009，20.

［12］Sugano M，Yamato H，Hayashi T，et al.High－fat diet in low－dose－streptozotocin－treated heminephrectomized rats induces all features of human type 2 diabetic nephropathy:a new rat model of diabetic nephropathy［J］.Nutr Metab Cardiovasc Dis，2006，16(7):477－484.

［13］Szkudelski T.The Mechanism of Alloxan and Streptozotocin Action in B Cells of the Rat Pancreas［J］.Physiol Res，2001，50(6):537－546.

［14］Arikawe AP，Daramola AO，Odofin AO，et al.Alloxaninduced and insulin－resistant diabetes mellitus affect semen parameters and impair spermatogenesis in male rats［J］.Afr J Reprod Health，2006，10(3):106－113.

［15］Xia R，Huang P，Shao GM.Nourishing Yin and Promoting Blood Circulation of TCM to Treat Hemorheologic Disorder Induced by Diabetes Mellitus in Rats［J］.Evid Based Complement Alternat Med，2007，4(2):203－207.

［16］Kjems LL，Kirdy BM，Welsh EM，et al.Decrease in beta－cell mass leads to impaired pulsatile insulin secretion，reduced postprandial hepatic insulin clearance，and relative hyperglucagonemia in the minipig［J］.Diabetes，2001，50(9):2001－2012.

［17］Venable MC，Jeukendrup AE.Physical inactivity and obesity:links with insulin resistance and type 2 diabetes mellitus［J］.Diabetes Metab Res Rev，2009，25:18－23.

［18］Jeong S，Yoon M.Fenofibrate inhibits adipocyte hypertrophy and insulin resistance by activating adipose PPARalpha in high fat diet－induced obese mice［J］.Exp Mol Med，2009，41(6):397－405.

［19］Karasawa H，Nagata－Goto S，Takaishi K，et al.A novel model of type 2 diabetes mellitus based on obesity induced by high－fat diet in BDF1 mice［J］.Metabolism，2009，58(3):296－303.

［20］Chen H，Liu YQ，Li CH，et al.The susceptibility of three strains of Chinese minipigs to diet－induced type 2 diabetes mellitus［J］.Lab Anim(NY)，2009，38(11):355－363.

［21］Patel J，Iyer A，Brown L.Evaluation of the chronic complications of diabetes in a high fructose diet in rats［J］.Indian J Biochem Biophys，2009，46(1):66－72.

［22］Gama Sosa MA，De Gasperi R，Elder GA.Animal transgenesis:an overview［J］.Brain Struct Funct，2009(11):25.

［23］Rajala RV，Rajala A，Brush RS，et al.Insulin receptor signaling regulates actin cytoskeletal organization in developing photoreceptors［J］.J Neurochem，2009，110(5):1648－1660.

［24］Fritsche L，Weigert C，ring HU，et al.How insulin receptor substrate proteins regulate the metabolic capacity of the liver－－implications for health and disease［J］.Curr Med Chem，2008，15(13):1316－1329.

［25］Majithia AR，F(xiàn)lorez JC.Clinical translation of genetic predictors for type 2 diabetes［J］.Curr Opin Endocrinol Diabetes Obee，2009，16(2):100－106.

［26］Ridderstr le M，Groop L.Genetic dissection of type 2 diabetes［J］.Mol Cell Endocrinol，2009，297(1－2):10－17.

［27］Srinivasan K，Ramarao P.Animal models in type 2 diabetes research:an overview［J］.Indian J Med Res，2007，125(3):451－472.

［28］Ogata N，Kawaguchi H.Involvement of insulin and IGF－1 signaling molecules in bone metabolism［J］.Clin Calcium，2008，18(5):614－622.

［29］Austad S.Advances in vertebrate aging research 2007［J］.Aging Cell，2008，7(2):119－124.

［30］Medina－Gomez G，Gray S，Vidal－Puig A.Adipogenesis and lipotoxicity:role of peroxisome proliferator－activated receptor gamma(PPARgamma)and PPARgammacoactivator－1(PGC1) ［J］.Public Health Nutr，2007，10(10A):1132－1137.

［31］Gorman T，Hope DC，Brownlie R，et al.Effect of high－fat diet on glucose homeostasis and gene expression in glucokinase knockout mice［J］.Diabetes Obes Metab，2008，10(10):885－897.

［32］Escribano O，Guillén C，Nevado C，et al.Beta－Cell hyperplasia induced by hepatic insulin resistance:role of a liver－pancreas endocrine axis through insulin receptor A isoform［J］.Diabetes，2009，58(4):820－828.

［33］Tanabe K，Liu Z，Patel S，et al.Genetic deficiency of glycogen synthase kinase－3beta corrects diabetes in mouse models of insulin resistance［J］.PLoS Biol，2008，6(2):e37.

［34］Okada K，Yanagawa T，Warabi E，et al.The alpha－glucosidase inhibitor acarbose prevents obesity and simple steatosis in sequestosome 1/A170/p62 deficient mice［J］.Hepatol Res，2009，39(5):490－500.

［35］Wang H，Knaub LA，Jensen DR，et al.Skeletal musclespecific deletion of lipoprotein lipase enhances insulin signaling in skeletal muscle but causes insulin resistance in liver and other tissues［J］.Diabetes，2009，58(1):116－124.

［36］Cheng Z，Guo S，Copps K，et al.Foxo1 integrates insulin signaling with mitochondrial function in the liver［J］.Nat Med，2009，15(11):1307－1311.

［37］Herbach N，Schairer I，Blutke A，et al.Diabetic kidney lesions of GIPRdn transgenic mice:podocyte hypertrophy and thickening of the GBM precede glomerular hypertrophy and glomerulosclerosis［J］.Am J Physiol Renal Physiol，2009，296(4):819－829.

［38］Cao L，Lin EJ，Cahill MC，et al.Molecular therapy of obesity and diabetes by a physiological autoregulatory approach［J］.Nat Med，2009，15(4):447－454.

［39］Kurup S，Bhonde RR.Combined effect of nicotinamide and streptozotocin on diabetic status in partially pancreatectomized adult BALB/c mice［J］.Horm Metab Res，2000，32(8):330－334.

［40］Li JL，Wang TY，Wang LZ，et al.Establishment of“Disease and Syndrome Combined”Rat Model of Type 2 Diabetes Mellitus［J］.Chin J Comp Med，2007，17(8):473－475.

［41］吳憶，李敬林，邱樂，等.2型糖尿病氣陰兩虛證動(dòng)物模型的研究－血清胰島素、血栓素、B26－酮前列腺素F1α水平觀察［J］.遼寧中醫(yī)雜志，2004，31(4):294－295.