糖尿病动物模型
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糖尿病动物模型糖尿病是一种终生的长期性的,以不能维持正常血糖稳态为特点的代谢性疾病。糖尿病分类繁多,但最主要的有 I 型糖尿病和 II 型糖尿病(Type 2 Diabetes Mellitus , T2DM。目前认为II型糖尿病的基本机制是B细胞分泌胰岛素相对或绝对不足。动物模型被越来越多
地用于研究T2DM但是糖尿病动物模型众多,各有优劣。选择合适的动物模型对糖尿病研究至关重要。
在动物选择上 ,主要以哺乳动物为主 ,啮齿鼠类使用量最大 ,应用最广 , 主要用于药物筛选、病理改变等方面研究。家兔主要用于糖尿病性高脂血症等方面。近年来,小型猪产生兴趣,如Yucatan小型猪越来越受到重视 , 因为其消化系统的器官功能更接近人类 , 且具有自发性糖尿病倾向,只需单次注射四氧嘧啶200mg,常能诱发隐性遗传为显性遗传,发病 1 年内可产生眼底微血管增殖型改变等。
1.动物选择
主要以哺乳动物为主。啮齿鼠类使用量最大,应用最广;家兔主要用于糖尿病性高脂血症等方面的研究。近年来,如 Yucatan 小型猪因其与人类更加接近的消化系统而越来越受到重视,且小型猪有自发性糖尿病倾向。
2.几种常用的啮齿类动物模型
2.1. 肥胖模型
2.1.1. 瘦素相关基因改变诱导的动物模型
ob/ob
2.1.1.1. Lep 小鼠
背景为C57BL/6J,为位于6号染色体的Lepob等位基因突变形成自发
性的纯合子糖尿病小鼠。该小鼠从 4 周开始呈现出肥胖,之后体重
急速增加。出现肥胖后,该小鼠饮食过量,呈现高血糖、高胰岛素血
症、妊娠能力低下、代谢低下等特征。
db/db
2.1.1.2.Lep 小鼠
背景为 C57BLKS/J, 为位于 4号染色体的 Lerpdb 等位基因突变形
成自发性的纯合子糖尿病小鼠。该小鼠从 3-4 周开始呈现出肥胖体
征 . ,血胰岛素从 10-14 天开始增加,血糖值从 4-8 周开始急速增
加。呈现出多饮,多食,多尿的临床表现。血糖开始上升后,胰岛的
分泌胰岛素的B细胞消耗严重。这类小鼠
平均寿命约 10 个月,末梢神经系统,心血管系统,免疫系统,糖
尿病性肾病等多个系统均可观察到病理变化。
2.1.1.
3.Zucker 肥胖大鼠 /Zucker 肥胖糖尿病大鼠
由Merck M-strain 和sherman大鼠杂交而来的大鼠。其染色
体的 Lepr fa等位基因突变形成自发性的纯合子糖尿病大鼠。 4 周开
始呈现出肥胖, 10 周开始体重急速增加,多伴有多食。该大鼠还有
高脂血症、高胰岛素血症、高瘦素血症、妊娠能力低下代谢低下
等临床特征。该大鼠模型的脂肪细胞的数量和体积增加,限制食物
量也可以导致体重过度增加和过度的脂肪堆积。空腹时,血糖值一般
在正常范围内
2.1.2. 多基因诱导的模型
2.1.2.1. KK-A 小鼠
KK-A Y小鼠是典型的自发性II型糖尿病模型小鼠,具有过量饮食、肥
胖、高血糖、高胰岛素血症、胰岛素抵抗、脂质代谢紊乱、葡萄糖不
耐受等临床特点。
2.1.2.2.TallHo/Ing 小鼠
2.1.2.
3.Otsuka Long Evans Tokushima Fat rat
Long-Evans系大鼠建立的自发性2型DM莫型动物。该大鼠有多食、
肥胖、多饮和多尿等临床特征,能缓慢地自然产生 2 型
DM自8周起血清甘油三酯、胆固醇和餐后血糖身高,随着年龄的增
长,血清甘油三酯和餐后血糖不断升高。从 12周起出现明显的胰岛
素抵抗。尿蛋白自 30 周龄起明显增多,且随年龄的增加而迅速增
加,该模型大鼠胰腺呈进行性纤维化。在
22 周龄时,可出现肾小球基底膜增厚;以上胰腺和肾脏不同
阶段的病理变化,与临床2型DM患者的病理表现极为相似。
2.1.
3. 饮食诱导的模型
饮食也可诱导出糖尿病模型。比如,通过长期用含果糖饮食喂 养大
鼠,可制成糖尿病模型,大鼠会出现体重上升,血中胰岛 素上升,糖耐量受损,及胰岛素耐受实验呈阳性。
B 细胞功能/数量改变导致的糖尿病模型
Goto-Kakizaki (GK 大鼠
GK 大鼠自3〜4周龄起开始发生明显的高血糖。在高血糖发生 前,常有一段血糖正常时期,类似人类的 DM 前期。此期具有葡 萄糖刺激的胰岛素分泌受损、B 细胞数目减少、胰岛素的敏感 性降低、胰岛素抵抗等特征。GK 大鼠血压也较正常wistar 大 鼠高。此外,该模型大鼠具有与人类2型DM 微血管并发症相似 的改变如运动神经传导速率减慢、神经纤维有节段性脱髓鞘、 轴突变性、视网膜血管内皮生长因子(VEGF 表达增加、视网 膜局部血流减少、白蛋白尿、肾小球基底膜增厚、肾小球肥大 和硬化等改变。
链脲佐菌素诱导的糖尿病
用链脲佐菌素腹腔注射或四氧嘧啶静脉注射可诱发糖尿病,常 用动物
有小鼠、大鼠、家兔和狗。四氧嘧啶进入体内后能迅速 被胰岛B 细胞摄取,影响细胞膜的通透性和细胞内 ATP 的产生, 抑制葡萄糖介导的胰岛素分泌。四氧嘧啶主要通过产生氧自由 基破坏B 细胞结构,导致细胞的损伤及坏死,从而阻碍胰岛素 的分泌,使血清胰岛素水平降低。因为四氧嘧啶导致糖尿病的
同时也造成肝、肾组织中毒性损害并且部分采用四氧嘧啶制造
2.2. 2.2.2.2.2
的DM动物模型可自发缓解,因此目前已经很少应用。
2.2.
3.P ancreatectomy
切除全部或大部分胰腺,到保存胰十二指肠动脉吻合弓,可制作出糖尿病模型。其机制是切除胰腺后,B细胞缺失而产生永久性糖尿病。