2 型糖尿病動物模型研究進展

王 波，鄧 強，黃韻蓓,張延威

(1.貴州師范學(xué)院實驗教學(xué)管理中心,550018；2.貴州師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院,550018;3.貴州省生物資源開發(fā)利用特色重點實驗室,550018)

引言

根據(jù)權(quán)威醫(yī)學(xué)雜志統(tǒng)計分析的觀點，糖尿病對人體健康的威脅，其程度正在逐年加大，在嚴重潛在中威脅著人類的公共健康。相關(guān)模型預(yù)測表明，到2030年受到糖尿病威脅的人口總數(shù)將會達到4.29億，對于絕大多數(shù)糖尿病患者而言，他們都是2型糖尿病受害者，這一比例已經(jīng)超過了90%。在醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域，構(gòu)建有效的動物模型，通過對模型的反復(fù)試驗是實驗測試藥物的必要技術(shù)手段。而對于2型糖尿病(T2DM)的相關(guān)研究，同樣離不開對動物模型的構(gòu)建，在當(dāng)前醫(yī)學(xué)界，制備T2DM模型所應(yīng)用的動物種類和方法紛繁復(fù)雜，但是，尚未形成比較成熟統(tǒng)一完整的模型制備方法，本文針對這種情況，對2型糖尿病動物模型的相關(guān)制備技術(shù)進行綜述性的討論。

1實驗性糖尿病動物模型

應(yīng)用該種動物模型的基本原理如下，使用物理或化學(xué)方法損傷胰腺或胰島β 細胞，使用這種細胞產(chǎn)生胰島素功能發(fā)生障礙，造成胰島素的缺乏。實驗性糖尿病動物模型成本較低，操作方便，應(yīng)用比較廣泛，常用的有胰腺切除術(shù)誘導(dǎo)法、化學(xué)藥物誘導(dǎo)法、拮抗胰島素因子誘導(dǎo)法、食物誘發(fā)及催肥法等。在這諸多方法中，由于化學(xué)藥物誘導(dǎo)法的具備以下優(yōu)點：操作過程比較簡單，實驗的可行性相對較高，其應(yīng)用較為廣泛，同時也是現(xiàn)階段制備實驗性糖尿病動物模型的主要技術(shù)方法。

1.1實驗動物的選擇

相關(guān)醫(yī)學(xué)研究表明，誘發(fā)糖尿病的病毒機理有著比較明顯的種屬差異，通俗的說就是不同物種之間的誘發(fā)機理，有著很大的差異性。通過設(shè)計實驗，可以誘發(fā)糖尿病的動物種類包括大鼠、小鼠、狗、猴、小羊、中國地鼠、兔等。在具體的實驗操作過程中，動物的年齡大小、體重大小會對模型的構(gòu)成產(chǎn)生較大影響。Iwase等研究發(fā)現(xiàn):大鼠對于STZ的敏感性受到其年齡的嚴重影響，鼠的動物模型受到其體重的影響十分明顯。在長產(chǎn)期的實驗中，很多醫(yī)學(xué)專家總結(jié)出了某些規(guī)律。即用200～250 g大鼠制備模型效果相對較好。Mordes等的研究表明，不同性別的大鼠對實驗動物模型的成模率有著重要影響，具體來說，使用雄性大鼠制備模型的成模率要比雌性的高出不少。

1.2方法的選擇

1.2.1部分胰腺切除法

這種方法是Minkowski在1889年首先試用的，他通過切除犬胰腺成功制作出糖尿病的模型。

1.2.2化學(xué)藥物誘導(dǎo)法

使用化學(xué)藥物誘導(dǎo)，最基礎(chǔ)的是要運用合適的化學(xué)誘導(dǎo)劑，在長期的實驗研究過程中，醫(yī)學(xué)家逐漸總結(jié)出兩種比較常用的化學(xué)誘導(dǎo)劑。這兩種，分別是四氧嘧啶和鏈脲佐菌素(st reptozotocin，STZ)。四氧嘧啶的作用機理是在實驗過程中抑制動物模型的葡萄糖激酶和誘導(dǎo)活性氧簇，從而引起糖尿病。STZ嚴格來說是一種抗微生物制劑，這種化學(xué)誘導(dǎo)劑在臨床實驗過程中對腫瘤有著比較有效的對抗作用，也能引起糖尿病病變。

1.2.3催肥法

使用這種方法，就是通過對動物模型進行藥物刺激，使其貪食增肥，在具體的實驗過程中，可以通過給動物注射金硫葡萄糖的方式，刺激實驗動物，使其發(fā)生性變化，讓實驗動物貪吃嗜睡，逐漸提高實驗動物的體重。從而能夠使得高血糖、高胰島素血癥和胰島素產(chǎn)生抵抗作用。但是，實驗中得出的結(jié)論：很多動物本身并不具備高血糖，因此在給這些動物注射金硫葡萄糖時，動物的死亡率很高，其形成率僅為3 0%。

1.2.4 STZ加高糖高脂法

通過對目前的制備動物模型研究發(fā)現(xiàn)，使用單一的化學(xué)藥物構(gòu)建模型造模具效果很不理想，原因在于化學(xué)藥物模型方法使用起來，受到的局限很大。最直接的就是化學(xué)藥物毒副作用大，劑量稍微控制不好，就會引起動物的死亡。基于這種情況，在醫(yī)學(xué)研究過程中，高脂飲食誘發(fā)2型糖尿病模型得到了不少學(xué)者的認可，這種方式通過痛多增加重復(fù)次數(shù)，而減少每次的劑量，可以引起胰島的輕微的病理改變，這種輕微的改變，基本上和誘發(fā)出糖尿病傾向相當(dāng)。

2自發(fā)性糖尿病動物模型

自發(fā)性動物模型是指實驗動物未經(jīng)任何人工處置，在自然條件下發(fā)生或由于基因突變的異常表現(xiàn)通過遺傳育種保留下來的動物模型。其最大優(yōu)點是動物疾病的發(fā)生、發(fā)展與人類糖尿病極其相似，應(yīng)用價值很高，缺點是來源比較困難，種類有限，價格較昂貴。

主要有肥胖自發(fā)性2型糖尿病動物模型:ob/ob小鼠，db/db小鼠，KK(Kuo Kondo)小鼠，NSY(Nagoya-Shibata-Yasuda)小鼠，Zucker大鼠。非肥胖自發(fā)性2型糖尿病動物模型：GK(Goto-Kakizaki)大鼠，CD(Cohen diabetic)大鼠

2.1 ob/ob小鼠ob/ob小鼠瘦素基因缺乏，由C57BL/6J小鼠6號染色體單基因隱性遺傳突變產(chǎn)生。ob/ob小鼠常用于減肥藥和抗糖尿病藥物的研究和檢測。

2.2 db/db小鼠。小鼠瘦素受體基因缺陷出生約一個月后逐漸出現(xiàn)肥胖、高血糖、高血脂、糖尿等糖尿病癥狀。其發(fā)病過程與人T2DM非常相似,是國際上廣為采用的研究T2DM的動物模型。

2.3 KK糖尿病小鼠。該動物對胰島素不敏感,對葡萄糖耐量小,糖尿病發(fā)病率高,以具有輕度肥胖、高胰島素抵抗和高血糖癥的為特征。KK小鼠對胰島素有輕度抗性,易于出現(xiàn)類似糖尿病腎病的腎臟損害。

2.4 NSY小鼠(Nagoya-shibata-yasuda)。NSY小鼠發(fā)展為糖尿病的速度相對較為緩慢,具有年齡依賴性,年齡在糖尿病的發(fā)展過程中占有重要作用,高脂食品能夠加速疾病的發(fā)生過程,并且會出現(xiàn)胰島素分泌不足及胰島素作用受損現(xiàn)象。

3 轉(zhuǎn)基因動物模型

目前已開發(fā)出多種轉(zhuǎn)基因或基因剔除小鼠糖尿病模型，主要涉及以下相關(guān)基因位點:胰島素受體(insul in receptor，IR)、胰島素受體底物(insulin receptor subst rate，IRS)、IRS-1、IRS-2、葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白GLUT-4、過氧化物酶體增殖物激活受體PPAR-γ 以及胰島素分泌相關(guān)的GLUT-2、胰島素樣生長因子1受體等。

4 展望

通過上述本文的論述，可以發(fā)現(xiàn)，到目前為止，仍然沒有一種動物模型和2型糖尿病特征是完全吻合的，這就給醫(yī)學(xué)界利用動物實驗?zāi)Ｐ?，開發(fā)治療人類糖尿病的藥物帶來了極大的風(fēng)險和挑戰(zhàn)。而且不同的動物實驗?zāi)Ｐ鸵灿兄黠@的差異，各自都有著不同的局限性，在實際應(yīng)用或推廣時，受到很多因素的制約。但是，不可否認，動物模型仍然是一種非常值得研究的治療開發(fā)技術(shù)，相信隨著生物技術(shù)的深入發(fā)展，這種技術(shù)也會越來越成熟，在模擬人類2型糖尿病的動物模型方面，也一定會取得突破實質(zhì)性突破。

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