鏈脲佐菌素誘導(dǎo)大鼠2型糖尿病并發(fā)癥模型研究進展

陳永欣，韋錦斌

(廣西醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，南寧 530021)

糖尿病已經(jīng)成為全球性公共健康問題，據(jù)估計，目前全球的糖尿病患者約為1.32億，預(yù)計2025年將達到3億，其中大部分為2型糖尿病，約占整個糖尿病患者的90% ～95%［1，2］。2型糖尿病又稱非胰島素依賴型糖尿(non-insulin-dependent diabetes mellitus，NIDDM)，是因胰島素分泌相對不足或靶細胞對胰島素敏感性降低，引起糖、蛋白質(zhì)、脂肪和繼發(fā)的水、電解質(zhì)代謝紊亂，以高血糖為主要標(biāo)志的內(nèi)分泌—代謝性疾病。近幾年，2型糖尿病的發(fā)病率不斷上升，在國外占總體糖尿病患者的90%以上，而在國內(nèi)則更高，加上眾多慢性并發(fā)癥(包括心腦血管病、糖尿病腎病、糖尿病視網(wǎng)膜病變、糖尿病神經(jīng)病變、動脈粥樣硬化加速等)，使糖尿病成為一個威脅人類健康的主要問題［3，4］。2型糖尿病并發(fā)癥對許多器官系統(tǒng)有直接損害，尤其是長期并發(fā)癥，導(dǎo)致發(fā)病率和死亡率升高，因此，預(yù)防2型糖尿病及延緩并發(fā)癥的發(fā)生是當(dāng)今預(yù)防醫(yī)學(xué)工作的重要課題，而2型糖尿病及其并發(fā)癥動物模型的制備，對2型糖尿病并發(fā)癥的防治具有至關(guān)重要的作用。目前，建立2型糖尿病動物模型的方法大致有轉(zhuǎn)基因性糖尿病動物模型、自發(fā)性糖尿病動物模型、飲食所致糖尿病動物模型、化學(xué)藥物所致糖尿病動物模型等，其中，采用高糖高脂飲食聯(lián)合鏈脲佐菌素(streptozotocin，STZ)藥物損傷法能誘導(dǎo)出比較理想的2型糖尿病動物模型，并適合糖尿病本身及其多種并發(fā)癥的研究［5］。該造模機制是通過高脂飲食誘導(dǎo)胰島素抵抗，通過注射 STZ引起β細胞受損，所以，高脂飼料喂養(yǎng)時間、STZ劑量、動物重量、動物性別、造模時的注射方式等，均能影響2型糖尿病及其并發(fā)癥模型制造的成功性和穩(wěn)定性［6－11］。此種模型特征為中度高血糖、高血脂、高血壓、胰島素抵抗，以及相應(yīng)臟器的病理變化［12］。根據(jù)糖尿病并發(fā)癥的分類，其模型大致可以分為2型糖尿病大血管病變模型和2型糖尿病微血管病變模型。

1 2型糖尿病大血管病變模型

1.1 2型糖尿病心血管病變模型

王祥等［13］采用雌性4周齡 Wistar大鼠制備發(fā)病過程類似人類的大鼠2型糖尿病心肌病模型，結(jié)果表明，首次注射鏈脲佐菌素(STZ)20周后，實驗組1，即高糖高脂飲食喂養(yǎng)4周造成胰島素抵抗后，STZ小劑量多次腹腔注射(15 mg/kg，QW×4)，比實驗組2，即普通飼料喂養(yǎng)4周后，STZ 1次大劑量腹腔注射(60 mg/kg，一次注射)，更能成功復(fù)制出伴有心肌肥厚的大鼠2型糖尿病心肌病模型。黃昶荃等［14］通過采用6月齡Wistar大鼠進行造模，結(jié)果顯示，高脂飼料喂養(yǎng)4周后，小劑量STZ(30 mg/kg)腹腔注射誘導(dǎo)Wistar大鼠2型糖尿病模型，成模8周后，心臟即可發(fā)生心臟肥大、心肌細胞凋亡增多、心肌細胞超微結(jié)構(gòu)損傷性改變等大鼠2型糖尿病心肌病(diabetic cardiomyopathy，DC)的病理改變。董世芬等［15］采用雄性 Wistar大鼠進行建立和評價2型DC大鼠的造模，結(jié)果表明，大鼠高糖高脂飲食誘導(dǎo)，負荷小劑量STZ(30 mg/kg)可建立類似臨床癥狀的糖脂代謝紊亂和心臟功能異常的2型DC模型，其中，高糖高脂飲食在糖脂代謝紊亂和心臟功能損傷過程中具有重要作用。結(jié)合糖、脂代謝指標(biāo)和心臟功能指標(biāo)可以有效簡便評價DC模型。謝夢洲等［16］采用雄性 Wistar大鼠喂養(yǎng)高脂高熱量飼料并結(jié)合小劑量STZ(35 mg/kg)腹腔注射的方法，制備2型糖尿病大鼠模型，再行地塞米松和腎上腺素腹腔注射制備2型糖尿病心血瘀證大鼠模型，經(jīng)過測定模型鼠的血脂、血液流變學(xué)和球結(jié)膜微循環(huán)等指標(biāo)，結(jié)果表明，該方法得到的實驗?zāi)Ｐ头?型糖尿病心血管并發(fā)癥的臨床表現(xiàn)。

1.2 2型糖尿病腦血管病變模型

高鳳花等［17］采用雄性 Wistar大鼠高糖高脂飲食喂養(yǎng)后腹腔注射STZ(30 mg/kg)建立2型糖尿病模型，1周后向海馬 CA1區(qū)多次微量注射岡田酸(Okadaic acid，OA)，結(jié)果表明，高糖高脂飲食加STZ及OA可建立2型糖尿病合并Alzheimer病的大鼠模型。齊麗麗等［18］通過對雄性SD大鼠高脂高糖飼料喂養(yǎng)4周后，小劑量STZ(25 mg/kg)1次性尾靜脈注射，制備成2型糖尿病大鼠模型，并經(jīng)線栓法，成功造成2型糖尿病大鼠局灶性腦缺血模型。楊紅英等［19］通過飲食誘導(dǎo)糖尿病抵抗和 STZ兩步法(腹腔注射 STZ 25 mg/kg 1次，4周后腹腔注射STZ 40 mg/kg)制作糖尿病模型，并采用改良的線栓法建立腦梗死模型，結(jié)果表明，在高脂膳食結(jié)合STZ注射復(fù)制出的類似人類2型糖尿病動物模型的基礎(chǔ)上，制成的腦梗死模型穩(wěn)定性和重復(fù)性較好。

2 2型糖尿病微血管病變模型

2.1 2型糖尿病腎病模型

2.1.1 高糖高脂飲食聯(lián)合小劑量鏈脲佐菌素法

郭嘯華等［20］采用雌性4周齡的 Wistar大鼠高糖高脂飼料喂養(yǎng)，然后用亞致病劑量 STZ(25 mg/kg)腹腔注射，成功制備具有典型糖尿病腎病病變特點的2型糖尿病模型，其病變表現(xiàn)主要有顯著的蛋白尿、腎臟肥大以及腎組織細胞外基質(zhì)積聚明顯。Danda RS等［21］通過給予大鼠高糖高脂飲食與低劑量的STZ(35 mg/kg)誘導(dǎo)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，此種造模方式下，2型糖尿病模型的腎損傷表現(xiàn)較1型糖尿病模型的明顯。李玉山等［22］采用雄性 8周齡的Wistar大鼠高糖高脂喂養(yǎng)8周后，腹腔注射STZ(30 mg/kg)誘導(dǎo)糖尿病大鼠，建立了大鼠2型糖尿病腎病模型，該模型較早出現(xiàn)了腎臟損傷，但腎臟功能尚正常。朱以良等［23］通過對雄性SD大鼠給予高糖高脂飼料飼喂4周，在大鼠產(chǎn)生胰島素抵抗后，分別用1次腹腔注射50 mg/kg STZ和2次腹腔注射30 mg/kg STZ造模，以比較兩者在2型糖尿病腎病大鼠模型的不同，結(jié)果顯示，在用高糖高脂飼料聯(lián)合STZ注射制作大鼠2型糖尿病腎病模型時，采用2次低劑量注射效果優(yōu)于1次中劑量注射。

2.1.2 高糖高脂飲食、小劑量鏈脲佐菌素聯(lián)合單側(cè)腎切除的三聯(lián)法

田雪飛等［24］通過采用雄性 Wistar大鼠給予小劑量STZ(40 mg/kg)腹腔注射，飼以高脂飼料，以及單側(cè)腎切除相結(jié)合的方法，制備出2型糖尿病腎病的動物模型，該模型病理改變主要為腎小球系膜基質(zhì)呈彌漫性無細胞增生。王康等［25］采用雄性Wistar大鼠，經(jīng)單側(cè)腎切除合并高糖高脂飲食加小劑量STZ(30 mg/kg)腹腔注射可以造成與人類2型糖尿病腎病中晚期病變類似的大鼠模型，其模型腎臟病變明顯，腎小球系膜區(qū)顯著增寬，系膜基質(zhì)重度增生，基底膜顯著增厚，腎間質(zhì)呈重度纖維化表現(xiàn)等。宋恩峰等［26］為探討三聯(lián)法制造2型糖尿病腎病大鼠模型的可行性，對SD大鼠進行7種不同的處理方法，結(jié)果顯示，三聯(lián)法組血糖、血胰島素、血脂、血肌酐、尿蛋白、腎臟肥大指數(shù)均明顯高于其他組，大鼠腎臟病理形態(tài)變化最明顯，表現(xiàn)為腎小球基底膜明顯增厚，系膜區(qū)增寬，細胞外基質(zhì)增多等。

2.1.3 其他

林瓊等［27］對原有高糖高脂飲食 +STZ造模方法進行優(yōu)化，采用4周齡的雄性 SD大鼠給予高糖高脂飼料+5%葡萄糖飲水喂養(yǎng)+STZ(30 mg/kg)，結(jié)果表明此種方法可建立理想的2型糖尿病腎損害大鼠模型，該模型具有人類2型糖尿病腎損害的主要表型特征和相似的發(fā)病過程，且造模時間相對縮短。戴厚永等［28］通過應(yīng)用自發(fā)性高血壓大鼠(hypertension rat，SHR)建立具有胰島素抵抗和早期腎臟損害特征的2型糖尿病，結(jié)果顯示，聯(lián)合高糖高脂飼料及小劑量 STZ(35 mg/kg)腹腔注射 SHR大鼠，可成功制備2型糖尿病早期腎臟損害特征的動物模型，該模型病理改變?yōu)槟I臟肥大，腎小球系膜基質(zhì)增多，毛細血管壁基底膜增厚，足細胞空泡變性，足突消失，部分融合等。

2.2 2型糖尿病視網(wǎng)膜病變模型

董宇等［29］在研究金屬鋅對2型糖尿病大鼠視網(wǎng)膜病變的防治作用過程中，采用高糖高脂聯(lián)合腹腔注射STZ(40 mg/kg)，以誘發(fā)伴有視網(wǎng)膜毛細血管基底膜增厚、內(nèi)皮細胞腫脹變形、核形態(tài)不規(guī)則等病理改變的2型糖尿病視網(wǎng)膜病變模型。石靜麗等［30］通過建立及評價2型糖尿病大鼠視網(wǎng)膜病變模型，采用SD大鼠給以高脂飼料喂養(yǎng)3個月后腹腔注射STZ(45 mg/kg)1次進行造模，并進行羥苯磺酸鈣藥物干預(yù)，結(jié)果顯示，本實驗2型糖尿病大鼠視網(wǎng)膜病變模型與人類2型糖尿病視網(wǎng)膜病變有很多共性，且能被羥苯磺酸鈣所干預(yù)，可作為研究2型糖尿病視網(wǎng)膜病變及其防治藥物的動物模型。

2.3 2型糖尿病神經(jīng)病變模型

劉立新等［31］采用高糖高脂飼料聯(lián)合亞致病劑量的STZ(30 mg/kg)腹腔注射，誘發(fā) Wistar大鼠2型糖尿病模型，其模型具有典型的周圍神經(jīng)病變特點，包括坐骨神經(jīng)運動傳到速度降低、動作電位的波幅降低，以及腓腸神經(jīng)有髓神經(jīng)纖維數(shù)量、有髓神經(jīng)纖維總截面積和纖維密度減少等。黨江坤等［32］通過對2型糖尿病神經(jīng)病理痛大鼠模型的研究，采用SD大鼠給以高脂高糖飼料喂養(yǎng)加腹腔注射STZ(35 mg/kg)進行造模，結(jié)果顯示，此方法建立的2型糖尿病神經(jīng)病理性痛大鼠模型具有血糖升高、胰島素抵抗、胰島素敏感性下降、出現(xiàn)肥胖、痛閾明顯下降等特點。

3 小結(jié)

近年來，2型糖尿病模型的研究得到了充分的發(fā)展，對其并發(fā)癥模型也有了一定的研究，這些模型的造模機理也有了相應(yīng)的闡述，但是，現(xiàn)階段糖尿病動物模型的研究仍處于一個發(fā)展階段，糖尿病并發(fā)癥動物模型技術(shù)還需要進一步提高，其中用于造模的關(guān)鍵藥物鏈脲佐菌素(STZ)的最佳用量及用法還有待深入研究。動物模型是研究糖尿病的重要工具，隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，復(fù)制出一種造模周期短、與人類發(fā)病機制相似的2型糖尿病及其并發(fā)癥動物模型是研制、開發(fā)防治2型糖尿病及其并發(fā)癥藥物急需解決的難題。

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