高脂飼料誘發(fā)C57BL/6 小鼠肥胖性II 型糖尿病

梁永俊, 張 鵬, 王月倩, 高黎黎, 曹 婷, 喬正東

(上海市浦東醫(yī)院, 復旦大學附屬浦東醫(yī)院, 上海 201399)

高脂飼料誘發(fā)C57BL/6 小鼠肥胖性II 型糖尿病

梁永俊, 張 鵬, 王月倩, 高黎黎, 曹 婷, 喬正東

(上海市浦東醫(yī)院, 復旦大學附屬浦東醫(yī)院, 上海 201399)

目的 通過飼喂高脂飼料誘發(fā)C57BL/6小鼠II型糖尿病(T2DM)，探討不良飲食對T2DM以及肥胖癥的影響。方法 以C57BL/6小鼠為模型，飼喂脂肪供熱60%的高脂飼料12周，檢測小鼠高脂飼料飼喂前后空腹血糖(FBG)及體質量，并通過口服糖耐量試驗(OGTT)反應胰島β細胞功能受損情況和機體對血糖調節(jié)能力的改變。結果 與對照組比較，從第4周開始C57BL/6小鼠的空腹血糖顯著上調(P＜0.001)，同時體質量穩(wěn)步增長直至第12周形成肥胖癥(P＜0.001)，分析顯示空腹血糖與體質量的變化存在顯著相關性(P＜0.001)?？诜悄土吭囼灲Y果表明，高脂飼料飼喂12周后C57BL/6小鼠血糖調節(jié)能力嚴重受損(P＜0.001)。結論 C57BL/6小鼠高脂飼料飼喂12周后可成功建立肥胖型T2DM模型。該模型可良好再現(xiàn)因不良飲食習慣所引起T2DM的發(fā)生，為糖尿病的研究提供有力工具。

C57BL/6小鼠; 高脂飼料; II型糖尿病模型

糖尿病是一種能量代謝內穩(wěn)態(tài)紊亂疾病，現(xiàn)已經(jīng)達到了流行病的程度。根據(jù)國際糖尿病聯(lián)盟(International Diabetes Federation, IDF)第六版《糖尿病指南》，2013年全球已有3.82億糖尿病患者，而到2035年該數(shù)字將增長至5.92億[1]。

II型糖尿病(T2DM)占糖尿病90%以上[2]。研究表明，胰島素抵抗(IR)、β細胞功能紊亂以及肥胖之間的相互作用是導致T2DM的主要原因，因此T2DM患者常伴以肥胖癥。值得注意的是，兒童群體中超重或肥胖的數(shù)量已經(jīng)超過1.55億[3]。

動物模型是開展肥胖型II型糖尿病研究的重要條件。目前，從果蠅到靈長類動物均有T2DM及肥胖模型[4,5]，而建模方式包括外科手術、轉基因、化合物或食物誘導等。相對于其它幾個途徑，高脂飼料誘導是對人類肥胖型T2DM自然過程的最佳模擬。本研究擬用60%的高脂飼料(60%的熱量來自于脂肪)飼喂C57BL/6小鼠建立肥胖性T2DM模型，探討飲食結構失衡對T2DM和肥胖癥的影響，并為T2DM的研究提供基礎數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗動物與飼料

SPF級雄性C57BL/6小鼠70只, 8周齡, 體質量(20±2) g, 購買自上海斯萊克實驗動物有限責任公司[ SCXK(滬)2012-0002]。飼養(yǎng)于上海市浦東醫(yī)院醫(yī)學科研與創(chuàng)新中心[SYXK(滬)2015-0001]。置于屏障環(huán)境平板架。高脂飼料(貨號 D12492, 美國, Research Diets)(常規(guī)營養(yǎng)成分蛋白質、碳水化合物和脂肪含量分別為20%、20%和60%); 普通飼料[普路騰生物科技公司, 滬飼證(2014)(04001)]。

1.2 儀器與試劑

卓越型血糖儀及配套試紙(型號Accu-Chek. Performa, 羅氏診斷); 電子精密天平(型號 Practum2102-1S, 公司賽多利斯)。葡萄糖溶液(50%葡萄糖注射液，批號 5G97D2，規(guī)格20 mL∶10 g，中國大冢制藥有限公司生產(chǎn))。

1.3 高脂飼料誘導

60只C57BL/6小鼠隨機分組, 每籠3只，分為20籠。進行高脂飼料飼喂前檢測基礎血糖、體質量以及口服糖耐量試驗(OGTT)。造模期間小鼠自由攝食和飲水, 每日更換高脂飼料、墊料及水。高脂飼料誘導時間為12周。普通飼料(對照)組小鼠10只，除給普通飼料以外, 其它條件以及檢測均與高脂飼料組平行進行。

1.4 體質量及空腹血糖檢測

分別檢測高脂飼料飼喂0周、4周、6周、8周、10周及12周小鼠的體質量及空腹血糖。檢測前禁食6 h，正常給水。血糖檢測通過尾靜脈取血，檢測前去除第一滴血。

1.5 OGTT

分別進行高脂飼料飼喂0 周、6周及12周小鼠OGTT。實驗前禁食12 h, 正常給水。首先檢測小鼠基礎血糖值，然后根據(jù)小鼠體質量按照2 g/kg進行葡萄糖溶液(質量分數(shù)20%)灌胃。隨后對灌胃30 min、60 min、90 min、120 min、180 min后小鼠的血糖值進行檢測并記錄。

1.6 統(tǒng)計分析

統(tǒng)計分析使用SPSS 22. 0統(tǒng)計軟件。數(shù)據(jù)采用x- ± s表示。組間數(shù)據(jù)比較采用獨立樣本t 檢驗，血糖、體質量的時間因素采用ANOVA分析，兩者相關性采用SPSS相關性分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 高脂飼料飼喂對C57BL/6小鼠體質量與空腹

血糖的影響

與普通飼料組比較, 造模12周后高脂飼料飼喂組小鼠的體質量增長了2倍以上(表 1，P＜0.01)。同時, 空腹血糖平均水平由高脂飼喂前的6.80 mmol/L增長到了12.20 mmol/L(表 1，P＜0.001)。ANOVA分析結果顯示，以時間為因素，體質量與血糖增長均滿足二次項關系，具有統(tǒng)計學意義(體質量P＜0.01，空腹血糖P＜0.001)。利用SPSS軟件對C57BL/6小鼠高脂飼料飼喂后體質量及空腹血糖的變化進行相關性分析，結果顯示兩者呈顯著正相關(P＜0.01)。

表1 高脂飼料飼喂對C57BL/6小鼠體質量與空腹血糖的影響

2.2 高脂飼料飼喂對C57BL/6小鼠OGTT的影響

高脂飼料誘導6周和12周后，C57BL/6小鼠OGTT水平均發(fā)生整體上移(圖1A、1B和1C)。統(tǒng)計曲線下面積后(圖1D)表明，高脂飼料飼喂6周或12周之后，小鼠對血糖的調節(jié)能力相比于普通飼料組存在顯著性差異(P＜0.01)。

3 討論

T2DM是一種胰島β細胞響應不足且存在漸進性IR的疾病，往往伴隨高脂飲食、低活動量、肥胖和高齡等現(xiàn)象[6]。T2DM引起的心血管疾病以及并發(fā)癥例如失明和腎功能衰竭等都會造成一定的死亡率，而肥胖作為能量攝入與消耗異常引起的疾病與T2DM流行程度緊密關聯(lián)[7], 該人群往往合并有以IR為特征的糖尿病前期, 并有可能最終演變?yōu)榈湫偷腡2DM。代謝性疾病特別是T2DM與肥胖已經(jīng)成為熱點，良好的動物模型是保證工作開展的有力工具。目前該領域已有眾多類型的T2DM模型[8]，但高脂飼料誘導仍是探討高脂飲食、肥胖與T2DM之間關系的良好模擬方式。

圖1 高脂飼料飼喂對C57BL/6小鼠OGTT的影響Figure 1 Influence of OGTT by high-fat diet in C57BL/6 mice

本研究以6 0%脂肪熱量的高脂飼料誘導C57BL/6小鼠發(fā)生肥胖型T2DM, 為期12周的造模時間對小鼠的體質量、空腹血糖以及OGTT進行連續(xù)的監(jiān)測。以空腹血糖12 mmol/L為界線, 12周的造模成功率為51%。小鼠體質量與血糖的增長隨時間的變化較為線性, 且兩者具有很好的相關性, 這就從動物模型的角度印證了肥胖患者往往伴隨糖尿病前期且最終導致典型T2DM的現(xiàn)象[9,10]。從OGTT水平來看，高脂飼料誘導6周后小鼠對血糖的調節(jié)能力顯著下降(P＜0.001)。隨著誘導時間延長至12周,胰島β細胞受損加劇(P＜0.01)。提示，飲食結構紊亂會對胰島造成持續(xù)性的傷害。

綜上，高脂飼料可模擬人類不良飲食結構成功誘導C57BL/6小鼠發(fā)生肥胖及T2DM，良好的造模成功率以及最為貼近實際情況的造模方式為T2DM和肥胖癥的研究提供了強有力的動物模型。

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High-fat Diet Induced Type 2 Diabetes Mellitus and Obesity in C57BL/6 Mice

LIANG Yong-jun, ZHANG Peng, WANG Yue-qian, GAO Li-li, CAO Ting, QIAO Zheng-dong
(Shanghai Pudong Hospital, Fudan Affiliated Pudong Medical Center, Shanghai 201399, China)

ObjectiveTo investigate the effect of high fat diet on Type 2 dialbetes mellitus (T2DM) and obesity, the model of T2DM was established by using prolonged high-fat diet (HFD) feeding on C57BL/6 mice.MethodsC57BL/6 mice were fed with 60F10S diet for 12 weeks, the fasting bloodglucose (FBG) and animal body weight were monitored at six different time points. Moreover, oral glucose tolerance test (OGTT) was carried out to detect the blood glucose regulation ability and reflect the β cells dysfunction.ResultsCompare to the control group, the FBG had significantly increased from fourth week (P＜0.001), while body weight grew steadily until the 12th week to formation of obesity (P＜0.001). Correlation analysis reveals that the changes of FBG and body weight were correlated (P＜0.001). After twelve weeks HFD feeding, the area under the curve of the OGTT (in mmol·h-1·L-1) was extraordinarily enlarged which means that the mice had poorer ability of blood glucose regulation (P＜0.001).ConclusionObese models of T2DM can be successfully induced by 12 weeks’ HFD feeding in C57BL/6 mice. As the simulation of high-fat diet in modern life, this model can reproduces the T2DM caused by diet disorders, and provides a powerful tool for the study of diabetes.

C57BL/6 mice; High-fat diet (HFD); Type 2 diabetes mellitus (T2DM)

Q95-33

A

1674-5817(2016)05-0361-04

10.3969/j.issn.1674-5817.2016.05.007

2016-05-06

上海市浦東新區(qū)重點學科群(PWZxq2014-08)、上海市浦江人才計劃(14PJ1407800)、上海市浦東新區(qū)衛(wèi)生系統(tǒng)學科帶頭人(PWRd2013-08)

梁永俊(1986-), 男, 碩士, 生物化學與分子生物學,研究方向: 糖尿病發(fā)生發(fā)展機制研究。

E-mail: 101036669@qq.com

喬正東(1971-), 男, 藥理學, 研究方向: 糖尿病發(fā)生發(fā)展機制研究。E-mail:928647100@qq.com