鏈脲佐菌素誘導(dǎo)C57BL/6J和昆明小鼠1型糖尿病模型的比較

鄭國亞，張金寶，劉順梅Δ，齊佳，尹金良，馬娟

( 1.濰坊醫(yī)學(xué)院 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 濰坊 261053；2.濰坊醫(yī)學(xué)院 臨床醫(yī)學(xué)院，山東 濰坊 261053)

鏈脲佐菌素誘導(dǎo)C57BL/6J和昆明小鼠1型糖尿病模型的比較

鄭國亞1，張金寶2，劉順梅1Δ，齊佳1，尹金良1，馬娟1

( 1.濰坊醫(yī)學(xué)院 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 濰坊 261053；2.濰坊醫(yī)學(xué)院 臨床醫(yī)學(xué)院，山東 濰坊 261053)

目的 比較相同劑量STZ處理時C57BL/6J和昆明小鼠1型糖尿病模型的成模率及穩(wěn)定性，探究經(jīng)濟(jì)有效的糖尿病小鼠建模品系。方法 健康雄性C57BL/6J 和昆明小鼠分別隨機(jī)分為3組(20只/組)：正常對照組、150 m g/kg組(單次腹腔注射)、50 mg/kg組 (連續(xù)注射5 d)。末次注射STZ后每天測量小鼠攝食量和飲水量，每周測量小鼠空腹血糖及體重一次，連續(xù)觀察4周。結(jié)果 2種建模方法均能使C57BL/6J和昆明小鼠表現(xiàn)出糖尿病的“三多一少”癥狀，且空腹血糖值比對照組顯著增加(P<0.01)，但2種小鼠的血糖差異無統(tǒng)計學(xué)意義 。實(shí)驗結(jié)束時，C57BL/6J和昆明小鼠的成模率沒有差別，50 mg/kg組均為80%，150 mg/kg組均為65%。C57BL/6J小鼠的死亡率略低于昆明小鼠。 結(jié)論 相同劑量STZ處理下C57BL/6J 和昆明小鼠1型糖尿病的成模率和模型穩(wěn)定性基本一致，昆明小鼠是較C57BL/6J小鼠更為經(jīng)濟(jì)有效的建立糖尿病模型的小鼠品系。

R587.1C57BL/6J小鼠；昆明小鼠；鏈脲佐菌素；1型糖尿病模型

糖尿病(diabetes mellitus，DM)是一類由環(huán)境因素和遺傳因素共同作用導(dǎo)致的嚴(yán)重威脅人類健康的慢性代謝類疾病，主要由胰島β細(xì)胞功能遭到破壞而引起，持續(xù)性高血糖是其主要臨床特征[1-2]。近年來糖尿病的發(fā)病率急劇上升，并發(fā)癥也逐漸增多，但其發(fā)病原因和機(jī)理尚不清楚，根治藥物尚無開發(fā)[3]。因此，構(gòu)建適宜的糖尿病動物模型，對糖尿病的發(fā)病機(jī)制研究及降血糖藥物的開發(fā)具有重要意義[4]。

鏈脲佐菌素(Streptozotocin，STZ)因其操作簡便、高選擇性的破壞胰島β細(xì)胞、成?？旒澳Ｐ头€(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)已成為國內(nèi)外建立糖尿病動物模型最常用的藥物[5-7]。因鏈脲佐菌素誘導(dǎo)糖尿病小鼠模型的建立與小鼠的品系、藥物濃度和用藥次數(shù)有關(guān)[8]，很多研究者都在探尋理想的建模方法。目前關(guān)于STZ 誘導(dǎo)建立糖尿病小鼠模型的動物品系較多，最常用的是C57BL/6J小鼠[4,6,9-13]，利用昆明小鼠(KM)建模的報道較少[5,14]。由于C57BL/6J小鼠的價格較昆明小鼠高很多，使實(shí)驗成本無形增加。因此，本實(shí)驗通過比較相同處理條件下(STZ，150 mg/kg單次腹腔注射；50 mg/kg連續(xù)注射5 d)C57BL/6J和昆明小鼠的成模率和模型穩(wěn)定性，以期探尋經(jīng)濟(jì)有效的構(gòu)建1型糖尿病模型的小鼠品系。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗材料

1.1.1 實(shí)驗動物：6周齡清潔級雄性C57BL/6J和昆明小鼠(25±2)g購自山東大學(xué)實(shí)驗動物中心，合格證號：SCXK(魯) 2013-0009。 小鼠飼養(yǎng)于通風(fēng)、清潔的動物房中，室溫23 ℃±2 ℃，相對濕度(50±5)%，12 h光照和12 h黑暗循環(huán)進(jìn)行，所有小鼠均自由攝食、飲水。實(shí)驗動物嚴(yán)格遵守《實(shí)驗動物保護(hù)條例》，動物處理程序經(jīng)過濰坊醫(yī)學(xué)院倫理委員會認(rèn)證。

1.1.2 藥品與儀器： STZ購自Sigma公司。德國卓越型羅氏血糖儀和血糖試紙購自德國羅氏診斷公司。

1.2 實(shí)驗方法

1.2.1 動物分組與處理：C57BL/6J和昆明小鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后選取空腹血糖介于3.0～6.0 mmol/L的健康小鼠各60只，分別隨機(jī)分為3組(20只/組)：正常對照組、150 mg/kg組(一次性腹腔注射)和50 mg/kg組(連續(xù)注射5d)。小鼠建模方法參考文獻(xiàn)[4,9-10]中的方案及課題組前期研究結(jié)果(中國生化藥物雜志，2015年12期)。各組小鼠分籠飼養(yǎng)，造模前禁食12 h，自由飲水。禁食結(jié)束后，正常對照組無任何處理；150 mg/kg組分別一次性腹腔注射150 mg/kg 1% STZ溶液；50 mg/kg組分別連續(xù)5d腹腔注射50 mg/kg 1% STZ溶液。

1.2.2 檢測指標(biāo)：末次注射STZ后每天觀察并記錄小鼠的精神狀態(tài)、活動情況、毛發(fā)顏色、排尿量及死亡情況等；每天測定各組小鼠的攝食量和飲水量；每周測量一次空腹血糖(FBG)和體重，連續(xù)4周?？崭寡侵怠?1.1 mmol/L為建模成功[11]。比較2種品系小鼠在相同建模條件下的成模率、死亡率及血糖值變化。

2 結(jié)果

2.1 小鼠日?；顒訝顟B(tài)觀察 對各組小鼠外觀、形態(tài)等觀察發(fā)現(xiàn)，正常對照組的C57BL/6J和昆明小鼠均表現(xiàn)為毛發(fā)順滑有光澤，精神狀態(tài)良好，比較活潑，反應(yīng)靈敏。2個品系的150 mg/kg組和50 mg/kg組(下稱模型組)小鼠均表現(xiàn)出活動少，精神萎靡，反應(yīng)遲鈍等現(xiàn)象。模型組的墊料明顯比正常對照組的墊料濕度大，多尿癥狀明顯。飲水量和攝食量數(shù)據(jù)顯示，2種品系模型組的攝食量和飲水量均明顯高于正常對照組，多飲和多食現(xiàn)象明顯。體重數(shù)據(jù)顯示，隨著實(shí)驗時間的延長，2種品系模型組小鼠的體重呈現(xiàn)負(fù)增長，而2個正常對照組小鼠的體重卻逐日增長。上述現(xiàn)象說明模型組小鼠表現(xiàn)出了糖尿病的典型“三多一少”癥狀。

2.2 小鼠空腹血糖檢測 昆明小鼠在注射STZ后，150 mg/kg組和50 mg/kg組小鼠的平均空腹血糖與正常對照組相比都顯著升高(P<0.01)。第2周時，150 mg/kg組小鼠的血糖值升至最高，隨后呈現(xiàn)下降的趨勢；而50 mg/kg組的空腹血糖緩慢持續(xù)升高，最終達(dá)到一個較高的水平，在第4周時，其平均空腹血糖明顯高于單次大劑量組(P<0.05)。見圖1。

圖1 昆明小鼠建模前后的空腹血糖*P<0.05，**P<0.01，與正常對照組相比;△P<0.05，與150 mg/kg組相比Fig.1 The fasting blood glucose level of KM mice before and after modeling*P<0.05，**P<0.01， compared with normal control group△P<0.05， compared with the group of 150 mg/kg

實(shí)驗期間C57BL/6J小鼠與昆明小鼠的血糖變化情況非常相似。建模前各組空腹血糖差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義；但在注射STZ后，150 mg/kg和50 mg/kg組的平均空腹血糖均顯著高于對照組(P<0.01)。第4周時，50 mg/kg組的平均空腹血糖值高于150 mg/kg組(P<0.05)。見圖2。

圖2 C57BL/6J小鼠建模前后的空腹血糖*P<0.05，**P<0.01，與正常對照組相比;△P<0.05，與150 mg/kg組相比Fig.2 The fasting blood glucose level of C57BL/6J mice before and after modeling*P<0.05，**P<0.01，compared with normal control group△P<0.05，compared with the group of 150 mg/kg

在整個實(shí)驗期間，在相同處理條件下，即150 mg/kg STZ單次注射和50 mg/kg STZ連續(xù)注射5 d情況下，昆明小鼠和C57BL/6J小鼠的平均空腹血糖差異無統(tǒng)計學(xué)意義。見圖3。

圖3 相同處理條件下不同品系小鼠(C57BL/6J和昆明小鼠)的空腹血糖Fig.3 The fasting blood glucose level of different strains of mice(C57BL/6J and KM mice)under the same treatment conditions

2.3 小鼠的成模率和死亡率 STZ注射1周后，150 mg/kg處理組中昆明小鼠和C57BL/6J小鼠的成模率均為60%，死亡率分別是10%和5%。第2周和第3周時2品系的成模率增至70%～75%，但到第4周時由于個別小鼠血糖降回正常值而使4個品系的成模率均降至65%。50 mg/kg處理組中昆明小鼠和C57BL/6J小鼠1周后的成模率分別為55%和60%，隨著實(shí)驗時間的延長，2個品系的成模率逐漸升高，到第4周時均升至80%。上述實(shí)驗結(jié)果表明昆明小鼠和C57BL/6J小鼠在150 mg/kg一次性注射和50 mg/kg連續(xù)5 d注射STZ時成模率均沒有差別。見表1。

隨著實(shí)驗的進(jìn)行，150 mg/kg組和50 mg/kg組的小鼠死亡率均表現(xiàn)為逐漸增加，且150 mg/kg組的死亡率高于50 mg/kg組。實(shí)驗結(jié)束時150 mg/kg組中昆明小鼠和C57BL/6J小鼠的死亡率分別為25%和20%，50 mg/kg組中兩者的死亡率分別為15%和10%。C57BL/6J小鼠的死亡率略低于昆明小鼠。見表1。

表1 不同品系小鼠的成模率和死亡率 (%)

3 討論

糖尿病是一種全球性疾病，特點(diǎn)是發(fā)病率高、并發(fā)癥多、治愈率低，嚴(yán)重威脅著人類健康。為了克服人體研究的局限性，構(gòu)建理想的糖尿病動物模型成為研究糖尿病發(fā)病機(jī)制及治療藥物的重要手段。

不同動物對STZ的敏感性不同，同一動物的不同品系對STZ的敏感性也有差異[10, 15]，因此在建模時要適當(dāng)選擇動物種類和品系。目前用STZ建立糖尿病模型的小鼠品系除最常用的C57BL/6J外，還有KM、ICR[10, 16]、BALB/C[13, 16-17]及CD-1[18]。研究發(fā)現(xiàn)C57BL/6J 小鼠對STZ的敏感性稍高于KM和 ICR，敏感性最低的是BALB/C小鼠[15]。張金保[10]和伍靜[19]也分別證實(shí)了C57BL/6J比ICR和BALB/C小鼠敏感性高，同等STZ劑量下前者成模率高于后2者。

本研究用150 mg/kg單次腹腔注射和50 mg/kg連續(xù)5 d腹腔注射STZ 2種處理方式均使C57BL/6J和昆明小鼠表現(xiàn)出了糖尿病的“三多一少” 癥狀，2個品系模型組小鼠的平均空腹血糖也顯著高于對照組，表明2種造模方法均能成功誘導(dǎo)小鼠發(fā)生糖尿病。相同處理條件下(150 mg/kg單次注射和50 mg/kg連續(xù)5d注射)C57BL/6J和昆明小鼠的空腹血糖值沒有統(tǒng)計學(xué)意義，2者的成模率及隨時間變化的趨勢基本一致。雖然C57BL/6J小鼠的死亡率較昆明小鼠低，但2者的差異并不明顯。

昆明小鼠是我國最常用的實(shí)驗動物之一，價格便宜，適用性廣。因此，結(jié)合本研究的實(shí)驗結(jié)果，可以認(rèn)為昆明小鼠是較C57BL/6J小鼠更為經(jīng)濟(jì)有效的建立1型糖尿病小鼠模型的動物品系，值得進(jìn)一步研究和探討。

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(編校：王冬梅)

Comparison of STZ-induced type 1 diabetes model in C57BL/6J and KM mice

ZHENG Guo-ya1, ZHANG Jin-bao2, LIU Shun-mei1Δ, QI Jia1, YIN Jin-liang1, MA Juan1

(1.School of Bioscience and Technology, Weifang Medical College, Weifang 261053, China; 2. School of Clinical Medicine, Weifang Medical College,Weifang 261053, China)

ObjectiveTo investigate an efficient and cost-effective mice strain for the establishment of STZ-induced type 1 diabetes model by comparing the molded rate and the stability of mice model of C57BL/6J and KM mice.MethodsHealthy male C57BL/6J and KM mice were randomly divided into three groups (20 mice in each group), normal control group, 150 mg/kg group (single injection of 150 mg/kg STZ) and 50 mg/kg group (injected for 5 consecutive days), respectively.After the last injection, daily food and water intake were tested, fasting blood glucose level and body weight were examined once a week for 4 consecutive weeks.ResultsC57BL/6J and KM mice in both of the groups of 50 mg/kg and 150 mg/kg showed the typical performance of diabetes.The fasting glucose levels in the model groups increased significantly than that of the control groups (P<0.01), but no significant differences were observed between the glucose of the two strains of mice.At the end of study, the molded rate of C57BL/6J and KM mice showed no difference, they were both 80% in the groups of 50 mg/kg and 65% in the groups of 150 m/kg.The mortality rate of C57BL/6J mice was lower than that of the KM mice, but no significant difference between the two mice strains.ConclusionThe molded rate and the stability of mice model of C57BL/6J and KM mice showed no differences under the same STZ treatment.Thus, the KM mice should be the most efficient and cost-effective strain for the establishment of type 1 diabetic mice model.

Streptozotocin; C57BL/6J mice; KM mice; type 1 diabetes model

山東省自然科學(xué)基金(ZR2010DM010)；山東省高等學(xué)?？萍加媱?J10LC20)濰坊醫(yī)學(xué)院科技創(chuàng)新基金(K1301009)；濰坊醫(yī)學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新基金(KX2015019)

鄭國亞，女，碩士在讀，研究方向：海洋生物活性物質(zhì)，E-mail：1070933320@qq.com；劉順梅，通信作者，女，博士，副教授，研究方向：海洋生物活性物質(zhì)，E-mail：liushm@wfmc.edu.cn。

R587.1

A

1005-1678(2016)01-0020-03