實(shí)驗(yàn)性糖尿病足大鼠模型的研究進(jìn)展

戴 娜，楊寶鐘，曹 剛，黃 強(qiáng)，鄭 碩，李 鵬，修麗梅

（中國中醫(yī)科學(xué)院廣安門醫(yī)院，北京 100053）

綜 述

實(shí)驗(yàn)性糖尿病足大鼠模型的研究進(jìn)展

戴 娜，楊寶鐘，曹 剛，黃 強(qiáng)，鄭 碩，李 鵬，修麗梅*

（中國中醫(yī)科學(xué)院廣安門醫(yī)院，北京 100053）

動物模型具有可控性高、依從性好、可操作性強(qiáng)、價(jià)格廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)。糖尿病足發(fā)病原因復(fù)雜，可由血管病變、神經(jīng)病變及感染等因素單一或共同作用導(dǎo)致，很難有一種模型能完全模擬整個(gè)發(fā)病過程。目前公認(rèn)的糖尿病大鼠造模方法是高脂飲食與鏈脲佐菌素誘導(dǎo)結(jié)合法，較常用的足潰瘍造模方法是外科手術(shù)切除足部皮膚法。

糖尿病足；動物模型；大鼠模型

Abstract:?Animal model has the advantages of high controllability, good compliance, strong operability, low price and so on.Morbidity of diabetic foot is complex, can be caused by vascular disease, neuropathy and infection factors such as single or joint action.It is difficult to have a model to simulate the whole process completely.At present, the accepted modeling method is high fat diet and streptozotocin combined technique which is induced by common foot ulcer model is surgical removal of the foot skin.

Keywords:?diabetic foot; animal model; rat model糖尿病對人們健康的威脅僅次于腫瘤和心血管疾病。糖尿病足是糖尿病的嚴(yán)重并發(fā)癥之一[1]。近年來，糖尿病大鼠模型的建立主要是通過高脂飲食、鏈脲佐菌素(STZ)等化學(xué)藥物誘導(dǎo)；足潰瘍模型則通過冷凍、結(jié)扎、感染等方法建立。本文將近年來相關(guān)研究進(jìn)展總結(jié)如下。

1 實(shí)驗(yàn)性糖尿病大鼠模型

1.1 單純高脂飲食誘導(dǎo)法 高脂肪和高蛋白質(zhì)的食物GI較低，低GI可致脂肪和蛋白質(zhì)攝入過多，引起動脈粥樣硬化、高脂血癥、高血壓、胰島素抵抗及糖尿病[2]。據(jù)報(bào)道，以高脂飼料喂養(yǎng)大鼠4周，可使大鼠產(chǎn)生胰島素抵抗[3]。該法體現(xiàn)了高脂飲食與糖尿病發(fā)病過程的相關(guān)性。但不可控因素多，如大鼠體重與所食飼料的比例、高脂飼料的組成、室溫與濕度、喂養(yǎng)時(shí)間的長短等，均可影響大鼠模型的質(zhì)量及成模率。

1.2 STZ誘導(dǎo)法 STZ是目前造模應(yīng)用最廣泛的誘導(dǎo)劑，通過激活自身免疫選擇性的導(dǎo)致胰島B細(xì)胞壞死、胰島素缺乏，導(dǎo)致血糖升高和非胰島素依賴狀態(tài)。陳群力、齊一俠等[4]通過向大鼠腹腔注射STZ以得到糖尿病大鼠模型。殷菱[5]向大鼠尾靜脈注射STZ以破壞胰島細(xì)胞得到糖尿病大鼠模型。有文獻(xiàn)報(bào)道后者比前者更穩(wěn)定且存活時(shí)間更長。STZ誘導(dǎo)法造模操作簡單、節(jié)約時(shí)間、符合糖尿病胰島細(xì)胞損傷的特點(diǎn)。缺點(diǎn)是未體現(xiàn)血管神經(jīng)病變，鼠模病死率高，生存期不超過一年。近年報(bào)道，給新生大鼠多次小劑量注射STZ可誘發(fā)大鼠成年后典型“三多一少”癥狀[6]。

1.3 高脂飲食與STZ誘導(dǎo)結(jié)合法 該法目前應(yīng)用最廣泛。韓強(qiáng)、王建春等[7-8]都是通過此法獲得實(shí)驗(yàn)性糖尿病大鼠模型。本法先通過高脂飲食使大鼠產(chǎn)生胰島素抵抗，后予STZ破壞胰島細(xì)胞，提高了成模率、模型穩(wěn)定性及變異性。主要缺點(diǎn)：1）國內(nèi)外關(guān)于糖尿病大鼠模型血糖標(biāo)準(zhǔn)未達(dá)成一致。唐乾利等[9]把血糖值在11～16.5 mmol/L為造模成功標(biāo)準(zhǔn)，也有把隨機(jī)血糖高于16.67 mmol/L、空腹血糖高于7.8 mmol/L作為標(biāo)準(zhǔn)；國外則采用隨機(jī)血糖高于200 mg/dL或FPG高于150 mg/dL作為成模的標(biāo)準(zhǔn)[10]。血糖低于16.67 mmol/L時(shí)難出現(xiàn)典型糖尿病癥狀，但血糖過高則使鼠模致死率上升。2）STZ注射劑量未達(dá)成一致。李友山[11]分別向糖尿病大鼠腹腔內(nèi)注射STZ40、50 mg/kg，發(fā)現(xiàn)以STZ 40 mg/kg制備糖尿病足潰瘍鼠模最為穩(wěn)定可靠。彭旦明等[12]發(fā)現(xiàn)以60 mg/kg的STZ劑量注射對大鼠損害過大，易致大鼠死亡，認(rèn)為50～55 mg/kg是造模的合適STZ劑量。3）測血糖的時(shí)間及次數(shù)未統(tǒng)一。1.4 高脂灌胃與四氧嘧啶誘導(dǎo)結(jié)合法 該法是較經(jīng)濟(jì)的造模方法。首先，為大鼠高脂灌胃,使其出現(xiàn)胰島素抵抗,然后腹腔注射四氧嘧啶,破壞胰島細(xì)胞造成高血糖狀態(tài)造模。此法可在較短時(shí)間內(nèi)制備糖尿病大鼠模型，經(jīng)濟(jì)可靠。缺點(diǎn)是大鼠在四氧嘧啶成模前的高血糖和低血糖期容易死亡[13]，實(shí)驗(yàn)中高脂飼料成分、注射劑量及方法、體質(zhì)量控制等因素對成模率均有重要影響。

2 實(shí)驗(yàn)性糖尿病足大鼠模型的建立

2.1 外因造模

2.1.1 切除皮膚法 李友山[11]、殷菱[5]等用手術(shù)剪將糖尿病大鼠龍膽紫標(biāo)記的造模區(qū)皮膚剪去，深達(dá)筋膜以形成創(chuàng)面。此法可操作性強(qiáng)，成本低，耗時(shí)短，潰瘍形態(tài)規(guī)則且面積可控，適合糖尿病足外科相關(guān)研究。缺點(diǎn)為無法模擬糖尿病患者因血管、神經(jīng)病變引起足部潰瘍的機(jī)理,僅僅在“癥”的層面上造模，無糖尿病足基礎(chǔ)病理改變，潰瘍因易愈合而持續(xù)時(shí)間較短，若進(jìn)行周期長的糖尿病足研究，可考慮在建模時(shí)合并細(xì)菌感染以延長潰瘍持續(xù)時(shí)間。

2.1.2 溫控?fù)p傷法 糖尿病患者因周圍神經(jīng)病變等出現(xiàn)肢體末梢麻木，對溫度不敏感而致皮膚燙傷、凍傷而致潰瘍。陳群力等[4]通過不同梯度降溫、控制室溫的方法使血管痙攣、血流障礙，進(jìn)而使大鼠肢體處于缺血狀態(tài)。許經(jīng)綸等[14]在其基礎(chǔ)上延長低溫持續(xù)時(shí)間，使大鼠局部凍傷加重。韓強(qiáng)用恒溫恒壓燙傷儀將大鼠背部下端皮膚進(jìn)行燙傷，以燙傷處皮膚即刻蒼白、脹或有水皰出現(xiàn)為度，穩(wěn)定48 h后行皮膚種植感染以獲得糖尿病足大鼠模型[7]。該法所得模型適合糖尿病周圍神經(jīng)病變的相關(guān)研究。但個(gè)體對溫度的敏感性不同，潰瘍程度不統(tǒng)一且難以控制；獲得穩(wěn)定模型所需時(shí)間長，實(shí)踐性較差。

2.1.3 局部皮膚壓迫法 Reid RR通過埋植磁片循環(huán)壓迫建立大鼠糖尿病潰瘍動物模型[15]。該法主要操作是將一磁片植入大鼠足部皮膚下，于皮表放另一磁片加壓，每天循環(huán)“施壓－松解－施壓”，使局部皮膚缺血，以皮膚變黑、變硬、針刺不出血為潰瘍的判斷標(biāo)準(zhǔn)。此法模擬糖尿病足發(fā)病過程中“缺血－再灌注”特點(diǎn)，適合糖尿病患者因壓瘡造成局部潰瘍的相關(guān)研究。但是所耗時(shí)間相對較長，潰瘍程度只能定性評估；能誘導(dǎo)出足潰瘍模型壓力有待商榷。研究表明，只有外加壓力超過局部毛細(xì)血管壓力時(shí)方可誘導(dǎo)出潰瘍，且外加壓力50 mmHg（1mmHg = 0.133kpa）左右時(shí)最合適[16]。

2.1.4 局部感染法 感染是糖尿病足嚴(yán)重的并發(fā)癥之一。常見致病菌為：金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、糞腸球菌、大腸埃希氏菌、肺炎克雷伯氏菌和奇異變形桿菌為主[17]。因此，韓強(qiáng)等[7]向II度燙傷的大鼠創(chuàng)面皮下注射金黃色葡萄球菌懸液，48 h后創(chuàng)面分泌物膿培養(yǎng)為不耐藥細(xì)菌或機(jī)會感染菌即為造模成功。

2.2 體內(nèi)造模

2.2.1 結(jié)扎血管法 該法通過切除、結(jié)扎或者壓迫血管等完成造模。LéVIGNE D等[18]將髂外、股和隱動脈全部切除制成后肢嚴(yán)重缺血。高懷林等[19]通過結(jié)扎并剪斷糖尿病大鼠股動脈和股靜脈的方法復(fù)制糖尿病足大鼠模型。股動脈和股靜脈是下肢血液循環(huán)的主干，被結(jié)扎后會造成下肢嚴(yán)重缺血壞死。該法簡單易操作，適合于缺血所致糖尿病足的相關(guān)研究。缺陷在結(jié)扎大血管會使大鼠下肢急性嚴(yán)重缺血壞死，而糖尿病足是以中小動脈病變?yōu)橹鞯穆匀毖獱顟B(tài)，缺血多因血管自身發(fā)生病理改變（如血管壁動脈粥樣硬化、EPCs損傷或缺乏等）使局部微循環(huán)障礙而缺血壞死。因此該法造模與人缺血致糖尿病足的原理有差異。

2.2.2 結(jié)扎神經(jīng)法 糖尿病足患者合并并發(fā)癥的比例依次是糖尿病周圍神經(jīng)病變（86.36%）、糖尿病腎?。?5.9%）、高血壓（63.64%）、周圍血管病變（59.09%）等[20]，神經(jīng)病變首當(dāng)其沖。KALE B等[21]通過分離并結(jié)扎糖尿病大鼠的坐骨神經(jīng)使其后肢皮膚壞死潰瘍，因操作相對復(fù)雜，用此法造模者較少。該法增加了神經(jīng)病變的病理學(xué)依據(jù)，適合于糖尿病足神經(jīng)病變的相關(guān)研究。

3 多因素干預(yù)的造模方法

多因素干預(yù)可使模型與糖尿病足的發(fā)病機(jī)制更貼近。常用方法有：免疫抑制法合血管結(jié)扎法或局部皮膚感染法、血管結(jié)扎法合高溫燙傷法等等。如彭艷通過射線照射抑制糖尿病大鼠免疫功能，結(jié)扎雙后肢股動脈造模[22]。該模型可用于研究干細(xì)胞移植或增強(qiáng)免疫類藥物對糖足的干預(yù)。張東萍等[23]向糖尿病大鼠腹腔注射豬胃黏蛋白以降低大鼠免疫力，向其后肢足趾部注射尖端單孢子菌或綠膿桿菌或二者混合液造模。該模型增加免疫學(xué)指標(biāo)和病原微生物的證據(jù)。

4 小結(jié)

目前公認(rèn)的糖尿病大鼠造模方法是高脂飲食與鏈脲佐菌素誘導(dǎo)結(jié)合法，常用的足潰瘍造模方法是外科手術(shù)切除足部皮膚法。存在的問題：1）同一方法操作不統(tǒng)一。如高脂飲食的配方、大鼠體重、飲食飲水量、血糖的評判標(biāo)準(zhǔn)及測量時(shí)間次數(shù)等；2）缺乏定量標(biāo)準(zhǔn)。如凍傷和燙傷模型沒有定量的標(biāo)準(zhǔn)去評估其損害的程度、局部壓迫法所施加的力度在不同個(gè)體間引起損害的程度不同等；3）僅覆蓋糖足發(fā)病部分原因，無法還原發(fā)病機(jī)制本身；4）有些模型潰瘍維持時(shí)間短，用時(shí)較長的研究無法完成；5）較多缺血模型是急性缺血，尤其是結(jié)扎血管法可能影響到肢體遠(yuǎn)端的血運(yùn)，與糖尿病足的慢性局部缺血不符合。相信隨著研究不斷深入和完善，理想的模型必將發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而使糖尿病足的臨床及研究實(shí)現(xiàn)歷史性的飛躍。

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Research progress of diabetic foot rat model

DAI Na, YANG Baozhong, CAO Gang, HUANG Qiang, ZHENG Shuo, LI Peng, XIU Limei*
(Guang’ anmen Hospital, China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100053, China)

R255.4

A

2095-6258(2017)05-0850-03

2017-01-09）

10.13463/j.cnki.cczyy.2017.05.056

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（81373642）。

戴 娜(1990 - )，女，碩士研究生，主要從事中西結(jié)合內(nèi)分泌方向研究。

*通信作者：修麗梅，女，主任醫(yī)師，電話- 13683666131，電子信箱-limeijunfu2135@aliyun.com