應用鏈脲左菌素構建SD大鼠2型糖尿病模型效果的研究

王 艷，劉 蔚，王 征

（湖南農業大學生物科學技術學院，湖南 長沙 410128）

糖尿病（diabetes mellitus，DM）是一種與遺傳因素相關聯的全身慢性分泌代謝疾病，表現為體內胰島素的絕對或相對不足而引起糖、脂肪、蛋白質的代謝紊亂。糖尿病分為1型與2型，1型糖尿病（DM1）由胰島素絕對不足引起，2型糖尿病（DM2）是指以胰島素分泌缺陷和胰島素抵抗為主要病理生理基礎和顯著特征，導致體內葡萄糖和脂質代謝紊亂的一類糖尿病[1]。而2型糖尿病是糖尿病人群的主體，占糖尿病發病率的90%以上。因此，建立2型糖尿病的動物模型，用以研究2型糖尿病致病機理及篩選治療2型糖尿病藥物具有極其重要的意義。試驗采用高糖高脂飲食，再結合鏈脲佐菌素（STZ，35 mg/kg）腹腔注射，在較短時間內成功構建了T2DM SD大鼠模型，并連續監測該模型大鼠動態血糖的變化規律。

1 材料與方法

1.1 試驗動物和材料

雌性SD大鼠20只，SPF級，4周齡，體重100～130 g（湖南斯萊克景達公司，合格證號：HNASLKJ20101790）；高脂飼料配方[2]：普通飼料68.5%、豬油10%、蔗糖20%、豬膽鹽0.5%、膽固醇1%（中南大學湘雅附一）；STZ（美國sigma公司），大鼠ELISA試劑盒（美國RD進口分裝），羅康全優越型血糖試紙（德國羅氏診斷公司）。

1.2 方法

1.2.1 2型糖尿病大鼠模型的建立 實驗性2型糖尿病模型參考袁瓊等[2]、施紅[3]、李雅晶等[4]的方法略加改進。SD大鼠20只，動物房飼養，自由飲水、攝食，室溫控制在20～24℃，明暗周期12 h。 適應性喂養7 d后，隨機分為對照組（NC，n=8）和2型糖尿病模型組（DM，n=12）。試驗期間，對照組飼以普通飼料，模形組飼以高脂飼料。4周后，所有大鼠禁食12 h，模形組以小劑量鏈脲佐菌素（STZ，35 mg/kg）腹腔注射，72 h后測定空腹血糖，選擇FBG≥11.1 mmol/L為2型糖尿病模型的合格標準[3]。對照組腹腔注射等體積檸檬酸鈉+檸檬酸鈉緩沖液，并連續3周監測2型糖尿病大鼠空腹血糖的動態變化。

1.2.2 口服糖耐量試驗 大鼠禁食過夜，單次灌胃葡萄糖 2.5 g/kg，分別在 0、0.5、1.0、2 h 尾靜脈取血檢測血糖。

1.2.3 血清胰島素（FINS）檢測 試驗結束時，大鼠過夜禁食12 h，次日上午眼球取血，3000 r/min離心10 min，取上清血測空腹血糖（FBG）及空腹胰島素（FINS），FINS用ELISA試劑盒測，并計算各自胰島素敏感指數ISI=Ln[1/FBG×FINS]及胰島素抵抗指數 HOMA-IR=（FBG×FINS）/22.5

1.2.4 大鼠胰腺組織形態學檢測 8周后采用眼球取血將全部大鼠處死，立即解剖取胰腺組織，以10%中性的甲醛溶液固定，石蠟包埋、切片，HE染色，光鏡下觀察組織形態學變化。

1.3 數據分析

所有數據采用SPSS16.0軟件進行統計學分析，組間差異比較采用t檢驗。p<0.05，表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 糖耐量試驗結果

糖耐量試驗表明，試驗以第8周未時，灌胃葡萄糖并分別于0、0.5、1、2 h后取樣測定血糖，與對照組相比，模型組血糖顯著高于對照組，且均具有極顯著性差異（圖1）。

圖1 糖耐量試驗

2.2 腹腔注射STZ后FBG的變化

由圖2可知，整體來看，模型組FBG程上升趨勢，注射STZ 17 d后，血糖含量基本穩定，這說明該模型FBG相對保持穩定。且在注射STZ 3、10、17 d后FBG極顯著高于對照組，

圖2 腹腔注射STZ后FBG的變化

2.3 2型糖尿病大鼠胰島素敏感性變化

由表1可知，與對照組相比，模型組的胰島素和胰島素抵抗指數顯著增加（p<0.01），胰島素敏感指數顯著下降（p<0.01），這說明了模型組大鼠產生了胰島素抵抗。

表1

2.4 2型糖尿病大鼠的成模率

12只用于造模的SD大鼠，有10只大鼠FBG≥11.1 mmol/L，成模率為83.3%。

2.5 大鼠胰腺組織形態的變化

從圖3、圖4中可以看出，與對照組相比，模型組大鼠胰腺組織結構散亂，胰島細胞數目減少伴萎縮，胰腺胰島細胞核不清晰，核質顏色變淡，胰島內β細胞有嚴重的脫顆粒現象，少數細胞塌陷、缺失，排列不規則。

圖3 對照組胰腺組織（HE×400）

圖4 模型組胰腺組織（HE×400）

3 討論

胰島素抵抗（IR）是T2DM發病機制的基本環節和其代射疾病的生理基礎，表現為胰島素敏感性下降和胰島素抵抗增加，很多研究表明，高脂飲食是胰島素抵抗和T2DM發生的重要因素[5-6]，STZ注射和高糖高脂喂養是形成T2DM模型的重要條件，所以在同時進行小劑量注射STZ造成的胰島β細胞輕度損傷的情況下，使多數動物產生糖耐量異常，再繼續飼以高糖高脂飼料，進而復制出T2DM大鼠模型。STZ誘導的糖尿病因給藥方式、劑量不同，其成模效果也有所差別，STZ注射劑量15～50 mg/kg均有報道[7]，造成較大差別的原因很多，但最有可能的是高糖高脂喂養的時間，喂養的時間越長，所需的STZ劑量就越少[8]，如高脂4周時，袁瓊等所用的劑量是35 mg/kg[2]，兩周高脂飼養時，REED所用的STZ劑量為50 mg/kg[9]。雖然理論上高脂高糖飼養時間長短與STZ劑量大小關系很大，但考慮到動物的年齡以及造模后續的試驗還需要一定的時間，因此，建議高脂高糖飼養時間4周左右為宜。另一個重要的原因是STZ的給藥途徑，有研究表明腹腔注射與尾靜脈注射兩種途徑在誘導試驗性糖尿病動物模型無顯著差異[10]，因此選用35 mg/kg的STZ腹腔注射，對SD大鼠進行研究。

從試驗結果看，STZ注射后動物血糖升高，糖耐量異常；從胰島病理改變觀察看到胰島細胞數目減少伴萎縮，從而導致胰島素敏感性下降，使動物產生T2DM，說明此建模方法是成功的。

為了證實成模后T2DM模型大鼠FBG的穩定性，又連續監測STZ注射后17 d其血糖動態變化情況。結果發現，T2DM模型大鼠FBG在STZ注射后10 d內具有波動性。但STZ注射17 d后FBG基本趨于穩定。

試驗證實，該模型發病過程類似人類T2DM。該實驗操作方法簡便、周期短、注射STZ量少，減少對動物的損傷和節約成本，高血糖形成較快、成模率較高，且成模后17 d內大鼠FBG的穩定性較好。因此，該方法構建的T2DM動物模型可以很好地應用于各種相關的糖尿病試驗研究。

[1]Donath M Y,Shoelson S E.Type 2 diabetes as an inflammatory disease[J].Nature Reviews Immunology 2011,（11）：98-107.

[2]袁 瓊，劉思妤，鄒曉青，等.白藜蘆醇衍生物改善2型糖尿病大鼠血糖及胰島素抵抗作用的研究[J].中南藥學，2010，8（3）：161-165.

[3]施 紅，金國琴，余文珍.誘導構建最佳類似人類2型糖尿病大鼠的造模方式[J].中國臨床康復，2005，9（39）：69-71.

[4]李雅晶，茹建甫.蜂膠桑葉復合片對2型糖尿病病人糖脂代謝的調節作用[J].安徽農業科學，2010，38（36）：20611-20613

[5]Kim C H,Park J Y,Youn J H,et al,Effects of high-fat diet and exercise training on intracellular glucose metabolism in rats[J].Am J Physiol Endocrinol Metab,2000,278：977-984.

[6]Storlien L H,Baur L A,Kriketoes A D,et.Al.Dietary fats and insulin action[J].Diabetologia,1997,39：621-631.

[7]郭延敏.體重和劑量對鏈脲佐菌素致糖尿病小鼠模型影響的研究[J].畜牧與飼料科學，2011，32（12）：17-18.

[8]向雪松，王 竹，祝宇銘，等，鏈脲佐菌素注射劑量對建立2型糖尿病大鼠模型的影響[J].衛生研究，2010，39（2）：138-142.

[9]Reed M J，Meszaros K，Entes L J，et al.A new rat model of type 2 diabetes：the fat-fed，streptozotocin-treated rat[J].Metabolism，2000，49（11）：1390-1394.

[10]沈亞非，徐焱成.鏈脲佐菌素誘導實驗性糖尿病模型建立的研究[J].實用診斷與治療雜志，2005，19（2）：79-83.