1型糖尿病大鼠模型的建立及相關病理學形態觀察*

代云紅，唐亞男，吳　晗，潘華遠，張　陽，陳　冰（皖南醫學院：.臨床學院；.手術學教研室；3.病理學教研室，安徽蕪湖400）

·論著·

1型糖尿病大鼠模型的建立及相關病理學形態觀察*

代云紅1，唐亞男1，吳晗1，潘華遠1，張陽2，陳冰3△（皖南醫學院：1.臨床學院；2.手術學教研室；3.病理學教研室，安徽蕪湖241001）

目的探討鏈佐星（STZ）誘導大鼠1型糖尿病模型的構建方法及觀察相關臟器病理學形態。方法采用不同劑量STZ（50、70、90 mg/kg）一次性腹腔注射后建立大鼠1型糖尿病模型45只，分別作為50、70、90 mg/kg組，每組15只；另選取15只大鼠不注射STZ作為對照組。在造模前，造模后3、7、14、21 d分別測定各組大鼠空腹血糖值，第21天處死各組存活大鼠，取胰腺、心臟、肺臟、腎臟制成石蠟切片，應用蘇木精-伊紅染色進行鏡下觀察。結果不同劑量組大鼠血糖值均達到成模標準，70 mg/kg組大鼠第21天均成活，50、90 mg/kg組大鼠于第7天開始出現死亡，第21天成活率分別為60.0%（9/15）和13.3%（2/15）；不同劑量組大鼠胰腺、腎臟病理形態學變化均較對照組明顯，而心臟、肺臟病理形態學變化不明顯。結論70 mg/kg一次性腹腔注射誘導糖尿病大鼠模型較穩定，胰腺、腎臟形態學變化均明顯。

疾病模型，動物；糖尿病，1型；大鼠；血糖；病理學

當前，非傳染性慢性疾病已成為全球死亡和疾病負擔的主要病因［1］。而糖尿病作為主要的疾病之一，近年來在中國成年人中總患病率約為11.6%，已成為我國重要的公共衛生問題［2］。國外有研究表明，1型糖尿病患者血糖控制不佳相關死亡風險增加8～10倍［3］。因此，構建1型糖尿病動物模型進行科學研究具有深遠意義。目前，建立1型糖尿病的方法有手術切除胰腺法、化學藥物誘導法及轉基因動物等。而手術切除胰腺法對動物傷害過大，轉基因動物價格昂貴，限制了二者的實際應用?；瘜W藥物誘導法中較常見者為應用鏈佐星（streptozocin，STZ）、四氧嘧啶等，其中STZ法已成為目前廣泛采用的方法，但成模時間為48 h至2個月，模型穩定性也不一致［4-5］。因此，本研究采用一次性腹腔注射不同劑量STZ的方法，鑒定血糖及進行相關腎臟、胰腺等病理形態學觀察研究1型糖尿病大鼠動物模型的構建，以期尋找一種價格便宜、效果穩定的模型構建方式。

1　材料與方法

1.1材料清潔級雄性Wistar雄性大鼠60只（體質量150～180 g）購于皖南醫學院實驗動物中心［動物合格證號：scxk（皖）2014-0001］，飼養環境通風良好，室溫控制于22～25℃，相對濕度為35%～75%，用標準顆粒飼料喂養，自由飲水，適應性飼養1周，正常飲食。STZ購自美國Sigma公司。三諾安準血糖儀及配套血糖試紙購自長沙三諾生物傳感技術有限公司。Sartorius電子分析天平為德國產品。

1.2方法

1.2.1檸檬酸緩沖液的配制將檸檬酸2.10 g加雙蒸水100 mL配成甲液，檸檬酸鈉（枸櫞酸鈉）2.94 g加雙蒸水配成乙液，將甲、乙液按1∶1混合，調pH值為4.2，隨后進行滅菌處理。

1.2.2動物分組及模型制作將45只大鼠作為模型組，分別一次性腹腔注射STZ 50、70、90 mg/kg作為50、70、90 mg/kg組，每組15只；注射STZ前16 h禁食，不禁飲。另選取15只大鼠不注射STZ作為對照組。分別于造模前，造模后3、7、14、21 d在大鼠尾尖取血測定各組大鼠空腹血糖值。于21 d頸椎脫臼處死各組存活大鼠，剖腹后觀察大鼠各臟器肉眼改變，分別取胰腺、肺臟、腎臟、心臟用10%甲醛固定、脫水、包埋并進行蘇木精-伊紅（hematoxylin eosin，HE）染色，光學顯微鏡觀察。由高年資病理醫生閱片。

1.3統計學處理應用SPSS22.0統計軟件進行數據分析，計數資料以率或構成比表示，采用χ2檢驗；計量資料以±s表示，組間比較采用t檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2　結　果

2.1模型組與對照組大鼠空腹血糖值比較造模后3、7、14、21 d對照組大鼠空腹血糖值未明顯升高，模型組大鼠空腹血糖值明顯升高，與對照組同時間點比較，差異均有統計學意義（P＜0.05），見表1。

表1　模型組與對照組大鼠空腹血糖值比較（±s）

表1　模型組與對照組大鼠空腹血糖值比較（±s）

注：與對照組同時間點比較，aP＜0.05。

組別對照組模型組n 0 d 3 d 7 d　14 d　21 d 15 45 4.81±0.84 5.30±1.16 5.43±1.39 16.82±6.00a5.31±1.12 17.35±5.40a5.23±0.84 19.94±2.94a5.12±1.19 21.61±5.62a

2.2不同劑量STZ對糖尿病大鼠模型的影響70、90 mg/kg組成模率均為93.3%，50 mg/kg組為80.0%，三組成模率比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。70 mg/kg組大鼠第21天成活率為100.0%，50、90 mg/kg組大鼠于第7天開始出現死亡，第21天成活率分別為60.0%、13.3%，與70 mg/kg組成活率比較，差異均有統計學意義（P＜0.05），見表2。

表2　不同劑量STZ對糖尿病大鼠模型的影響［n（%）］

2.3各組大鼠一般狀態比較模型組大鼠出現明顯多飲、多食、多尿、消瘦等，并逐漸表現為精神萎靡、食欲減退、煩躁等。對照組大鼠精神狀況良好，飲食及飲水情況正常，體質量隨時間漸增。

2.4各組大鼠病理檢查結果比較模型組大鼠胰腺、腎臟病理形態學變化均較對照組明顯，而心臟、肺臟病理形態學變化不明顯。

2.4.1各組大鼠胰腺病理形態學變化比較對照組大鼠胰島數目較多，界限清楚，為橢圓形或圓形細胞團；胰島內細胞數目也較多；模型組大鼠胰島數目減少或消失，邊界不清，胰島內細胞數目減少，細胞核表現為大小不一、形狀不規則，見圖1。

圖1　各組大鼠胰腺病理形態學變化比較（HE染色，400×）

2.4.2各組大鼠腎臟病理形態學變化比較對照組大鼠腎小體數目及體積正常，腎小管未見變性等改變，腎間質未見纖維化。模型組大鼠部分腎小球體積增大，腎小球內細胞數增多，腎小管上皮出現細胞水腫，腎間質可見少量炎癥細胞浸潤，見圖2。

圖2　各組大鼠腎臟病理形態學變化比較（HE染色，400×）

3　討　論

老年人群、城市居民及經濟發達地區糖尿病患病率較高。中國成年糖尿病患者數可能高達1.14億［2］。且糖尿病并發癥多種多樣，臨床治療花費大、周期長［6］。特別是1型糖尿病患者血糖若控制不佳則死亡風險明顯增加，因此，建立穩定、便宜的動物模型對糖尿病防治的研究意義重大。

本研究結果表明，注射STZ后第3天開始模型組大鼠空腹血糖值明顯升高，與對照組比較，差異有統計學意義（P＜0.05），與國內部分研究結果相似［7-8］。

目前，在STZ建立1型糖尿病動物模型中大多數研究集中在成模大鼠胰島的一般表現或血糖檢測的觀察，而對其他器官的形態學研究較少［9-10］。本研究觀察了大鼠胰腺、心臟、肺臟、腎臟等形態學變化，結果表明，模型組大鼠胰腺、腎臟病理形態變化均較對照組明顯，可作為成模的輔助表現，而心臟、肺臟病理形態學變化不明顯，考慮可能是成模時間較短所致。

作者認為，本模型的構建成功的關鍵在于劑量的選擇及STZ的配制，特別是檸檬酸緩沖液的質量、濃度及pH值要符合實驗要求。同時，STZ藥物滅菌處理和配制完成后10 min內注射可能影響到造模的成功率和實驗動物生存率，且在注射藥物后應保障動物水和食物的供應，進行有創操作時注意消毒等因素均可影響大鼠模型生存率。本研究結果表明，應用不同劑量STZ（50、70、90 mg/kg）一次性腹腔注射均可成功誘導1型糖尿病大鼠模型，但70 mg/kg組存活率較高，50、90 mg/kg組存活率較低，90 mg/kg組可能是因為劑量過大，引起大鼠臟器過度損害，不能耐受，最終導致死亡；值得注意的是，50 mg/kg組存活率也較低，考慮可能是由于只是破壞部分胰島β細胞功能，造成外周組織對胰島素不敏感，即胰島素抵抗，使大鼠體內胰島β細胞分泌更多的胰島素進行工作，從而出現高胰島素血癥。血液中的高胰島素反過來進一步加重胰島素抵抗，最終使胰島β細胞衰竭，繼而引起大鼠死亡。

總之，70 mg/kg一次性腹腔注射STZ誘導糖尿病大鼠模型較穩定，成模率及成活率均較高，可作為1型糖尿病造模的適宜劑量。

［1］ Chackerian B，Frietze KM.Moving towards a new class of vaccines for non-infectious chronic diseases［J］.Expert Rev Vaccines，2016，15（5）：561-563.

［2］Xu Y，Wang L，He J，et al.Prevalence and control of diabetes in Chinese adults［J］.JAMA，2013，310（9）：948-958.

［3］Gregg EW，Li Y，Wang J，et al.Changes in diabetes-related complications in the United States，1990-2010［J］.N Engl J Med，2014，370（16）：1514-1523.

［4］Marangoni MN，Brady ST，Chowdhury SA，et al.The co-occurrence of myocardial dysfunction and peripheral insensate neuropathy in a streptozotocininduced rat model of diabetes［J］.Cardiovasc Diabetol，2014，13：11.

［5］Wang S，Li Y，Zhao J，et al.Mesenchymal stem cells ameliorate podocyte injury and proteinuria in a type 1 diabetic nephropathy rat model［J］.Biol Blood Marrow Transplant，2013，19（4）：538-546.

［6］Martin CL，Albers JW，Pop-Busui R，et al.Neuropathy and related findings in the diabetes control and complications trial/epidemiology of diabetes interventions and complications study［J］.Diabetes Care，2014，37（1）：31-38.

［7］李友山，鄭琪，冀凌云，等.改良STZ法制備糖尿病足潰瘍大鼠模型［J］.遼寧中醫雜志，2016，43（1）：158-160.

［8］徐靖，鄭陽，王西墨，等.殘存胰島功能對1型糖尿病大鼠胃轉流術后血糖改變的影響［J］.中華胃腸外科雜志，2012，15（8）：859-861.

［9］農慧，盛慶壽，梁健，等.STZ誘導糖尿病大鼠模型的研究［J］.廣西醫科大學學報，2010，27（1）：69-72.

［10］李田樂，李彤，胡曉旻，等.心功能不全合并糖尿病大鼠模型的建立與評價［J］.天津醫藥，2016，44（2）：196-199.

Establishment of type 1 diabetic rat model and observation of related pathological morphology*

Dai Yunhongl，Tang Yalanl，Wu Hanl，Pan Huayuanl，Zhang Yang2，Chen Bing3△（l.Clinical College；2.Teaching and Researching Section of Operative Surgery；3.Department of Pathology，Wannan Medical College，Wuhu，Anhui 24l00l，China）

ObjectiveTo study the construction method of Streptozotocin（STZ）-induced type 1 diabetes mellitus（T1DM）rat model and to observe the related organs pathological morphology.MethodsForty-five cases of T1DM rat model were established by once intraperitoneal injection of different doses（50，70，90 mg/kg）of STZ，which were respectively served as the 50，70，90 mg/kg groups，15 cases in each group；other 15 rats without injection of STZ were selected as the control group.The fasting blood glucose values of these rats were detected before the model construction and on 3，7，14，21 d after the model construction.All survival rats were killed on 21 d.The pancreas，heart，lungs and kidneys were taken for preparing the paraffin sections and performed the HE staining for conducting the optical microscopic observation.ResultsThe rat blood glucose values of different doses of group reached the model standard.The 70 mg/kg group was survived on 21 d，while the 50，90 mg/kg groups began to die on 7 d and the 21 d survival rates were 60.0%（9/15）and 13.3%（2/15）respectively；the pathological morphological changes of the rat pancreas and kidneys in different doses of groups were obvious compared with those in the control group，while which of heart and lung had no significant morphological changes.ConclusionOnce intraperitoneal injection of 70 mg/kg for inducing DM rat model is more stable and the morphologicalchanges of the pancreas and kidney are obvious.

Disease models，animal；Diabetes mellitus，type 1；Rats；Blood glucose；Pathology

10.3969/j.issn.1009-5519.2016.17.002

A

1009-5519（2016）17-2624-03

2014年國家級大學生創新項目（201410368043）；皖南醫學院重點培育基金項目（wk201408）。

代云紅（1993-），在讀本科生，主要從事糖尿病病理相關研究。

，E-mail：281993214@qq.com。

2016-06-12）