老年db/db小鼠運動功能評價

樊蕊 康家偉 郝云濤 徐美虹 李勇

(北京大學公共衛生學院營養與食品衛生學系，北京 100191)

糖尿病周圍神經病變(DPN)是糖尿病常見的并發癥，主要表現為肢端麻木和皮膚刺痛。DPN是糖尿病患者跌倒的危險因素，而跌倒是重要的致殘致亡因素〔1〕。DPN可加重糖尿病步態和平衡穩定性損害，誘發足潰瘍〔2〕。db/db小鼠是研究人類 2 型糖尿病的理想動物模型〔3〕。目前學者對于db/db小鼠生命特征的研究多集中在20周齡以下，而對于老年db/db小鼠生命特征和生存質量并未見報道，Catwalk較早應用于脊髓損傷模型功能學評價〔4〕，隨后應用擴展到動物疼痛模型〔5〕、類風濕關節炎模型〔6〕、腦缺血模型等〔7〕，但尚少見應用于糖尿病模型中。本文利用此評價方法，對老年db/db小鼠運動機能和特點進行評估，為提高糖尿病老年患者的生存質量評價提供依據。

1 材料與方法

1.1實驗動物 db/db小鼠(20只)及與之周齡、性別匹配的非糖尿病健康同窩出生(db/m)小鼠(20只)，體重20 g，飼養終生。由北京大學醫學部實驗動物中心提供(實驗動物生產許可證號：SCXK(京) 2016-0010)，屏障環境動物房(實驗動物使用許可證號：SYXK(京)2016-0041)，SPF級動物房，飼養環境溫度21～23℃，濕度50%～60%。以美國營養學會(AIN-93G)動物飼料作為基礎飼料，所有動物自由飲水進食。待正常飼養至70周齡，進行各項指標的測定。70周齡db/db小鼠16只納入模型對照組，70周齡db/m小鼠20只納入正常對照組。領取20只正常飼養至35周齡的db/db小鼠作為青年對照組，進行相同指標的測定。

1.2試劑與儀器 安穩血糖儀及試紙購自中國三諾公司；YLS-1A多功能小鼠自主活動記錄儀購自濟南益延科技發展有限公司；CatWalk XT10.6 動物步態采集分析系統購自荷蘭Noldus公司。

1.3方法

1.3.1動物一般狀態 各組記錄動物的活動度、毛發光澤、攝食量、飲水量及體重。

1.3.2隨機空腹血糖檢測 監測空腹血糖，測定前禁食6 h，測定時剪尾尖取血，采用血糖儀測定及記錄。

1.3.3自主活動情況測定 將小鼠放入自主活動儀的活動箱內，先適應15 min，再記錄小鼠5 min內活動次數和時間，然后取出小鼠。

1.3.4爬網能力評價 將小鼠放在垂直金屬網上，金屬網(長度1.5 m，寬帶0.5 m)置于距地面0.5 m處，記錄每只小鼠在金屬網上停留時間。

1.3.5步態情況評價 為了讓小鼠適應通道環境，首先對小鼠進行行為學訓練，訓練期間不做數據記錄。將小鼠放置于儀器前端跑道上，待其自由探索至跑完全程，并進入儀器末端的暗盒中，認為成功完成1次訓練。若小鼠遲遲沒有進行向前的探索，則人為于小鼠后方給予一定的刺激，直至小鼠進入暗盒。每只小鼠每天訓練3次，連續訓練7 d，直至所有小鼠能在無外界刺激的條件下不停頓且勻速的行走至跑道末端。正式測試期間如果小鼠出現躊躇、往回跑、停止等情況，則需要重新再跑。合格的跑動中須包含有7～8個連續步數。每只小鼠測試至少要有3次有效跑動結果，之后用軟件CatWalk XT Version10.6 分析，取各個指標均值用于最后的統計分析。步序：正常步序與總步伐的比值；擺動：一只爪未與玻璃板接觸的持續時間；擺動速度：一只爪在完成一個步幅所需的擺動相時間；步幅：同一只爪連續兩次落地的距離；步幅時間：同一只爪兩個連續最初接觸玻璃板之間的距離；支撐相比例：支撐相時間在步幅周期占有的百分比；站立：同一只爪從接觸地面開始到完全離開地面的時間。

1.4統計學方法 采用SPSS20.0軟件進行方差分析、t檢驗。

2 結 果

2.1各組體重和血糖水平比較 模型對照組體重顯著高于正常對照組和青年對照組，青年對照組體重顯著高于正常對照組(P<0.05)。青年對照組和模型對照組血糖顯著高于正常對照組(P<0.05)，青年對照組和模型對照組血糖無統計學差異(P>0.05)。見表1。

2.2各組自主活動和爬網能力比較 3組自主活動次數差異無統計學意義(P>0.05)，青年對照組和模型對照組累計活動時間、單次最長活動時間顯著高于正常對照組(P<0.05)，青年對照組和模型對照組累計活動時間、單次最長活動時間無統計學差異(P>0.05)。3組爬網單次時間比較：模型對照組<青年對照組<正常對照組(P<0.05)。見表1。

表1 各組體重、血糖水平、自主活動和爬網能力比較

2.3老年db/db小鼠步態情況評價 3組步序、步調、平均速度比較：正常對照組>模型對照組>青年對照組(P>0.05)。見表2。3組擺動時間比較，模型對照組右前肢擺動時間顯著高于正常對照組和青年對照組，青年對照組左前肢擺動時間顯著低于模型對照組(P<0.05)。正常對照組和青年對照組右前肢擺動速度顯著高于模型對照組，正常對照組左后肢擺動速度顯著高于模型對照組和青年對照組(P<0.05)。3組步幅均無統計學差異(P>0.05)。模型對照組左右后肢步幅時間均顯著高于正常對照組及青年對照組(P<0.05)。青年對照組左前肢支撐相比例顯著高于正常對照組(P<0.05)。模型對照組右前肢和左后肢站立時間均顯著高于正常對照組和青年對照組(P<0.05)。見表3。

表2 各組步態速度和協調性比較

表3 各組步態擺動、步幅、支撐站立情況比較

續表3 各組步態擺動、步幅、支撐站立情況比較

3 討 論

db/db 小鼠主要表現為下丘腦缺陷，它不能產生飽感，合成代謝大于分解代謝，引起脂肪的堆積而肥胖〔8〕。db/db小鼠的發病過程與人類 2 型糖尿病表現極為相似，是研究人類 2 型糖尿病的理想動物模型〔9〕。研究發現，肥胖者和2型糖尿病患者多伴有骨骼肌功能障礙〔10〕，一方面不能將葡萄糖轉化為能量，從而造成虛弱和疲憊，另一方面，由于葡萄糖不能被骨骼肌充分利用，而在體內堆積，造成血糖升高〔11〕。DPN病理改變早期表現為神經纖維脫髓鞘和軸突變形，schwann細胞增生，隨著病程進展，表現為軸突變性和髓鞘纖維消失，可導致肌肉力量減弱或肌肉萎縮，影響踝、膝關節的活動功能，還可由于降低本體感受和增加反射反應的時間，從而影響平衡功能、肌肉強度和耐力〔12〕。糖尿病感覺運動神經病變患者有明顯的步態改變，步速和步幅均降低〔13〕，糖尿病步態異常與患者足部肌無力，神經病變嚴重程度有關。隨著病程間延長，肌肉質量逐漸下降，可影響患者的運動能力，步態不穩甚至跌倒〔14〕。研究提示，無論靜態硬地直立還是硬、軟地序貫變化，合并有癥狀和神經傳導異常的DPN患者身體的搖擺幅度更大，搖擺率更強，平衡性、穩定性更差〔15〕。研究報道糖尿病患者出現運動協調性下降的癥狀〔16〕。糖尿病患者身體平衡能力下降，因此導致身體搖擺增加〔17〕。