【动物实验】糖尿病模型

糖尿病(DM)及其并发症不仅严重影响糖尿病患者的生活质量,同时也是致残、致死的重要原因。因此,建立合适的糖尿病动物模型,阐明DM及其并发症的发病机制就显得尤为重要。目前,DM动物模型制备方法主要有:手术切除胰腺、化学药物诱导、自发性糖尿病动物模型等。

一、切除胰腺的DM模型

常采用大鼠造模,全部或大部分切除实验动物的胰腺,但保存胰十二指肠动脉吻合弓。如果连续两天血糖值超过11.1mmol/L或者葡萄糖耐量试验120min时的血糖值仍未恢复到注射前水平则认为DM造模成功。其机制是全部或大部分切除胰腺后,β细胞缺失而产生永久性DM。

二、化学药物诱发的DM模型

采用链脲佐菌素腹腔注射或四氧嘧啶静脉注射可诱发DM,常用动物有小鼠、大鼠、家兔和犬。链脲佐菌素(streptozotocin STZ)的参考剂量为50～150mg/kg;四氧嘧啶(alloxan)的参考剂量为60～110mg/kg。

STZ是一种含亚硝基的化合物,进入体内可通过以下机制特异性地破坏胰岛β细胞:

(1)STZ直接破坏胰岛β细胞:主要见于注射大剂量STZ后。STZ注射后可引起β细胞内辅酶I(NAD)的浓度下降,NAD依赖性能量和蛋白质代谢停止,导致β细胞死亡;

(2)通过诱导一氧化氮(NO)的合成,破坏胰岛β细胞;

(3)STZ激活自身免疫过程,进一步导致β细胞的损害:小剂量注射STZ可破坏少量胰岛β细胞,死亡的胰岛β细胞可作为抗原被巨噬细胞吞噬,产生TH1刺激因子,使TH1细胞系占优势而产生IL-2及IFN-γ,在胰岛局部促使炎性细胞浸润,并活化释放IL-1、TNF-α、IFN-γ、NO和H2O2等物质杀伤细胞。死亡细胞又可作为自身抗原,再次递呈给抗原递呈细胞进行处理,释放细胞因子,放大细胞损伤效应,最终诱发DM。

四氧嘧啶进入体内后能迅速被胰岛β细胞摄取,影响细胞膜的通透性和细胞内ATP的产生,抑制葡萄糖介导的胰岛素分泌。四氧嘧啶主要通过产生氧自由基破坏β细胞结构,导致细胞的损伤及坏死,从而阻碍胰岛素的分泌,使血清胰岛素水平降低。因为四氧嘧啶导致糖尿病的同时也造成肝、肾组织中毒性损害并且部分采用四氧嘧啶制造的DM动物模型可自发缓解,因此目前已经很少应用。

三、自发性糖尿病动物模型

该模型绝大多数采用有自发性DM倾向的近交系纯种动物,如BB(Biobreeding)鼠、NOD(non-obesity diabetes)小鼠、G(Goto-kakisaki)鼠和中国地鼠(chinese hamster)等动物造模。自发性DM动物模型是指动物未经过任何有意识的人工处置,在自然情况下发生DM的动物模型。已用于研究的自发性DM动物约有20种,可分为两类:一类为缺乏胰岛素,起病快、症状明显,并伴有酮症酸中毒,如BB(Biobreeding)鼠、NOD(non-obesity diabetes)小鼠和LETL大鼠,它们可以作为1型DM的动物模型使用。这些动物没有肥胖,发病之初呈现胰腺炎的症状,人类组织相关性抗原(MHC)参与发病过程,这些都与人1型DM的特征相似。利用这些模型可以对人1型DM的发病机制进行深入研究;另一类为胰岛素抵抗性高血糖症,其特点是病程长,不发生酮症酸中毒,为2型DM动物模型。

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