糖尿病動物模型(Animal model of diabetes melitus)

hjc黄金城根據客戶的需求提供各種有效的動物模型，用來檢測藥物的有效性。常規的內分泌疾病及代謝性疾病有：糖尿病、肥胖、血脂異常等，通過大小鼠、倉鼠等進行動物實驗。

內分泌及代謝性疾病模型

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糖尿病動物模型通常分誘發性和自發性兩類。

複製糖尿病動物模型的方法也很多。在動物選擇上,主要以哺乳動物為主,齧齒鼠類使用量最大,應用最廣,主要用於藥物篩選、病理改變等方麵研究。家兔主要用於糖尿病性高脂血症等方麵。近年來,小型豬產生興趣,如Yucatan小型豬越來越受到重視,因為其消化係統的器官功能更接近人類,且具有自發性糖尿病傾向,隻需單次注射四氧嘧啶200mg,常能誘發隱性遺傳為顯性遺傳,發病1年內可產生眼底微血管增殖型改變等。

1.誘發性糖尿病模型(animal model ofexperimental diabetes mellitus)

複製方法誘發性糖尿病動物模型複製方法主要包括:

（1）注射致高血糖因子,如生長激素、胰高糖素、糖皮質激素以及兒茶酚胺類激素等,這種方法能複製出某些繼發性糖尿病模型。

（2）注射化學物質引起胰島B細胞的損傷,如鏈脲佐菌素(Streptozotocin,STZ)、四氧嘧啶(Aloxan)、二苯硫代卡肥腙(Diphenylthiocarbbazine)可造成胰島B細胞不可逆損傷;環丙庚呱(Cyproheptadine)、天門冬素酶、6－氨基尼克酰胺(6­氨基煙草酰胺)、2­脫氧葡萄糖、甘露庚酮糖等可引起B細胞可逆性損傷。應用最多的化學物質是進口的鏈脲佐菌素,1次腹腔或靜脈注射30mg/kg～100mg/ kg,幾天後可使犬或大鼠等動物產生永久性高血糖,但STZ造成糖尿病的同時,也可造成白內障、冠狀動脈粥樣硬化斑塊。國產的四氧嘧啶也隻需一次注射即造成高血糖,但同時造成肝、腎組織的損害,在生理上與人類所患糖尿病相差較大。給大鼠用環丙庚呱連續4周,可產生高血糖症狀,胰島B細胞分泌漸消失,胰島素分泌在安靜時呈正常值,當給予糖負荷時,則不能引起胰島素的 II相分泌,停藥1 周後,病變可自動恢複正常。

（3）注射生物及生物製品引起B細胞破壞,如鼠腦炎病毒、心肌炎病毒M型變異可誘發若幹品係的成年小鼠糖尿病,白介素－1在一定劑量和範圍內對B細胞有選擇性細胞毒作用,這種由NO介導的細胞毒效應可導致IDDM。

（4）手術切除胰腺的大部分或全部,並給予高糖飲食刺激,引起繼發性永久性糖尿病。以下介紹兩種常用的複製方法:

1）四氧嘧啶致大鼠糖尿病模型:四氧嘧啶能選擇性作用於許多種屬動物的胰腺B細胞,造成B細胞不可逆性壞死,而A細胞、D細胞及外分泌組織無損害,從而產生動物糖尿病。先將四氧嘧啶用注射用水或生理鹽水新鮮配製成1%～3%溶液,實驗大鼠置代謝籠中飼養1周,記錄體重,飲水量、尿量及隨機血糖等,空腹12小時後按四氧嘧啶3Omg/kg體重～40mg/kg體重,尾靜脈或舌下靜脈 1次注射,注射後大鼠血糖值可出現3個時限變化,注射後2～4 小時為初期高血糖相,約 6 小時左右為低血糖,18 小時後出現持續性高血糖伴多飲、多尿等症狀,隨後血糖達 16.7mmol/L以上,穩定 2 周後可作為成功模型。或者將新鮮配製的四氧嘧啶溶液按120～150mg/kg體重一次腹腔內注射,24小時後血糖值升高,。≥16.7mmol/L持續2周以上可選用。該模型在病理生理上與人類 IDDM相似,絕大部分呈永久性高糖狀態,但部分動物在3周內可自然緩解。不同種屬動物對四氧嘧啶的敏感性差異很大,飼料和營養狀況等因素會影響動物糖尿病的發病率。如果采用120mg/kg體重的劑量連續注射兩天,成模率可達100%,四氧嘧啶在國內很多單位可自己合成,藥物價廉,用藥量小,方法簡便,血糖反應敏感,高血糖形成快,模型穩定,死亡率低。可用於人類IDDM的有關研究,使用此模型時需知四氧嘧啶對動物肝腎有一定毒性作用。

2）鏈脲佐菌素致大鼠糖尿病模型:鏈脲佐菌素可造成動物Wistar大鼠胰島 B細胞大量壞死,通過采用不同的給藥方法,可複製出速發型類似NIDDM的動物模型和遲發型 IDDM的動物模型。

1））速發型:一次足量給予動物Wistar大鼠鏈脲佐菌素,造成B細胞大量損傷,胰島素合成和分泌減少,引起糖代謝紊亂,導致糖尿病。將STZ 用0.1mol/L無菌枸櫞酸鈉緩衝液新鮮配製成2%溶液,調節pH至4.5,濾菌器過濾除菌。大鼠禁食10小時按5Omg/kg～65mg/kg體重腹腔內或尾靜脈一次性注射SIZ溶液,24 小時內血糖大於等於16.7mmol/L,穩定5 天即可作為成功模型。

2））遲發型:根據福氏完全佐劑(CFA)可激發機體免疫功能的特點,將小劑量SIZ和CFA聯合使用,可激活大鼠體內淋巴細胞誘導胰島B細胞發生輕度改變,在此基礎上被激活的具有細胞毒作用的T淋巴細胞可將輕度變性的細胞當作靶細胞進行攻擊,從而導致自身免疫過程的發生,使膜島B細胞損害進一步加重,引起糖尿病。鏈脲佐菌素配製同前,福氏佐劑按4:1稱取液體石蠟和羊毛脂,研碎混勻後分裝,經高壓消毒後低溫保存,使用前按1.5mg/0.5mL加入無菌滅活卡介苗,進行無菌乳化後使用。大鼠正常進食水,第1天腹腔注射0.5mLCFA,次日按 25mg/kg體重腹腔內注射 S1Z溶液。每周 1 次,連續 3周重複上述步驟,第2周部分大鼠就可成模型,第3周成模率可達 87.5%。速發型模型較適於NIDDM的相關研究。通常單劑量達到 50 mg/kg體重不出現自然緩解現象,第6 天～27 天,胰島有一定程度再生,功能部分恢複,但未達到正常,仍處於高血糖狀態。

遲發型STZ動物模型有免疫學的改變, 更接近人類IDDM 的發生發展變化,有報道可測得大鼠體內抗胰島細胞抗體。鏈脲佐菌素致糖尿病作用幾乎不受飼料成分和營養狀況的影響,對四氧嘧啶致糖尿作用有抵抗的豚鼠,STZ也可致糖尿病。STZ價格較貴, 但致糖尿病作用很穩定,使用方便。

2. 自發性糖尿病模型 (animaI model of spontaneous diabetes melitus)

遺傳性及自發性糖尿病動物模型更接近人類糖尿病的自然起病及發展,尤其適於研究糖尿病的病因學。如“BB”Wistar 係大鼠、NSY  糖尿病小鼠、NH 肥胖糖尿病大鼠、KK  糖 尿病小鼠等。以下介紹幾種模型 : 

(1) 自發性糖尿病 BB Wistar 大鼠模型 : 加拿大渥太華生物培育(BB)實驗室1977 年報道了一組遠交係自發性糖尿病Wistz 大鼠, 係幼年起病的 IDDM 理想的動物模型。1990 年上 海首次引種純係 BB 鼠,  將親代種鼠隨機配對並繁殖子代BB鼠製備自發性遺傳性IDDM動物模型成功。子代 BB 鼠發病率可達 90%,臨床起病突然,常無預兆,  發病年齡為 58～123 日齡,凡空腹血糖大鼠 1Omol/L,  尿糖++,即可診斷,其特征為體重減輕,高血糖、糖尿、多尿和胰島素缺乏,絕大部分需胰島素治療。BB 大鼠中造成 B 細胞損害的發病機製可能與細胞介 導的自身免疫有關。此模型可供研究IDDM 發病的遺傳因素、環境因素以及免疫學因素。與糖尿病有關的慢性並發症尚未在本品係大鼠中充分確定 ,  研究發現複製成功模型後 21 周可觀察到其心髒微血管病變。在喂養中為避免死亡可每日給予PZI2μL/隻～4Μl/隻,  或達美康 3Omg/隻 ～40mg/隻。

(2) 自發性糖尿病 NSY  小鼠模型 :NSY  小鼠是自發性糖尿病小鼠的近親株,  它是從JCL:ICR小鼠近親株根據葡萄糖耐量選擇繁殖產生的。具有年齡依賴性自發性糖尿病的特 征,NSY小鼠發生糖尿病的原因可能是胰腺B細胞對葡萄糖激發的胰島素分泌功能的異常, 在第 48 周雄性小鼠中累積糖尿病的發生率為 98%, 而雌性小鼠僅為 31%。在任何年齡段均無明顯肥胖發生, 在第24周時可出現顯著的葡萄糖刺激的胰島素分泌功能減弱,未觀察到胰腺形態學異常,具有空腹高胰島素血症的特點,此模型有助於人類NIDDM  遺傳學傾向及病 
理發生的研究,尤其對研究胰島素抵抗在 NIDDM 發病中的作用適用。

(3)自發性非肥胖糖尿病GK大鼠模型 : 是由法國 Goto 和 kakisaki  於 1988 年經數代選擇 性飼養並輔以糖耐量作為指標,  從正常 Wistar種係大鼠中繁殖出來的一種原發性非肥胖性NIDDM 大鼠。在亞係 1  代～4  代就能獲得高血糖和糖耐量異常的動物,  雄性和雌性有相同的發病率,  在第 32 周後糖尿病持久穩定,  胰腺胰島素儲存量減少 50%,B 細胞數目減少,B 細胞對高糖刺激的反應缺如。適於作為人類 NIDDM  的有關研究。

(4) 自發性遺傳糖尿病中國地鼠模型 :  於 1985  年由山西醫學院研究培育成功大群體中國地鼠,  並建立成自發性遺傳性糖尿病模型。糖尿病群體發病率約 25%,  近親繁殖 2  代 ～6 代尤其同窩兄妹交配後,發病率可達 90%,  雌性多於雄性,  幼鼠在高熱價的脂肪和過量進食下,  糖尿病發病率還可增加。此模型動物多為非肥胖型,  血糖量中、輕 度升高 , 血清胰島素濃度表現多樣化,多數正常,  少數升高或降低, 胰島病變程度不一, 由於中國地鼠的腎糖閾較人類偏高, 個體間差異亦較大, 尿糖測定值的意義明顯不及血糖測定值, 糖尿病發病率受飲食環境等非遺傳因素的影響,具有多基因遺傳特點,與人類 NIDDM  十分近似,故可選作NIDDM  研究的理想模型。

( 二 ) 甲狀腺疾病動物模型 (animal model of thyroid disease) 複製方法

甲狀腺疾病的種類很多,各類型甲狀腺疾病的病因各異,  大多數與遺傳因素有關。 最常見的自身免疫性甲狀腺疾病,  屬於多基因遺傳。從 1970  年起,  國外學者成功選育出雞和犬自發性遺傳性自身免疫性甲狀腺炎, 也有人用小鼠甲狀性球蛋白注射到大鼠體內複製出大鼠自身免疫性甲狀腺炎模型。然而,目前甲狀腺疾病的動物模型仍然主要以外源投予甲狀腺激素和抗甲狀腺藥物來建立。 

建立甲狀腺腫及功能減退動物模型的方法較成熟,  根據研究目的不同可選用以下幾種方法 :

①用地方甲狀腺腫病區的糧食,  按當地居民飲食習慣配製飼料喂養動物,  造成碘缺乏。

②應用抗甲狀腺藥物( 如丙基硫氧嘧啶、甲基硫氧嘧啶、他巴唑),  抑製甲狀腺濾泡細胞攝取碘及碘利用、抑製甲狀腺激素的合成。

③手術切除大部分或全部甲狀腺。 

④用131I破壞甲狀腺濾泡細胞。

⑤選育自發性遺傳性自身免疫性甲狀腺炎。

誘發甲狀腺功能亢進的動物模型通常用口服或注射 T3或 T4的方法。

1.  缺碘性甲狀腺腫及甲狀腺功能減退大鼠模型 利用地方性甲狀腺病區糧食含碘濃度低的特點,飼養 Wistar 大鼠,造成碘缺乏,引起甲狀腺腫大及甲狀腺功能低下。 具體方法是用病區糧食按當地居民飲食習慣配製飼料,其中小麥 30% 、玉米 60% 、紅薯幹粉 10%,  飼料含碘 量 0.043mg/kg,  選 5Og～100g Wistar 大鼠用上述飼料喂 ,  飲蒸餾水,3個月後可出現甲狀腺腫大, 血中 TT4、FT4濃度降低,而 TT3、FT3、TSH 水平升高,可獲得成功的缺碘性甲狀腺腫及甲狀腺功能減退的大鼠模型。此方法對實驗條件有一定要求,最好在地方甲狀腺腫流行區進行實驗 ,  在沿海地區空氣中碘含量高,易進入動物體內,不容易成功,最好進行空氣過濾。本模型適於人類地方性甲狀腺腫的各項研究。

2.  誘發性甲狀腺腫大鼠模型 用抑製甲狀腺攝碘及抑製甲狀腺素合成的藥物丙基硫氧嘧啶,  使甲狀腺激素合成減少,  血 TSH  水平升高,  造成實驗性甲狀腺腫大。選取體重
100～2 00g  的大鼠,  將丙基硫氧嘧啶(PTU)用生理鹽水溶解,每日腹腔內注射 PTU (Sigma 產品)1mg/1 00g  體重,  連續 4 周,  出現甲狀腺重量增加,  血 TT3 、FT4水平降低,  而 TT3 、FT3水平升高,可用於研究甲狀腺功能減退時機能和代謝等方麵的變化。

3.  誘發性甲狀腺機能亢進大鼠模型外源性給予甲狀腺激素(T4) 或三腆甲腺氨酸(T3)可 使大鼠出現甲狀腺機能亢進的一係列代謝改變。選成年大鼠體重 100g～250g,  將 L－T3 溶 
於生理鹽水中,每日腹腔內注射 L－T350μg/100g 體重,連續注射 7  天以上。或將 T4 溶於生理鹽水中, 每天腹腔內注射 250μg/100g  體重,  連續注射 18  天;或每天飲用 0.0012% T4水溶液, 連續 18d, 可出現血 T3 、T4水平升高 ,TSH降低,甲狀腺重量減輕。此模型可用於甲亢臨床醫學及治療學研究,對病因及發病機製的研究幫助不大。

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