糖尿病 中国实验动物信息网 2020-12-02 1120

　　介绍：WTO报告糖尿病是*常见的公共卫生问题之一，在2020年世界范围内将影响到总人口的2亿2000万，全球糖尿病的患病率的增加是一个重要的社会问题，因为糖尿病是一种复杂的多因素的起源疾病。

　　随着人口的增长、老龄化、城市化和肥胖和身体不活动的增加，糖尿病的患病率在全世界范围内都在上升。与西方不同的是，老年人受影响*严重，亚洲国家的糖尿病在年轻到中年的成年人中的比例不成比例地增高。这可能对一个国家的健康和经济产生长期的不利影响，特别是对发展中国家。

　　实验模型：实验性糖尿病通常是在实验室动物上通过几种方法诱导，包括：化学，外科手术和遗传（免疫）操作。大多数糖尿病的实验都是在啮齿类动物中进行的，虽然一些研究仍然在较大的动物上进行。

　　筛选抗糖尿病药物的动物模型大致可分为以下三种类型：

　　A 诱导实验性糖尿病的方法

　　B 基因糖尿病动物

　　C 混杂模型

　　诱导实验性糖尿病的方法可进一步分为以下分类：

　　A  狗胰腺切除术

　　B  四氧嘧啶糖尿病

　　C  链脲佐菌素诱导的糖尿病

　　D  激素诱导的糖尿病

　　E  病毒诱导的糖尿病

　　F  其他糖尿病化合物

　　G  胰岛素抗体导致的胰岛素缺乏

　　基因糖尿病动物可进一步分为以下分类：

　　A  自发性糖尿病大鼠

　　B  自发性糖尿病小鼠

　　C  中国仓鼠

　　D  遗传性糖尿病症状的其他物种

　　E  转基因动物

　　杂模型

　　A   无脊椎动物的动物模型

　　B    饮食引起的代谢失调

　　狗胰腺切除术：多尿、多饮、多食、重症糖尿发生于狗的胰腺切除后。通过注射胰腺腺提取物，使切除胰腺的犬的高血糖水平下降，进一步证明了激素在胰腺中的存在。

　　方法  雄性Beagle犬体重12-16公斤用50mg/kg戊巴比妥钠静脉注射麻醉。仰卧从剑突到脐下过程沿中线做一适中切口。通过白线进入腹部进行出血血管结扎。认真清理镰状韧带和结扎血管。通过右手沿胃的幽门，到达胰腺和十二指肠部位开始操作。首先，在钩端肠系膜切断过程本身是游离的，从胰十二指肠下动脉和静脉剥离出胰腺组织。沿着胰腺之间存在的一条断裂线小心拨开血管，胰十二指肠的血管和肠壁，胰腺是从十二指肠分离、保存完整的胰十二指肠血管。对胰腺的小血管进行结扎。解剖是从十二指肠两侧进行的。在副胰管的区域，被连接的腺组织非常牢固，要小心取出，以不留下残留的胰腺组织。胰管清洁，在连接处双重结扎并切断。逐步剥离，直到遇到一个包含主胰管的小叶为止。腺组织坚定地粘附在十二指肠。通过胰管结扎术进行胰管的钝性分离和血管结扎。十二指肠部分放回腹腔。把胰体尾肠系膜剪断。小血管双重结扎和切断。胰腺组织从脾血管上钝性分离下来，对脾血管的胰支进行双重结扎和切断。胰腺的幽门部是*后一个被解剖。*后，所有的胰腺组织被切除。手术区域再次检查胰腺残余。腹腔注射5毫升1%普鲁卡因溶液是为了防止肠道的肠套叠。250000单位青霉素生理盐水溶液滴入腹腔。先缝合腹壁和皮下层缝合，*后连续外翻缝合皮肤。手术后，动物通过颈静脉导管进行以下处理3-4天：手术后，动物接收通过颈静脉导管3-4天以下处理：1000葡萄糖液10%毫升10 IU人胰岛素，3毫升24%甲氧苄氨嘧啶溶液，2毫升50%安乃近400 IU促胰液素。第三天，为动物提供了牛奶。动物通过*个奶制品后，每天做一次含有胰蛋白酶的干食品。每日单剂量34 IU胰岛素皮下注射。维生素D3给出的每三个月为肌内注射1毫升。

　　四氧嘧啶糖尿病：四氧嘧啶管理引起血糖升高和糖尿已经在多个物种进行过描述，如狗、兔、大鼠等物种。豚鼠已发现四氧嘧啶耐药性。*常用的物种已阐述了剂量和治疗方案。大多数物种观察到三个阶段：葡萄糖的初始上升随后下降，可能是由于胰岛胰岛素枯竭，再其次是一个持续的血糖升高。四氧嘧啶一般产生较大的毒性由于其阴离子基的转换。

　　方法：体重2至3.5公斤兔注入150 mg/kg四氧嘧啶（5克／100毫升，pH 4.5）经耳缘静脉10分钟注入。这个结果在70%的动物导致高血糖和尿酸尿的发生。剩下的动物死亡或只是暂时的高血糖。体重150-200克Wistar或SD大鼠皮下注射100-175 mg/kg四氧嘧啶。体重15-20公斤雄性Beagle犬静脉注射60毫克/公斤四氧嘧啶。随后，每天动物接受1 000毫升5%含有10 IU胰岛素葡萄糖溶液一周，罐头食品自由采食。此后，每日单剂量28 IU胰岛素皮下注射。方法进行改进：大鼠2、4和6天注射200毫克/公斤四氧嘧啶。

　　链脲佐菌素诱导的糖尿病：Rakieten et al报道了抗生素菌素致糖尿病活动。STZ毒性特别是β-胰岛细胞。在实验动物中大多使用大鼠诱导糖尿病，STZ已成为糖尿病研究人员使用的一个有价值的工具。PARP基因敲除小鼠抗STZ诱导糖尿病。

　　方法：用体重150-220克雄性Wistar大鼠。STZ（60 mg/kg）静脉注射。血清胰岛素值下降至4倍，注射后六～八小时，导致持续性高血糖后的低血糖阶段。糖尿病症状的严重程度和发病取决于STZ剂量。60毫克/千克的剂量24-48小时后，症状出现800毫克%高血糖，糖尿和酮尿。组织学观察β细胞。10-14天后达到稳定状态允许使用动物进行药理试验。

　　激素诱导的糖尿病：生长激素诱导的糖尿病  猫单纯垂体生长激素致糖尿病的作用已有报道。成年狗和猫重复注射生长激素诱发糖尿病的所有症状包括严重酮尿症和酮血症而大鼠没有显示类似的处理后任何糖尿病迹象，但增长加速。

　　糖皮质激素诱导的糖尿病  可的松可引起大鼠高血糖、糖尿。在豚鼠和家兔实验性糖尿病，不强制喂养可获得糖皮质激素。在大鼠刺激促肾上腺皮质产生肾上腺皮质激素有分泌类固醇诱导类固醇糖尿病的能力。

　　病毒诱导的糖尿病  病毒感染和β细胞特异性自身免疫性疾病可能诱发幼年型糖尿病（I型）糖尿病。脑心肌炎病毒D亚型感染与胰腺β细胞的破坏（emc-d）可诱发糖尿病。引起小鼠胰岛素依赖型糖尿病易感株与人类类似。如果动物用环孢霉素（一种有效的免疫抑制药物）预处理，增加糖尿病的严重程度和发病率。

　　胰岛素抗体导致的胰岛素缺乏：豚鼠抗胰岛素血清可诱发一种短暂性糖尿病综合征。豚鼠抗胰岛素血清诱导独特作用。这是由于注射的动物分泌的内源性胰岛素的胰岛素抗体的中和作用。这导致了胰岛素缺乏状态。，用较大剂量可诱导酮血症和酸中毒、酮尿症、糖尿。在几个小时后，用较低的剂量糖尿病综合征是可逆的。

　　方法：体重300~400 g雄性豚鼠。1毫克剂量的牛胰岛素分次皮下注射。每月注射。每月从每一个动物被心脏穿刺取出10毫升的血液。0.25-1.0 ml豚鼠抗胰岛素血清大鼠静脉注射。抗胰岛素血清诱导血糖浓度呈剂量依赖性升高，高达300毫克。

　　遗传性糖尿病动物：在遗传基础上描述了啮齿类动物表现出自发性糖尿病。由于瘦素的发现及其下游信号转导级联，得出糖尿病和肥胖动物疾病模型的遗传学的新见解。许多基因糖尿病动物模型表现出瘦素通路的缺陷，的各种突变导致瘦素缺乏。

　　自发性糖尿病大鼠：这几个大鼠的自发糖尿病已被报道：

　　生物育种大鼠（BB）：BB大鼠是一种自发性糖尿病模型。它是胰岛素缺乏和由于胰腺β细胞的自身免疫破坏。临床糖尿病的发病一 般发生在60-120日龄。经过几天的低胰岛素血症后严重的高血糖酮症存在。免疫抑制剂霉酚酸酯能防止BB大鼠糖尿病的发展。 Kloting 和 Vogt 报道了一支BB鼠糖尿病倾向。

　　WBN / KOB大鼠：Wistar株动物，命名为WBN / KOB。表现出糖耐量受损和21周龄时出现糖尿。12周龄后观察到胰岛的数量和大小的减少。Yagihashi观察到在外分泌部纤维素性渗出和胰腺组织变性。在16周龄的雄性大鼠变性主要发生在胰岛和胰腺导管周围。这些老鼠患脱髓鞘，主要是运动神经病变。

　　Cohen糖尿病大鼠：Cohen糖尿病大鼠的特点高血糖、糖尿和高胰岛素血症大鼠。对低胰岛素血症，胰岛素抵抗发展较晚。数量及Cohen大鼠胰岛素受体敏感性降低。当喂养丰富的蔗糖或其他精制糖的饮食，但不是喂的淀粉或固体饮食，大鼠出现糖尿病相关的并发症。

　　GK（GK）大鼠：GK大鼠非肥胖，胰岛素抵抗。GK大鼠是高度遗传的Wistar大鼠，自发发展II型糖尿病。出生后2～4周葡萄糖刺激胰岛素分泌缺陷，外周胰岛素抵抗和高胰岛素血症，伴受损骨骼肌糖原合成酶的活化。伴随着甘油二酯敏感蛋白激酶C慢性激活。

　　Zucker肥胖大鼠：经典的模型Zucker肥胖的高胰岛素血症大鼠。肥胖的出现由于一个简单的早期常染色体隐性遗传（FA）。肥胖大鼠表现出类似人类糖尿病外周胰岛素抵抗。然而，在整个生命中，他们的血糖水平通常是正常的。

　　Zucker糖尿病肥胖大鼠(ZDF/DRT-FA)：Peterson*初从Zucker肥胖大鼠获得 Zucker糖尿病肥胖大鼠。该株患有高血糖约20毫摩尔/升。雄性和雌性分别在6～8周和9～11周成为糖尿病患者。Lee描述脂毒性的β细胞是糖尿病的原因。由于高血糖糖尿和肥胖产生热量损失导致极端的贪食。高血糖是这些动物的特征。

　　WDF/TA-FA 大鼠： Wistar肥胖大鼠的基因肥胖，高血糖。Velasquez et al.将Zucker大鼠肥胖基因转移到Wistar Kyoto。

　　OLETF rat：OLETF大鼠的特点是：（1）高血糖发病晚（18周龄），（2）慢性病程，（3）轻度肥胖，（4）雄性遗传，（5）胰岛增生灶，（6）肾并发症（结节性病变）。

　　ESS大鼠：从2个月开始动物显示异常的葡萄糖耐量试验。该综合征是一种轻度类型的糖尿病，不降低动物的寿命。

　　自发性糖尿病小鼠：

　　KK小鼠：在七个月或以上的小鼠尿糖和血糖水平为320毫克%。胰腺胰岛素含量增加，但组织学上观察β细胞和胰岛肥大发现：肝脏切片显示糖原减少和脂质含量的增加。

　　KK-AY 小鼠：小鼠的血糖和胰岛素水平以及糖化血红蛋白水平从5周龄逐渐增加。β-细胞脱颗粒和糖原浸润。肝脏和脂肪组织中脂肪生成增加。

　　NOD小鼠：NOD小鼠是胰岛素依赖型糖尿病模型和发展自身免疫性破坏胰腺β细胞次生低胰岛素血症。100至200天之间的小鼠患糖尿病。如果没有给予胰岛素治疗，NOD老鼠的存活时间超过一个月以上。他们通常死于酮症。Baeder et al等人报道：一种免疫调节药物或可溶性白细胞介素-1受体的使用可以预防糖尿病的发生。verdaguer等观察到NOD小鼠胰岛素依赖型糖尿病是CD4 +和CD8 + T细胞依赖的自身免疫过程对抗胰腺β-细胞的结果。

　　肥胖的高血糖小鼠：Bleisch等人观察到遗传性肥胖小鼠遗传性糖尿病。这些老鼠是糖尿，非空腹血糖水平是300毫克%，但没有观察到酮尿和昏迷。*有趣的功能之一是胰岛素抵抗。胰岛素含量增加。肾脏和其他器官的无病理变化。

　　仓鼠：糖尿病仓鼠的血糖水平升高，正常为110毫克%，高达600毫克%。仓鼠糖尿病症状观察是严重的多尿、尿糖、尿酮体、尿蛋白。注射胰岛素和口服降糖药，可以改善糖尿病症状。胰腺、肝、肾组织病理学改变。胰岛数量减少，胰岛细胞不正常。

　　结论： 然而，每一个新合成的药物进入市场，并在人类使用之前必须通过实验动物研究。小动物（大鼠或小鼠）疾病和病理变化的特征同人类是相似的。因此，在进行临床研究之前，人类的生命比动物更珍贵，因此，临床前研究总是这样做的。使用较小的动物模型，如小鼠，也将降低试验化合物的实验成本。对这些糖尿病动物物种进行详细调查，更好地了解人类的相似情况，以及发现新的治疗2型糖尿病的目标和药物。