高脂饮食联合链脲佐菌素建立2型糖尿病大鼠模型的研究进展

邵俊伟，蔡逊

(广州军区武汉总医院普通外科，武汉 430070)

糖尿病是严重危害人类健康的慢性疾病之一，目前全球约有1.5 亿人患有糖尿病，其患病率逐年上升，其中90%以上是2 型糖尿病［1］。但发病机制尚未完全阐明。因此建立合适的2 型糖尿病动物模型对研究其发病机制，完善预防及治疗方法具有重要意义。目前制备糖尿病大鼠模型的方法主要有自发性动物模型［2］、转基因动物模型［3］和实验性动物模型［4］。但是前两者由于来源相对减少、饲养和繁殖条件要求严格、动物价格昂贵等缺点，限制了其在科学研究中的广泛应用和普及。目前国内外最常用的是实验性动物模型。国内外研究［5-7］一致表明，制备2 型糖尿病大鼠模型可通过高脂饮食诱导大鼠胰岛素抵抗后，再注射低剂量STZ 损伤胰岛功能，引起血糖升高，可模拟2 型糖尿病的发病过程。链脲佐菌素(streptozotocin，STZ)对胰岛β 细胞具有高度选择性毒性作用，通过自由基损伤胰岛β 细胞，使其发生功能障碍，胰岛素合成减少，引发糖尿病［8，9］。本文就建立2 型糖尿病大鼠模型的主要影响因素STZ 的应用、高脂高糖饮食及大鼠的选择与饲养条件等做一综述。

1 STZ 的应用

1.1 STZ 的配制

STZ 的纯品为结晶粉状物，其溶剂制剂不稳定，在pH 值为4.0 时稳定性最大，当pH 值高于或者低于3.5 ～4.5 时则STZ 迅速降解。胡凯等［10］发现1% STZ 用前以0.1 mol/L、pH4.2 柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液新鲜配制。章成昌等［11］认为1% STZ 溶于0.1 mol/L、pH4.22 柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液较为合适。吴晏等［12］认为1% STZ 用前以0.1 mol/L、pH4.4 柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液新鲜配制。王海涛等［13］注射前将STZ 溶于pH4.5 的0.1 mol/L 的柠檬酸缓冲液中。宋立江等［14］发现pH4.5 柠檬酸缓冲液可以作为理想的溶剂。综上所述，0.1 mol/L，pH4.2 ～4.5 柠檬酸缓冲液可以作为STZ 理想的溶剂。STZ 必须保存于－20℃冰箱，现配现用，配好的柠檬酸缓冲溶液和STZ 溶液应避光冰浴，10 min 内用完。

1.2 STZ 的注射剂量

研究表明，高脂高糖喂养2 周后，45 mg/kg STZ腹腔注射大鼠成模率高，安全性强，维持时间长，是理想的2 型糖尿病造模浓度［15］。Zhou 等［16］发现高脂高糖喂养4 周后腹腔注射STZ 40 mg/kg，成模率72.2%。张玉领［17］发现高脂高糖喂养4 周后，待大鼠出现明显的肥胖和胰岛素抵抗，一次性腹腔注射STZ 30 mg/kg，可成功制备2 型糖尿病大鼠模型。施红等［18］发现高脂高糖6 周后加腹腔注射STZ 30 mg/kg 1 次，可成功制备空腹和随机血糖均升高、糖耐量减低及高血脂的2 型糖尿病大鼠模型。成模率75%。何清华等［19］根据不同高脂喂养时间及STZ剂量设计3 种不同方法，发现4 周龄雄性SD 大鼠，高脂喂养8 周后腹腔注射STZ 30 mg/kg，成模率最高，模型稳定，无动物死亡，更适合于2 型糖尿病的相关研究。

研究表明，单纯的高脂高糖饲料喂养可以使动物血糖升高，但需要很长时间，至少要6 个月至1年以上［20，21］。如果一次性大剂量注射STZ，则直接损伤胰岛β 细胞，则更倾向于1 型糖尿病的表型特点，影响研究结果，而且死亡率增加［22，23］。高脂饮食诱导时间延长，动物肥胖和胰岛素抵抗更加明显，加重了胰岛素分泌功能的负担，所需STZ 剂量减少。小剂量注射STZ 可激活免疫系统，诱导胰岛的免疫反应，产生更接近于T2DM 的模型［24］。但是考虑到动物的年龄以及造模后续的实验还需要一定的时间，因此，建议高脂高糖饲养时间4 周左右为宜。

1.3 STZ 的注射频次

在以往的造模中，以一次性大剂量STZ 注射造模、多次小剂量STZ 注射造模、STZ 加高脂高糖饮食诱发2 型糖尿病模型的建立较为多见［25］。相比较而言，一次大剂量STZ 注射造模，成功率虽高，但死亡率亦高，且易形成1 型糖尿病，多次小剂量STZ 注射造模，死亡率较低，但成功率不高。针对STZ 加高脂高糖饮食诱发2 型糖尿病模型的建立，金磊等［26］采用高脂高糖饲料喂养4 周，配合30 mg/kg STZ 腹腔注射2 次，制备2 型糖尿病模型。庞燕等［27］认为:2 次给药法较1 次给药法成模率高。但是目前多数研究者［16-19］认为高脂高糖喂养4 ～8 周后，一次性腹腔注射STZ 30 ～45 mg/kg，可成功制备2 型糖尿病大鼠模型。

1.4 STZ 的注射方式

大量文献报道［18，28，29］注射STZ 前，对大鼠禁食不禁水12 h 以上，可提高成模率，注射STZ 后，应观察2 h 左右，给予充足饮水和食物。杨金晶等［29］认为非空腹可能影响STZ 的吸收，并且肠道排泄增多。章成昌等［11］发现STZ 注射在腹腔的固定一侧，可保证相同实验条件，成模后血糖数据均一稳定。另外，在进行腹腔注射时应使用一次性注射器及针头等无菌操作，以防感染。

目前诱导实验性糖尿病动物模型的注射方式主要有腹腔注射与尾静脉注射两种途径。国内实验主要采用腹腔注射法。相较而言，尾静脉注射技术难度大，操作误差大。注射时要注意注射速度，以免过快而致心衰，还要避免剂量过大致大鼠药物性中度而亡。腹腔注射法易于操作，方便快捷，注射时抓住大鼠头朝下，腹腔朝上，使内脏移向上腹，避免注射入其他脏器内［28］。另外，还要注意注射部位的适当选择，避免药物误入皮下，降低成模率。

2 高脂高糖饮食

大量研究表明，高脂高糖饮食是2 型糖尿病及胰岛素抵抗发生的重要因素［30，31］。STZ 注射和高脂高糖喂养是形成2 型糖尿病模型的重要条件。高脂高糖饮食导致体内糖脂代谢紊乱，通过糖脂肪酸循环、胰岛素信号传导等多个途径抑制糖储存，降低胰岛素敏感性，进而导致胰岛素抵抗的发生。

高脂高糖饲料按成分重量百分比常用配方如下:(1)高脂饲料配方:1.5%胆固醇、0.4%胆酸钠、0.02%甲巯咪唑、10%糖、10%猪油、78.08%的基础饲料［32］。(2)高脂饲料组成的各成分质量百分比:基础饲料67.75%、猪油10%、蔗糖20%、胆固醇2.5%、胆盐0.25%［33］。(3)高脂饲料配方为:10%猪油、10%蔗糖、2.5%胆固醇、0.4%胆酸钠和77%基础饲料，所有成分混匀后压粒即得［34］。(4)高脂高糖饲料:动物脂肪15%、蔗糖20%、胆固醇5%、普通饲料60%［35］。(5)饲料组成:20.0% 猪油、10.0%蔗糖、2.5%胆固醇、1.0%胆酸盐、66.5%常规饲料［17］。(6)高糖高脂饲料由10%猪油、20%蔗糖、2.5%胆固醇、1.0%胆酸盐、66.5%常规饲料配制［36］。综上所述，高脂高糖的配方可总结为:10%～20%猪油、10% ～20%蔗糖、1.5% ～5%胆固醇、0.4% ～1% 胆酸盐、60% ～80% 普通饲料、5% ～10%其他。

3 大鼠的选择

3.1 大鼠的品系、性别、周龄、体重的选择

目前国内STZ 诱导大鼠2 型糖尿病模型常用的大鼠品系是SD 大鼠或者Wistar 大鼠。农慧等［37］用相同剂量的STZ 造模，Wistar 大鼠的死亡率可以达到50%以上。因为SD 大鼠的抵抗力强于Wistar 大鼠。但是，章成昌等［11］选用Wistar 大鼠，因为Wistar 大鼠有SD 大鼠的优良基因，且比SD 大鼠更温顺，有利于实验操作的进行和实验数据的采集。因此，选用合适的动物品系可以提高成模率。

此外，STZ 诱导糖尿病大鼠模型有性别差异。Morimoto 等［38］发现雄性大鼠制备模型的成模率明显高于雌性大鼠。另外，选择成年雄性，可避免因受孕而影响观测数据。蒋升等［39］发现雄性大鼠腹腔注射STZ 后14 天血糖稳定，而雌鼠4 周后血糖才稳定，而且成年后雌激素对糖脂代谢会产生一定的影响。因此选择雄鼠造模对后续实验干扰更少。

有研究发现，大鼠对于STZ 的敏感性有年龄依赖性，成鼠或大体重鼠较幼鼠或小体重鼠更易成模型［40］。刘欧飞等［41］发现鼠龄大的大鼠体内进入药物的总量比鼠龄小得多，且代谢活动减慢，对STZ的灭活作用减弱，药物对胰岛β 细胞的破坏更为严重。因此成年大鼠可使模型更接近T2DM。但是蒋朝晖等［35］认为采用幼鼠造模更占优势，能为肥胖儿童糖尿病研究提供实验基础。

体重对成模率也有影响。章成昌等［11］认为STZ 注射前体重在(240±5)g 范围的大鼠STZ 注射后成模率高，成模后胰岛素水平更接近于正常对照组胰岛素水平。体重高于此范围的样本，成模率低，成模后胰岛素水平偏低。张新兰等［42］发现体重在220 ～260 g 大鼠成模率高且死亡率低。体重低于200 g 成模率高但死亡率也高;体重高于260 g 大鼠死亡率、成模率均较低。

3.2 大鼠采血方式

蒋朝晖等［35］摸索了一套大鼠取血方式:对于少量的用血(1 mL 以下)，可用针刺尾静脉或断尾取血，自体前后对照和长期间断取血，用血量大(1 mL以上)，但又不能危害大鼠生命时，可从尾动脉用注射器取血，需大量用血(5 ～10 mL)且不需顾及大鼠生命时，可以摘除眼球取血。

4 结论

总之，建立重复性好、稳定性好及生理指标控制严格的2 型糖尿病大鼠模型是研究2 型糖尿病发病机制必不可少的工具。2 型糖尿病大鼠模型的成模率受各种因素的影响，这就要求我们科研工作者在实验过程中严格控制各方面条件，重视实验中每一个步骤，不断总结经验。以保证大鼠模型的成功率，并降低大鼠的死亡率。

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