实验性糖尿病足大鼠模型的研究进展

戴 娜，杨宝钟，曹 刚，黄 强，郑 硕，李 鹏，修丽梅

（中国中医科学院广安门医院，北京 100053）

综 述

实验性糖尿病足大鼠模型的研究进展

戴 娜，杨宝钟，曹 刚，黄 强，郑 硕，李 鹏，修丽梅*

（中国中医科学院广安门医院，北京 100053）

动物模型具有可控性高、依从性好、可操作性强、价格廉价等优点。糖尿病足发病原因复杂，可由血管病变、神经病变及感染等因素单一或共同作用导致，很难有一种模型能完全模拟整个发病过程。目前公认的糖尿病大鼠造模方法是高脂饮食与链脲佐菌素诱导结合法，较常用的足溃疡造模方法是外科手术切除足部皮肤法。

糖尿病足；动物模型；大鼠模型

Abstract: Animal model has the advantages of high controllability, good compliance, strong operability, low price and so on.Morbidity of diabetic foot is complex, can be caused by vascular disease, neuropathy and infection factors such as single or joint action.It is difficult to have a model to simulate the whole process completely.At present, the accepted modeling method is high fat diet and streptozotocin combined technique which is induced by common foot ulcer model is surgical removal of the foot skin.

Keywords: diabetic foot; animal model; rat model糖尿病对人们健康的威胁仅次于肿瘤和心血管疾病。糖尿病足是糖尿病的严重并发症之一[1]。近年来，糖尿病大鼠模型的建立主要是通过高脂饮食、链脲佐菌素(STZ)等化学药物诱导；足溃疡模型则通过冷冻、结扎、感染等方法建立。本文将近年来相关研究进展总结如下。

1 实验性糖尿病大鼠模型

1.1 单纯高脂饮食诱导法 高脂肪和高蛋白质的食物GI较低，低GI可致脂肪和蛋白质摄入过多，引起动脉粥样硬化、高脂血症、高血压、胰岛素抵抗及糖尿病[2]。据报道，以高脂饲料喂养大鼠4周，可使大鼠产生胰岛素抵抗[3]。该法体现了高脂饮食与糖尿病发病过程的相关性。但不可控因素多，如大鼠体重与所食饲料的比例、高脂饲料的组成、室温与湿度、喂养时间的长短等，均可影响大鼠模型的质量及成模率。

1.2 STZ诱导法 STZ是目前造模应用最广泛的诱导剂，通过激活自身免疫选择性的导致胰岛B细胞坏死、胰岛素缺乏，导致血糖升高和非胰岛素依赖状态。陈群力、齐一侠等[4]通过向大鼠腹腔注射STZ以得到糖尿病大鼠模型。殷菱[5]向大鼠尾静脉注射STZ以破坏胰岛细胞得到糖尿病大鼠模型。有文献报道后者比前者更稳定且存活时间更长。STZ诱导法造模操作简单、节约时间、符合糖尿病胰岛细胞损伤的特点。缺点是未体现血管神经病变，鼠模病死率高，生存期不超过一年。近年报道，给新生大鼠多次小剂量注射STZ可诱发大鼠成年后典型“三多一少”症状[6]。

1.3 高脂饮食与STZ诱导结合法 该法目前应用最广泛。韩强、王建春等[7-8]都是通过此法获得实验性糖尿病大鼠模型。本法先通过高脂饮食使大鼠产生胰岛素抵抗，后予STZ破坏胰岛细胞，提高了成模率、模型稳定性及变异性。主要缺点：1）国内外关于糖尿病大鼠模型血糖标准未达成一致。唐乾利等[9]把血糖值在11～16.5 mmol/L为造模成功标准，也有把随机血糖高于16.67 mmol/L、空腹血糖高于7.8 mmol/L作为标准；国外则采用随机血糖高于200 mg/dL或FPG高于150 mg/dL作为成模的标准[10]。血糖低于16.67 mmol/L时难出现典型糖尿病症状，但血糖过高则使鼠模致死率上升。2）STZ注射剂量未达成一致。李友山[11]分别向糖尿病大鼠腹腔内注射STZ40、50 mg/kg，发现以STZ 40 mg/kg制备糖尿病足溃疡鼠模最为稳定可靠。彭旦明等[12]发现以60 mg/kg的STZ剂量注射对大鼠损害过大，易致大鼠死亡，认为50～55 mg/kg是造模的合适STZ剂量。3）测血糖的时间及次数未统一。1.4 高脂灌胃与四氧嘧啶诱导结合法 该法是较经济的造模方法。首先，为大鼠高脂灌胃,使其出现胰岛素抵抗,然后腹腔注射四氧嘧啶,破坏胰岛细胞造成高血糖状态造模。此法可在较短时间内制备糖尿病大鼠模型，经济可靠。缺点是大鼠在四氧嘧啶成模前的高血糖和低血糖期容易死亡[13]，实验中高脂饲料成分、注射剂量及方法、体质量控制等因素对成模率均有重要影响。

2 实验性糖尿病足大鼠模型的建立

2.1 外因造模

2.1.1 切除皮肤法 李友山[11]、殷菱[5]等用手术剪将糖尿病大鼠龙胆紫标记的造模区皮肤剪去，深达筋膜以形成创面。此法可操作性强，成本低，耗时短，溃疡形态规则且面积可控，适合糖尿病足外科相关研究。缺点为无法模拟糖尿病患者因血管、神经病变引起足部溃疡的机理,仅仅在“症”的层面上造模，无糖尿病足基础病理改变，溃疡因易愈合而持续时间较短，若进行周期长的糖尿病足研究，可考虑在建模时合并细菌感染以延长溃疡持续时间。

2.1.2 温控损伤法 糖尿病患者因周围神经病变等出现肢体末梢麻木，对温度不敏感而致皮肤烫伤、冻伤而致溃疡。陈群力等[4]通过不同梯度降温、控制室温的方法使血管痉挛、血流障碍，进而使大鼠肢体处于缺血状态。许经纶等[14]在其基础上延长低温持续时间，使大鼠局部冻伤加重。韩强用恒温恒压烫伤仪将大鼠背部下端皮肤进行烫伤，以烫伤处皮肤即刻苍白、胀或有水疱出现为度，稳定48 h后行皮肤种植感染以获得糖尿病足大鼠模型[7]。该法所得模型适合糖尿病周围神经病变的相关研究。但个体对温度的敏感性不同，溃疡程度不统一且难以控制；获得稳定模型所需时间长，实践性较差。

2.1.3 局部皮肤压迫法 Reid RR通过埋植磁片循环压迫建立大鼠糖尿病溃疡动物模型[15]。该法主要操作是将一磁片植入大鼠足部皮肤下，于皮表放另一磁片加压，每天循环“施压－松解－施压”，使局部皮肤缺血，以皮肤变黑、变硬、针刺不出血为溃疡的判断标准。此法模拟糖尿病足发病过程中“缺血－再灌注”特点，适合糖尿病患者因压疮造成局部溃疡的相关研究。但是所耗时间相对较长，溃疡程度只能定性评估；能诱导出足溃疡模型压力有待商榷。研究表明，只有外加压力超过局部毛细血管压力时方可诱导出溃疡，且外加压力50 mmHg（1mmHg = 0.133kpa）左右时最合适[16]。

2.1.4 局部感染法 感染是糖尿病足严重的并发症之一。常见致病菌为：金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、粪肠球菌、大肠埃希氏菌、肺炎克雷伯氏菌和奇异变形杆菌为主[17]。因此，韩强等[7]向II度烫伤的大鼠创面皮下注射金黄色葡萄球菌悬液，48 h后创面分泌物脓培养为不耐药细菌或机会感染菌即为造模成功。

2.2 体内造模

2.2.1 结扎血管法 该法通过切除、结扎或者压迫血管等完成造模。LÉVIGNE D等[18]将髂外、股和隐动脉全部切除制成后肢严重缺血。高怀林等[19]通过结扎并剪断糖尿病大鼠股动脉和股静脉的方法复制糖尿病足大鼠模型。股动脉和股静脉是下肢血液循环的主干，被结扎后会造成下肢严重缺血坏死。该法简单易操作，适合于缺血所致糖尿病足的相关研究。缺陷在结扎大血管会使大鼠下肢急性严重缺血坏死，而糖尿病足是以中小动脉病变为主的慢性缺血状态，缺血多因血管自身发生病理改变（如血管壁动脉粥样硬化、EPCs损伤或缺乏等）使局部微循环障碍而缺血坏死。因此该法造模与人缺血致糖尿病足的原理有差异。

2.2.2 结扎神经法 糖尿病足患者合并并发症的比例依次是糖尿病周围神经病变（86.36%）、糖尿病肾病（65.9%）、高血压（63.64%）、周围血管病变（59.09%）等[20]，神经病变首当其冲。KALE B等[21]通过分离并结扎糖尿病大鼠的坐骨神经使其后肢皮肤坏死溃疡，因操作相对复杂，用此法造模者较少。该法增加了神经病变的病理学依据，适合于糖尿病足神经病变的相关研究。

3 多因素干预的造模方法

多因素干预可使模型与糖尿病足的发病机制更贴近。常用方法有：免疫抑制法合血管结扎法或局部皮肤感染法、血管结扎法合高温烫伤法等等。如彭艳通过射线照射抑制糖尿病大鼠免疫功能，结扎双后肢股动脉造模[22]。该模型可用于研究干细胞移植或增强免疫类药物对糖足的干预。张东萍等[23]向糖尿病大鼠腹腔注射猪胃黏蛋白以降低大鼠免疫力，向其后肢足趾部注射尖端单孢子菌或绿脓杆菌或二者混合液造模。该模型增加免疫学指标和病原微生物的证据。

4 小结

目前公认的糖尿病大鼠造模方法是高脂饮食与链脲佐菌素诱导结合法，常用的足溃疡造模方法是外科手术切除足部皮肤法。存在的问题：1）同一方法操作不统一。如高脂饮食的配方、大鼠体重、饮食饮水量、血糖的评判标准及测量时间次数等；2）缺乏定量标准。如冻伤和烫伤模型没有定量的标准去评估其损害的程度、局部压迫法所施加的力度在不同个体间引起损害的程度不同等；3）仅覆盖糖足发病部分原因，无法还原发病机制本身；4）有些模型溃疡维持时间短，用时较长的研究无法完成；5）较多缺血模型是急性缺血，尤其是结扎血管法可能影响到肢体远端的血运，与糖尿病足的慢性局部缺血不符合。相信随着研究不断深入和完善，理想的模型必将发现，进而使糖尿病足的临床及研究实现历史性的飞跃。

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Research progress of diabetic foot rat model

DAI Na, YANG Baozhong, CAO Gang, HUANG Qiang, ZHENG Shuo, LI Peng, XIU Limei*
(Guang’ anmen Hospital, China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100053, China)

R255.4

A

2095-6258(2017)05-0850-03

2017-01-09）

10.13463/j.cnki.cczyy.2017.05.056

国家自然科学基金资助项目（81373642）。

戴 娜(1990 - )，女，硕士研究生，主要从事中西结合内分泌方向研究。

*通信作者：修丽梅，女，主任医师，电话- 13683666131，电子信箱-limeijunfu2135@aliyun.com