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动物实验---糖尿病的动物模型

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最新更新日期：2021-07-15 13:54

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糖尿病是一类由遗传、环境、免疫等因素引起的、具有明显异质性的慢性高血糖症及其并发症所组成的综合征，并非单一病因所引起的单一疾病。糖尿病分为：Ⅰ型糖尿病、Ⅱ型糖尿病和其它特异性糖尿病。Ⅰ型糖尿病即胰岛β细胞破坏，常导致胰岛素绝对性缺乏，以往称为胰岛素依赖型糖尿病、青年发病型糖尿病，本型病因及发病是由于胰岛β细胞受到细胞介导性自身免疫性破坏。Ⅱ型糖尿病由于胰岛素抵抗并胰岛素分泌不足所致，以往称为非胰岛素依赖型糖尿病、成年发病型糖尿病，常伴有明显的遗传因素，但遗传机制尚未阐明。其它特异性糖尿病包括，β细胞功能的基因缺陷、胰岛素作用的基因缺陷、胰腺外分泌疾病、内分泌疾病、药物或化敏学制剂所致的糖尿病、感染、非常见型免疫介导性糖尿病以及有时并发糖尿病的其它遗传综合症。
下面我将按照糖尿病的分型，介绍相应的糖尿病动物模型。

一、Ⅰ型糖尿病动物模型的建立
(一)手术方法（胰腺切除法[2]）
是最早的糖尿病动物模型复制方法。1890年,Mehring和Minkowski报道,在切除狗胰腺后,出现多尿,多饮,多食和严重的糖尿现象。一般选用较大的实验动物,如狗和家兔等,其次用大鼠。全部切除胰腺,可制成无胰性糖尿病动物模型,需补充外源性胰酶。全部切除胰腺,除可引起高血糖外，并可致酮症酸中毒和死亡，故一般主张切除75%~90%的胰。

(二)化学药物特异性破坏胰岛β细胞
1.四氧嘧啶（alloxan）四氧嘧啶产生超氧自由基而破坏β细胞,导致胰岛素合成减少,胰岛素缺乏。其作用可能与干扰锌的代谢有关。豚鼠具有抗药性。四氧嘧啶引起的血糖反应分三个时相,开始血糖升高,持续约2ｈ,继而因β细胞残存的胰岛素释放引起低血糖约6ｈ,12ｈ后开始持久的高血糖。
⑴小鼠给药剂量因给药途径不同而异(均需临用前配) 200mg/kg(ip) ,85-100 mg/ kg(iv)。四氧嘧啶制备小鼠糖尿病模型的影响因素很多。王柳萍等[3] 观察四氧嘧啶剂量、给药途径、给药次数及小鼠体重对糖尿病小鼠血糖、死亡率、转阴率的影响。结果发现，随剂量的增加,小鼠死亡率增高;小鼠体重增加,死亡率亦增高;静脉注射成模率比腹腔注射高;同等剂量分次给药,死亡率、转阴率均降低，认为四氧嘧啶以同等剂量分次给药小鼠糖尿病成模率高。黄敏等[4] 通过ｉｐ四氧嘧啶(ＡＬＸ)建立速发型糖尿病小鼠模型观察不同禁食时间对ＡＬＸ糖尿病小鼠模型的血清胰岛素和血糖的影响，结果表明ＡＬＸ糖尿病小鼠造模的最佳时间为禁食12、18ｈ后造模,禁食18ｈ糖尿病小鼠模型组为最好。但陈建国等[5]观察各种因素对四氧嘧啶制备小鼠糖尿病模型的影响，结果表明，四氧嘧啶致小鼠高血糖模型最佳条件为:四氧嘧啶腹腔注射剂量为200mg/Kg,给药前小鼠禁食16ｈ,选雌性小鼠更佳,选造模后第3天血糖值在15～30ｍmol/l小鼠为造模成功小鼠为宜。

⑵大鼠 Alloxan糖尿病大鼠是研究糖尿病治疗药物疗效的常用动物模型。但是,Alloxan糖尿病大鼠模型的制备受许多因素的影响,如饲料成分、给药次数、给药剂量、动物体重、个体差异等,如不能很好地控制这些因素,就会造成动物死亡率、转阴率高,以致模型的成功率降低, 影响实验结果的可靠性。何学令等[6]观察四氧嘧啶制作大鼠糖尿病模型所需的最低剂量和不同给药途径对制作大鼠糖尿病模型的影响，结果表明，用四氧嘧啶制作大鼠糖尿病模型静脉给药优于腹腔给药；用四氧嘧啶以静脉给药方法成功制作大鼠糖尿病模型未禁食情况下需剂量≥40mg/kg。艾静等[7] 探讨四氧嘧啶致Wistar大鼠高血糖模型的最佳实验条件,研究表明，实验选取雄性Wistar大鼠,体重190 ～240ｇ,在日照时间10ｈ以上且阳光充足的条件下饲养；给药方式采取两步给药法,剂量为120 mg/kg第1天,100 mg/kg第2天,其成模率最高。

⑶小型猪小型猪在解剖、生理学上与人较其它动物更为相似。因此,本动物模型与其它同类动物模型相比有独特的优点。刘军须等[8] 将5% 四氧嘧啶(alloxan)按200 mg/kg体重经前腔静脉注射入小型猪体内,受试猪注射四氧嘧啶后,出现高血糖,糖耐量减低,糖尿,低蛋白血症, 肾上腺皮质损伤,提示小型猪经前腔静脉注射四氧嘧啶(200 mg/kg体重)可以建立Ⅰ型糖尿病模型。

⑷家兔王开富等[9] 用四氧嘧啶3种剂量((100,130.160 mg/kg)于雌雄各半家兔中制作糖尿病模型，连续15d测定有关指标(血糖、尿糖、糖化血红蛋白)并观察动物死亡情况，结果发现，雌性家兔较雄性家兔耐受性强，死亡较少，故以四氧嘧啶130 mg/kg于雌性家兔制作糖尿病模型最为适宜。

2. 链脲佐菌素(streptozotocin) 链脲佐菌素能够选择性损伤胰岛β细胞，引起实验性糖尿病。给猴、狗、大鼠和小鼠等注射链脲佐菌素后，血糖水平的改变也可分为三个时相：①早期高血糖相，持续约1~2小时，乃此药抑制胰岛释放所致；②低血糖相，持续约6~10小时，可能是由于胰岛β细胞破坏，大量胰岛素释放，是血糖显著降低；③24小时后出现稳定的高血糖相即糖尿病阶段，此时大部分胰岛β细胞已呈现不同程度的损伤和破坏。与四氧嘧啶糖尿病不同，链脲佐菌素引起的糖尿病高血糖反应及酮症均较缓和。

⑴小鼠[2] 小鼠对此药敏感性较差，需静脉注射175~200mg/kg方可引起糖尿病。
⑵大鼠于德民等[10]采用腹腔内1次注射60mg/kg体重STZ方法，建立了速发型链脲佐菌素Wistar大鼠糖尿病模型。采用每周1次连续3周腹腔内注射CFA （福氏完全佐剂）0. 5m1和STZ (25mg/kg)方法，建立了迟发型Wistar大鼠糖尿病模型。迟发型Wistar大鼠糖尿病模型建立的可能的机理为:注射CFA后激活大鼠体内淋巴细胞，注射小剂量STZ后诱导胰岛β细胞发生轻度改变，在此基础上，来自脾细胞的被激活的具有细胞毒作用的T淋巴细胞将上述轻度变性的胰岛β细胞当作靶细胞进行攻击，从而导致自身免疫过程的发生，使胰岛β细胞损害加重。经过3周注射CFA和STZ，上述自身免疫作用不断被强化，使胰岛β细胞损伤由量变到质变，
最终诱发大鼠糖尿病的发生。

⑶豚鼠杨丽萍等[11]为建立豚鼠的I型糖尿病，给豚鼠腹腔注射链脲佐菌素(STZ)枸橼酸缓冲液200mg/kg,24h后每天定时皮下注射2U长效胰岛素,维持一定水平的血清胰岛素，6周后眼眶后静脉丛穿刺法采血5ml/只,测定血糖及血清胰岛素含量。结果表明，豚鼠血糖明显提高,血清胰岛素明显减少，认为该模型对研究I型糖尿病及其它相关疾病可能具有一定的价值。

⑷树据冼苏等[12] 探讨链脲佐菌素(STZ)树据糖尿病(DM)动物模型的建立及其空腹血糖(FBG)标准和最佳药物剂量，结果发现STZ能诱导树据 DM模型，树据DM模型标准为FBG>11.1mmol/L，最佳STZ剂量为150mg/kg。

(三)手术及药物联合制作糖尿病模型
通过手术切除实验动物较易切除的胰腺钩突及体尾部,然后局部或全身应用胰腺β细胞毒性药物,以破坏残留胰腺的β细胞,使其丧失功能,造成实验动物体内胰岛素缺乏,从而诱发实验动物出现糖尿病的临床症象。克服了全胰切除所致的严重创伤和胰腺外分泌障碍的缺点,也避免了大剂量应用胰腺β细胞毒性剂给其他组织器官带来的严重损伤。

(四)病毒诱导方法[13]
柯萨奇病毒(Coxsackie virus)多感染儿童,主要经肠道传播,引发胰腺炎,导致淋巴细胞浸润,β细胞坏死,可使新生的小白鼠、田鼠等致病,对成年鼠不致病。选用DBA2雌性小鼠,皮下接种脑炎、心肌炎病毒Ｍ型变异株,4～7ｄ后出现明显的高血糖,伴有血中及胰腺中胰岛素含量降低。其高血糖为特发性,伴有明显低胰岛素血症。在某些小鼠中可自然缓解,但糖耐量异常及高血糖在恢复期中仍将存在。

(五)自发性Ⅰ型糖尿病动物模型[13]
自发性动物模型(spontaneous diabetes animal model)是动物自然发生的疾病，与人类某种疾病有相似之处，或通过遗传育种培养而保留下来的疾病动物。

1.NOD小鼠(nonobese diabetes mouse) 是JCL -ICR品系小鼠衍生的CTS(白内障易感亚系)糖尿病小鼠近亲杂交而来，其发病多突然，表现明显多饮、多尿、消瘦，血糖显著升高，不用胰岛素治疗，动物存活不了一个月，通常死于酮血症。NOD小鼠是自发性自身免疫I型糖尿病的一个很好的模型，是由T -细胞(包括CD4和CD8细胞)介导的，其发展受控于一系列T细胞的调节。β细胞损伤继发于自身免疫过程，引起低胰岛素血症。免疫调节剂，可溶性白介秦1受体，可溶性TNF受体p55，高果糖饮食等可预防NOD小鼠糖尿病发作。NOD小鼠的糖尿病发病率与性别有关，雌性鼠发病率显著高于雄性鼠且发病早。

2.BB糖尿病大鼠是从Wistar大鼠中筛选出来的一种自发性,遗传性C型糖尿病动物模型。其发病和自身免疫性毁坏胰腺β细胞引发胰腺炎及胰岛素缺乏有关。大鼠糖尿病发作是突然的,大约在60～120日龄时发病,数天后,糖尿病动物出现严重的高血糖,低胰岛素和酮血症。免疫抑制剂,将新生鼠胸腺切除等可预防糖尿病的发生,说明自身免疫参与发病。由于BB鼠能模拟人类Ⅰ型糖尿病的自然发病、病程发展和转归，且没有外来因素的参与和干扰，是一种十分理想的Ⅰ型糖尿病动物模型。

3.LEW.1NR1/ztm-iddm大鼠是Lewis大鼠MHC单倍型自发突变株,自发性自身免疫Ⅰ型糖尿病动物模型。58ｄ左右发病,发病率为20%,性别不影响发病率。特点是高血糖、糖尿、酮尿和多尿。胰岛被炎性细胞(Ｂ淋巴细胞,Ｔ淋巴细胞,巨噬细胞,ＮＫ细胞)浸润。发生胰腺炎的部位β细胞迅速调亡。

(六)转基因Ⅰ型糖尿病模型动物[14]
研究者按照自己的意愿，借助于实验手段来控制实验动物的特定基因组分及其表达等，而使动物表现特有的遗传性状，此称之为转基因技术，运用此技术干预的动物称为转基因动物。已运用基因转移技术证实动物发生Ⅰ型糖尿病与MHC基因异常、病毒感染、T细胞介导胰岛β细胞损伤等有关。关于Ⅰ型糖尿病的转基因动物模型已有报道。

二、Ⅱ型糖尿病动物模型的建立
(一)化学药物损伤所致Ⅱ型糖尿病模型
1.一次性大剂量链脲佐菌素(STZ)注射造模 STZ对一定种属胰岛β细胞选择性的破坏,可使许多动物产生糖尿病。由于其对组织毒性较小,动物存活率高,所以是目前国内外使用较多的一种制备糖尿病动物模型的方法。
有报道:给予小鼠STZ65mg/kg体重,可致空腹血糖明显上升,不同剂量和不同时期给予STZ可造成不同严重程度的Ⅱ型糖尿病。

2.多次小剂量STZ注射造模多次小剂量注射STZ制得的模型与T淋巴细胞介导的β细胞不断破坏有关。由于糖尿病除表现胰岛β细胞分泌缺陷及组织对胰岛素作用的抵抗外,糖代谢紊乱及伴发的脂肪代谢紊乱也是其重要特征。尤其是Ⅱ型糖尿病,高糖血症和高脂血症为其主要表现。
⑴金黄地鼠乔凤霞等[15] 给金黄地鼠连续腹腔注射小剂量链脲佐菌素3天,剂量为40mg/kg，于注射后1、2、3、4、8周测动物血糖、血脂，并用降血糖药二甲双胍和调节血脂药普罗布考验证了该模型的反应性，结果表明，该方法处理的金黄地鼠可作为同时评价药物降血糖作用和调节血脂作用的动物模型。
⑵大鼠[16] 用STZ处理的新生大鼠成年后将呈典型的Ⅱ型糖尿病表现。自发性高血压鼠(SHR)在新生期予以STZ处理,成年可获得Ⅱ型糖尿病合并原发性高血压模型。

(二)STZ加膳食诱导的模型
Ⅱ型糖尿病的基本病变是胰岛素分泌减少和胰岛素抵抗。给予实验动物少量STZ,破坏一部分胰岛β细胞功能,同时饲以高脂肪饲料造成外周组织对胰岛素不敏感,两者结合便诱导出接近人类Ⅱ型糖尿病的动物模型。
1.小鼠王彤等[17]用高脂肪饲料喂养Ｃ57BL/6Ｊ雄性断乳小鼠3周,腹腔注射链脲佐菌素(STZ),继续喂养4周,实验结束时测定各相关指标，结果表明，实验结束时高脂饲料实验组小鼠表现出明显的高血糖和正常胰岛素水平,整个代谢变化缓慢,而Ｃ57BL/6Ｊ小鼠较以往所用的db/db或ob/ob小鼠容易得到,建模方法简便,费用较低,与Ⅱ型糖尿病病人的代谢特征相似,较好模拟了Ⅱ型糖尿病的发病过程,是Ⅱ型糖尿病实验研究中能普遍应用的较理想的Ⅱ型糖尿病动物模型。

2.大鼠郭啸华等[18]给雌性Wistar大鼠喂以高糖高脂饲料(其中含10%蔗糖,10%猪油,5%胆固醇)一个月,诱发出胰岛素抵抗,继以低剂量链菌素(STZ,25 mg/kg,腹腔注射),诱发胰岛素代偿性分泌障碍,使之产生高血糖症，结果表明，此模型具有中度高血糖、高血脂、高血压、血胰岛素不低、胰岛素抵抗、成功率高等特点, 是Ⅱ型糖尿病血管并发症及其药物研究的理想动物模型。赵宝珍等[19] 选体重160 ～180ｇWistar大鼠,雌雄各半,先喂以高脂高糖饲料（蛋白质5%、碳水化合物60%其中蔗糖为30%、脂肪32%其中炼猪油为30%）4 周,促发胰岛素抵抗,继以小剂量链脲佐菌素(STZ 30 mg/kg,每周1次)连续腹腔注射2次,诱导建立Ⅱ型糖尿病模型。司晓晨等[20] 将Wistar雄性大鼠给予高脂饲料（在10000ｇ标准饲料中加入150ｇ食盐、50ｇ白糖、2000ｇ猪油、400ｇ麻油、2000ｇ花生、鸡蛋 900ｇ,碳水化合物48%,脂肪22%,蛋白质20%。）喂养4周后,按25ｍｇ/ｋｇ体重一次性腹腔内注射链脲佐菌素,2周后,口服糖耐量试验,挑选0和120ｍｉｎ血糖分别大于7.0和11.0ｍｍｏｌ/Ｌ的大鼠,作为糖尿病组,继续喂以高脂饲料4周,造成实验性Ⅱ型糖尿病大鼠模型，认为该模型具有Ⅱ型糖尿病的葡萄糖和脂质代谢紊乱,同时具有高胰岛素血症和胰岛素抵抗的特征,是中医药治疗Ⅱ型糖尿病实验研究良好的动物模型。

(三)特殊膳食诱导
1.大鼠李瑞峰等[21]给Wistar大鼠饮用12%的果糖水，连续六个月，结果发现，高果糖饮食1～2个月,实验组体重的增加速度快于对照组，提示通过高糖刺激,胰岛素代偿性增多,加强了对糖代谢的调控,使血糖保持相对稳定,反映该阶段胰岛素抵抗程度轻,通过其数量效应,加快了动物的生长速度；但高糖2个月时胰岛素对糖代谢的调控能力已开始降低,组织对胰岛素的敏感性下降,表现为血糖轻度升高；第3～6个月,血糖水平明显升高,动物体重的增加速度却较对照组减慢，提示胰岛素对糖代谢的调控作用发生了严重的障碍,即形成了明显的胰岛素抵抗，因此认为该模型是糖尿病实验研究的一种适用动物模型。

2.家兔王宗保等[22]给家兔饲以高糖、高脂诱发糖尿病饲料(10%猪油、37%白蔗糖混合53%基础饲料)单笼饲养,每只动物每天约喂食100ｇ饲料,自由饮水，室温18～25℃,实验期为32周。结果发现，高糖高脂饲料对新西兰兔具有脂肪毒性和葡萄糖毒性,损害胰岛细胞的结构和功能,可诱发较明显的糖尿病。在喂食高糖、高脂饲料后,新西兰兔血糖、血脂持续升高,与人类Ⅱ型糖尿病具有高度近似性,。

3.小型猪姚峰等[23] 选择3～4月龄,体重6.02±1.29kg/头的贵州小型猪，雌、雄各半，饲以高脂高糖饲料(10%猪油、37%蔗糖、混合53%基础饲料)，单栏饲养,每头动物每天按体重的2.5%喂食饲料,自由饮水,室温18～25℃,实验期为6个月。结果表明，喂食高脂高糖饲料后,小型猪的血清胰岛素水平开始有所升高,然后血清胰岛素水平明显降低,6月末达到11.59±2.88mu/ml(Ｐ<0.05),可提示小型猪的胰腺β细胞受到损伤。结合胰腺组织结构观察,在实验的第6个月时,表现为胰岛萎缩,胰岛及胰岛内细胞数量减少,在胰岛周围有少量淋巴细胞浸润,而且在透射电镜下亦观察到胰岛细胞肿胀,部分结构溶解,细胞呈空泡化,局部结构模糊。因此认为,高脂高糖饲料复制小型猪糖尿病模型,具有与人类Ⅱ型糖尿病相似的症状,可用于Ⅱ型糖尿病的相关实验研究。

(四)催肥所致Ⅱ型糖尿病动物模型
给动物注射金硫葡萄糖或穿刺动物第三脑室底部可选择性破坏下丘脑腹内侧核的饱食中枢,使动物产生贪食和肥胖,继之高血糖、高胰岛素血症和胰岛素抵抗(IR)。但大多数动物无高血糖,而且注射金硫葡萄糖的剂量要接近半数致死量,动物死亡率高,其形成率仅为30%。

(五)自发性Ⅱ型糖尿病动物模型[13]
1.KK小鼠是***学者培育的一种轻度肥胖型Ⅱ型糖尿病动物。后与Ｃ57BL/6Ｊ小鼠杂交,并进行近亲繁殖,得Toronto(T-kk)小鼠。将黄色肥胖基因(即Ａy)转至KK小鼠,得KK-Ａy鼠,与KK小鼠相比,有明显的肥胖和糖尿病症状。从5周龄起,血糖、血循环中的胰岛素水平以及HbA1ｃ水平逐步升高。β细胞有脱颗粒和糖原浸润,随后出现胰岛肥大和中心气泡。肝脂肪化和脂肪组织增多。脂肪组织的胰岛素敏感性降低比KK小鼠明显,且到16周龄时完全丧失。肾脏病变发生早,发展迅速,肾小球基底膜增厚。用KK-Ａy鼠可评价抗糖尿病药物的胰腺外作用。

2.ob/ob小鼠 Ⅱ型糖尿病动物模型,属常染色体隐性遗传。纯合体动物表现为肥胖,高血糖及高胰岛素血症。症状的轻重取决于遗传背景, ob/ob小鼠(obesemouse)与Ｃ57BL/KsJ交配的子代症状严重,而ob/ob与Ｃ57BL/6Ｊ交配的子代症状则较轻,后者是杂合体。ob/ob小鼠leptin(ob基因产物)缺乏,引起肝脂肪生成和肝糖原异生,高血糖又刺激胰岛素分泌,引起胰岛素抵抗的恶性循环。糖尿病ob/ob小鼠肝PPARγ2表达水平升高与胰岛素抵抗有关,可能作为一种补偿机制,试图保持胰岛素的敏感性。

3. db/db小鼠 db/db小鼠(diabetes mouse)由Ｃ57BL/KsJ近亲交配株常染色体隐性遗传衍化而来,属Ⅱ型糖尿病模型。动物在一个月时开始贪食及发胖,继而产生高血糖、高血胰岛素,胰高血糖素也升高。一般在10个月内死亡。糖尿病小鼠(Ｃ57BL/6Ｊdb/db)发生严重的糖尿病症状,类似Ｃ57BL/KsJ ob/ob小鼠,即早发的高胰岛素血症,体重下降和早死。db/db小鼠与ob/ob小鼠不同,可发生明显的肾病。

4.NSY小鼠 NSY (Nagoya- Shibata- Yasuda)小鼠是一近交系自发性糖尿病模型,是从远交JCLCR小鼠中选择糖耐量异常株培育而成的。其糖尿病发生具有年龄依赖性。24周龄时胰岛素分泌功能严重受损,48周的累积发病率雄性为98%,雌性为31%。此鼠在任何年龄阶段都不表现严重肥胖和显著的高胰岛素血症,胰岛也无肿大或炎性变化。胰岛β细胞分泌胰岛素功能受损和胰岛素抵抗可能是NSY小鼠发生NIDDM的机制,与人的NIDDM发病机理相似。

5. Zucker fa/fa大鼠是典型的高胰岛素血症肥胖模型。隐性基因名称为fa,动物有轻度糖耐量异常,高胰岛素血症和外周胰岛素抵抗,无酮症表现,类似人的非胰岛素依赖型糖尿病,血糖正常或轻度升高。用Zucker糖尿病肥胖大鼠证明胰岛素敏感性与IMCL(intramyo- cellular lipid)含量负相关。

6.黑线仓鼠(Cricetulusbarabensis) 俗称中国地鼠(Chinesehamster),原为我国黄河以北一些省份的优势鼠种。美国Meier和Yerganian将黑线仓鼠通过近亲繁殖获得近交系,具有自发性、遗传性糖尿病的特点。这种动物模型为非肥胖型,以中轻度高血糖为特征,血清胰岛素表现多样,胰岛病变程度不一,类似于人类的Ⅱ型糖尿病。

7.GK大鼠(Goto-KakisakiWistarrat) GK大鼠也是一种自发的Ⅱ型糖尿病鼠种,其病理生理特点是:葡萄糖刺激的胰岛素分泌受损,β细胞数目减少,肝糖生成过多,肌肉和脂肪组织中度胰岛素抵抗。

8.嗜沙肥鼠(PsammomysObesus,PO) Duhault等发现PO鼠在Ⅱ型糖尿病晚期变得依赖胰岛素,胰腺组织学显示存在胰岛炎,证实该鼠种是在Ⅱ型糖尿病中引发Ⅰ型糖尿病的模型。

(六)转基因Ⅱ型糖尿病模型[13]
Ⅱ型糖尿病有两个主要特征：周围胰岛素抵抗和β细胞分泌胰岛素功能受损。轻度胰岛素抵抗和胰岛素分泌功能轻度缺陷的小鼠,杂交后后代可产生Ⅱ型糖尿病症状。
1.GK/IRS-1双基因剔除小鼠 IRS-1-/-小鼠表现为胰岛素抵抗,但由于β细胞代偿性增生,胰岛素分泌增多,糖耐量正常。β细胞特异GK表达降低的小鼠,显示轻度糖耐量异常。两者杂交产生的GK/IRS-1双基因剔除小鼠,表现Ⅱ型糖尿病症状,既有胰岛素抵抗又有糖耐量异常。

2.IR+/- /IRS-1+/-双基因剔除杂合体小鼠 IR+/-和IRS-1+/-单个基因剔除的杂合体小鼠无明显的临床症状。而IR+/- /IRS-1+/-小鼠肝和肌肉中IR和IRS-1表达水平下降60%,由胰岛素介导的IR自动磷酸化, IRS-1和IRS-2的酪氨酸磷酸化,PI3-激酶的p85亚基与IRS-1的结合都减少。4～6月前血糖正常,2月时胰岛素水平升高,4～6月时,发生明显的胰岛素抵抗(表现为血胰岛素水平显著升高和对外源性胰岛素不敏感),6月时,40%的杂合体双突变鼠表现糖尿病症状。

3. IRS-2-/-小鼠 IRS-2-/-小鼠表现为胰岛素抵抗和胰岛素分泌不足(不能引起β细胞代偿性增生,无法对抗胰岛素抵抗),从而引发Ⅱ型糖尿病。但IRS-2-/-小鼠单个β细胞胰岛素分泌正常甚至升高。

三、检测指标[24]
(一)一般性指标
糖尿病时会导致动物摄食量、饮水量增加和血清葡萄糖、胆固醇、甘油三酯、游离脂肪酸、糖化血红蛋白、乳酸分泌增高,而血清胰岛素、红细胞胰岛素受体最大亲和力、糖耐量降低。测定上述指标可反映实验动物是否产生高血糖或患糖尿病。

(二)其他生化和免疫学指标
可应用ELISA测定TNF-α、INF-γ、IL-４等细胞因子和免疫球蛋白IgE（反映细胞凋亡情况）;还可测定内皮素（ET）和NO（反映氧自由基产生情况）、Ang-Ⅱ和（AT-１）mRNA（反映血管变化及间接反映氧自由基产生情况）、IGF-１即胰岛素样生长因子-１和瘦素（了解胰岛素的分泌,间接反映氧自由基情况）、AGEｓ即糖基化产物（反映体内氧化应激和糖基化反应情况）、PAH即苯丙氨酸羟化酶（反映糖异生的快慢）、GAD即谷氨酸脱羧酶抗体（该抗体阳性,表明细胞自身免疫性破坏）、胰岛素抗体（抗体阳性,说明胰岛素分泌不足）、Ｃ肽（反映胰岛β细胞的功能）等。

(三)病理切片及形态学检查
STZ型糖尿病可见胰腺外分泌大量灶状或散在的单核细胞,胰岛细胞空泡变性,使胰岛呈空虚状态,胰岛毛细血管扩张、充血、胰岛细胞减少。而Alloxan型糖尿病则见部分胰岛形状不规则,边缘不整齐,胰岛β细胞排列紊乱,个别胰岛只剩下几个细胞环绕在胰岛周边部分,亦可见不规则花环状等各种形态,有的胰岛内β细胞所剩无几,几乎成为空泡状,仅能辨认其轮廊。自发性糖尿病模型病理切片主要观察胰岛淋巴细胞浸润程度并进行分级评分,每只动物至少记数15个胰岛,求出胰岛炎积分（IS）。激素性糖尿病早期可见胰岛β细胞肥大;晚期β细胞产生空泡和变性。病毒性糖尿病出现胰岛β细胞脱颗粒、坏死。免疫性糖尿病则出现胰腺炎,未见明显β细胞坏死。
人类糖尿病是一种常见病、多发病、其发病机制也较为复杂,应用可控的动物模型可正确分析其各种发病机制,严格的组织病理、生化和生理观察均可正确判断药物疗效情况,不同的动物模型应选择合适的测定指标。随着实验动物科学的不断发展,将建立更佳的符合临床发病机理、更经济、重复率高的模型,从而推动糖尿病机制及有效的防治研究。

第二部分中药治疗糖尿病的概况
由于糖尿病的病因未阐明,尚无根治药物,本文仅就国内近年对单味中药及中药复方的降糖作用研究的进展加以概述。按照各种中药的作用方式综述如下。
(一)促进葡萄糖转运及周围组织、靶器官对糖的利用
徐梓辉等[25]从薏苡仁分离提取薏苡仁多糖(coixan),用coixan ip,在50和100mg/kg的剂量时,能降低正常小鼠、四氧嘧啶糖尿病模型小鼠和肾上腺素(Adr)高血糖小鼠的血糖水平(P<0.05,0.01),且呈现一定的量效关系。因为Adr能够促进肝糖原分解,肌糖原酵解,加速糖原异生,从而升高血糖,因而可以推测coixan可能有抑制糖原异生作用,从而达到使血糖水平降低的目的。黄芪生脉饮与增液汤[26]可降低接受糖负荷后的血糖峰值,使回落迅速加快,并能对抗Adr升高血糖,增加肝糖原合成作用,其机制可能与促进胰岛素分泌和增加组织对糖的转化有关。仙鹤草颗粒(HAG)也有类似的作用[27]。施红等[28]用石斛合剂对糖尿病患者的临床疗效观察,其具有显著降低血糖,改善血黏度、血脂的疗效。并选用优降糖(磺脲类),以及降糖尿(双胍类)作为阳性对照药物,石斛合剂对于四氧嘧啶及Adr诱发的糖尿病小鼠均有明显的降低血糖作用,其疗效均优于对照组,且无致低血糖危险。复方地骨皮对于正常和模型小鼠均具有明显的降糖、降脂作用,并能增强其免疫功能[29]。其机制可能为药物促使机体增加了对血糖的利用。

(二) 保护胰岛β细胞,促进胰岛素稳定分泌　
成新法等[30]用STZ致糖尿病大鼠模型,采用超临界CO2萃取的中药复方降糖灵3号药、8号药降糖作用显著。因为STZ造模会损伤胰岛β细胞,使大鼠胰岛出现核固缩细胞及空泡状细胞,而3号、8号药组的核固缩胰岛细胞极少,结果说明3号、8号药组具有保护β细胞的功能,从而维持胰岛素的稳定分泌,达到降糖的作用。王思功等[27]采用STZ和Adr复制糖尿病模型。用仙鹤草颗粒(HAG,0.8g/kg)8d可使STZ糖尿病小鼠血糖水平明显降低,HAG很可能是通过促进β细胞的再生而起降血糖作用。郭健等[31]用四氧嘧啶建立高血糖大鼠模型,并用中药血糖安给大鼠ig7d后,测定大鼠的血糖值与血清胰岛素值。糖尿病治疗大鼠的血糖值及糖耐量与糖尿病模型组相比有明显降低(P<0.05),而正常大鼠的血糖值和血清胰岛素值并无变化。可以推测,血糖安的降糖作用很可能是通过改善受损的胰岛功能来实现的。黄小红等[32]用地骨皮的粗提取液40g/kg对小鼠ig,连续3d。地骨皮对于正常小鼠的降血糖作用不明显,而对四氧嘧啶病理组小鼠有降低血糖作用(P<0.05)。

(三)抑制α-糖苷酶活性
α-糖苷酶通过水解α-1,4糖苷键从有关多糖的非还原端切下葡萄糖。人体对淀粉、糊精、蔗糖等碳水化合物的利用吸收依赖于小肠刷状缘上该酶的活性。α-糖苷酶在血糖代谢过程中起到关键的作用。桑叶多糖,是一种有效的α-糖苷酶抑制剂[33]。Lee等[34]研究发现桑叶的甲醇提取物和水提物对四氧嘧啶高血糖小鼠表现出明显的降血糖作用,能阻止从饮食中摄入的淀粉和葡萄糖的高血糖反应。认为其作用机制可能是抑制了α-糖苷酶的催化反应。此外,从桑白皮、桑叶和桑椹中分得一些多羟基生物碱也具有很好的抑制糖苷酶活性,可以降血糖。另外, 从五味子、虎杖和知母中分离出的化学成分,都有抑制α-糖苷酶活性的作用,从而能够降血糖[33]。
综上所述,中药可以通过不同方式如促进葡萄糖利用、保护胰岛β细胞、促进胰岛素稳定分泌和抑制α-糖苷酶活性等来达到防治糖尿病的目的。而且很多中药不是从单一环节,而是从多方面、多靶点综合产生药效的。由此可见,从中药中寻找治疗糖尿病的有效成分是一种防治糖尿病的有效途径,随着各种中药药用机制逐渐清晰,必然引起国内外人们的广泛重视。
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