链脲佐菌素诱导大鼠2型糖尿病并发症模型研究进展

陈永欣，韦锦斌

(广西医科大学药学院，南宁 530021)

糖尿病已经成为全球性公共健康问题，据估计，目前全球的糖尿病患者约为1.32亿，预计2025年将达到3亿，其中大部分为2型糖尿病，约占整个糖尿病患者的90% ～95%［1，2］。2型糖尿病又称非胰岛素依赖型糖尿(non-insulin-dependent diabetes mellitus，NIDDM)，是因胰岛素分泌相对不足或靶细胞对胰岛素敏感性降低，引起糖、蛋白质、脂肪和继发的水、电解质代谢紊乱，以高血糖为主要标志的内分泌—代谢性疾病。近几年，2型糖尿病的发病率不断上升，在国外占总体糖尿病患者的90%以上，而在国内则更高，加上众多慢性并发症(包括心脑血管病、糖尿病肾病、糖尿病视网膜病变、糖尿病神经病变、动脉粥样硬化加速等)，使糖尿病成为一个威胁人类健康的主要问题［3，4］。2型糖尿病并发症对许多器官系统有直接损害，尤其是长期并发症，导致发病率和死亡率升高，因此，预防2型糖尿病及延缓并发症的发生是当今预防医学工作的重要课题，而2型糖尿病及其并发症动物模型的制备，对2型糖尿病并发症的防治具有至关重要的作用。目前，建立2型糖尿病动物模型的方法大致有转基因性糖尿病动物模型、自发性糖尿病动物模型、饮食所致糖尿病动物模型、化学药物所致糖尿病动物模型等，其中，采用高糖高脂饮食联合链脲佐菌素(streptozotocin，STZ)药物损伤法能诱导出比较理想的2型糖尿病动物模型，并适合糖尿病本身及其多种并发症的研究［5］。该造模机制是通过高脂饮食诱导胰岛素抵抗，通过注射 STZ引起β细胞受损，所以，高脂饲料喂养时间、STZ剂量、动物重量、动物性别、造模时的注射方式等，均能影响2型糖尿病及其并发症模型制造的成功性和稳定性［6－11］。此种模型特征为中度高血糖、高血脂、高血压、胰岛素抵抗，以及相应脏器的病理变化［12］。根据糖尿病并发症的分类，其模型大致可以分为2型糖尿病大血管病变模型和2型糖尿病微血管病变模型。

1 2型糖尿病大血管病变模型

1.1 2型糖尿病心血管病变模型

王祥等［13］采用雌性4周龄 Wistar大鼠制备发病过程类似人类的大鼠2型糖尿病心肌病模型，结果表明，首次注射链脲佐菌素(STZ)20周后，实验组1，即高糖高脂饮食喂养4周造成胰岛素抵抗后，STZ小剂量多次腹腔注射(15 mg/kg，QW×4)，比实验组2，即普通饲料喂养4周后，STZ 1次大剂量腹腔注射(60 mg/kg，一次注射)，更能成功复制出伴有心肌肥厚的大鼠2型糖尿病心肌病模型。黄昶荃等［14］通过采用6月龄Wistar大鼠进行造模，结果显示，高脂饲料喂养4周后，小剂量STZ(30 mg/kg)腹腔注射诱导Wistar大鼠2型糖尿病模型，成模8周后，心脏即可发生心脏肥大、心肌细胞凋亡增多、心肌细胞超微结构损伤性改变等大鼠2型糖尿病心肌病(diabetic cardiomyopathy，DC)的病理改变。董世芬等［15］采用雄性 Wistar大鼠进行建立和评价2型DC大鼠的造模，结果表明，大鼠高糖高脂饮食诱导，负荷小剂量STZ(30 mg/kg)可建立类似临床症状的糖脂代谢紊乱和心脏功能异常的2型DC模型，其中，高糖高脂饮食在糖脂代谢紊乱和心脏功能损伤过程中具有重要作用。结合糖、脂代谢指标和心脏功能指标可以有效简便评价DC模型。谢梦洲等［16］采用雄性 Wistar大鼠喂养高脂高热量饲料并结合小剂量STZ(35 mg/kg)腹腔注射的方法，制备2型糖尿病大鼠模型，再行地塞米松和肾上腺素腹腔注射制备2型糖尿病心血瘀证大鼠模型，经过测定模型鼠的血脂、血液流变学和球结膜微循环等指标，结果表明，该方法得到的实验模型符合2型糖尿病心血管并发症的临床表现。

1.2 2型糖尿病脑血管病变模型

高凤花等［17］采用雄性 Wistar大鼠高糖高脂饮食喂养后腹腔注射STZ(30 mg/kg)建立2型糖尿病模型，1周后向海马 CA1区多次微量注射冈田酸(Okadaic acid，OA)，结果表明，高糖高脂饮食加STZ及OA可建立2型糖尿病合并Alzheimer病的大鼠模型。齐丽丽等［18］通过对雄性SD大鼠高脂高糖饲料喂养4周后，小剂量STZ(25 mg/kg)1次性尾静脉注射，制备成2型糖尿病大鼠模型，并经线栓法，成功造成2型糖尿病大鼠局灶性脑缺血模型。杨红英等［19］通过饮食诱导糖尿病抵抗和 STZ两步法(腹腔注射 STZ 25 mg/kg 1次，4周后腹腔注射STZ 40 mg/kg)制作糖尿病模型，并采用改良的线栓法建立脑梗死模型，结果表明，在高脂膳食结合STZ注射复制出的类似人类2型糖尿病动物模型的基础上，制成的脑梗死模型稳定性和重复性较好。

2 2型糖尿病微血管病变模型

2.1 2型糖尿病肾病模型

2.1.1 高糖高脂饮食联合小剂量链脲佐菌素法

郭啸华等［20］采用雌性4周龄的 Wistar大鼠高糖高脂饲料喂养，然后用亚致病剂量 STZ(25 mg/kg)腹腔注射，成功制备具有典型糖尿病肾病病变特点的2型糖尿病模型，其病变表现主要有显著的蛋白尿、肾脏肥大以及肾组织细胞外基质积聚明显。Danda RS等［21］通过给予大鼠高糖高脂饮食与低剂量的STZ(35 mg/kg)诱导，结果发现，此种造模方式下，2型糖尿病模型的肾损伤表现较1型糖尿病模型的明显。李玉山等［22］采用雄性 8周龄的Wistar大鼠高糖高脂喂养8周后，腹腔注射STZ(30 mg/kg)诱导糖尿病大鼠，建立了大鼠2型糖尿病肾病模型，该模型较早出现了肾脏损伤，但肾脏功能尚正常。朱以良等［23］通过对雄性SD大鼠给予高糖高脂饲料饲喂4周，在大鼠产生胰岛素抵抗后，分别用1次腹腔注射50 mg/kg STZ和2次腹腔注射30 mg/kg STZ造模，以比较两者在2型糖尿病肾病大鼠模型的不同，结果显示，在用高糖高脂饲料联合STZ注射制作大鼠2型糖尿病肾病模型时，采用2次低剂量注射效果优于1次中剂量注射。

2.1.2 高糖高脂饮食、小剂量链脲佐菌素联合单侧肾切除的三联法

田雪飞等［24］通过采用雄性 Wistar大鼠给予小剂量STZ(40 mg/kg)腹腔注射，饲以高脂饲料，以及单侧肾切除相结合的方法，制备出2型糖尿病肾病的动物模型，该模型病理改变主要为肾小球系膜基质呈弥漫性无细胞增生。王康等［25］采用雄性Wistar大鼠，经单侧肾切除合并高糖高脂饮食加小剂量STZ(30 mg/kg)腹腔注射可以造成与人类2型糖尿病肾病中晚期病变类似的大鼠模型，其模型肾脏病变明显，肾小球系膜区显著增宽，系膜基质重度增生，基底膜显著增厚，肾间质呈重度纤维化表现等。宋恩峰等［26］为探讨三联法制造2型糖尿病肾病大鼠模型的可行性，对SD大鼠进行7种不同的处理方法，结果显示，三联法组血糖、血胰岛素、血脂、血肌酐、尿蛋白、肾脏肥大指数均明显高于其他组，大鼠肾脏病理形态变化最明显，表现为肾小球基底膜明显增厚，系膜区增宽，细胞外基质增多等。

2.1.3 其他

林琼等［27］对原有高糖高脂饮食 +STZ造模方法进行优化，采用4周龄的雄性 SD大鼠给予高糖高脂饲料+5%葡萄糖饮水喂养+STZ(30 mg/kg)，结果表明此种方法可建立理想的2型糖尿病肾损害大鼠模型，该模型具有人类2型糖尿病肾损害的主要表型特征和相似的发病过程，且造模时间相对缩短。戴厚永等［28］通过应用自发性高血压大鼠(hypertension rat，SHR)建立具有胰岛素抵抗和早期肾脏损害特征的2型糖尿病，结果显示，联合高糖高脂饲料及小剂量 STZ(35 mg/kg)腹腔注射 SHR大鼠，可成功制备2型糖尿病早期肾脏损害特征的动物模型，该模型病理改变为肾脏肥大，肾小球系膜基质增多，毛细血管壁基底膜增厚，足细胞空泡变性，足突消失，部分融合等。

2.2 2型糖尿病视网膜病变模型

董宇等［29］在研究金属锌对2型糖尿病大鼠视网膜病变的防治作用过程中，采用高糖高脂联合腹腔注射STZ(40 mg/kg)，以诱发伴有视网膜毛细血管基底膜增厚、内皮细胞肿胀变形、核形态不规则等病理改变的2型糖尿病视网膜病变模型。石静丽等［30］通过建立及评价2型糖尿病大鼠视网膜病变模型，采用SD大鼠给以高脂饲料喂养3个月后腹腔注射STZ(45 mg/kg)1次进行造模，并进行羟苯磺酸钙药物干预，结果显示，本实验2型糖尿病大鼠视网膜病变模型与人类2型糖尿病视网膜病变有很多共性，且能被羟苯磺酸钙所干预，可作为研究2型糖尿病视网膜病变及其防治药物的动物模型。

2.3 2型糖尿病神经病变模型

刘立新等［31］采用高糖高脂饲料联合亚致病剂量的STZ(30 mg/kg)腹腔注射，诱发 Wistar大鼠2型糖尿病模型，其模型具有典型的周围神经病变特点，包括坐骨神经运动传到速度降低、动作电位的波幅降低，以及腓肠神经有髓神经纤维数量、有髓神经纤维总截面积和纤维密度减少等。党江坤等［32］通过对2型糖尿病神经病理痛大鼠模型的研究，采用SD大鼠给以高脂高糖饲料喂养加腹腔注射STZ(35 mg/kg)进行造模，结果显示，此方法建立的2型糖尿病神经病理性痛大鼠模型具有血糖升高、胰岛素抵抗、胰岛素敏感性下降、出现肥胖、痛阈明显下降等特点。

3 小结

近年来，2型糖尿病模型的研究得到了充分的发展，对其并发症模型也有了一定的研究，这些模型的造模机理也有了相应的阐述，但是，现阶段糖尿病动物模型的研究仍处于一个发展阶段，糖尿病并发症动物模型技术还需要进一步提高，其中用于造模的关键药物链脲佐菌素(STZ)的最佳用量及用法还有待深入研究。动物模型是研究糖尿病的重要工具，随着现代生物技术的发展，复制出一种造模周期短、与人类发病机制相似的2型糖尿病及其并发症动物模型是研制、开发防治2型糖尿病及其并发症药物急需解决的难题。

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