2型糖尿病KKAy小鼠动物模型的研究进展

陈薇宇，李双蕾，谢 婧，贾慧敏，万亚宁，车日文

（广西中医药大学第一附属医院，广西 南宁 530000）

2型糖尿病KKAy小鼠动物模型的研究进展

陈薇宇，李双蕾，谢 婧，贾慧敏，万亚宁，车日文

（广西中医药大学第一附属医院，广西 南宁 530000）

目的探讨2型糖尿病KKAy 小鼠在2型糖尿病及其并发症研究方面的应用价值。方法通过知网、万方等数据库，收集近年来运用2型糖尿病KKAy小鼠动物模型在研究治疗2型糖尿病及其并发症方面的相关文献。结果KKAy小鼠动物模型在2型糖尿病及其并发症研究方面的使用率高，模型的实用性和科学性优势突出，相关文献支持可靠。结论KKAy小鼠是一种以多饮、多食、多尿伴肥胖为主要临床表现，具有高血糖、高度胰岛素抵抗、胰岛功能不足，且容易发生肾脏、肝脏等方面病变的理想2型糖尿病动物模型。

KKAy小鼠；2型糖尿病；动物模型；研究进展

糖尿病（diabetes mellitus，DM）是一种病因尚未完全明确的代谢性疾病，中医上属于消渴的范畴。2型糖尿病占糖尿病发病数的90%以上，给社会带来沉重的医疗负担；因此，建立理想的2型糖尿病动物模型将为其发病机制的研究、并发症的治疗及临床新药的研发奠定基础。KKAy小鼠主要特征为多食、高胰岛素血症、高血糖、胰岛素抵抗、脂质代谢紊乱等。本文主要对KKAy小鼠动物模型在2型糖尿病及其并发症研究方面的应用进行综述和评价，为读者提供有关KKAy小鼠的基本信息及研究资料。

1 2型糖尿病动物模型的基本介绍

1.1 2型糖尿病动物模型分类

目前常用的2型糖尿病动物模型分为自发性动物模型和实验诱导性动物模型。实验诱导性动物模型常用的诱导方法有胰腺切除术诱导法、食物诱发法、化学药物诱导法及催肥等。自发性模型是指实验动物未经任何人工处理，由于在自然条件下或是基因突变，通过遗传育种保留下来的动物模型。其最大的优点是动物疾病的发生、发展与人类糖尿病相似，且遗传信息完整，个体差异小，繁育时间短及实验重复性好，应用价值很高。缺点是来源比较困难、价格较昂贵。常用的自发性2型糖尿病动物模型有GK大鼠、KKAy小鼠、肥胖Zuker大鼠、NSY小鼠、嗜沙肥鼠和OLETF大鼠、基因敲出和转基因鼠等。

1.2 2型糖尿病动物模型的判定标准

目前国内外尚未有统一公认的2型糖尿病动物模型理想造模方法，判断模型成功的标准主要为糖尿病症状的出现和血糖、尿糖的升高。有的采用空腹血糖（空腹血糖≥11.1 mmol/L或13.9 mmol/L），也有的采用随机血糖（随机血糖≥13.9 mmol/L）作为判定标准。而且使用STZ注射后检测血糖的时间也不尽相同，有的检测血糖时间为注射后48小时或72小时，有的为1周后检测。大多数学者采用STZ注射后72小时随机血糖≧13.8 mmol/L或16.7 mmol/L。

2 KKAY小鼠遗传学的基本介绍

KK小鼠是一种多基因遗传性2型糖尿病动物模型鼠，该动物对胰岛素不敏感，对葡萄糖耐量小，糖尿病发病率高。KK小鼠编码基因为a/a纯合子时，小鼠毛色呈黑色；而变异为Ay/a杂合子时，小鼠毛色为黄色，同时伴有高血糖和肥胖等代谢异常综合征。所以，KKAY小鼠是在KK小鼠的基础上转入突变基因（ay）而成的另一种2型糖尿病动物模型鼠。KKAY小鼠糖尿病的发生有着遗传和环境因素的共同作用，这与类2型糖尿病的病因非常相似。KKAY小鼠源于KK鼠，所以黄色KKAY小鼠的糖尿病遗传背景亦为多基因性遗传。据相关研究显示，相同的饲养条件下约有40%～50%的KKAY小鼠8周以后开始出现高血糖、肥胖等糖尿病症状，KK小鼠发病率比KKAY 要少，而无此遗传背景的小鼠却血糖正常[1]。

3 影响2型糖尿病KKAY小鼠血糖的因素

张晓娟[2]等通过实验，探讨营养、性别及年龄等因素对KKAY小鼠血糖的影响。结果发现在相同的遗传背景下，饲料中营养成分脂肪的含量可以影响KKAY 小鼠的血糖值。且实验组雄性小鼠的血糖平均值明显高于雌性小鼠（除了10周龄小鼠外）。但对照组KKAY小鼠血糖平均值＞10.4 mg/dL，血糖＞16.6 mg/dL的雄性小鼠占总数的百分比等指标不具有规律性和可比性。8月龄小鼠对照组小鼠的血糖值为最低，实验组小鼠在饲喂高脂饲料的条件下，可延长高血糖的时间；且饲喂普通繁殖饲料时（除8月龄小鼠外），血糖平均值高于其血糖正常值。并且对照组高血糖是在一定年龄范围内（10月龄之前）。可见，同样携带ay黄色肥胖糖尿病基因的遗传作用条件下，饲料中的营养成分是影响小鼠血糖的主要因素，动物的年龄是影响血糖的另一因素；而性别对动物血糖的影响不大。

4 KKAY小鼠动物模型在研究治疗2型糖尿病方面的相关应用

吴锦银[3]等研究发现了吡格列酮能够增加KKAY小鼠胰岛素敏感性，改善其胰岛素抵抗；而这些作用机制可能与Pio增加附睾脂肪组织及肝脏的PPARγ蛋白表达，激活胰岛素信号转导通路的蛋白有关。刘率男[4]等研究发现二甲双胍能恢复胰岛素分泌功，并显著改善KKAY小鼠β细胞功能紊乱；其作用机制考虑可能与降低胰腺中的炎症反应、调节钙离子和胰腺激素的稳态作用有关。刘泉[5]等发现磷酸西格列汀能改善KKAY小鼠的糖脂代谢紊乱，机制与其抑制转录因子FoxO1的活性、调节肝脏糖异生及脂肪酸合成关键酶的表达有关。

5 KKAY小鼠动物模型在研究2型糖尿病并发症方面的相关应用

5.1 2型糖尿病KKAY 小鼠大血管病变模型

2型糖尿病大血管病变是导致糖尿病患者致残和死亡的首要原因。KKAY 小鼠由于遗传因素的作用及高脂饮食的饲养，在8周以后开始出现高血糖、肥胖等糖尿病症状；但关于其何时能够出现大血管病变尚不明确。李海东[6]等采用KKAY 小鼠作为诱发糖尿病大血管病变的实验对象，观察其腹主动脉的组织形态学变化后发现，模型组16周龄和20周龄的小鼠并没有出现血管病变，但从小鼠24周龄开始，出现了腹主动脉内膜轻度增厚，内膜下可见成纤维细胞少量增殖。观察至28周龄后，模型组小鼠出现了典型动脉粥样硬化的表现。通过监测结果发现，模型组KKAY小鼠的随机血糖和体重都明显高于对照组，并随时间的延长而逐渐升高，并在28周龄时可以达到最高值；这与2型糖尿病患者动脉粥样硬化与其长期高血糖伴体重增加的相关报道相符[7]。

5.2 2型糖尿病KKAY小鼠糖尿病肾病模型

目前，研究人员通常采用高脂饮食加链脲佐菌素（STZ）注射的方法制备2型糖尿病肾病（DN）的动物模型，但其成模后的个体差异较大，且不能体现遗传因素的作用，STZ的肾脏毒性也会对实验结果产生影响。陈丽萌等[8]发现BUN、Cr的升高，但观察到了其肾脏的病理改变，目前DN动物模型的缺陷是在研究周期内没有GFR下降。其原因为：①KKAY小鼠血Cr浓度远低于人类，采用碱性苦味酸法检测，在Cr浓度低时易受其他因素干扰，所以据此评价肾功能并不可靠。②由于需维持3～8个月的高血糖状态，小鼠才会逐渐出现肾功能的损害，但多数实验都开始于小鼠DN的早期，所以观察时间相对较短；且肾盂积水可在KKAY小鼠28周龄时出现，并伴有血糖升高， 酮症酸中毒的病死率也相对较高；可见KKAY小鼠在研究DN终末期肾衰方面并不具优势，但可作为胰岛素抵抗、脂代谢紊乱、典型DN病理改变、早期 DN干预等方面研究的理想动物模型。

5.3 2型糖尿病KKAY小鼠肝损害模型

糖尿病患者由于脂质和糖代谢紊乱，导致糖尿病常与肝病并存。娄金丽[9]等选用糖尿病KKAY小鼠模型，观察了肝损害情况。结果表明，KKAY小鼠通过高脂饮食喂养28周后，血糖明显升高，且TG、ALT、TC、AST均高于正常组，这与2型糖尿病常合并脂肪肝血清指标变化的理论相符。观察发现其肝组织切片病理形态中肝细胞呈弥漫性脂肪变性；TUNNEL法染色可见肝细胞凋亡等，提示2型糖尿病可出现肝损，且小鼠肝组织中IL-1β、TNF-α的含量升高，此炎性因子可能启动细胞的氧化应激反应，导致肝细胞的肝纤维化和凋亡等损害。

6 讨 论

综上所述，KKAY小鼠由于遗传因素的作用，会自发的出现多饮、多食、多尿的临床特点，并伴有肥胖、中高度高血糖、高度胰岛素血症、胰岛功能不足以及肾脏、肝脏等病变；其最大优点是疾病的发生、发展与人类糖尿病极其相似，遗传信息完整、个体差异小，具有较高的应用价值。虽然目前国内外并没有统一公认的2型糖尿病理想造模标准，但在2型糖尿病及其并发症的研究中，越来越多的研究者选择KKAY 小鼠作为理想的动物模型，它们为实验的顺利完成及数据的收集做出了贡献。综述里也提到目前关于2型糖尿病动物模型达到糖耐量受损及糖尿病的具体血糖数值并没有统一明确的标准，这使相关实验研究的结果缺乏科学性和严谨性；因此，在这一领域数据资料的完善，还有待学者们的进一步研究探讨。

[1] 郭清华,陆菊明,潘长玉.饮食能量对Kkay及Kk小鼠2型糖尿病发病的影响[J].军医进修学院学报,2005,02:140-142.

[2] 张晓娟,田玉书,刘云波.影响Ⅱ型糖尿病动物模型KK/Upj-A～y/J小鼠血糖的因素[J].中国比较医学杂志,2007,01:15-17.

[3] 吴锦银,陈思凡,李文学,陈建玲,朱 伟,冯 翔.吡格列酮对KKAy小鼠胰岛素敏感性的影响及机制[J].热带医学杂志,2014,08:1012-1016.

[4] 刘率男,刘 泉,孙素娟,侯少聪,王 悦,申竹芳.二甲双胍对2型糖尿病KKAy小鼠胰岛β细胞功能的影响及初步作用机制探讨[J].药学学报,2014,11:1554-1562.

[5] 刘率男,刘 泉,侯少聪,王 悦,申竹芳.磷酸西格列汀改善2型糖尿病KKAy小鼠糖脂代谢及作用机制探讨[J].中国临床药理学杂志,2015,03:206-211.

[6] 李海东,庄晓明,王 泳.2型糖尿病Kkay小鼠大血管病变模型的建立[J].中国动脉硬化杂志,2014,11:1167-1169.

[7] 张 彦,马双陶,杨永健,等.糖尿病合并动脉粥样硬化小鼠模型的建立[J].中国动脉硬化杂志,2014,22(2):186-189.

[8] 陈丽萌,李学旺,黄利伟,等.2型糖尿病小鼠(KKAy)动物模型的鉴定和早期肾脏病理改变[J].中国医学科学院学报,2002,24(1):71-75.

[9] 娄金丽,王 谦,杨 硕,张 锦,郑 宏,黄启福.糖尿病KKA～y小鼠的肝损害[J].细胞与分子免疫学杂志,2008,09:902-903.

R587.1

A

ISSN.2095-8242.2017.054.10681.02

广西名老中医民族医传承工作室建设项目桂卫中[2014]9号文件，广西省自然科学基金立项课题（编号：2015jjAA40340）

本文编辑：赵小龙