“師兄，我最近的課題需要構(gòu)建一種1型糖尿病小鼠，看了很多文獻(xiàn)，現(xiàn)在仍然很苦惱，不知道該選哪一種？文獻(xiàn)看得我暈頭轉(zhuǎn)向，你能幫幫我嗎？”

在座的各位同學(xué)，你們還在為頻繁的請(qǐng)教師兄師姐問(wèn)題而感到麻煩和煩惱嗎？小編面皮薄且內(nèi)向的人，每次請(qǐng)教師兄都感覺(jué)特別不好意思，生怕打攪到師兄，次數(shù)多了就會(huì)特別糾結(jié)到底要不要去請(qǐng)教呢？（小編就是這樣弱）

那么，面對(duì)文獻(xiàn)里的各類(lèi)動(dòng)物模型，哪一種才是適合我們的實(shí)驗(yàn)研究呢？這還真是個(gè)難題！不要急，和小編往下看。

上一期我們從整體上了解糖尿病的基本概況及其動(dòng)物模型的基本分類(lèi)，主要包括1型糖尿病和2型糖尿病，這次我們就從1型糖尿病動(dòng)物開(kāi)始，為大家詳細(xì)介紹常見(jiàn)的模型種類(lèi)、構(gòu)建方法及其應(yīng)用范圍等，為你的實(shí)驗(yàn)之路省時(shí)省力。

什么是1型糖尿病

1型糖尿病(Type1 diabetes)，是一種由于自身免疫反應(yīng)而導(dǎo)致能夠分泌胰島素的胰腺β細(xì)胞被破壞，使β細(xì)胞不能產(chǎn)生足夠的胰島素（或者不產(chǎn)生胰島素）來(lái)降低血糖，以至于機(jī)體處于長(zhǎng)期高血糖（Hyperglycemia）狀態(tài)。其病因目前未知，可能是遺傳和環(huán)境因素共同導(dǎo)致。

典型的癥狀是頻繁排尿，口渴，饑餓增加和體重減輕，俗稱(chēng)“三多一少”。一般通過(guò)測(cè)試血中血糖水平或糖化血紅蛋白（HbA_1c）的水平來(lái)診斷是否患糖尿病。

常用的1型糖尿病動(dòng)物模型

1型糖尿病小鼠種類(lèi)比較多，首先你需要明確你的實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，進(jìn)而選擇正確的動(dòng)物模型，比如相對(duì)簡(jiǎn)單和便宜的模型就是：STZ藥物誘導(dǎo)，用于藥物評(píng)價(jià)；如果你想研究發(fā)病中的信號(hào)通路，可能最好選擇NOD小鼠了。下面就來(lái)具體看看。

如表1簡(jiǎn)單概括了常見(jiàn)的1型糖尿病的動(dòng)物模型，主要有化學(xué)藥物誘導(dǎo)的，如鏈脲佐菌素（STZ）模型，自發(fā)性自身免疫模型，如NOD小鼠模型，BB大鼠模型，也有遺傳誘導(dǎo)、病毒誘導(dǎo)等大鼠小鼠模型，這些模型并沒(méi)有嚴(yán)格的區(qū)別，主要看研究者的目的和研究側(cè)重點(diǎn)。

表1.   1型糖尿病嚙齒動(dòng)物模型的特點(diǎn)和應(yīng)用

一
化學(xué)誘導(dǎo)的1型糖尿病

1. 鏈脲佐菌素（STZ）誘導(dǎo)模型

造模機(jī)理：利用STZ的毒性破壞胰島，造成胰島素分泌喪失。

如圖1，STZ是一種葡糖胺-亞硝基脲化合物，通過(guò)腹腔注射（ip）或靜脈注射（iv）給藥后，通過(guò)Glut-2轉(zhuǎn)運(yùn)體（Glut-2transporter）進(jìn)入胰腺β細(xì)胞，導(dǎo)致DNA的烷基化。隨后激活PARP導(dǎo)致NAD+消耗增加，細(xì)胞ATP減少，最終使胰島素產(chǎn)生受到抑制，此外，STZ是自由基的一個(gè)來(lái)源，自由基的增多也有助于DNA損傷和加速β細(xì)胞死亡。

圖1.STZ誘導(dǎo)1型糖尿病的作用機(jī)理圖

鏈脲佐菌素（STZ）誘導(dǎo)模型包括高劑量和多次低劑量STZ法

①高劑量STZ 法

小鼠品系：幾乎所有小鼠品系都可以，但存在品系和個(gè)體差異

小鼠周齡： 8W～12W

STZ溶液的配置：檸檬酸緩沖液溶解STZ，調(diào)PH=4.2～4.5，冰浴避光保存，30min內(nèi)用完

給藥周期和方式：只注射一次，小鼠中單次高劑量的劑量范圍為100～200mg·kg-1，大鼠35～65mg·kg -1，促進(jìn)β細(xì)胞的快速消融和高血糖，一般腹腔注射（操作相對(duì)方便）或者尾靜脈注射(省藥量，但難度大)

模型成功的判斷標(biāo)準(zhǔn)：一般第二天就能檢測(cè)血糖，空腹血糖＞16.7mmol/L

特點(diǎn)：對(duì)胰島β細(xì)胞的破壞力大于多次低劑量STZ，死亡率高

②多次低劑量STZ

構(gòu)建方式與高劑量相比，主要是給藥周期不同：大部分以24h為周期（藥力發(fā)揮主要集中在24h內(nèi)），給藥次數(shù)每個(gè)實(shí)驗(yàn)方法都有不同，2-7次，以給藥3次居多。

每天劑量范圍20～40mg·kg-1，胰島數(shù)量和體積會(huì)明顯減少，同時(shí)胰島素分泌能力也逐漸降低。

特點(diǎn)： 死亡率低，但成模率也相對(duì)較低，穩(wěn)定性差

目前邦耀實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成功掌握STZ誘導(dǎo)的構(gòu)建方法，并且利用該模型已經(jīng)發(fā)表文章（參考文獻(xiàn)3）此方法簡(jiǎn)單便宜快捷，重復(fù)性高，是研究1型糖尿病的經(jīng)典動(dòng)物模型。

2. 四氧嘧啶（Alloxan）誘導(dǎo)模型

造模機(jī)理：主要是胰島β細(xì)胞的快速攝取四氧嘧啶抑制葡糖激酶（glucokinase）和過(guò)多自由基的形成。

小鼠品系、小鼠周齡、造模方法、給藥方式，基本同上；

給藥濃度：注射前用生理鹽水配置成1%的溶液，劑量范圍為50至200mg·kg-1，大鼠的劑量為40至200mg·kg-1，小鼠的這取決于動(dòng)物品系和給藥途徑，如：腹腔注射（ip）和皮下注射（sc）需要靜脈注射（iv）三倍的劑量；

給藥周期：禁食12h，一次給藥；

模型成功的判斷標(biāo)準(zhǔn)：一般在給藥后每2-3天檢測(cè)血糖，血糖值≥14.5mmol/L。

主要應(yīng)用和優(yōu)點(diǎn)：

①測(cè)試藥物治療效果，如測(cè)試胰島素的新制劑，測(cè)試移植治療；

②提供了簡(jiǎn)單和相對(duì)便宜的糖尿病模型，而且還可以用于高等動(dòng)物。

缺點(diǎn)：

①可引起肝、腎、肺、腸、睪丸和腦毒性，尤其四氧嘧啶具有狹窄的糖尿病劑量，甚至較少的劑量給藥就可引起很大的毒性，特別是腎臟毒性；

②STZ和四氧嘧啶相對(duì)不穩(wěn)定，所以溶液應(yīng)當(dāng)現(xiàn)配現(xiàn)用。

二
自發(fā)性自身免疫模型的 1型糖尿病

1. NOD小鼠

NOD(Non-Obese Diabetic mice)小鼠是由日本大阪的Shionogi實(shí)驗(yàn)室在1974年開(kāi)發(fā)，約在3-4周齡時(shí)出現(xiàn)胰島炎，胰島白細(xì)胞浸潤(rùn)，10～14周開(kāi)始自發(fā)性發(fā)生糖尿病。24～30周齡變成明顯糖尿病，此時(shí)體重會(huì)迅速減輕，發(fā)病率存在性別差異（雌性90％，雄性50-60％）。

主要應(yīng)用和優(yōu)點(diǎn)：

①幫助識(shí)別可以導(dǎo)致1型糖尿病的許多遺傳和信號(hào)通路的模型；

②MHC2類(lèi)分子(TheMHC class 2)與人的結(jié)構(gòu)相似，與人類(lèi)有相似的該疾病的抗性或易感性；

③測(cè)試其中靶向自身免疫應(yīng)答的調(diào)節(jié)治療，用于自身免疫模型的復(fù)發(fā)模型。

缺點(diǎn)：

①需要在無(wú)特定的無(wú)病原體（SPF）條件下維持糖尿病發(fā)病率（與微生物暴露負(fù)相關(guān)）；

②存在性別差異；

③疾病發(fā)作不可預(yù)測(cè)；

④價(jià)格相對(duì)昂貴，對(duì)藥物干預(yù)治療的時(shí)間點(diǎn)要求苛刻（早期給藥）。

2. BB大鼠

BB（Biobreeding）大鼠來(lái)自遠(yuǎn)交系Wistar大鼠，1974年首次在加拿大殖民地培育，來(lái)源于倆個(gè)亞系，一個(gè)近交（BBDP/ Wor）和一個(gè)遠(yuǎn)交（BBdp）。青春期后發(fā)生糖尿病，80％大鼠8～16周發(fā)展成為糖尿病，胰島炎（insulitis）發(fā)生先于周?chē)�胰島炎（peri-insulitis），發(fā)病無(wú)性別差異，糖尿病表型明顯。

主要應(yīng)用和優(yōu)點(diǎn)：

①闡明關(guān)于1型糖尿病的遺傳學(xué)更具價(jià)值；

②胰島移植耐受的首選小動(dòng)物模型；

③干預(yù)研究和糖尿病性神經(jīng)病變的研究。

缺點(diǎn)：

①淋巴細(xì)胞減少癥（CD4 + T細(xì)胞嚴(yán)重減少和幾乎沒(méi)有CD8 + T細(xì)胞）；

②需要胰島素治療才能存活。

三
遺傳誘導(dǎo)的胰島素依賴(lài)性糖尿病

AKITA小鼠

AKITA小鼠來(lái)源于日本Akita，C57BL/ 6NS1c小鼠，由于胰島素基因2（Insulin-2）的自發(fā)突變，導(dǎo)致胰島素蛋白錯(cuò)誤折疊，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能紊亂，從3至4周齡開(kāi)始出現(xiàn)嚴(yán)重的胰島素依賴(lài)性糖尿病，即表現(xiàn)為高血糖，低胰島素血癥，多尿和多飲。

主要應(yīng)用和優(yōu)點(diǎn)：.

①作為移植研究中鏈脲霉素處理的小鼠的替代物；

②用作1型糖尿病大血管病和神經(jīng)病變的模型；

③用于胰島中ER應(yīng)激的緩解研究，這方面具有2型糖尿病的一些病理學(xué)特點(diǎn)。

缺點(diǎn)：未用胰島素治療的純合子小鼠很少存活超過(guò)12周。

四
其他1型糖尿病的大動(dòng)物模型

除了廣泛研究的1型糖尿病嚙齒動(dòng)物模型，目前，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了幾種大動(dòng)物模型。在大型動(dòng)物模型中，自發(fā)性糖尿病相對(duì)罕見(jiàn)且不可預(yù)測(cè)，因此才需要人工誘導(dǎo)1型糖尿病的模型

在大模型中誘導(dǎo)胰島素依賴(lài)的最常見(jiàn)的方法是通過(guò)胰腺切除術(shù)（Pancreatectomy）或STZ胰腺切除術(shù)，顧名思義，就是切除動(dòng)物的胰腺，一般由熟練的外科醫(yī)生完成。大動(dòng)物建立STZ誘導(dǎo)的糖尿病模型，困難更大，不僅需要使用更大的劑量，模型的可重復(fù)性和穩(wěn)定性差，而且價(jià)格昂貴，一般實(shí)驗(yàn)室難以承受。

五
病毒誘導(dǎo)型

病毒誘導(dǎo)的糖尿病模型，用于誘導(dǎo)糖尿病動(dòng)物模型包括coxsackieB 病毒、encephalomyocarditis病毒和Kilham大鼠病毒，誘導(dǎo)機(jī)理復(fù)雜，病毒的復(fù)制水平以及感染的時(shí)間很難把握，實(shí)驗(yàn)防護(hù)級(jí)別要求高，造模需要條件苛刻，性?xún)r(jià)比相對(duì)較低，一般實(shí)驗(yàn)室也不采用此法。

綜上所述，我們?yōu)榇蠹以敿?xì)介紹了幾類(lèi)1型糖尿病模型，主要包括化學(xué)誘導(dǎo)（STZ）自發(fā)性自身免疫模型及遺傳誘導(dǎo)的胰島素依賴(lài)性糖尿病的1型糖尿病模型等，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中可以根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟⒔Y(jié)合實(shí)驗(yàn)室的條件選擇對(duì)應(yīng)的動(dòng)物模型。

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