養殖與種植專家-農業戶網
>您當前的位置:首頁 > 成果

糖尿病動物模型的研究進展

時間:2014-10-02 15:21:13  來源:  作者:王寶金; 代解杰

糖尿病是一種多因素疾病,其發病受到遺傳和環境因素的影響,具有難以預見性。目前,糖尿病的發病率呈現迅速上升趨勢,糖尿病及其并發癥已經嚴重影響人類健康。許多學者從各方面對各種類型的糖尿病進行研究,糖尿病的動物模型在糖尿病發病機理的研究以及糖尿病和各種并發癥的治療、藥物的開發研究中有重要應用。糖尿病動物模型主要分為自發性遺傳性動物模型、誘導性動物模型和轉基因動物模型。本文就近20年來各種類型糖尿病動物模型的研究做一綜述。

1 自發性糖尿病動物模型

目前,人們篩選成功并能夠作為種系保存下來的糖尿病動物模型主要是嚙齒類動物糖尿病模型。

1.1 NOD小鼠(NOD-obese diabetic mice) NOD小鼠自發產生胰島素依賴型糖尿病,是I型糖尿病的良好模型。NOD小鼠的糖尿病在病因學上表現出受遺傳與環境因素的雙重影響。免疫系統在NOD小鼠的糖尿病發生發展中起重要作用。在發病初期,表現出高血糖、糖尿、多尿、丙酮尿、血胰島素過少等癥狀,若沒有接受外源胰島素治療,一般在1~2個月死亡。在發病之前,動物胰腺發生胰島炎,產生谷氨酸脫羧酶自身抗體、胰島素自身抗體、胰島細胞自身抗體。NOD小鼠同糖尿病的發生與MHC ClassⅡ基因密切相關。

1.2 BB大鼠(Biobreeding rat) BB大鼠產生自發性胰島素依賴型糖尿病,是I型糖尿病的良好模型。BB大鼠的糖尿病也是由自身免疫反應引起的。BB大鼠在發生糖尿病之前發生胰島炎,這些抗體針對胰島細胞。BB大鼠糖尿病與MHC classⅡ類基因密切相關,糖尿病趨向(diabetes-prone)和糖尿病抵抗(diabetes-resistant)的BB大鼠具有同樣的糖尿病易感基因。

1.3 OLETF大鼠(Otsuka Long Evans Tokushima Fatty rat) OLETF大鼠是Ⅱ型自發性糖尿病動物模型。糖尿病OLETF大鼠具有一下特點:高胰島素血癥、高血糖癥、胰島素抵抗、高甘油三酯血癥、中度肥胖。OLETF大鼠在發病率方面有性別差異。25周齡雄性OLETF大鼠糖尿病發病率一般為100%。OLETF大鼠的糖尿病是由多基因控制的,目前通過數量性狀遺傳位點分析已經揭示了一些關鍵的致病基因位點。

1.4 GK大鼠(Goto-kakizakiwistarrat) GK大鼠是由Goto等1975年通過對Wistar大鼠進行口服葡萄糖耐量試驗并篩選高血糖的個體進行培育而來。表現為胰島素分泌不全、胰島素抵抗、胰島纖維化、非肥胖等典型的Ⅱ型糖尿病特征,空腹高血糖、肝臟和周圍組織胰島素抵抗、體內或體外分離的胰腺受葡萄糖刺激后,胰島素分泌紊亂,在長期糖尿病之后,機體患有各種并發癥如腎病及神經系統疾病。

1.5 中國倉鼠(Chinese hamster) 中國倉鼠是自發性遺傳性Ⅱ型糖尿病動物模型,是通過近親繁殖選擇糖耐量異常的個體近交而獲得,現已有幾個亞系,表現出高血糖,非肥胖等癥狀,各亞系間糖尿病的嚴重程度不盡相同。

1. 6 肥胖Zucker大鼠(Obese Zuckerrat) 肥胖Zucker大鼠表現為Ⅱ型糖尿病性狀,受常染色體隱性遺傳基因影響,有肥胖、中度高血壓、高胰島素血癥、高血脂、高血糖、胰島素抵抗等癥狀,有研究者發現其肥胖與血腦屏障上的瘦素載體減少也有關,瘦素由載體載人中樞神經系統與受體結合能夠啟動調節攝食和機體能量平衡機制。

1.7 NSY小鼠(Nagoya-shibata-yasuda mouse)NSY小鼠具有Ⅱ型糖尿病特征,是從Jcl-ICR小鼠親株根據葡萄糖耐量選擇繁殖產生的近交系小鼠,具有年齡依賴性自發性糖尿病特點。48周齡雄性發病率98%,雌性31%,該鼠在任何年齡,都沒有太嚴重的肥胖和胰島素血癥,胰島素分泌對葡萄糖的刺激反應紊亂。

1.8 沙鼠(Psammomys obesus,PO) 沙鼠在沙漠的惡劣自然環境下常以仙人掌等低能量的植物為食,盡管消瘦,但基本能夠保持健康,維持正常血糖水平。但是,一旦在實驗室被提供充足的食物后,沙鼠糖尿病發病率升高。表現為Ⅱ型糖尿病,在晚期有1型糖尿病發病趨勢。這種飲食誘發的糖尿病,最初表現為高血糖引起高胰島素血癥,p細胞中胰島素儲備消耗完后,就表現出持續的高血糖。

1.9 KK小鼠 近交系KK小鼠是糖尿病典型的多基因疾病動物模型,表現為Ⅱ型糖尿病特征:高血糖癥、高胰島素血癥、胰島素抵抗等癥狀,并出現糖尿病性腎病、視網膜病變等并發癥。

1.10 db小鼠(diabetic mouse) db小鼠是近交系小鼠C57BL/KS單隱性基因突變后培育出來,具有肥胖、胰島素抵抗、高血糖、高胰島素血癥、高甘油三脂血癥等特征,其表現類似于人類的Ⅱ型糖尿病。

1.11 其他動物 如犬、貓、猴等也有自發性糖尿病發生。獼猴等非人靈長類動物的生理學、遺傳學及生物學特性與人類極相似,它們的許多疾病的機理和其所表現出的臨床癥狀也與人類極為相似。因此非人靈長類動物用于糖尿病的研究是最好的疾病動物模型。食蟹猴、獼猴等非人靈長類動物均有自發性糖尿病發生,它們的疾病發生發展情況也類似于人類,其成年初發型糖尿病在發病前也經過胰島素抵抗、糖代謝異常、高胰島素血癥等階段,同時在其子代動物中也發現糖耐量異常等癥狀。由于靈長類動物比嚙齒類動物有較長的生命周期,能夠充分的觀察和研究糖尿病動物的糖代謝、脂代謝、蛋白質代謝的異常和胰腺、肝臟、腎臟等組織的病理學改變以及由糖尿病引發其他各種的并發癥,在研究糖尿病的發生、發展及防治等方面具有獨特的優越性。

 2 誘發性動物模型

建立誘發性動物模型的方法主要有,化學藥物損傷、病毒感染、催肥、手術等方法。常用的誘導糖尿病動物模型的藥物主要有兩種:鏈脲佐菌素(Streptozotocin STZ)和四氧嘧啶(Alloxan)。四氧嘧啶和鏈脲佐菌素引起β細胞損傷的機制有所不同,但主要都是通過誘導產生大量的氧自由基造成損傷的。四氧嘧啶可以引起兔、貓、犬、鼠、羊、猴等動物的胰島β細胞破壞,導致糖尿病癥狀,豚鼠對四氧嘧啶有一定的抗藥性。由于四氧嘧啶破壞β細胞的同時,也造成肝、腎等器官和組織的中毒性損害,因此其應用受到一定限制。鏈脲佐菌素是一種廣譜抗生素,具有致糖尿病的作用,對β細胞有很強的選擇殺傷作用。能夠誘導大鼠、豚鼠、小鼠、地鼠、兔、犬、猴、樹嗣等動物產生糖尿病。四氧嘧啶和STZ誘導的糖尿病動物模型時,動物都有血糖升高,血糖降低,持續高血糖三個時相的變化。

2.1 四氧嘧啶誘導糖尿病模型

不同動物所需要的劑量有所不同,大鼠采用皮下注射100~175mg/kg體重;兔一般采用耳靜脈注射150 mg/kg體重;犬一般用60mg/kg體重。

2.2 STZ誘導糖尿病模型

STZ穩定性較差,應該現配現用。給藥途徑可以采用靜脈注射或腹腔注射。STZ的劑量一般在20~75mg/kg體重之間。當用樹嗣制作糖尿病動物模型時,則要采用更高的劑量,低于80 mg/kg體重不能成模,150 mg/kg時,能夠獲得較穩定的動物模型。給動物注射不同劑量的STZ引起癥狀也不同,高劑量的藥物引起速發型糖尿病動物模型,多次小劑量注射STZ引起免疫性胰腺胰島炎,誘導遲發型糖尿病模型。在誘導大鼠遲發型動物模型時,STZ與佐劑聯合使用效果更好。 以獼猴糖尿病模型為例,一次注射STZ(60mg/kg體重)可誘導糖尿病動物模型,即兩周后出現持續性高血糖血癥、尿酮尿酸癥和"三多一少"癥狀。進一步的飼養可以發生白內障、糖尿病性心臟病和糖尿病性腎病等并發癥。這些癥狀都與人類的I型糖尿病癥狀十分相似,對于研究I型糖尿病及其并發癥的發生、發展及預防和治療措施有重要意義。而多次小劑量注射STZ(小于30mg/kg體重)可使獼猴的胰腺細胞部分受損,減少胰島素分泌,從而能夠建立遲發型尿病的恒河猴疾病動物模型。

2.3 手術方法

部分破壞或者全部切除動物胰腺也可誘發糖尿病,據胰腺損傷的程度不同形成糖尿病動物模型。

2.4 病毒性糖尿病動物模型

柯薩奇病毒等一些病毒通過誘導機體產生自身免疫反應引起糖尿病,使用環孢菌素A等免疫抑制劑可以提高造模的成功率。

3 轉基因動物模型

目前轉基因動物的研究越來越多,技術將逐漸成熟,在糖尿病研究中將有很大應用。目前轉基因小鼠的研究已經越來越廣泛。另外果蠅、線蟲、斑馬魚等雖然在親緣關系上與人類相去甚遠,但他們仍具有與人類相似的特性,是非常有用的實驗動物,利用轉基因、基因敲除、誘發突變等手段,可以用來尋找糖尿病相關基因,研究糖尿病相關基因進化、功能及致病機理,胰腺胰島進化發育以及各種基因的表達、激素的分泌。 隨著糖尿病各方面研究的不斷深入,糖尿病動物模型在糖尿病的基礎研究中發揮越來越重要的作用:①利用現有的自發性和誘發性糖尿病動物模型,深入研究糖尿病及其并發癥發生發展的機理;②利用動物模型進行治療糖尿病及其并發癥的藥物的研究,開發廉價、高效、副作用小的新型藥物,尤其是開發我國的中草藥資源;③研究新的糖尿病相關基因,利用轉基因、基因敲除等各種技術研究糖尿病相關基因的功能,揭示疾病發生的遺傳基礎;④探索基因治療的可行途徑,從根本上治療糖尿病。現在,基因芯片等各種新技術的出現及應用,對糖尿病動物模型的研究必將更深入,更全面,為糖尿病的研究提供更科學的依據。

    共有條評論發表評論
    用戶名: 密碼:
    驗證碼: 匿名發表
    CopyRight 農業戶 http://www.ficxsr.live 版權所有
    吉ICP備11001780號-1
    2006年的大乐透