STZ-建立-2-型糖尿病大鼠模型的剂量探讨

STZ建立2型糖尿病大鼠模型的剂量探讨【摘要】目的：探讨链脲佐菌素腹腔注射建立2型糖尿病大鼠模型的最佳注射剂量。方法：4周龄SPF级雄性SD大鼠高糖高脂饲料喂养4周，分别按30mg/kg、40mg/kg、50mg/kg体重剂量腹腔注射STZ建立T2DM大鼠模型，观察成模大鼠各阶段体重、食量、饮水量、尿量变化；检测空腹血糖、胰岛素、血脂，比较各组大鼠模型稳定性。结果：40mg/kg剂量组大鼠的成模率最高，成模大鼠具有胰岛素抵抗、高血糖、高胰岛素血症和血脂紊乱的T2DM临床特征，高血糖持续时间最长、最稳定。30mg/kg剂量组大鼠成模率只有40%，成模大鼠于实验结束血糖水平已基本恢复正常，50mg/kg剂量组成模大鼠倾向于1型糖尿病。结论：短期高糖高脂饮食联合STZ腹腔注射建立2型糖尿病SD大鼠模型的STZ最佳注射剂量为40mg/kg。

【关键词】2型糖尿病；大鼠模型；链脲佐菌素

〔Abstract〕ObjectiveToexplorethebestdosageofstreptozocin(STZ)whatwasusedtoinduceratmodelofType2diabetesmellitus(T2DM).MethodsSixty4weeksoldmaleSpragueDawley(SD)ratswerefedwithhighfattyandhighsugardietfor4weeks,thenSTZ(30mg/kg、40mg/kg、50mg/kg)wasinjectedintraperitoneallytomakeratmodelofT2DM,eachphaseavoirdupois,appetiteandtheamountofurineanddrinkingofratmodelweretested,inunison,thefastingbloodglucoselevel(FBG),seruminsulinlevel(FINS)andbloodlipidwerealsodetected,thedatawasusedtoevaluatethestabilityoftheratmodelofT2DM.ResultsThe40mg/kggrouphasthehighestmakingmodelsuccessrateofover%,allthesucceedmodelrathasinsulinresistance,hyperglycemia,bloodlipiddisorderandbloodinsulinincreasedwhichwerethetypicalcharacteristicofT2DM,anddurationofhighbloodglucosewasthelongestandthemoststabiletoo.Only40%ofthe30mg/kggrouphassucceed,besidethebloodglucoselevelhasgetrightuntiltheendofexperimental.Thesuccessfulratmodelsofthe50mg/kggroupwereinclinedtotype1diabetesmellitus.ConclusionAssociatewithhighfattyandhighsugardietfeedingshortly,thebestdosageofSTZwhichwasusedtoinduceratmodelofT2DMis40mg/kg.

〔KeyWords〕Type2diabetesmellitus;Ratmodel;Streptozocin

随着人们生活水平的提高和饮食结构的变化，糖尿病的发病率逐年递增，糖尿病已成为仅次于肿瘤和心血管疾病之后的第三大健康杀手[1]，在我国，实际患糖尿病人数已达4000万以上，其中2型糖尿病占整体糖尿病患者的95%，2型糖尿病的研究意义重大。复制与人体接近的T2DM实验动物模型是进行T2DM研究的关键环节之一。近年来，众研究人员多推崇采用高热量饮食联合STZ注射的方法诱导T2DM大鼠模型。STZ对动物的胰岛β细胞具有高度选择性的毒性作用，破坏动物的胰岛β细胞，导致糖尿病，但它对机体其他组织的毒性作用相对较小，采用STZ注射法复制T2DM大鼠模型，大鼠存活率高，成模状态持续时间长，模型稳定。然而，参阅众文献，STZ的使用剂量各不相同，其模型状况也各不一样，因此，探索一个合适的STZ注射剂量，建立更长期稳定的T2DM大鼠模型，能够为糖尿病新药的开发及其慢性并发症的研究提供更理想的动物实验技术平台。本实验在阅读相关文献的基础上，通过不同STZ剂量组间对比，摸索建立长期稳定的2型糖尿病大鼠模型的STZ最佳注射剂量。

1材料和方法

动物与饲料SPF级雄性SD大鼠60只，4周龄，体重85~95g。SPF级普通饲料。高糖高脂饲料：即普通饲料中加入20%的脂肪和20%蔗糖，搅拌机混匀成型，烤熟后真空包装，于深圳市金鹏源辐照技术有限公司60Co照射消毒灭菌至SPF级备用。动物和饲料及加工原料均由广东省实验动物中心提供〔实验动物生产许可证：SCXK2003-0002粤监证字2006A015；普通饲料成分：小麦、玉米、进口鱼粉、氨基酸、维生素、矿物元素添加剂等组成〕。

试剂与仪器链脲佐菌素：美国Sigma公司；柠檬酸：广东台山粤侨试剂塑料有限公司生产，批号：20060501；二水柠檬酸三钠：上海通直精细化工厂生产，批号：20050511；血糖仪、血糖试纸：美国强生稳豪血糖仪及其配套试纸；Beckman-CX7全自动生化仪：美国贝克曼库尔特有限公司；FMJ全自动放射免疫-计数器。

动物喂养及分组所有SD大鼠SPF环境饲养，环境温度为20~25℃，湿度56%，自由饮水，12/12h昼夜规律，喂食时间为每日下午5点至次日上午8点。大鼠适应性饲养1周后禁食不禁水12h，剪尾取血测血糖，称体重，随机分为4组：A组15只，B、C、D组，每组各15只，每笼5只喂养。

造模方法各大鼠血糖值均在~mmol/L，属正常范围。A组喂以普通饲料，B、C、D组大鼠均喂以高糖高脂饲料，4周后，禁食不禁水12h，4组的大鼠测体重，剪尾取血后A组按mL/100g体重剂量腹腔注射柠檬酸缓冲液，B、C、D组分别按30mg/kg；40mg/kg；50mg/kg体重剂量一次性腹腔内注射STZ。

模型筛选模型组大鼠注射STZ72h后测空腹血糖。FBG≥mmol/L者确定为糖尿病大鼠模型。计算各组成模率和死亡率。

模型维持状况观察监测各组成模大鼠第0、7、14、21、28天下午5点血糖。观察大鼠食量、饮水量、尿量及体重变化。

统计学方法数据采用x±s表示，组间差异采用单因素方差分析，统计软件为SPSS软件包。

2实验结果

各组大鼠体重变化用高糖高脂饲料喂养4周后，模型组大鼠体重显着高于正常对照组，成功诱导肥胖。实验结束时，与注射STZ前比较，B组大鼠体重增加%，C组大鼠体重改变无统计学意义，D组大鼠体重显着低于STZ注射前，详见表1。

各组大鼠成模率比较模型组大鼠注射STZ72h后测FBG，FBG≥mmol/L者确定为糖尿病大鼠模型，其中C组成模率最高，详见表2。

各组大鼠代谢特征比较用高脂饲料喂养4周后，与正常对照组相比，模型组大鼠食量增大，血清总胆固醇、甘油三酯、空腹胰岛素、低密度脂蛋白水平均明显升高，高密度脂蛋白显着降低，血糖升高虽无统计学意义，但根据李氏胰岛素敏感指数计算方法〔IAI=ln〕，模型组IAI与正常对照组比较差异性显着，结果表明已经成功诱发出胰岛素抵抗。实验结束时，模型组大鼠血清总胆固醇、甘油三酯、空腹胰岛素、低密度脂蛋白水平仍明显高于正常对照组，高密度脂蛋白显着低于正常对照组，IAI与正常对照组比较差异显着，具有T2DM的临床特征，详见表3。同时，STZ注射后，与正常对照组相比，模型组大鼠的摄食量继续增加，均出现了多饮多尿现象，B组大鼠饮水量、尿量随着时间的延长有相对减少，于实验结束基本恢复正常；C组、D组大鼠饮水量、尿量到实验结束未见减少，C组大鼠饮水量、尿量增加2~3倍，D组大鼠饮水量、尿量分别增加4~5倍。

各组成模大鼠血糖变化模型组大鼠在成模后的第0、7、14、21、28天下午5点剪尾取血，用美国强生稳豪血糖仪测血糖，结果显示，50mg/kg剂量组成模大鼠各阶段血糖均大于mmol/L，30mg/kg、40mg/kg剂量组成模大鼠分别于STZ注射3d后显示一个高血糖值，此血糖浓度维持1周左右，第7天开始有所下降，30mg/kg剂量组成模大鼠血糖下降较快，到第28天均降至mmol/L以下，40mg/kg组成模大鼠血糖到实验结束仍然维持一个较稳定的高血糖浓度，详见图1。

3讨论

2型糖尿病是以胰岛素抵抗和持续高血糖为主要特征的代谢紊乱综合征。目前，在T2DM的研究中，国内外学者的实验已证实高热量饮食+STZ注射是复制T2DM大鼠模型的重要条件[4-6]：高热量饮食可以导致肥胖，肥胖引起胰岛素抵抗，并产生高胰岛素血症、血脂紊乱等一系列2型糖尿病临床特征；STZ选择性损伤胰岛β细胞，导致高血糖；两者的联合作用可以成功诱导出具有胰岛素抵抗和高血糖特征的2型糖尿病大鼠模型[6-8]。但是，此种方法复制T2DM大鼠模型，各研究人员所使用的STZ剂量不尽相同，本研究采用短期高糖高脂饲料喂养联合三种不同剂量STZ腹腔注射的方法制备实验性T2DM大鼠模型，通过比较组间模型差异，探讨复制T2DM大鼠模型的最佳STZ注射剂量。

实验结果显示，实验大鼠用高糖高脂饲料喂养4周后，成功诱导胰岛素抵抗、高胰岛素血症、血脂紊乱等2型糖尿病的主要临床特征。同时，STZ注射后，与正常对照组相比，模型组大鼠均出现了多饮多尿现象，30mg/kg剂量组大鼠饮水量、尿量随着时间的延长有相对减少，至实验结束，基本恢复正常；40mg/kg剂量组大鼠饮水量、尿量增加2~3倍，50mg/kg剂量组大鼠饮水量、尿量增加4~5倍，到实验结束亦未见减少。STZ注射3d后进行模型筛选，30mg/kg剂量组大鼠成模6只，成模大鼠血糖均值最高达到mmol/L，但是在1个月内均逐渐下降至mmol/L以下，接近正常水平；50mg/kg剂量组大鼠成模10只，到实验结束，成模大鼠血糖值始终维持在mmol/L以上；而40mg/kg剂量组大鼠成模11只，从造模成功到实验结束，成模大鼠血糖水平始终维持在一个相对较高水平，于实验结束均值仍高达/L。血糖变化主要与β细胞损伤的程度密切相关，β细胞损伤过于轻微，残存胰岛细胞代偿作用可迅速使血糖恢复为正常状态，而β细胞损伤过于严重，则倾向于1型糖尿病。本实验40mg/kg剂量组成模大鼠具备胰岛素抵抗、高血糖、高胰岛素血症、血脂紊乱等2型糖尿病的主要临床特征，且达到成模标准后能维持足够长时间，到实验结束模型稳定至少28d，优于30mg/kg和50mg/kg剂量组大鼠模型，短期高热量饮食联合STZ腹腔注射建立2型糖尿病SD大鼠模型的STZ最佳注射剂量为40mg/kg，能为T2DM防治药物及其并发症的研究提供理想的T2DM大鼠模型。

【参考文献】

〔1〕南征,高彦彬,钱秋海,等.糖尿病中西医综合治疗〔M〕.北京:人民卫生出版社,2002.1-7

〔2〕BailesBK.Diabetesmellitusanditschronicucomplications〔J〕.Aornngj,2002,76(2):266-276

〔3〕李光伟,潘孝仁,StephenLillioja,等.检测人群胰岛素敏感性的一项新指数〔J〕.中华内科杂志,l993,32(10):656

〔4〕赵晓华,宋真,李兴,等.胰岛素抵抗性非胰岛素依赖型糖尿病大鼠模型研制〔J〕.中华预防医学杂志,1999,33(5):300

〔5〕傅祖植,傅茂.肥胖和2型糖尿病〔J〕.辽宁实用糖尿病杂志,2001,9(2):1-2

〔6〕TalpurN,EchardB,IngramC,etal.Effectsofanovelformulat