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科研戰(zhàn)神·王鐵蟲 (小有名氣)
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糖尿病造模的常見動(dòng)物模型,你知道幾個(gè)??
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實(shí)驗(yàn)動(dòng)物發(fā)展至今,已經(jīng)形成了許多種類和品系,因此造疾病模型時(shí)選擇合適的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,就尤為重要,下面就為大家介紹適合糖尿病的常見動(dòng)物模型。 導(dǎo)讀| 常規(guī)T2DM動(dòng)物模型 轉(zhuǎn)基因糖尿病動(dòng)物模型 其他DM動(dòng)物模型 01 常規(guī)T2DM動(dòng)物模型 # / 嗜沙肥鼠(Psammonys Obesus, PO) 圖片 PO大鼠是生活在沙漠地區(qū)的嚙齒類動(dòng)物,該鼠具有明顯的胰島素抵抗。 在高熱量飲食條件下(數(shù)天~兩周),90% 的PO大鼠可自發(fā)出現(xiàn)高胰島素血癥,并伴有明顯的高血糖,隨后出現(xiàn)胰島素水平降低。 PO大鼠的DM發(fā)病大致可分為以下四個(gè)階段: 1)起始階段 該階段內(nèi)血糖及血清胰島素水平均正常。 2)高胰島素血癥期 該期血糖仍保持正常,但血清胰島素明顯升高。 3)高胰島素和高血糖期 該期內(nèi)血糖>11.1mmol/L。 4)低胰島素高血糖期 該期由于胰島β細(xì)胞分泌功能損害,導(dǎo)致低胰島素和高血糖,大鼠需應(yīng)用胰島素治療以維持生存。 Duhault等發(fā)現(xiàn)PO大鼠在II型DM晚期呈胰島素依賴性,胰腺組織學(xué)顯示有胰島炎存在。說明其具有遲發(fā)I型DM(Latent autoimmune diabetes mellitus in adult,LADA)的特點(diǎn),故PO大鼠可能適用于LADA的研究。 # / 中國地鼠 圖片 自發(fā)性DM地鼠模型是將健康的中國地鼠通過近親繁殖而獲得。 這種模型以輕、中度高血糖為特征,動(dòng)物為非肥胖型,血清胰島素表現(xiàn)多樣,胰島病變程度不一,類似于人類的II型DM。 多數(shù)地鼠DM發(fā)病在1歲齡以內(nèi),群體發(fā)病率約為20.88%。 # / GK大鼠(Goto-Kakisaki Wistar Rats) 圖片 GK大鼠是一個(gè)常用的自發(fā)性非肥胖II型DM模型動(dòng)物。GK雌、雄鼠發(fā)病率相當(dāng),一般于3~4周齡時(shí)發(fā)生明顯的DM。 在高血糖發(fā)生前,常有一段血糖正常時(shí)期(從出生后到斷奶),相當(dāng)于人類的DM前期。其特征有: 葡萄糖刺激的胰島素分泌受損,β細(xì)胞數(shù)目減少60%,肝臟對(duì)胰島素的敏感性降低,導(dǎo)致肝糖生成過多;肌肉和脂肪組織呈中度胰島素抵抗。 GK大鼠血壓也較正常wistar大鼠高(低鹽攝入約高15mmHg,高鹽攝入約高24mmHg)。 此外,GK大鼠具有與人類II型DM微血管并發(fā)癥相似的改變,如運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳導(dǎo)速率減慢、神經(jīng)纖維有節(jié)段性脫髓鞘、軸突變性、視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)表達(dá)增加、視網(wǎng)膜局部血流減少、白蛋白尿、腎小球基底膜增厚、腎小球肥大和硬化等。 # / Zucker DM肥胖大鼠(zucker diabetic fatty,ZDF ) 圖片 ZDF大鼠是常用的II型DM模型動(dòng)物。 該鼠由于瘦素受體突變導(dǎo)致多食、肥胖同時(shí)伴有高胰島素血癥、高脂血癥和中度高血壓。 雄性ZDF大鼠一般于8~10周出現(xiàn)DM,有DM的典型癥狀如多飲、多尿和體重增加緩慢,并可出現(xiàn)神經(jīng)病變。雄性ZDF大鼠肌肉GLUT4表達(dá)明顯降低,其胰島β細(xì)胞GLUT2表達(dá)也明顯下調(diào),這可能是ZDF大鼠發(fā)生II型糖尿病的機(jī)制。 組織學(xué)研究發(fā)現(xiàn),6周齡大鼠胰島即表現(xiàn)有結(jié)構(gòu)紊亂和纖維化、胰島β細(xì)胞脫顆,F(xiàn)象,同時(shí)胰島β細(xì)胞數(shù)量遠(yuǎn)低于相同周齡的非DM ZDF大鼠。 # / NSY小鼠(Nagoya-Shibata-Yasuda) NSY小鼠是從jcl ICR遠(yuǎn)交系小鼠,根據(jù)葡萄糖耐量選擇繁殖產(chǎn)生的,具有年齡依賴性自發(fā)發(fā)生DM的特征。 該鼠在任何年齡都無嚴(yán)重的肥胖,也無很高水平的高胰島素血癥,但在第24周齡出現(xiàn)顯著的葡萄糖刺激的胰島素分泌功能的減弱。 病理學(xué)上未見胰島增生或炎性改變等形態(tài)學(xué)異常,提示NSY小鼠發(fā)生II型DM的原因可能是胰島β細(xì)胞對(duì)葡萄糖誘發(fā)的胰島素分泌功能改變。胰島素抵抗可能在其發(fā)病機(jī)理中發(fā)揮一定的作用。 NSY小鼠將有助于人們對(duì)II型DM遺傳學(xué)傾向及病理發(fā)生的進(jìn)一步研究。 # / OLETF大鼠(Ostuka Long-Evans Tokushima Fatty) OLETF大鼠是河野等利用Long-Evans系大鼠建立的自發(fā)性2型DM模型動(dòng)物。 該鼠由于膽囊收縮素(CCK)-A受體mRNA的表達(dá)完全缺失,導(dǎo)致其食欲亢進(jìn)和肥胖,消化道對(duì)CCK-8刺激無反應(yīng),胰腺的內(nèi)、外分泌功能均降低。此模型具有II型DM的特征,如多食、肥胖、多飲和多尿,能緩慢地自然產(chǎn)生II型DM。 血清甘油三酯和餐后血糖 OLETF大鼠自8周齡起血清甘油三酯、膽固醇和餐后血糖均明顯高于對(duì)照鼠,隨著年齡的增長,血清甘油三酯和餐后血糖不斷升高。12周齡起,出現(xiàn)明顯的胰島素抵抗;18周齡時(shí),胰島素敏感性約為對(duì)照組的20%;24周齡時(shí),血漿胰島素代償性增加;30周齡時(shí),血TG水平達(dá)到對(duì)照組的5倍;40周齡以后,胰島的分泌功能降低;65周以后,血糖值高達(dá)25mmol/L,而免疫反應(yīng)性胰島素(IRI)水平卻低于40pmol/L。 尿蛋白 OLETF大鼠尿蛋白自30周齡起明顯增多,且隨年齡的增加而迅速增加。雄性鼠55周齡時(shí),尿蛋白含量可達(dá)800mg/d以上。組織學(xué)研究發(fā)現(xiàn),OLETF大鼠胰腺呈進(jìn)行性纖維化。 胰腺 20周齡時(shí),胰腺即有明顯的纖維化、胰島增大;40周齡時(shí),胰島被結(jié)締組織取代;70周齡時(shí),胰腺極度萎縮,胰腺組織被脂肪和結(jié)締組織代替。 腎小球 此外,OLETF大鼠在22周齡時(shí),即可出現(xiàn)腎小球基底膜增厚;40周齡以后,雄性O(shè)LETF大鼠腎小球增大,腎小球膜基質(zhì)增生及腎小球基底膜增厚;70周齡時(shí),幾乎在每一個(gè)腎小球周圍都可見被擴(kuò)張的毛細(xì)血管包圍的PAS-陽性結(jié)節(jié),這種結(jié)節(jié)性的改變膨脹到腎小球膜基質(zhì),OLETF大鼠的腎臟變化很類似人的DM結(jié)節(jié)性腎小球硬化癥。 以上胰腺和腎臟不同階段的病理變化,與臨床II型DM患者的病理表現(xiàn)極為相似,為研究II型DM及其并發(fā)癥的發(fā)病機(jī)制和胰島素抵抗干預(yù)措施的評(píng)價(jià),提供了良好的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型。 # / db/db小鼠 圖片 db/db小鼠糖尿病發(fā)病系瘦素受體突變所致,呈常染色體隱性遺傳。 該鼠在10~14日齡時(shí)就出現(xiàn)多食、高胰島素血癥,但4周齡時(shí)血糖仍維持正常,隨后該鼠體重逐漸增加,出現(xiàn)高血糖。 2~3月齡時(shí)盡管胰島素水平為正常時(shí)的6~10倍,但血糖水平可達(dá)22~33mmol/L。 約3~6月齡時(shí)胰島素水平逐漸下降至低于正常水平,該期小鼠體重明顯下降,并出現(xiàn)酮癥,組織學(xué)顯示顯著的β細(xì)胞壞死,如缺乏胰島素治療,該小鼠存活不超過10月。 db/db小鼠另一個(gè)特點(diǎn)為:其血清胰高糖素的水平較正常對(duì)照升高2倍以上。 db/db小鼠是適用于研究II型糖尿病發(fā)病機(jī)制的動(dòng)物模型。 # /ob/ob小鼠 圖片 ob/ob小鼠為2型糖尿病模型動(dòng)物,屬常染色體隱性遺傳。 ob/ob小鼠糖尿病發(fā)病是由于ob基因突變,造成其編碼的蛋白leptin缺乏,引起肝脂肪生成和肝糖原異生顯著增加,高血糖又刺激胰島素分泌,引起胰島素抵抗,刺激脂肪的形成。ob/ob小鼠體重可達(dá)90克之多。 ob/ob小鼠癥狀的輕重取決于遺傳背景。純合體動(dòng)物表現(xiàn)為肥胖,明顯的高血糖及高胰島素血癥。 ob/ob/6J小鼠胰島素水平可達(dá)正常小鼠的10~50倍,但其血糖常只有輕度的升高。 組織學(xué)顯示ob/ob小鼠胰島β細(xì)胞顯著增生、肥大,而胰島A細(xì)胞、D細(xì)胞及PP細(xì)胞數(shù)量明顯減少。 # / KK鼠 KK小鼠是一種輕度肥胖型II型糖尿病動(dòng)物,它與C57BL/6J小鼠雜交,并進(jìn)行近親繁殖,得到Toronto-KK(T-KK)小鼠。 將黃色肥胖基因(即Ay)轉(zhuǎn)至KK小鼠,KKAy鼠,與KK小鼠相比,KKAy鼠有明顯的肥胖和糖尿病癥狀。 KK小鼠有明顯的多食,從5周齡起血糖、血胰島素水平逐步升高,至5月齡時(shí)體重可達(dá)50克,非空腹血糖常低于17mmol/L,非空腹血胰島素可達(dá)1200ug/mL;1歲齡時(shí)多食、高血糖、高胰島素血癥、肥胖及肝臟對(duì)胰島素的敏感性可自發(fā)恢復(fù)正常,但糖尿病KK小鼠生命常明顯縮短。 此外,KK小鼠空腹胰高糖素水平升高,且不受葡萄糖抑制。 組織學(xué)顯示β細(xì)胞有脫顆粒和糖原浸潤,隨后出現(xiàn)胰島肥大和肝脂肪化和脂肪組織增多。 02 轉(zhuǎn)基因糖尿病動(dòng)物模型 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物(transgenic animal)技術(shù)是通過遺傳工程的手段對(duì)動(dòng)物基因組的結(jié)構(gòu)或組成進(jìn)行人為的修飾或改造,并通過相應(yīng)的動(dòng)物育種技術(shù)使得這些經(jīng)修飾改造后的基因組在世代間得以傳遞和表現(xiàn)。 利用這一技術(shù),人們可以在動(dòng)物基因組的特定位點(diǎn)引入所設(shè)計(jì)的基因突變,模擬造成人類遺傳性疾病的基因結(jié)構(gòu)或數(shù)量異常。 可以通過對(duì)基因結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾,在動(dòng)物發(fā)生、發(fā)育的全過程中研究體內(nèi)基因的功能及其結(jié)構(gòu)功能的關(guān)系。 有關(guān)I型、II型DM和青少年發(fā)病的成人型糖尿病(maturity-onset diabetes of youth,MODY)的轉(zhuǎn)基因DM動(dòng)物均有報(bào)道。 # / MKR小鼠動(dòng)物模型 MKR小鼠是由Fernández等培育出的II型DM轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型。 該小鼠骨骼肌過度表達(dá)失活的IGF-1受體,失活的IGF-1受體與內(nèi)源性IGF-1受體及胰島素受體形成雜合受體,干擾這些受體的正常功能,導(dǎo)致明顯胰島素抵抗。 該小鼠2周齡即有明顯的的高胰島素血癥,5周齡后空腹及進(jìn)食后血糖逐漸升高,7~12周齡即有明顯糖耐量異常。PPAR- 激動(dòng)劑 WY14、643治療可糾正MKR小鼠糖代謝異常。 # / MODY2動(dòng)物模型 zhang等利用基因敲除技術(shù)制得肝臟葡萄糖激酶(GCK) -小鼠,發(fā)現(xiàn)隨著時(shí)間延長,該鼠血糖逐漸升高,糖耐量減退,6周齡小鼠空腹血糖顯著高于對(duì)照組小鼠,這種肝細(xì)胞GCK活性減退所引起的疾病與人MODY相似,可作為MODY的動(dòng)物模型。 # / 線粒體糖尿病 Silva等發(fā)現(xiàn)β細(xì)胞Tfam(mitochondrial transcriptionfactor A)突變的小鼠,大約5周齡時(shí)發(fā)生糖尿病,表現(xiàn)為嚴(yán)重mtDNA耗竭,氧化磷酸化不足和7~9周時(shí)胰島內(nèi)可觀察到異常的線粒體,呈現(xiàn)線粒體糖尿病的改變。 # / GDM(妊娠糖尿病)模型 妊娠期胰島素抵抗可引起妊娠糖尿病,患者胎兒典型特征是巨大兒,成年后患肥胖和2型糖尿的概率上升。 Yama***a等發(fā)現(xiàn)雜合體C57BL/PKsJ-db/+小鼠發(fā)生GDM。妊娠引起PI3K與IRS-1解離,與IR結(jié)合活性增加,胰島素介導(dǎo)的精氨酸磷酸化增多,而IRS-1表達(dá)及其酪氨酸磷酸化減少從而使IRS-1結(jié)合及激活PI3K能力下降,胰島素功能不能發(fā)揮,出現(xiàn)胰島素抵抗。 # /NOD-RIP-B7-1(Nonobese Diabetic-Rat Insulin Promoter-B7-1) 為了研究B淋巴細(xì)胞在I型DM發(fā)病中的作用,Wong等利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)制得了NOD-RIP-B7-1(Nonobese Diabetic-Rat Insulin Promoter-B7-1)轉(zhuǎn)基因小鼠。 該小鼠由于過度表達(dá)輔助刺激因子B7.1而致DM發(fā)病時(shí)間較正常NOD小鼠明顯提前,在12周齡即發(fā)生DM。 隨著對(duì)DM研究的逐步深入,相應(yīng)的DM動(dòng)物模型發(fā)展勢在必然,轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的建立將為DM研究提供更科學(xué)有效的工具。 03 其他DM動(dòng)物模型 # / 激素性DM動(dòng)物模型 激素性DM動(dòng)物模型:注射垂體前葉提取物、生長素、腎上腺皮質(zhì)激素、甲狀腺素或胰高血糖素,均可直接或間接產(chǎn)生DM。 # / 病毒性DM動(dòng)物模型 利用腦-心肌炎病毒(EMC-M病毒)和柯薩基病毒等,使某些種屬的小鼠胰島β細(xì)胞脫顆粒、壞死,導(dǎo)致胰島β細(xì)胞破壞,產(chǎn)生類似的1型DM。 # / 免疫性DM動(dòng)物模型 靜脈注射抗胰島素抗體,或用同種或異種胰島素的弗氏佐劑復(fù)合物及抗血清免疫;或用同種或異種胰腺+弗氏佐劑,免疫動(dòng)物均可在數(shù)小時(shí)后產(chǎn)生一過性高血糖。 其機(jī)制是內(nèi)源性胰島素與輸入的抗體結(jié)合導(dǎo)致內(nèi)源性胰島素降低而致DM。 # / 下丘腦性DM動(dòng)物模型 用電凝法或注射硫代葡萄糖金,損傷丘腦下部腹內(nèi)側(cè)核(VMH)飽中樞,可使成熟動(dòng)物產(chǎn)生過度攝食、肥胖,直至產(chǎn)生DM。 |
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