II型糖尿病模型的建立

1、II型糖尿病模型的建立一、概述糖尿病是一組由于遺傳和環(huán)境因素相互作用，胰島素相對(duì)或絕對(duì)缺乏以及靶組織對(duì)胰島 素敏感性降低（胰島素抵抗）引起的碳水化合物、脂肪及蛋白質(zhì)代謝紊亂的綜合征，是一種 持續(xù)高血糖為特征的、慢性、全身性代謝性疾病。起病后若未得到有效治療，隨著病程的延 長(zhǎng)，可出現(xiàn)廣泛的微血管及大血管病變，出現(xiàn)神經(jīng)、泌尿、循環(huán)等多系統(tǒng)的病理改變。目前 糖尿病的分型采取的是1999年經(jīng)世界衛(wèi)生組織（WHO）咨詢委員會(huì)認(rèn)可的分型方法：（1） 1型糖尿?。阂葝u6細(xì)胞破壞，通常導(dǎo)致胰島素絕對(duì)缺乏。 包括自身免疫性（急性型、遲發(fā)型） 及特發(fā)性。這類糖尿病患者必須用胰島素治療，過(guò)去又稱胰島素依賴型糖尿病。

2、（2） 2型糖尿?。阂葝u素抵抗為主伴胰島素相對(duì)缺乏，或胰島素分泌不足為主伴有胰島素抵抗。這類 患者一般不需用胰島素治療，僅用飲食調(diào)節(jié)加用口服降糖藥物即可控制血糖，過(guò)去又稱為非 胰島素依賴型糖尿病。（3）其他特殊類型：由胰腺內(nèi)、外原因和其他疾病、藥物引起的繼 發(fā)性糖尿??；（4）妊娠糖尿病。我國(guó)糖尿病患者中1型糖尿病約占糖尿病的 5.6%。2型糖尿病約占糖尿病的 93.7%。其他類型糖尿病僅占0.7%1。上世紀(jì)80年代以來(lái)，全球和我國(guó)的糖尿病患者人數(shù)顯著增加，2003年全球糖尿病病人超過(guò)1.94億。有研究者預(yù)測(cè)到 2010年全世界的糖尿病患者將達(dá) 22億1千萬(wàn)。其潛在的最 大增長(zhǎng)人群在亞洲，約占總

3、增長(zhǎng)的 65%以上2。中國(guó)糖尿病患病率近年上升近 3倍以上， 20歲以上人群中糖尿病患者由 1980年的1.0%上升到1996年的3.2% ,患病人數(shù)占全球糖 尿病病人的約1/5。研制用于糖尿病防治的藥物一直是新藥開發(fā)中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。由于糖尿病診斷分型的病理生理不同，在進(jìn)行藥效學(xué)研究時(shí)應(yīng)根據(jù)適應(yīng)癥的不同選擇不同的藥效 學(xué)試驗(yàn)方案。二、相關(guān)藥效學(xué)試驗(yàn)基本內(nèi)容1、動(dòng)物選擇：選用健康成年動(dòng)物，常用小鼠或大鼠，也可選用兔、犬及猴等。2、動(dòng)物模型(1) 化學(xué)試劑誘發(fā)的高血糖動(dòng)物模型：常用四氧嚅嚏或鏈脈霉素( STZ),二者均可選擇性的破壞胰島6細(xì)胞，誘發(fā)動(dòng)物高血糖，屬于胰島素低下型高血糖動(dòng)物模型。(

4、2) 正常動(dòng)物：某些有刺激胰島素分泌的降血糖藥物，對(duì)正常動(dòng)物可以表現(xiàn)出降血糖作用，但對(duì)于化學(xué)試劑誘發(fā)的高血糖動(dòng)物模型無(wú)明顯作用。(3) 自發(fā)性糖尿病動(dòng)物：可分為二型：低血清胰島素型，如 BB大鼠，NOD小鼠及中國(guó)地鼠；高血清胰島素型，如 obese/SHR、SHR/N-cp 大鼠，ob/ob、db/db、KK小鼠等。(4) 腎上腺素性高血糖模型：可根據(jù)情況選用。3、觀察指標(biāo)(1) 血糖值測(cè)定：實(shí)驗(yàn)前動(dòng)物禁食(自由飲水)3-8小時(shí)，然后給藥，給藥后 1-3小時(shí)取血 測(cè)定血清葡萄糖值。給藥一般可采用一次性或連續(xù)數(shù)日給藥。(2) 糖耐量試驗(yàn)：試驗(yàn)時(shí)動(dòng)物先禁食取血(為零時(shí))，然后給藥，1小時(shí)后腹腔注射

5、葡萄糖(2g/kg )或口服葡萄糖(2.5g/kg )。淀粉(3-5g/kg )或蔗糖等雙糖(2.5g/kg ),測(cè)定 給糖后0、0.5、1、2小時(shí)的血糖值或計(jì)算血糖曲線下面積。(3) 血清胰島素測(cè)定：用放免法，具有刺激胰島素分泌的藥物，可選用正常動(dòng)物或自發(fā)性糖尿病動(dòng)物進(jìn)行血清胰島素水平的測(cè)定。三、藥效學(xué)試驗(yàn)注意點(diǎn)1、關(guān)于模型制備(1) 四氧嚅嚏誘導(dǎo)的高血糖動(dòng)物模型模型制備的成功與否受很多因素影響，如動(dòng)物選擇、給藥劑量、途徑等。一般大鼠對(duì)四氧嚅嚏較為敏感，犬則不敏感，豚鼠則抵抗。造型劑量犬50-70mg/kg ,靜注；大鼠40mg/kg , 靜注，給藥速度宜快。相同劑量下，腹腔注射成功率較低，

6、而皮下注射需要增加4-5倍量。禁食是影響造型結(jié)果的另一因素，如大鼠禁食48小時(shí)，20mg/kg靜注可使大多模型成功。另外需注意的是，四氧嚅嚏水溶液不穩(wěn)定，pH3.0時(shí)室溫穩(wěn)定；pH7.0時(shí)要保存在4度以下。大鼠、小鼠部分動(dòng)物，大約30天可自發(fā)性緩解至正常；造型給藥幾小時(shí)內(nèi)，有些動(dòng)物，尤其家兔，有低血糖反應(yīng)，甚至死亡，可靜注葡萄糖急救。造型時(shí)四氧嚅嚏應(yīng)新鮮配制，分組時(shí)各組動(dòng)物的平均血糖值相差不宜大于20mg/dl ,血糖值升高不符合要求的動(dòng)物應(yīng)剔除。(2) 鏈脈霉素(STZ)誘導(dǎo)的高血糖動(dòng)物模型STZ水溶液不穩(wěn)定，對(duì)小鼠的生物半衰期僅有 5min左右，需要快速靜脈注射。造型劑量 犬50mg/kg

7、，靜注，可引起糖尿病，動(dòng)物死亡率較高；如 15mg/kg，連續(xù)3天也可。大鼠 60-80mg/kg , iv或ip,小鼠100-200mg/kg , iv或ip。STZ誘導(dǎo)的高血糖動(dòng)物模型一般不自 發(fā)緩解。需要注意的是，給藥時(shí)常把STZ溶解于0.1mol/L的檸檬酸緩沖液中，臨用前配制。 注射后72h血糖可穩(wěn)定升高，有三多癥狀。血糖在 11.1mmol/L以上可作為成功模型選用。造型時(shí)STZ應(yīng)新鮮配制，分組時(shí)各組動(dòng)物的平均血糖值相差不宜大于20mg/dl ,血糖值升高不符合要求的動(dòng)物應(yīng)剔除。(3) 其它高血糖動(dòng)物模型可選用狗或家兔胰腺切除致糖尿病模型。自發(fā)性糖尿病動(dòng)物低血清胰島素型可選用BB大

8、鼠，NOD小鼠及中國(guó)地鼠；高血清胰島素型可選用ob/ob小鼠、db/db小鼠、KK小鼠等,2型糖尿病特點(diǎn)。但要求飼養(yǎng)條這類動(dòng)物多肥胖，有高胰島素血癥及胰島素抵抗，類似人類 件高，動(dòng)物價(jià)格昂貴，難以推廣。在探討糖尿病病因、病理生理學(xué)、分子生物學(xué)及抗糖尿病新藥的進(jìn)一步評(píng)價(jià)時(shí)，選用這類動(dòng)物是有意義的。另外，腎上腺素（AD）性高血糖模型常用小鼠或大鼠。每只大鼠或小鼠按240g/kg皮下注射AD。其機(jī)制是AD進(jìn)入體內(nèi)促進(jìn)肝臟及肌肉糖原分解，經(jīng)三愈酸循環(huán)糖異生增快，并促進(jìn)糖異生，導(dǎo)致血糖升高。但該高血糖模型易恢復(fù)正常。免疫性高血糖模型造型采用靜脈注射抗胰島素抗體或用同種或異種胰島素的Freund'

9、 s佐劑復(fù)合物+抗血清免疫；或用同種或異種胰腺+Freund' s佐劑免疫動(dòng)物，均可在數(shù)小時(shí)后產(chǎn)生一過(guò)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 降低而致糖尿病。上述后 2種模型由于與臨床情況有一定差異，不太常用。2、關(guān)于2型糖尿病動(dòng)物模型的制備問題目前最常應(yīng)用的糖尿病動(dòng)物模型不管是四氧嚅嚏及STZ誘導(dǎo)的高血糖動(dòng)物模型，還是手術(shù)切除胰腺的部分或全部，其機(jī)理都是引起胰島素分泌的降低甚至缺失，與1型糖尿病的發(fā)病機(jī)理相似34。雖然自發(fā)性糖尿病動(dòng)物可有高胰島素血癥及胰島素抵抗，類似人類2型糖尿病特點(diǎn)，但其較高的要求條件使其在藥效學(xué)研究中的應(yīng)用受到很大限制。針對(duì)2型糖尿病的特

10、點(diǎn)，目前有關(guān) 2型糖尿病模型制備常采取下列方法567:（1 ）大鼠喂以高糖高脂飼料（其中含10%蔗糖，10%豬油，5%膽固醇）一個(gè)月，誘發(fā)出胰島素抵抗，繼以低劑量 STZ 25mg/kg，腹腔注射，誘發(fā)胰島素代償性分泌障礙，使之產(chǎn)生高血糖癥。該糖尿病模型具有中度高血糖，高血脂，高血壓，血胰島素不降低，胰島素抵抗等特(2) 給予新生鼠大劑量造成6細(xì)胞輕度損害，正常飼料喂養(yǎng)，9周后可出現(xiàn)體重?zé)o明顯變化，飲水量和飲食量明顯增多，空腹血糖、血清胰島素水平正常，但口服葡萄糖耐量低下，胰島素分泌低下，與 2型糖尿病臨床癥狀相符。用 STZ處理的新生大鼠成年后呈 2型糖尿 病表現(xiàn)。(3) 高脂飲食誘發(fā)2型糖

11、尿病模型采用占攝入熱卡 61%的高脂飲食(主要是飽和脂肪酸的動(dòng) 物脂肪，其中蛋白質(zhì)占19%，碳水化合物占20%，脂肪占61%)飼養(yǎng)動(dòng)物7周后，大鼠可出 現(xiàn)高胰島素血癥及胰島素抵抗，血糖升高，小鼠體重超常，伴血脂異常等。(4) 下丘腦性糖尿病，用電凝法或注射硫代葡萄糖損傷丘腦下部腹內(nèi)側(cè)核(VMH)飽中樞,可使成熟動(dòng)物產(chǎn)生過(guò)度攝食、肥胖，直至產(chǎn)生糖尿病。(5) 自發(fā)性II型糖尿病動(dòng)物模型。該類模型是指實(shí)驗(yàn)動(dòng)物未經(jīng)任何有意識(shí)的人工處理，在自然的情況下發(fā)生糖尿病。已用于研究的自發(fā)性糖尿病動(dòng)物約20種，可分為兩類：一類為缺乏胰島素，起病快、癥狀明顯，并伴有酮癥酸中毒；另一類為胰島素抵抗性高血糖癥，其特點(diǎn)

12、是病程長(zhǎng)，不合并酮癥。后者為II型糖尿病模型。3、模型選擇的合理性由于1型糖尿病患者發(fā)病率較低，且必須用胰島素治療，新藥申報(bào)的適應(yīng)癥絕大多數(shù)是 2 型糖尿病。這類藥物申報(bào)資料中提供的藥效學(xué)試驗(yàn)選用的動(dòng)物模型大多是化學(xué)制劑誘導(dǎo)的與1型糖尿病類似的高血糖模型。在病理生理方面，1型糖尿病的胰島 6細(xì)胞被破壞，導(dǎo)致胰島素絕對(duì)缺乏；2型糖尿病則以胰島素抵抗為主伴胰島素缺乏 8。選用模型不當(dāng)對(duì)正確評(píng)價(jià)藥物有效性有很大影響。因此，申報(bào)糖尿病治療的藥物應(yīng)結(jié)合所擬定的功能主治復(fù)制合適的動(dòng)物模型，或者以1型糖尿病類似的動(dòng)物模型為主，或者以2型糖尿病類似的動(dòng)物模型為主進(jìn)行藥效學(xué)試驗(yàn)。4、其它應(yīng)根據(jù)受試藥物的藥理作用

13、特點(diǎn)選擇不同的試驗(yàn)方案，如能夠促進(jìn)胰島6細(xì)胞分泌胰島素，應(yīng)測(cè)定血清胰島素水平，可以選擇正常動(dòng)物但不能選擇化學(xué)制劑誘發(fā)的高血糖動(dòng)物模型進(jìn)行試驗(yàn)；如有糖水解酶抑制劑樣作用者應(yīng)進(jìn)行淀粉或蔗糖等雙糖的糖耐量試驗(yàn)；如有胰島 素增敏作用，則應(yīng)觀察與胰島素合用的增效作用。另外，藥效學(xué)研究也可結(jié)合體內(nèi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行 一些糖尿病的離體試驗(yàn)，如分離、培養(yǎng)脂肪細(xì)胞、胰島細(xì)胞進(jìn)行有關(guān)糖代謝試驗(yàn)。在陽(yáng)性藥選擇上，不少申報(bào)單位選擇作用機(jī)制明確的化藥，應(yīng)注意陽(yáng)性對(duì)照藥的合理性。如正常動(dòng)物及某些自發(fā)性高血糖動(dòng)物可選用磺酰脈類；化學(xué)制劑誘導(dǎo)的高血糖模型可選用雙膿類，有糖水解酶抑制劑樣作用者應(yīng)選擇糖水解酶抑制劑作為對(duì)照藥物?？傊Y(jié)合

14、受試藥物的作用特點(diǎn)、擬定適應(yīng)癥制備合適的動(dòng)物模型，選擇合理的觀察指標(biāo)，充分探討、論證其有效性，為臨床研究提供有效性依據(jù)，是臨床前藥效學(xué)試驗(yàn)的最終目 的。為達(dá)到這一目的所進(jìn)行的所有依據(jù)充分的、有客觀參考價(jià)值的研究工作都是有意義的。參考文獻(xiàn)1 向紅丁 .糖尿病的流行病學(xué)、診斷分型及防治原則.中華醫(yī)學(xué)信息導(dǎo)報(bào).2004 , 19 (5):18-192 嚴(yán)桂民.II型糖尿病的最新研究進(jìn)展.中華醫(yī)學(xué)叢刊.2003 ; 3 (6) : 3-53 嵇揚(yáng)，張癸榮，王文俊.建立四氧嚅嚏糖尿病模型的研究.中醫(yī)藥學(xué)刊.2003 ; 21 (7): 1125-11264 劉學(xué)政，蕭鴻.鏈脈佐菌素致大鼠糖尿病模型的研究.錦州醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào).2001 ; 22(4) : 11-145 張亞非.II型糖尿病實(shí)驗(yàn)