糖尿病（diabetes mellitus, DM）已对全球人类健康构成重大威胁。DM及其并发症不仅显著降低患者生活质量，还是导致残疾和死亡的关键因素。因此，构建恰当的糖尿病动物模型，以深入探究DM及其并发症的发病机理，显得至关重要。当前，制备DM动物模型的主要方法包括：胰腺切除术、化学药物诱导、利用自发性糖尿病动物及转基因技术等。

一、胰腺切除法制备DM模型

常选用狗、猫及大鼠等动物，通过全部或近乎全部切除其胰腺（同时保留胰十二指肠动脉吻合弓）。若实验动物连续两日血糖浓度超过11.1mmol/L，或在葡萄糖耐量试验中120分钟时的血糖值仍未恢复至注射前水平，即可判定DM模型构建成功。此方法的原理在于，胰腺的大部或全部切除导致β细胞缺失，从而引发永久性DM。

二、化学诱导的DM模型

化学药物诱发DM模型，通常采用链脲佐菌素（streptozotocin, STZ）腹腔注射或四氧嘧啶（alloxan）静脉注射，适用动物包括小鼠、大鼠、家兔及狗。STZ的推荐剂量范围为50～150mg/kg，而四氧嘧啶则为60～110mg/kg。

STZ，一种含亚硝基的化合物，其致DM机制涉及三方面：（1）直接破坏：高剂量STZ注射后，可直接导致β细胞内辅酶I（NAD）浓度下降，进而阻断NAD依赖的能量和蛋白质代谢，引起β细胞死亡；（2）NO介导破坏：通过诱导一氧化氮（NO）合成，间接损害β细胞；（3）自身免疫激活：小剂量STZ虽仅破坏少量β细胞，但这些死亡细胞可作为抗原，被巨噬细胞吞噬后引发TH1细胞反应，产生IL-2、IFN-γ等炎性因子，促进局部炎性细胞浸润，并释放多种杀伤性物质（如IL-1、TNF-α、NO、H2O2等），进一步加剧β细胞损伤，最终诱发DM。

四氧嘧啶则迅速被β细胞摄取，影响细胞膜通透性及ATP生成，抑制葡萄糖刺激的胰岛素分泌。其主要通过产生氧自由基，破坏β细胞结构，导致细胞损伤及坏死，从而降低血清胰岛素水平。然而，由于四氧嘧啶同时造成肝、肾毒性损害，且部分由其制备的DM模型可自发缓解，目前其应用已逐渐减少。

三、自发性糖尿病动物模型

自发性糖尿病动物模型主要选用具有自发DM倾向的近交系纯种动物，如BB（Biobreeding）鼠、NOD（non-obesity diabetes）小鼠、G（Goto-Kakisaki）鼠及中国地鼠等。此类模型指动物在自然状态下，未经任何人为干预而自发发生DM。

目前，已用于研究的自发性DM动物约有20种，可划分为两大类：一类为胰岛素缺乏型，其特点为发病迅速、症状显著，并伴有酮症酸中毒。典型代表有BB鼠、NOD小鼠和LETL大鼠，它们可作为1型DM的动物模型。这些动物无肥胖表现，发病初期呈现胰腺炎症状，且人类组织相关性抗原（MHC）参与发病，与1型DM的人类特征高度相似，有助于深入探究1型DM的发病机制。

另一类为胰岛素抵抗性高血糖症型，其病程较长，不发生酮症酸中毒，属于2型DM动物模型。常用的2型DM自发性动物模型包括中国地鼠、GK（Goto-Kakisaki Wistar rats）大鼠、NSY（Nagoya-Shibata-Yasuda）鼠和OLETF大鼠。

(一)1型糖尿病动物模型

1、BB大鼠

BB鼠，作为常用的1型DM模型动物，源自加拿大渥太华的Biobreeding实验室。该品系中，约50%～80%的BB鼠会患上DM，且雄性与雌性大鼠的发病率相近。BB大鼠通常在60～120日龄时发病，发病前的几天内可观察到糖耐量异常及胰岛炎症状。

一旦发病，BB大鼠会展现出1型DM的典型特征：体重下降、多饮、多尿、糖尿、酮症酸中毒、高血糖、低胰岛素水平、胰岛炎以及胰岛β细胞数量减少。为了维持生命，这些大鼠需要依赖胰岛素治疗。

此外，BB大鼠还具有血液中淋巴细胞减少的特点，因此更容易受到感染。同时，它们发生淋巴细胞甲状腺炎的频率也较高，血清中常可检测出针对平滑肌、骨骼肌、壁细胞以及甲状腺球蛋白的自身抗体。

2、NOD小鼠

NOD小鼠是一种自发性非肥胖DM模型，其发病年龄与发病率存在显著的性别差异。雌鼠的发病年龄较雄鼠明显提前，且发病率也远高于雄鼠。NOD小鼠在3-5周龄时开始出现胰岛炎，浸润胰岛的淋巴细胞主要为CD4+或CD8+淋巴细胞，并在13～30周龄时发展出明显的DM症状。

与BB大鼠不同，NOD小鼠通常不出现酮症酸中毒，也没有外周血淋巴细胞减少的现象，但同样需要胰岛素治疗来维持生命。在NOD小鼠胰岛炎初期，血浆和胰岛灌注液中的胰岛素基础值及对葡萄糖的反应值均降低，同时胰高血糖素和胰高血糖素样物质的免疫活性增加。此外，NOD小鼠的葡萄糖激酶、丙酮酸激酶等活性下降，而葡萄糖-6-磷酸脱氢酶和另一种丙酮酸激酶的活性则增加。在肝组织中，转氨酶、乳酸脱氢酶、支链氨基酸的活性均降低；在肾脏组织中，β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、α-葡萄糖苷酶和α-甘露糖苷酶的活性也均有所降低。

NOD小鼠伴发DM是遗传、免疫和自由基损伤等多种因素综合作用的结果。由于其这些特点与1型DM患者相似，因此NOD小鼠是研究1型DM的遗传学、免疫学、病毒学特征及其预防和治疗等方面的良好动物模型。

3、LETL（Long Evans Tukushima Lean）大鼠

LETL大鼠同样是一种1型DM模型动物，其通常在8～20周龄时发生DM。雄性大鼠的发病率约为21%，而雌性大鼠的发病率则约为15%。若在5～7周龄时对大鼠进行环磷酰胺处理，则其在16周龄时的DM发病率会增加一倍。

与某些其他DM模型不同，LETL大鼠并无外周血淋巴细胞减少的现象。在出现明显的DM症状前4～5天，其胰岛中已可见明显的淋巴细胞浸润。

(二)2型糖尿病动物模型

1、嗜沙肥鼠（Psammonys Obesus, PO）

PO大鼠是栖息于沙漠地区的啮齿类动物，具有显著的胰岛素抵抗特征。在高热量饮食条件下（持续数天至两周），90%的PO大鼠会自发出现高胰岛素血症，并伴有明显的高血糖症状，随后胰岛素水平逐渐降低。

PO大鼠的DM发病过程可大致分为四个阶段：首先是起始阶段，此阶段血糖及血清胰岛素水平均处于正常范围；接着是高胰岛素血症期，虽然血糖仍保持正常，但血清胰岛素水平明显升高；随后进入高胰岛素和高血糖期，此时血糖超过11.1mmol/L；最后是低胰岛素高血糖期，由于胰岛β细胞分泌功能受损，导致胰岛素水平降低而血糖升高，大鼠需依赖胰岛素治疗以维持生命。

Duhault等研究发现，PO大鼠在2型DM晚期呈现出胰岛素依赖性，且胰腺组织学检查显示存在胰岛炎，这表明其具有迟发性1型DM（Latent autoimmune diabetes mellitus in adult, LADA）的特点。因此，PO大鼠可能适用于LADA的研究。

2、中国地鼠自发性DM模型

中国地鼠自发性DM模型是通过近亲繁殖健康的中国地鼠而获得的。此模型以轻、中度高血糖为特征，动物体型非肥胖，血清胰岛素水平表现多样，胰岛病变程度各异，与人类2型DM相似。多数地鼠在1岁龄以内发病，群体发病率约为20.88%。

3、GK大鼠（Goto-Kakisaki Wistar Rats）

GK大鼠是一个常用的自发性非肥胖2型DM模型动物。GK雌、雄鼠的发病率相当，通常在3～4周龄时发生明显的DM。在高血糖出现之前，常有一段血糖正常的时期（从出生后到断奶），这相当于人类的DM前期。

GK大鼠的特征包括：葡萄糖刺激的胰岛素分泌受损，β细胞数目减少60%，肝脏对胰岛素的敏感性降低，导致肝糖生成过多；肌肉和脂肪组织呈现中度胰岛素抵抗。此外，GK大鼠的血压也比正常Wistar大鼠高（低盐摄入时约高15mmHg，高盐摄入时约高24mmHg）。

GK大鼠还具有与人类2型DM微血管并发症相似的改变，如运动神经传导速率减慢、神经纤维出现节段性脱髓鞘、轴突变性、视网膜血管内皮生长因子（VEGF）表达增加、视网膜局部血流减少、白蛋白尿、肾小球基底膜增厚、肾小球肥大和硬化等。

4、Zucker DM肥胖（Zucker Diabetic Fatty, ZDF）大鼠

ZDF大鼠是常用的2型DM模型动物，因瘦素受体突变而表现出多食、肥胖，同时伴有高胰岛素血症、高脂血症和中度高血压。雄性ZDF大鼠通常在8～10周时出现DM症状，包括多饮、多尿和体重增加缓慢，并可能伴有神经病变。研究发现，雄性ZDF大鼠肌肉中GLUT4的表达明显降低，胰岛β细胞中GLUT2的表达也显著下调，这可能是ZDF大鼠发生2型糖尿病的机制之一。组织学研究表明，6周龄的ZDF大鼠胰岛已出现结构紊乱、纤维化以及胰岛β细胞脱颗粒现象，且胰岛β细胞数量远低于同龄非DM的ZDF大鼠。

5、NSY（Nagoya-Shibata-Yasuda）小鼠

NSY小鼠是从JCL ICR远交系小鼠中根据葡萄糖耐量选择繁殖而产生的，具有年龄依赖性自发发生DM的特征。该品系小鼠在任何年龄都未表现出严重的肥胖，也未出现很高水平的高胰岛素血症，但在第24周龄时，其葡萄糖刺激的胰岛素分泌功能明显减弱。病理学上未见胰岛增生或炎性改变等形态学异常，提示NSY小鼠发生2型DM的原因可能是胰岛β细胞对葡萄糖诱发的胰岛素分泌功能发生了改变。胰岛素抵抗可能在其发病机理中起到一定作用。NSY小鼠将有助于人们进一步研究2型DM的遗传学倾向及病理发生机制。

6、OLETF（Otsuka Long-Evans Tokushima Fatty）大鼠

OLETF大鼠是河野等利用Long-Evans系大鼠培育出的自发性2型DM模型动物。该鼠因胆囊收缩素（CCK）-A受体mRNA表达完全缺失，导致食欲亢进和肥胖，消化道对CCK-8刺激无反应，且胰腺的内、外分泌功能均降低。此模型展现出2型DM的典型特征，包括多食、肥胖、多饮和多尿，能自然且缓慢地发展为2型DM。

自8周龄起，OLETF大鼠的血清甘油三酯、胆固醇和餐后血糖均显著高于对照鼠。随着年龄增长，其血清甘油三酯和餐后血糖持续升高。12周龄时，出现明显的胰岛素抵抗；18周龄时，胰岛素敏感性降至对照组的20%；24周龄时，血浆胰岛素代偿性增加；30周龄时，血TG水平达到对照组的5倍；40周龄后，胰岛分泌功能降低；65周龄后，血糖值高达25mmol/L，而免疫反应性胰岛素（IRI）水平却低于40pmol/L。

此外，OLETF大鼠的尿蛋白自30周龄起明显增多，且随年龄增长而迅速增加。雄性鼠在55周龄时，尿蛋白含量可达800mg/d以上。组织学研究表明，OLETF大鼠的胰腺呈进行性纤维化。20周龄时，胰腺即出现明显纤维化、胰岛增大；40周龄时，胰岛被结缔组织取代；70周龄时，胰腺极度萎缩，胰腺组织被脂肪和结缔组织替代。

在肾脏方面，OLETF大鼠在22周龄时即可出现肾小球基底膜增厚；40周龄后，雄性OLETF大鼠的肾小球增大，肾小球膜基质增生及肾小球基底膜增厚；70周龄时，几乎在每一个肾小球周围都可见被扩张的毛细血管包围的PAS-阳性结节，这种结节性改变膨胀到肾小球膜基质中。OLETF大鼠的肾脏变化与人类的DM结节性肾小球硬化症非常相似。

综上所述，OLETF大鼠胰腺和肾脏不同阶段的病理变化与临床2型DM患者的病理表现极为相似，为研究2型DM及其并发症的发病机制和胰岛素抵抗干预措施的评价提供了良好的实验动物模型。

7、db/db小鼠

db/db小鼠的糖尿病发病是由瘦素受体突变引起的，呈现常染色体隐性遗传特征。该鼠在10～14日龄时即出现多食和高胰岛素血症，但4周龄时血糖仍保持正常。随后，小鼠体重逐渐增加，并出现高血糖。到2～3月龄时，尽管胰岛素水平达到正常时的6～10倍，血糖水平却可高达22～33mmol/L。约3～6月龄时，胰岛素水平逐渐下降至低于正常水平，此时小鼠体重明显下降，并出现酮症。组织学检查显示显著的β细胞坏死。如不进行胰岛素治疗，该小鼠存活时间不超过10个月。db/db小鼠的另一个特点是其血清胰高糖素水平较正常对照升高2倍以上。因此，db/db小鼠是适用于研究2型糖尿病发病机制的动物模型。

8、ob/ob小鼠

ob/ob小鼠是2型糖尿病模型动物，同样属于常染色体隐性遗传。其糖尿病发病是由于ob基因突变，导致编码的蛋白leptin缺乏，进而引起肝脂肪生成和肝糖原异生显著增加。高血糖又刺激胰岛素分泌，导致胰岛素抵抗和脂肪形成增加。ob/ob小鼠的体重可达90克之多，且症状的轻重取决于遗传背景。纯合体动物表现为肥胖、明显的高血糖及高胰岛素血症。ob/ob/6J小鼠的胰岛素水平可达正常小鼠的10～50倍，但其血糖通常只有轻度升高。组织学检查显示ob/ob小鼠的胰岛β细胞显著增生、肥大，而胰岛A细胞、D细胞及PP细胞数量明显减少。

9、KK鼠

KK小鼠是一种轻度肥胖型的2型糖尿病动物模型。通过与C57BL/6J小鼠杂交，并进行近亲繁殖，得到了Toronto-KK（T-KK）小鼠。当黄色肥胖基因（即Ay）被转入KK小鼠中，便产生了KKAy鼠。与原始的KK小鼠相比，KKAy鼠展现出更为明显的肥胖和糖尿病症状。

KK小鼠具有显著的多食特征，从5周龄开始，其血糖和血胰岛素水平便逐步升高。到了5月龄时，体重可达到50克，此时非空腹血糖通常低于17mmol/L，而非空腹血胰岛素水平则可高达1200ug/mL。然而，当KK小鼠达到1岁龄时，其多食、高血糖、高胰岛素血症、肥胖以及肝脏对胰岛素的敏感性均可自发恢复正常。但值得注意的是，患有糖尿病的KK小鼠的生命通常会明显缩短。

此外，KK小鼠的空腹胰高糖素水平升高，并且不受葡萄糖的抑制。组织学检查显示，KK小鼠的β细胞存在脱颗粒和糖原浸润的现象，随后会出现胰岛肥大、肝脂肪化以及脂肪组织的增多。

四、其他DM动物模型（一）激素性DM动物模型

通过注射垂体前叶提取物、生长素、肾上腺皮质激素、甲状腺素或胰高血糖素，均可直接或间接地诱发DM。

（二）病毒性DM动物模型

利用脑-心肌炎病毒（EMC-M病毒）和柯萨基病毒等，可使某些种属的小鼠胰岛β细胞发生脱颗粒、坏死，导致胰岛β细胞破坏，从而产生类似1型DM的症状。

（三）免疫性DM动物模型

通过静脉注射抗胰岛素抗体，或用同种或异种胰岛素与弗氏佐剂形成的复合物及抗血清进行免疫；也可用同种或异种胰腺与弗氏佐剂一起免疫动物，均可在数小时后产生一过性高血糖。其机制是内源性胰岛素与输入的抗体结合，导致内源性胰岛素水平降低，从而引发DM。

（四）下丘脑性DM动物模型

采用电凝法或注射硫代葡萄糖金损伤丘脑下部腹内侧核（VMH）的饱中枢，可使成熟动物产生过度摄食、肥胖，直至发展为DM。

五、转基因糖尿病动物模型

转基因动物（transgenic animal）技术是通过遗传工程手段对动物基因组进行人为修饰或改造，并利用动物育种技术使这些修饰在世代间传递和表现。此技术允许在动物基因组的特定位点引入设计的基因突变，以模拟人类遗传性疾病中基因结构或数量的异常。通过对基因结构的修饰，可以在动物整个生命周期中研究体内基因的功能及其结构与功能的关系。目前，已有关于1型、2型DM以及青少年发病的成人型糖尿病（maturity-onset diabetes of youth, MODY）的转基因DM动物模型的报道。

（一）MKR小鼠动物模型

MKR小鼠是由Fernández等培育的2型DM转基因动物模型。该小鼠骨骼肌中过度表达了失活的IGF-1受体。这些失活的受体与内源性IGF-1受体及胰岛素受体形成杂合受体，干扰了这些受体的正常功能，从而导致明显的胰岛素抵抗。MKR小鼠在2周龄时即表现出明显的高胰岛素血症，5周龄后空腹及进食后的血糖逐渐升高，7～12周龄时即出现明显的糖耐量异常。使用PPAR-激动剂WY14,643治疗可以纠正MKR小鼠的糖代谢异常。

(二) MODY2动物模型

Zhang等利用基因敲除技术制备了肝脏葡萄糖激酶(GCK)缺失的小鼠。随着时间推移，该小鼠血糖逐渐升高，糖耐量减退。6周龄时，其空腹血糖显著高于对照组小鼠。这种由肝细胞GCK活性减退所引起的疾病与人类MODY相似，因此可作为MODY的动物模型。

(三) 线粒体糖尿病

Silva等发现，β细胞中Tfam（线粒体转录因子A）突变的小鼠在大约5周龄时发生糖尿病。这些小鼠表现为严重的mtDNA耗竭、氧化磷酸化不足，并在7~9周时胰岛内可观察到异常的线粒体，呈现出线粒体糖尿病的特征。

(四) GDM（妊娠糖尿病）模型

妊娠期胰岛素抵抗可引起妊娠糖尿病，患者的胎儿典型特征是巨大儿，且成年后患肥胖和2型糖尿病的概率增加。Yamamoto等发现，杂合体C57BL/PKsJ-db/+小鼠会发生GDM。妊娠导致PI3K与IRS-1解离，与IR结合活性增加，胰岛素介导的精氨酸磷酸化增多，而IRS-1表达及其酪氨酸磷酸化减少，从而使IRS-1结合及激活PI3K的能力下降，胰岛素功能不能发挥，出现胰岛素抵抗。

(五) NOD-RIP-B7-1转基因小鼠

为了研究B淋巴细胞在1型糖尿病发病中的作用，Wong等利用转基因技术制备了NOD-RIP-B7-1（非肥胖糖尿病-大鼠胰岛素启动子-B7-1）转基因小鼠。该小鼠由于过度表达辅助刺激因子B7.1，导致糖尿病发病时间较正常NOD小鼠明显提前，在12周龄时即发生糖尿病。

如有实验技术问题，可咨询我们

电话：15579126092  

网站：http://consurebio.com/

主营项目

1. 动物实验

动物饲养、疾病造模、行为学检测、心功能、无创血压、血常规、全自动生化检测等

2. 细胞实验

CCK8/MTT、原代细胞分离、流式细胞实验、细胞划痕、侵袭、迁移、EDU染色、转染、稳定株

3. 分子生物学

PCR检测、荧光定量PCR、绝对定量PCR、端粒酶长度、pull down、双荧光素酶、SSR、SNP检测等

4. 蛋白实验

WB、Co-IP、酵母双杂

5. 病理实验

HE染色、免疫组学、电镜

6. 生理生化实验

肝肾功能、抗氧化、免疫反应等生理免疫指标;动植物营养指标、微量元素、重金属、酶活等。

7. 多组学实验

基因组、转录调控、蛋白组、代谢组、微生物多样性、宏基因组、生信分析

8. 整体课题实验

方案设计、整体实验交付、标书写作、论文润色、协助投稿

联系我们

康旭禾生物提供包括动物实验、细胞实验、分子实验、病理实验、流式检测实验及论文翻译、润色、投稿辅助等相关的各项服务。

联系方式：15579126092      

公司官网：http://consurebio.com/

公司地址：江西省南昌市南昌县小蓝VR产业基地D座2楼