糖尿病动物模型及中药治疗概况
第一部分 糖尿病的动物模型 在介绍糖尿病的动物模型之前，首先简要说明一下糖尿病的分型 [1] 。糖尿病是一类由 遗传、 环境、免疫等因素引起的、 具有明显异质性的慢性高血糖症及其并发症所组成的综合 征，并非单一病因所引起的单一疾病。糖尿病分为：i型糖尿病、 n型糖尿病和其它特异性 糖尿病。I型糖尿病即胰岛B细胞破坏，常导致胰岛素绝对性缺乏， 糖尿病、青年发病型糖尿病，本型病因及发病是由于胰岛 破坏。n型糖尿病由于胰岛素抵抗并胰岛素分泌不足所致，
以往称为胰岛素依赖型
3细胞受到细胞介导性自身免疫性
以往称为非胰岛素依赖型糖尿病、
成年发病型糖尿病， 常伴有明显的遗传因素， 但遗传机制尚未阐明。 其它特异性糖尿病包括， 3细胞功能的基因缺陷、 胰岛素作用的基因缺陷、 胰腺外分泌疾病、内分泌疾病、 药物或化 敏学制剂所致的糖尿病、 感染、 非常见型免疫介导性糖尿病以及有时并发糖尿病的其它遗传 综合症。
下面我将按照糖尿病的分型，介绍相应的糖尿病动物模型。 一、I型糖尿病动物模型的建立 （一） 手术方法（胰腺切除法 [2] ）
是最早的糖尿病动物模型复制方法。 1890年,Mehring和Minkowski报道，在切除狗胰 腺后， 出现多尿、 多饮、 多食和严重的糖尿现象。 一般选用较大的实验动物， 如狗和家兔等， 其次用大鼠。 全部切除胰腺，可制成无胰性糖尿病动物模型， 需补充外源性胰酶 。全部切除 胰腺，除可引起高血糖外，并可致酮症酸中毒和死亡，故一般主张切除 （二） 化学药物特异性破坏胰岛 3 细胞
1、四氧嘧啶（ alloxan） 四氧嘧啶产生 超氧自由基 而破坏 3 细胞，导致胰岛素合成减 少，胰岛素缺乏。其作用可能与干扰锌的代谢有关。豚鼠具有抗药性。 后开始持久的高血糖。
（1）小鼠 给药剂量因给药途径不同而异（均需临用前配） 200mg/kg（ip）， 85-100 mg/ kg （iv）。四氧嘧啶制备小鼠糖尿病模型的影响因素很多。王柳萍等
[3]观察四氧嘧啶剂 75%?90%的胰。
四氧嘧啶引起的血糖
反应分三个时相，开始血糖升高，持续约2h，继而因3细胞残存的胰岛素释放引起 低血糖 约6h, 12h
量、给药途径、 给药次数及小鼠体重对糖尿病小鼠血糖、 死亡率、 转阴率的影响。 结果发现， 随剂量的增加， 小鼠死亡率增高；小鼠体重增加， 死亡率亦增高； 静脉注射成模率比腹腔注 射高；同等剂量分次给药 ,死亡率、转阴率均降低，认为四氧嘧啶以同等剂量分次给药小鼠 糖尿病成模率高。黄敏等[4]通过ip四氧嘧啶（ALX）建立速发型糖尿病小鼠模型观察 不同禁食时间对ALX糖尿病小鼠模型的血清胰岛素和血糖的影响， 小鼠造模的最佳时间为禁食
结果表明ALX糖尿病
12、18h后造模，禁食18h糖尿病小鼠模型组为最好。但陈建
国等 [5]观察各种因素对四氧嘧啶制备小鼠糖尿病模型的影响，结果表明，四氧嘧啶致小鼠 高血糖模型最佳条件为：四氧嘧啶腹腔注射剂量为
200mg/Kg，给药前小鼠禁食16 h，选雌
性小鼠更佳，选造模后第 3天血糖值在15?30 m mol/l小鼠为造模成功小鼠为宜。
（ 2）大鼠 Alloxan 糖尿病大鼠是研究糖尿病治疗药物疗效的常用动物模型。但是，
Alloxan 糖尿病大鼠模型的制备受许多因素的影响，如饲料成分、给药次数、给药剂量、动 物体重、个
体差异等，如不能很好地控制这些因素，就会造成动物死亡率、转阴率高，以致 模型的成功率降低，影响实验结果的可靠性。何学令等 [6]观察四氧嘧啶制作大鼠糖尿病模 型所需的最低剂量和不同给药途径对制作大鼠糖尿病模型的影响，
结果表明， 用四氧嘧啶制
作大鼠糖尿病模型 静脉给药优于腹腔给药 ；用四氧嘧啶以静脉给药方法成功制作大鼠糖尿病 模型未禁食情况下需剂量》 40mg/kg。艾静等[7]探讨四氧嘧啶致 Wistar大鼠高血糖模型的 最佳实验条件，研究表明，实验选取雄性
mg/kg 第 2 天，其成模率最高。
Wistar大鼠，体重190?240 g，在日照时间10 h
120 mg/kg 第 1 天， 100
以上且阳光充足的条件下饲养；给药方式采取两步给药法，剂量为
( 3)小型猪
小型猪在解剖、 生理学上与人较其它动物更为相似。因此， 本动物模型
与其它同类动物模型相比有独特的优点。 刘军须等[8]将5%四氧嘧啶(alloxan )按200 mg/kg
(200 mg/kg体重)
体重经 前腔静脉 注射入小型猪体内， 受试猪注射四氧嘧啶后， 出现高血糖， 糖耐量减低，糖 尿，低蛋白血症，肾上腺皮质损伤，提示小型猪经前腔静脉注射四氧嘧啶 可以建立I型糖尿病模型。
(4)家兔 王开富等 [9] 用四氧嘧啶 3种剂量(100,130.160 mg/kg )于雌雄各半家兔中制作 糖尿病模型，连续15d测定有关指标(血糖、尿糖、糖化血红蛋白)并观察动物死亡情况， 结果发现，雌性家兔较雄性家兔耐受性强，死亡较少，故以四氧嘧啶 制作糖尿病模型最为适宜。
2、链脲佐菌素(streptozotocin )链脲佐菌素能够 选择性损伤胰岛B细胞，引起实验性 糖尿病。给猴、狗、大鼠和小鼠等注射链脲佐菌素后，血糖水平的改变也可分为三个时相： ①早期高血糖相，
持续约1?2小时，乃此药抑制胰岛释放所致；②
低血糖相，持续约6?
24小时后出
130 mg/kg于雌性家兔
10小时，可能是由于胰岛 B细胞破坏，大量胰岛素释放，是血糖显著降低；③
现稳定的高血糖相 即糖尿病阶段，此时大部分胰岛B细胞已呈现不同程度的损伤和破坏。 四氧嘧啶糖尿病不同，链脲佐菌素引起的糖尿病高血糖反应及酮症均较缓和。 (1) 注射
与
小鼠 [2] 小鼠对此药敏感性较差，需静脉
175?200mg/kg 方可引起糖尿病。
(2) 大鼠 于德民等 [10]采用腹腔内 1 次注射 60mg/kg 体重 STZ 方法， 建立了速发型链脲佐 菌素 Wistar 大鼠糖尿病模型。 采用每周 1 次连续 3 周腹腔内注射 CFA (福氏完全佐剂) 0. 5m1 和
STZ ( 25mg/kg )方法，建立了迟发型 Wistar大鼠糖尿病模型。迟发型 Wistar大鼠糖尿 病模型建立的
可能的机理为：注射 CFA后激活大鼠体内淋巴细胞，注射小剂量 STZ后诱导
T淋巴
胰岛B细胞发生轻度改变，在此基础上，来自脾细胞的被激活的具有细胞毒作用的 胰岛3细胞损害加重。经过 3周注射CFA和STZ ,上述自身免疫作用不断被强化，使胰岛
细胞将上述轻度变性的胰岛 B细胞当作靶细胞进行攻击，从而导致自身免疫过程的发生， 使
B细胞损伤由量变到质变，最终诱发大鼠糖尿病的发生。
(3)
萍等[11]为建立豚鼠的I型糖尿病，给豚鼠腹腔注射链脲佐菌素( 眼眶后静脉丛穿刺法采血 的价值。 (4)
树枸 冼苏等[12]探讨链脲佐菌素(STZ)树枸糖尿病
(DM )动物模型的建立及其空腹 血糖(FBG)标准和最佳药物剂量，结果发现 STZ能诱导树枸DM模型，树枸DM模型标 准为 FBG>11.1mmol/L，最佳 STZ 剂量为 150mg/kg。 (三) 手术及药物联合制作糖尿病模型
通过手术切除实验动物较易 切除的胰腺钩突及体尾部 ，然后局部或全身应用胰腺 3细胞 毒性药物， 以破坏残留胰腺的 3细胞 ，使其丧失功能，造成实验动物体内胰岛素缺乏， 从而 诱发实验动物出现糖尿病的临床症象。 克服了全胰切除所致的严重创伤和胰腺外分泌障碍的 缺点，也避免了大剂量应用胰腺 3 细胞毒性剂给其他组织器官带来的严重损伤。 (四) 病毒诱导方法 [13]
柯萨奇病毒( Coxsackie vi rus )多感染儿童，主要经肠道传播，引发胰腺炎，导致淋巴 细胞浸润， 3 细胞坏死，可使新生的小白鼠、田鼠等致病，对成年鼠不致病。选用 雌性小鼠，皮下接种脑炎、心肌炎病毒M型变异株， 解，但糖耐量异常及高血糖在恢复期中仍将存在。
4?7 d后出现明显的高血糖，
DBA2
豚鼠 杨丽
STZ )枸
橼酸缓冲液200mg/kg , 24h后每天定时皮下注射 2U长效胰岛素，维持一定水平的血清胰岛 素，6周后
5ml/只，测定血糖及血清胰岛素含量。结果表明，豚鼠
血糖明显提高， 血清胰岛素明显减少， 认为该模型对研究 I 型糖尿病及其它相关疾病可能具 有一定
伴有血中
及胰腺中胰岛素含量降低。 其高血糖为特发性， 伴有明显低胰岛素血症。 在某些小鼠中可自 然缓
（五） 自发性I型糖尿病动物模型 [13]
自发性动物模型（spontaneous diabetes animal model）是动物自然发生的疾病，与人类 某种疾病有相似之处，或通过遗传育种培养而保留下来的疾病动物。
1、 NOD 小鼠 （ nonobese diabetes mouse） 是 JCL -ICR 品系小鼠衍生的 CTS （白内障 易感亚系）糖尿病小鼠近亲杂交而来，其发病多突然，表现明显多饮、多尿、消瘦，血糖显 著升高，不用胰岛素治疗，动物存活不了一个月，通常死于酮血症。
NOD 小鼠是自发性自
身免疫I型糖尿病的一个很好的模型 ，是由T -细胞（包括CD4和CD8细胞）介导的，其发 展受控于一系列 T细胞的调节。B细胞损伤继发于自身免疫过程，引起低胰岛素血症。免 疫调节剂，可溶性白介素 1受体，可溶性TNF受体p55，高果糖饮食等可预防 NOD小鼠糖 尿病发作。 NOD 小鼠的糖尿病发病率与性别有关， 雌性鼠发病率显著高于雄性鼠且发病早。
2、 BB糖尿病大鼠
是从Wistar大鼠中筛选出来的一种自发性
，遗传性C型糖尿病动
物模型。其发病和自身免疫性毁坏胰腺 B细胞引发胰腺炎及胰岛素缺乏有关。 大鼠糖尿病发
低胰岛
作是突然的，大约在 60?120日龄时发病，数天后，糖尿病动物出现严重的高血糖， 于BB鼠能模拟人类I型糖尿病的自然发病、病程发展和转归，且没有外来因素的参 与和干扰，是一种十分理想的I型糖尿病动物模型。
素和酮血症。 免疫抑制剂， 将新生鼠胸腺切除等可预防糖尿病的发生， 说明自身免疫参与发 病。由
3、 LEW.1NR1/ztm-iddm 大鼠 是 Lewis 大鼠 MHC 单倍型自发突变株，自发性自身 免疫I型糖尿病动物模型。 58 d左右发病，发病率为 20%，性别不影响发病率。特点是高 血糖、糖尿、酮尿和多尿。胰岛被炎性细胞（E淋巴细胞，T淋巴细胞，巨噬细胞，NK细 胞）浸润。发生胰腺炎的部位 （六）
B细胞迅速调亡。
转基因I型糖尿病模型动物 [14]
研究者按照自己的意愿，借助于实验手段来控制实验动物的特定基因组分及其表达等， 而使动物表现特有的遗传性状， 此称之为转基因技术， 运用此技术干预的动物称为转基因动 物。已运用基因转移技术证实动物发生I型糖尿病与
二、H型糖尿病动物模型的建立
（一） 化学药物损伤所致n型糖尿病模型
1.一次性大剂量链脲佐菌素（ STZ ）注射造模 STZ 对一定种属胰岛 3 细胞选择性的 破坏， 可
MHC基因异常、病毒感染、
T细胞介
导胰岛3细胞损伤等有关。关于I型糖尿病的转基因动物模型已有报道。
使许多动物产生糖尿病。由于其对组织毒性较小，动物存活率高， 外使用较多的一种制备糖尿病动物模型的方法。
所以是目前国内
有报道：给予小鼠 STZ65mg/kg 体重，可致空腹血糖明显上升，不同剂量和不同时 期给予
STZ可造成不同严重程度的n型糖尿病。
2?多次小剂量STZ注射造模
多次小剂量注射 STZ制得的模型与T淋巴细胞介导的3
尤其是n型糖尿病， 高糖血症和高脂血
细胞不断破坏有关。由于糖尿病除表现胰岛 3 细胞分泌缺陷及组织对胰岛素作用的抵抗外， 糖代谢紊乱及伴发的脂肪代谢紊乱也是其重要特征。 症为其主要表现。
（ 1）金黄地鼠 乔凤霞等 [15] 给金黄地鼠连续腹腔注射小剂量链脲佐菌素 3 天，剂量 为
40mg/kg，于注射后1、2、3、4、8周测动物血糖、血脂，并用降血糖药二甲双胍和调节 血脂药普罗布
考验证了该模型的反应性， 结果表明， 该方法处理的金黄地鼠可作为同时评价 药物降血糖作用和调节血脂作用的动物模型。
（2）大鼠[16]用STZ处理的新生大鼠成年后将呈典型的n型糖尿病表现。自发性高 血压鼠（SHR）在新生期予以 STZ处理，成年可获得n型糖尿病合并原发性高血压模型。
（二） STZ 加膳食诱导的模型
n型糖尿病的基本病变是 胰岛素分泌减少和胰岛素抵抗 。给予实验动物少量 STZ,
破坏一部分胰岛3细胞功能，同时饲以高脂肪饲料造成外周组织对胰岛素不敏感， 便诱导出接近人类n型糖尿病的动物模型。
两者结合
1?小鼠 王彤等［17］用高脂肪饲料喂养C 57BL/6 J雄性断乳小鼠3周，腹腔注射链脲佐
菌素（STZ）,继续喂养4周，实验结束时测定各相关指标，结果表明，实验结束时高脂饲 料实验组小鼠表现出明显的高血糖和正常胰岛素水平，整个代谢变化缓慢，而C 谢特征相似， 较好模拟了n型糖尿病的发病过程， 应用的较理想的n型糖尿病动物模型。
2?大鼠 郭啸华等［18］给雌性Wistar大鼠喂以高糖高脂饲料 （其中含10%蔗糖，10%猪
57BL/6 J
小鼠较以往所用的 db/db或ob/ob小鼠容易得到，建模方法简便，费用较低，与n型糖尿病 病人的代
是n型糖尿病实验研究中能普遍
油，5%胆固醇）一个月，诱发出胰岛素抵抗 ，继以低剂量链菌素（STZ, 25 mg/kg，腹腔注
射），诱发胰岛素代偿性分泌障碍，使之产生高血糖症，结果表明， 研究的理想动物模型。赵宝珍等
此模型具有中度高血糖、
高血脂、高血压、血胰岛素不低、胰岛素抵抗、成功率高等特点，是n型糖尿病血管并发症 及其药物
［19］选体重160?180 g Wistar大鼠，雌雄各半，
先喂以高脂高糖饲料（蛋白质 5%、碳水化合物 60%其中蔗糖为 30%、脂肪 32%其中炼猪油 为 30%） 4 周，促发胰岛素抵抗，继以小剂量链脲佐菌素（ STZ 30 mg/kg ，每周 1 次）连续 腹腔注射2次，诱导建立n型糖尿病模型。 司晓晨等［20］将Wistar雄性大鼠给予高脂饲料（在 10000 g标准饲料中加入 150g食盐、50 g白糖、2000g猪油、400 g麻油、2000g花生、鸡 蛋900 g，碳水化合物48%,脂肪
22%，蛋白质20%。）喂养4周后，按25mg /kg体重一 次性腹腔内注射链脲佐菌素，2周后，口服糖耐
量试验，挑选0和120min血糖分别大于 7.0 和11.0mmol /L的大鼠，作为糖尿病组，继续喂以高脂饲料
病大鼠模型，认为该模型具有n型糖尿病的葡萄糖和脂质代谢紊乱，
（三）特殊膳食诱导
1?大鼠 李瑞峰等［21］给Wistar大鼠饮用12%的果糖水，连续六个月，结果发现，高
4周，造成实验性n型糖尿
同时具有高胰岛素血症
和胰岛素抵抗的特征，是中医药治疗n型糖尿病实验研究良好的动物模型。
果糖饮食 1 ? 2 个月，实验组体重的增加速度快于对照组，提示通过高糖刺激，胰岛素代偿 性增多，加强了对糖代谢的调控，使血糖保持相对稳定， 反映该阶段胰岛素抵抗程度轻，通 过其数量效应， 加快了动物的生长速度； 但高糖 2 个月时胰岛素对糖代谢的调控能力已开始 降低，组织对胰岛素的敏感性下降， 表现为血糖轻度升高； 第 3? 6 个月 ，血糖水平明显升高， 动物体重的增加速度却较对照组减慢，提示胰岛素对糖代谢的调控作用发生了严重的障碍， 即形成了明显的胰岛素抵抗，因此认为该模型是糖尿病实验研究的一种适用动物模型。
2?家兔 王宗保等［22］给家兔饲以高糖、高脂诱发糖尿病饲料（ 32 周。结果发现，高糖高脂饲料对新西兰兔具有脂肪毒性和葡萄糖毒性
10%猪油、37%白蔗糖
，损害胰岛
混合53%基础饲料）单笼饲养，每只动物每天约喂食 100 g饲料，自由饮水，室温18?25C, 实验期为 细胞的结构和功能 ，可诱发较明显的糖尿病。在喂食高糖、高脂饲料后，新西兰兔血糖、血 脂持续升高，与人类n型糖尿病具有高度近似性。
3. 雄
各半，饲以高脂高糖饲料（ 10%猪油、 37%蔗糖、混合 53%基础饲料 ），单栏饲养，每头动 物每天按体重的2.5%喂食饲料，自由饮水，室温
18?25C,实验期为6个月。结果表明，
小型猪 姚峰等［23］选择3?4月龄，体重6.02 ± 1.29kg/头的贵州小型猪，雌、
喂食高脂高糖饲料后， 小型猪的血清胰岛素水平开始有所升高， 然后血清胰岛素水平明显降 低，6月末达到11.59± 2.88mu/ml （P <0.05），可提示小型猪的胰腺 3细胞受到损伤。结合 胰腺组织结构观察，在实验的第 6 个月时，表现为胰岛萎缩，胰岛及胰岛内细胞数量减少， 在胰岛周围有少量淋巴细胞浸润， 而且在透射电镜下亦观察到胰岛细胞肿胀， 部分结构溶解， 细胞呈空泡化， 局部结构模糊。 因此认为， 高脂高糖饲料复制小型猪糖尿病模型， 具有与人 类n型糖尿病相似的症状，可用于
n型糖尿病的相关实验研究。
(四) 催肥所致n型糖尿病动物模型
给动物注射金硫葡萄糖或穿刺动物 第三脑室底部可选择性破坏下丘脑腹内侧核的饱食 中枢 ，使动物产生贪食和肥胖，继之高血糖、高胰岛素血症和胰岛素抵抗(
30% 。
IR ) 。但大多数
动物无高血糖， 而且注射金硫葡萄糖的剂量要接近半数致死量， 动物死亡率高， 其形成率仅 为
(五) 自发性n型糖尿病动物模型 [13]
1.KK小鼠 是***学者培育的一种轻度肥胖型n型糖尿病动物。
后与C 57BL/6 J小鼠杂
交,并进行近亲繁殖，得 Toronto (T-kk)小鼠。将黄色肥胖基因(即A y)转至KK小鼠，得 KK- A y鼠，与KK小鼠相比，有明显的肥胖和糖尿病症状。从
5周龄起，血糖、血循环中
的胰岛素水平以及 HbA1 c水平逐步升高。B细胞有脱颗粒和糖原浸润，随后出现胰岛肥大 和中心气泡。 肝脂肪化和脂肪组织增多。 脂肪组织的胰岛素敏感性降低比 KK 小鼠明显， 且 到 16 周龄时完全丧失。肾脏病变发生早，发展迅速，肾小球基底膜增厚。用 评价抗糖尿病药物的胰腺外作用。
2.ob/ob小鼠
KK- A y 鼠可
n型糖尿病动物模型，属常染色体隐性遗传。纯合体动物表现为肥胖，高血
，ob/ob小鼠(obesemouse)与C 57BL/KsJ
糖及高胰岛素血症。症状的轻重取决于遗传背景
交配的子代症状严重， 而ob/ob与C 57BL/6 J交配的子代症状则较轻， 胰岛素抵抗的恶性循环。糖尿病
后者是杂合体。ob/ob
小鼠 leptin( ob 基因产物) 缺乏， 引起肝脂肪生成和肝糖原异生， 高血糖又刺激胰岛素分泌， 引起
ob/ob小鼠肝PPARY 2表达水平升高与胰岛素抵抗有
关，可能作为一种补偿机制，试图保持胰岛素的敏感性。
3. db/db小鼠 db/db小鼠(diabetes mouse)由C 57BL/KsJ近亲交配株常染色体隐性
遗传衍化而来，属n型糖尿病模型。 动物在一个月时开始贪食及发胖， 血胰岛素，胰高血糖素也升高。一般在
继而产生高血糖、高
10个月内死亡。糖尿病小鼠(C 57BL/6 J db/db)发
生严重的糖尿病症状，类似C 57BL/KsJ ob/ob小鼠，即早发的高胰岛素血症，体重下降和早 死。 db/db 小鼠与 ob/ob 小鼠不同，可发生明显的肾病。
4. NSY小鼠
NSY ( Nagoya- Shibata- Yasuda)小鼠是一近交系自发性糖尿病模型，
24
是从远交 JCLCR 小鼠中选择糖耐量异常株培育而成的。其糖尿病发生具有年龄依赖性。 都不表现严重肥胖和显著的高胰岛素血症， 似。
5. Zucker fa/fa大鼠 是典型的高胰岛素血症肥胖模型。隐性基因名称为
周龄时胰岛素分泌功能严重受损， 48 周的累积发病率雄性为 98%，雌性为 31%。此鼠在任 何年龄阶段
胰岛也无肿大或炎性变化。 胰岛3细
胞分泌胰岛素功能受损和胰岛素抵抗可能是 NSY 小鼠发生 NIDDM 的机制 ，与人的 NIDDM 发病机理相
fa，动物有轻
度糖耐量异常， 高胰岛素血症和外周胰岛素抵抗， 无酮症表现， 类似人的非胰岛素依赖型糖 尿病，血糖正常或轻度升高。 用 Zucker 糖尿病肥胖大鼠证明胰岛素敏感性与 IMCL(intramyo- cellular
lipid) 含量负相关。
6.
黑线仓鼠(Cricetulusbarabe nsis) 俗称中国地鼠(Ch in
esehamster),原为我国黄河 以北一些省份的优势鼠种。美国 Meier 和 Yerganian 将黑线仓鼠通过近亲
繁殖获得近交系， 具有自发性、遗传性糖尿病的特点。 这种动物模型为非肥胖型，以中轻度高血糖为特征，血 清胰岛素表现多样，胰岛病变程度不一，类似于人类的n型糖尿病。
7. GK大鼠(Goto-KakisakiWistarrat ) GK大鼠也是一种自发的n型糖尿病鼠种，其
病理生理特点是：葡萄糖刺激的胰岛素分泌受损， 脂肪组织中度胰岛素抵抗。
8.
3 细胞数目减少，肝糖生成过多，肌肉和
嗜沙肥鼠(PsammomysObesus,PO) Duhault等发现 PO
鼠在n型糖尿病晚期变得
糖尿病动物模型及中药治疗概况
