STZ诱导的中老年食蟹猴糖尿病模型的初步分析

田朝阳，王开敏，洪传绪，杨颖珊，张爱联

(1.海南金港生物技术股份有限公司，海南 海口 571100；2.中国热带农业科学院热带生物技术研究所，海南 海口 571101)

STZ诱导的中老年食蟹猴糖尿病模型的初步分析

田朝阳1，王开敏1，洪传绪1，杨颖珊1，张爱联2

(1.海南金港生物技术股份有限公司，海南 海口 571100；2.中国热带农业科学院热带生物技术研究所，海南 海口 571101)

目的 初步探讨链脲佐菌素(STZ)诱导的中老年食蟹猴糖尿病模型造模前后的体重、血糖和血脂等指标的变化。方法5只健康中老年食蟹猴，根据年龄分为两组：低剂量组(按体质量计，50 mg/kg STZ)4只和高剂量组(按体质量计，100 mg/kg STZ)1只。通过静脉快速推注STZ的方法来诱导中老年食蟹猴发生糖尿病，造模前后对动物体重、血糖和血脂等指标进行跟踪检测。结果通过静脉快速推注STZ能够在短时间内快速升高血糖并持续保持高血糖的状态，在外源胰岛素注射干预的情况下造模动物最长存活可达233 d，发病过程中出现了“三多一少”的糖尿病典型症状，并伴有高甘油三酯血症的发生。结论尽管与人类糖尿病的病理过程存在一定差异，造模发病较为急促，成模率较高，但STZ静脉注射诱导中老年食蟹猴发生糖尿病能够为人类糖尿病的基础研究及相关药效学评价提供食蟹猴动物疾病模型，仍具有一定的科研应用价值。

食蟹猴；链脲佐菌素；糖尿病

糖尿病(Diabetes mellitus，DM)是一种以糖代谢紊乱为主要表现的内分泌代谢疾病，是以多食、多饮、多尿和体重减轻为特点的临床症状[1]。链脲佐菌素(Streptozotocin，STZ)是建立诱导型糖尿病的传统经典方法，通过特异性损伤胰腺β细胞而被广泛地应用来创建糖尿病动物模型[2]。非人灵长类实验动物(应用最为广泛的是猕猴属的实验食蟹猴)是与人类最为接近的高等级实验动物，其糖尿病模型能更好地模拟人类糖尿病的病理过程，因而受到广大科研工作者的重视和欢迎。本文采取STZ静脉注射的方式诱导实验食蟹猴产生糖尿病，并对动物体质量、血糖和血脂等指标进行跟踪与分析，为糖尿病动物模型的建立提供一条研究途径。

1 材料与方法

1.1 实验动物及分组 实验食蟹猴共5只，雄性2只，雌性3只。级别：普通级；年龄：5～14岁；体质量：3～8 kg；动物生产单位：海南金港生物技术股份有限公司[SCXK(琼)2015-0001]；实验于海南金港生物技术股份有限公司的普通级非人灵长类动物实验室进行[SYXK (琼)2014-0017]；饲养条件：单笼饲养，饲喂全价营养颗粒饲料和青饲料，自由饮水。动物实验前检测空腹血糖(＜4.5 mmol/L)和甘油三酯(＜1.0 mmol/L)，结果均在正常范围内。依据年龄动物分为低剂量组和高剂量组：低剂量组4只，按体质量计，给予50 mg/kg STZ；高剂量组1只，按体质量计，给予100 mg/kg STZ。

1.2 主要试剂与仪器 链脲佐菌素(STZ)为Sigma公司（美国）产品；柠檬酸由天津耀华化学试剂有限公司生产；柠檬酸钠由广州化学试剂厂生产；氯胺酮由沈阳兽药厂生产；胰岛素注射液由海口府城医院购置。WP-UP-UV-10型纯水机(四川沃特浦)；CT15RT型低温离心机(上海天美)；安特卫便携式血糖仪及试纸；东芝120全自动生化仪(日本)。

1.3 糖尿病模型制作 实验猴禁食＞16 h后肌注氯胺酮(按体质量计，0.1 mL/kg)全身麻醉，一次性快速静脉推注STZ(临用前溶于0.1 mmol/L pH 4.2～4.5柠檬酸缓冲液中，现配现用)，剂量为按体质量计50 mg/kg和100 mg/kg，静脉推注时间控制在10 min之内完成。

1.4 检测指标

1.4.1 体质量监测 为了观察STZ诱导实验食蟹猴糖尿病模型前后体质量的变化，定期称量食蟹猴体质量，称量时间一般在早上动物饲喂前(8:00～8:30)进行，记录称量结果，监测造模前后体重变化情况。

1.4.2 血糖监测 为了观察STZ诱导实验食蟹猴糖尿病模型前后空腹血糖的变化，定期对食蟹猴空腹血糖进行监测，采血监测血糖的时间一般在早上动物饲喂前(8:00～8:30)进行，采用安特卫便携式血糖仪及配套试纸条进行测定。

1.4.3 血液生化指标的监测 为了观察STZ诱导实验食蟹猴糖尿病模型血生化指标的变化，根据实验需要对实验食蟹猴进行采血监测，送至中国人民解放军第187中心医院体检中心检验科进行血液生化指标的检测。

1.4.4 胰岛素注射干预 基于动物的健康与代谢需要和延长动物的存活时间，我们会根据实验进展情况不定期肌注胰岛素注射液进行干预，干预时间一般在早上动物空腹血糖监测后(8:00～8：30)进行。

2 结 果

2.1 5只实验食蟹猴的存活时间 高剂量组动物存活时间仅有1 d，而低剂量组4只动物最短存活时间为14 d，最长存活时间为223 d。这表明STZ的注射用量跟动物的存活时间有一定的相关性，用量越大动物存活时间越短，尤其是大剂量注射极易导致动物快速死亡，并且年龄越大对STZ的耐受性越差，所以注射剂量和实验动物年龄的选择是采用该方法造模时需要注意的两个重要事项。在实验后期每天肌肉注射胰岛素0.2 mL(8 U)进行干预以维持代谢稳定及动物的长期存活[3]，最长可维持动物存活至223 d，见表1。

表1 5只实验食蟹猴的存活时间

2.2 4只存活时间较长实验食蟹猴的体质量变化 STZ诱导实验食蟹猴糖尿病后导致动物出现糖尿病的典型临床症状“三多一少”(多饮、多食、多尿及日渐消瘦，体质量减轻)，这点与人类糖尿病的发病特征较为近似。与此同时，实验过程中发现造模动物与一般正常动物在外观和气味上存在明显的差异，造模动物会出现被毛凌乱和体表肮脏，并散发出异常的气味，尤其是糖尿病发病病程后期的动物表现更为明显。此方法应作为后续糖尿病动物模型建立或筛查的重要临床观察指标，见图1。

图1 4只实验食蟹猴的体质量变化图

2.3 4只实验食蟹猴空腹血糖监测结果 STZ注射诱导后1～2 d即出现空腹血糖值快速上升，远高于正常值，直至动物死亡前均保持较高的水平。见图2。

图2 4只实验食蟹猴的空腹血糖值变化图

2.4 3只存活时间较长实验食蟹猴的血生化检测结果 与造模前结果比较，造模后空腹血糖值和甘油三酯值均显著升高，见表2。

表2 3只实验食蟹猴的血生化检测结果(mmol/L)

3 讨 论

链脲佐菌素(STZ)是一种常用的致糖尿病毒素，能选择性地破坏胰岛β细胞，并已广泛地用于啮齿类动物、猴子和其他动物中诱导胰岛素依赖型糖尿病[4]。通过静脉快速注射STZ能够在较短时间内升高血糖，并保持在较高的水平不降低，病程中出现了“三多一少”的糖尿病典型临床病症，后期并伴有高甘油三酯血症的发生，这些均表明STZ对动物胰腺β细胞的损伤是不可逆的。这种方法造出的实验食蟹猴糖尿病模型较为稳定，成模率高。

按体质量计，本文采取了100 mg/kg和50 mg/kg STZ注射诱导剂量，前者剂量过大，加上动物年龄较大的原因导致动物仅存活1 d，后者剂量较为适宜，诱导后在外源性胰岛素注射干预下最长存活时间可达223 d。由此表明，STZ剂量的选用及动物年龄等都是需要重点考虑的因素。因为不同年龄的食蟹猴对STZ处理有不同反应，Koulmanda等[5]在食蟹猴(3～6岁，3～9 kg)的研究中发现，55 mg/kg STZ能成功诱导食蟹猴糖尿病模型，且肝肾毒性很小；徐传磊等[6]研究表明给4只食蟹猴静脉注射STZ 45 mg/kg可在第3天出现空腹血糖浓度呈持续性升高。因此，只有选取了较为合适的注射剂量才能既达到造模效果又不至于导致动物快速死亡的目的。笔者认为，本研究中，STZ诱导的实验食蟹猴糖尿病造模发病快，成模率高，成模后动物的状态较为稳定持久，即使在外源性胰岛素注射干预的情况下也不降低；STZ诱导的实验食蟹猴糖尿病动物模型在血糖升高的同时也导致脂代谢的紊乱，伴随高甘油三酯血症的发生，这点与人类糖尿病的发病特征较为近似，针对中老年实验食蟹猴而言，50 mg/kg的STZ诱导剂量是较为合适的，它能够在降低动物死亡的情况下保证动物较高的成模率。

总之，STZ诱导的实验食蟹猴糖尿病动物模型具有人类糖尿病“三多一少”的典型临床症状，并伴有高甘油三酯血症的发生，其缺点是发病较为急促，与人类糖尿病发病过程存在着一定的差异，因为人类糖尿病的发生不是唯一病因所致的单一疾病，而是复合病因的综合征，与遗传、自身免疫及环境因素有关[7]。所以如何找寻出一种更符合人类糖尿病发生发展过程的实验食蟹猴糖尿病模型仍需下一步继续研究。

[1]和占龙,鲁帅尧,赵远,等.猕猴自发性糖尿病的临床病理学分析[J].中国兽医科技,2001,31(11):40-41.

[2]梁斌,吴晓云.非人灵长类糖尿病动物模型研究进展[J].动物学研究,2011,32(1):91-96.

[3]宋英儒,叶伟,黄仲奎,等.食蟹猴糖尿病模型脑部MR检查的实验研究[J].中国医学影像技术,2009,25(10):1745-1748.

[4]邹春林,王佳茵,黄淑艳,等.不同剂量链脲佐菌素诱导青少年食蟹猴糖尿病模型的特性[J].中国科学:生命科学,2012,42(7): 562-571.

[5]Koulmanda M,Qipo A,Chebrolu S,et al.The effect of low versus high dose of streptozotocin in cynomolgus monkeys(Macaca fascilularis)[J].Am J Transplant,2003,3(3):267-272.

[6]徐传磊,陈艳明,徐志勇,等.建立食蟹猴糖尿病模型的研究[J].广州中医药大学学报,2009,26(1):91-94.

[7]覃雯,唐爱华.糖尿病实验性动物模型研究概况[J].时珍国医国药, 2007,18(6):1511-1512.

Primary analysis of streptozotocin-induced diabetes mellitus in middle and old-aged cynomolgus monkeys.

TIAN Chao-yang1,WANG Kai-min1,HONG Chuan-xu1,YANG Ying-shan1,ZHANG Ai-lian2.1.Hainan Jingang Biotech Co., Ltd,Haikou 571100,Hainan,CHINA;2.Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology,Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences,Haikou 571101,Hainan,CHINA

ObjectiveTo investigate the changes of body weight,blood glucose and blood lipid of the streptozotocin(STZ)-induced diabetes mellitus in middle and old-aged cynomolgus monkeys.MethodsFive middle and old-aged cynomolgus monkeys were divided into two groups according to the age:low dose group(50 mg/kg STZ,n=4) and high dose group(100 mg/kg STZ,n=1).The two groups were induced by one-dose intravenous injection of streptozotocin.The body weight,blood glucose and blood lipid before and after induction were measured.ResultsIntravenous injection of streptozotocin could increase the food intake volume,water intake volume and urine volume,and decrease the body weight.Two days after the modeling,the fasting glucose was increased and kept a high level until death.Accompanied by the occurrence of hyperlipidemia,the model animals can live for up to 233 days under the intervention of exogenous insulin injection.ConclusionAlthough there are certain differences with diabetes mellitus in human,the incidence of modeling is more rapid and the formation rate is higher than human.The diabetes mellitus cynomolgus models induced by intravenous injection of STZ also have certain application value for human diabetes mellitus basic research and pharmacodynamics evaluation.

Cynomolgus monkeys;Streptozotocin;Diabetes mellitus

R-332

A

1003—6350（2016）14—2240—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.14.002

2016-03-03)

2007年海南省重点科技计划项目(编号：070117)

田朝阳。E-mail:chaoyangtian@163.com