糖尿病肾病动物模型的研究

冯晓轩　于　梅　包海鹏

（黑龙江省中医药科学院·150036）

糖尿病肾病动物模型的研究

冯晓轩于梅包海鹏

（黑龙江省中医药科学院·150036）

目的：讨论目前常用的糖尿病肾病的造模方法，总结其各自特点，方便科研选择应用。方法：简述几种糖尿病肾病造模过程及成模表现，总结归纳各自特点。结论：通过讨论和分析，找出更科学，成模率更高，可操作性及可重复性更强，又经济实用的DKD造模方法。

糖尿病肾病动物模型综述糖尿病肾脏病（diabetickidneydisease,DKD）,是一种由于糖尿病代谢异常引发的肾小球硬化症，也是其全身微血管病的组成部分。[1]近年来，随着生活水平的提高，饮食习惯的改变，糖尿病的患病率也正在逐年升高。而DKD目前也已成为继肾小球疾病后导致终末期肾病的第二位主要病因。

糖尿病肾病病情的复杂性，多样性，难治性，都使它成为了近年来肾病科和糖尿病科医生关注研究的热点。因此，合理科学的造模方法，不仅能够节省实验时间和实验经费，也可以提高糖尿病肾病动物实验的准确性，为糖尿病肾病的研究奠定了坚实的基础。

几种常用的造模方法的简介

1　利用药物诱导造模

世界上最早的DN模型是由Naccarator等在1964年使用四氧嘧啶诱导建立的[2]。目前该类模型常见的是STZ（链脲佐菌素），四氧嘧啶（ATX）作为主要药物诱导的模型。其原理为通过药物注射，造成实验动物部分胰岛功能的破坏。

1.1STZ诱导糖尿病肾病模型

1.1.1STZ合并单侧肾切除的糖尿病肾病模型模型制备过程：李晓辉等[3]选用体重平均220～250g的SD雄性大鼠，适应性饲养一周后随机分组，以3%戊巴比妥钠100mg/kg麻醉后，采用背部切口方式行单侧肾脏切除术。手术过程中应注意无菌操作，以减少动物死亡率。术后逐层缝合伤口。术后2周，按体重注射2%STZ50mg/kg以诱导。72h后，筛选非空腹血糖达到16.8mmol/L者即为造模成功。

成模标准：56天后大鼠出现多食多尿消瘦等糖尿病表现，在光镜及电镜下均有明显肾小球，肾小管间质的病理形态学改变。

优点：可以在较短时间内制备完成DN模型，具备显著肾脏病理学改变。

缺点：操作过程较为复杂，对单侧肾切除手术的要求较高，实验操作过程中存活率较低，成模率不高。

1.1.2STZ合并高脂高糖饮食的糖尿病肾病模型模型制备过程：邢冬杰[4]等采用平均体重在200～220g的wistar大鼠，给予自然环境下高脂高糖饲料（10%猪油，20%蔗糖，2.5%胆固醇，1.0%胆酸盐，66.5%标准饲料）喂养，6周后，禁食12h后按35mg/kg腹腔注射1%STZ（美国sigma公司）溶液后造模成功。

成模标准：21天后血糖稳定升高，98天后模型大鼠出现与临床糖尿病肾病相似的生化、尿液、病理组织学、免疫组织化学变化[5]。

优点：操作较单侧切除手术的造模方式要相对简易，成模率相对较高。

缺点：造模时间较长，实验经费较高

1.1.3STZ合并单侧肾切除与高脂高糖饮食的糖尿病肾病模型的建立模型制备过程：王康[6]等运用雄性wistar大鼠模拟出了中晚期糖尿病肾病的模型。实验过程中，采用平均220～250g体重的wistar雄性大鼠，适应性喂养一周后行单侧肾切除手术，术后喂以高糖高脂饲料12周后注射30mg/ kgSTZ后可出现肾小球以及基底膜等的明显损伤，模拟人类2型糖尿病肾病中晚期发病表现。

成模标准：肾小球系膜基质呈弥漫性无细胞增生，肾小球毛细血管袢成分叶状，基底膜及系膜基质增生，肾小管肾间质均有不同程度的损伤。

优点：成模时间短，肾脏损伤程度大，病理效果明显，成模率相对较高，能够产生胰岛素抵抗，破坏大鼠胰岛功能，更好地模拟2型糖尿病发病机制，增加实验的可行性。

缺点：操作复杂，对单侧肾切除手术要求较高。

1.1.4一次性大剂量腹腔注射STZ糖尿病肾病模型的建立模型制备过程农慧[7]等采用平均体重在150～220g的雄性SpragueDawley大鼠适应性喂养一周后，禁食17h，按55mg/ kg于腹腹腔内一次性注射STZ。

成模标准：血糖值高于16.7mmol/L即造模成功。肾小球明显增大，充血，肿胀，基底膜增厚。肾小球轻度硬化。

优点：操作简便易行，成模时间短，可减少实验化学试剂的使用量，节约实验经费。

缺点：对胰岛细胞损伤迅速且不可逆，更贴近于人类少发的1型糖尿病。与临床证型也不能完全相符。对接下来的药物实验不能提供精准反映。

1.2四氧嘧啶小剂量注射联合高糖高脂饮食的糖尿病肾病模型的建立

模型制备过程：陈小明[8]等利用体重在2.0～2.5kg的雄性健康新西兰兔，以高糖高脂饲料（常规饲料加5%蔗糖、5%猪油和1%胆固醇）适应性喂养2周后禁水12h，行小剂量ALX耳缘注射50mg/kg，隔天禁水12h后再次耳缘注射100mg/ kg，为防止低血糖，注药后48h后给予10%葡萄糖自由摄取，同时应密切监测血糖，如有低血糖出现则需给予普通胰岛素1～2U/kg以防止血糖紊乱。

成模标准：12周后血糖明显升高(P＜0.05),肾小球，肾小管以及基底膜均有不同程度的肾功能受损，出现蛋白尿等表现。

优点：存活率高，模型稳定，重复性好，抗病能力强，方便组织学观察。

缺点：此类实验中兔类模型使用较少，实验成本较高，不易获取实验经验。

2　利用基因突变动物造模[9]

目前该模型是利用未经过任何下意识的人工处理的动物。该品类的动物一般在自然环境中发生染色体畸形以及基因的突变，实验对象往往是通过这一方式进行定向繁殖培养而成的品类。目前常见的有：

2.11型糖尿病肾病小鼠模型

2.1.1NOD小鼠的糖尿病肾病模型为自发型胰岛素依赖型糖尿病模型，可以随着胰岛β细胞破坏的加重，出现明显的肾小球硬化。

2.1.2BB大鼠的糖尿病肾病模型是由Wistar大鼠经筛选得到的自身免疫性胰岛素依赖性糖尿病模型。肾脏病理改变比较轻微且周期较长。

2.1.3Akita小鼠是一种以C57BL/6染色体发生改变的一类小鼠。一般3个月后会出现典型肾脏病理学改变。

优点：可以在不借助外界因素的条件下更形象模拟人类1型糖尿病发病机理，起病较快，症状更加相似，可以对接下来的药物实验提供精准反映。

缺点：基因突变类小鼠培育困难，造价高昂，成本过高不利于实验的广泛开展。

2.22型糖尿病肾病小鼠模型[10]

目前应用较多的有db/db小鼠，KKA小鼠，OLETF大鼠，Zukerfa/fa大鼠以及GK大鼠。

2.2.1db/db小鼠是一种临床应用最广泛的2型糖尿病基因突变鼠。以4号染色体的瘦素受体基因突变而导致先天性肥胖。

优点：与人类2型糖尿病发病机制尤为类似，以微血管并发症多见，尤其好发DN[11]。

12～14周即可出现显著的肾脏病理学改变。无需药物配合诱导，更贴近于人类肥胖型2型糖尿病发病机理，使药物实验更精准。

2.2.2GK大鼠一般此品类大鼠应用于非肥胖型糖尿病肾病的研究。临床上应用较多，会出现高血糖，高胰岛素血症。

2.2.3OLETF大鼠2型糖尿病肾病模型中应用较为广泛的一个品种，其特征是早期以胰岛素抵抗，糖脂肪代谢紊乱为主，晚期出现糖尿病肾病显著病变并出现肾脏病理学改变。

优点：能更好地在自然状态下模拟人类糖尿病肾病的发病机制，为药物实验提供更精准模型。

缺点：此类动物模型造价较高，培育困难，数量较少，并且对饲养和繁殖的环境要求比一般实验动物都要高，考虑到经费问题，目前无法大量应用于临床实验中。

3　基因工程糖尿病肾病模型

如：Smad3敲除小鼠[12]，转基因RAGE小鼠，转基因OVE26小鼠等一系列转基因小鼠。

优点：此类小鼠的遗传背景较清晰，更贴近人类发病方式，造模时间短，成模效果好，一旦修改基因结构成功后，对饲养的要求很低，可以轻松操作和观察。

缺点：国内此项技术开展极少，基因工程的研究仍然处于初级阶段，造模成本较高，对基因修改技术要求严格。

4　讨论

目前，糖尿病肾病的模型，国外运用较多的是Insulin-2 Atika鼠，新西兰肥胖鼠，KK小鼠等由自身基因突变而得的实验鼠类。其发病机制和病理表现上由于自然形成而更贴合人类2型糖尿病肾病的表现。然而由于此类小鼠成本极高，在一定程度上不利于我们实验的开展。基因工程造模法不仅面临着造价高昂的难题，甚至还面临着巨大的技术缺口，目前我国的基因类研究的科研水平仍不能保持平均性和广泛性，因此，基因工程的研究与进展也应是我们未来科研发展的重要领域之一。因此，如何通过现有的科学技术，更加经济节省地创造出更贴合人类发病机制的病理模型就成为了我们不断追求的目标。

[1]王海燕，等.肾脏病临床概览[M].北京大学医学出版社,2014,10(4)：292.

[2]肖祥，等.糖尿病肾病模型及研究新进展[J].实用医院临床杂志,2013,05（10）：159-162.

[3]李晓辉，孙汝杉，王新源，甘枭雄，等.单侧肾切除联合STZ诱导糖尿病肾病大鼠模型构建影响因素分析[J].长治医学院学报,2015,（08）29:252-254.

[4]邢冬杰，宿世震，陈桂玉，王金凤，曲英杰.糖尿病肾病大鼠模型建立的比较[J].辽宁中医药大学学报,2014,（09）0102-0103.

[5]李璇，孙雪莹，王琼，孙小玉，李晓东，朱荃.链佐星一弗氏完全佐剂制作大鼠糖尿病肾病模型[J].南京中医药大学学报,2008,24（4）.

[6]王康，李平，张浩军，杨丽平，路晓光.2型糖尿病肾病中晚期病变大鼠模型的研究[J].中国中西医结合肾病杂志,2010，1（11）：14-17.

[7]农慧，盛庆寿，闫福曼，罗荣敬，李小英.STZ诱导大鼠模型的研究[J].广西医科大学学报,2010，27（1）：69-72.

[8]陈小明，黄丹丹，李自成.新西兰兔糖尿病肾病模型的建立方法[J].中国病理生理杂志，2012,28（4）:765-768.

[9]张浩军，赵静波，李平.糖尿病肾病模型研究进展[J].中国药理学通报，2008，24（7）：845-848.

[10]李志杰，张悦.糖尿病肾病动物模型的研究进展[J].生命科学，2011，1（23）：90-95.

[11]刘毅，王宗保.糖尿病肾病动物模型的研究进展[J].中国实验动物学报，2006，3（14）：67-70.

[12]WangAZiyadehFN,LeeEYetal.InterferencewithTGF-βsignailing bySmad3-knockoutinmicelimitsdiabeticglomerulosclerosis withouteffectingalbuminuria.Am[J].PhysiloRenal Physiol,2007,293（5）F1657-65.

（2016-01-14收稿）