高脂饲料诱发C57BL/6 小鼠肥胖性II 型糖尿病

梁永俊, 张 鹏, 王月倩, 高黎黎, 曹 婷, 乔正东

(上海市浦东医院, 复旦大学附属浦东医院, 上海 201399)

高脂饲料诱发C57BL/6 小鼠肥胖性II 型糖尿病

梁永俊, 张 鹏, 王月倩, 高黎黎, 曹 婷, 乔正东

(上海市浦东医院, 复旦大学附属浦东医院, 上海 201399)

目的 通过饲喂高脂饲料诱发C57BL/6小鼠II型糖尿病(T2DM)，探讨不良饮食对T2DM以及肥胖症的影响。方法 以C57BL/6小鼠为模型，饲喂脂肪供热60%的高脂饲料12周，检测小鼠高脂饲料饲喂前后空腹血糖(FBG)及体质量，并通过口服糖耐量试验(OGTT)反应胰岛β细胞功能受损情况和机体对血糖调节能力的改变。结果 与对照组比较，从第4周开始C57BL/6小鼠的空腹血糖显著上调(P＜0.001)，同时体质量稳步增长直至第12周形成肥胖症(P＜0.001)，分析显示空腹血糖与体质量的变化存在显著相关性(P＜0.001)。口服糖耐量试验结果表明，高脂饲料饲喂12周后C57BL/6小鼠血糖调节能力严重受损(P＜0.001)。结论 C57BL/6小鼠高脂饲料饲喂12周后可成功建立肥胖型T2DM模型。该模型可良好再现因不良饮食习惯所引起T2DM的发生，为糖尿病的研究提供有力工具。

C57BL/6小鼠; 高脂饲料; II型糖尿病模型

糖尿病是一种能量代谢内稳态紊乱疾病，现已经达到了流行病的程度。根据国际糖尿病联盟(International Diabetes Federation, IDF)第六版《糖尿病指南》，2013年全球已有3.82亿糖尿病患者，而到2035年该数字将增长至5.92亿[1]。

II型糖尿病(T2DM)占糖尿病90%以上[2]。研究表明，胰岛素抵抗(IR)、β细胞功能紊乱以及肥胖之间的相互作用是导致T2DM的主要原因，因此T2DM患者常伴以肥胖症。值得注意的是，儿童群体中超重或肥胖的数量已经超过1.55亿[3]。

动物模型是开展肥胖型II型糖尿病研究的重要条件。目前，从果蝇到灵长类动物均有T2DM及肥胖模型[4,5]，而建模方式包括外科手术、转基因、化合物或食物诱导等。相对于其它几个途径，高脂饲料诱导是对人类肥胖型T2DM自然过程的最佳模拟。本研究拟用60%的高脂饲料(60%的热量来自于脂肪)饲喂C57BL/6小鼠建立肥胖性T2DM模型，探讨饮食结构失衡对T2DM和肥胖症的影响，并为T2DM的研究提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 实验动物与饲料

SPF级雄性C57BL/6小鼠70只, 8周龄, 体质量(20±2) g, 购买自上海斯莱克实验动物有限责任公司[ SCXK(沪)2012-0002]。饲养于上海市浦东医院医学科研与创新中心[SYXK(沪)2015-0001]。置于屏障环境平板架。高脂饲料(货号 D12492, 美国, Research Diets)(常规营养成分蛋白质、碳水化合物和脂肪含量分别为20%、20%和60%); 普通饲料[普路腾生物科技公司, 沪饲证(2014)(04001)]。

1.2 仪器与试剂

卓越型血糖仪及配套试纸(型号Accu-Chek. Performa, 罗氏诊断); 电子精密天平(型号 Practum2102-1S, 公司赛多利斯)。葡萄糖溶液(50%葡萄糖注射液，批号 5G97D2，规格20 mL∶10 g，中国大冢制药有限公司生产)。

1.3 高脂饲料诱导

60只C57BL/6小鼠随机分组, 每笼3只，分为20笼。进行高脂饲料饲喂前检测基础血糖、体质量以及口服糖耐量试验(OGTT)。造模期间小鼠自由摄食和饮水, 每日更换高脂饲料、垫料及水。高脂饲料诱导时间为12周。普通饲料(对照)组小鼠10只，除给普通饲料以外, 其它条件以及检测均与高脂饲料组平行进行。

1.4 体质量及空腹血糖检测

分别检测高脂饲料饲喂0周、4周、6周、8周、10周及12周小鼠的体质量及空腹血糖。检测前禁食6 h，正常给水。血糖检测通过尾静脉取血，检测前去除第一滴血。

1.5 OGTT

分别进行高脂饲料饲喂0 周、6周及12周小鼠OGTT。实验前禁食12 h, 正常给水。首先检测小鼠基础血糖值，然后根据小鼠体质量按照2 g/kg进行葡萄糖溶液(质量分数20%)灌胃。随后对灌胃30 min、60 min、90 min、120 min、180 min后小鼠的血糖值进行检测并记录。

1.6 统计分析

统计分析使用SPSS 22. 0统计软件。数据采用x- ± s表示。组间数据比较采用独立样本t 检验，血糖、体质量的时间因素采用ANOVA分析，两者相关性采用SPSS相关性分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 高脂饲料饲喂对C57BL/6小鼠体质量与空腹

血糖的影响

与普通饲料组比较, 造模12周后高脂饲料饲喂组小鼠的体质量增长了2倍以上(表 1，P＜0.01)。同时, 空腹血糖平均水平由高脂饲喂前的6.80 mmol/L增长到了12.20 mmol/L(表 1，P＜0.001)。ANOVA分析结果显示，以时间为因素，体质量与血糖增长均满足二次项关系，具有统计学意义(体质量P＜0.01，空腹血糖P＜0.001)。利用SPSS软件对C57BL/6小鼠高脂饲料饲喂后体质量及空腹血糖的变化进行相关性分析，结果显示两者呈显著正相关(P＜0.01)。

表1 高脂饲料饲喂对C57BL/6小鼠体质量与空腹血糖的影响

2.2 高脂饲料饲喂对C57BL/6小鼠OGTT的影响

高脂饲料诱导6周和12周后，C57BL/6小鼠OGTT水平均发生整体上移(图1A、1B和1C)。统计曲线下面积后(图1D)表明，高脂饲料饲喂6周或12周之后，小鼠对血糖的调节能力相比于普通饲料组存在显著性差异(P＜0.01)。

3 讨论

T2DM是一种胰岛β细胞响应不足且存在渐进性IR的疾病，往往伴随高脂饮食、低活动量、肥胖和高龄等现象[6]。T2DM引起的心血管疾病以及并发症例如失明和肾功能衰竭等都会造成一定的死亡率，而肥胖作为能量摄入与消耗异常引起的疾病与T2DM流行程度紧密关联[7], 该人群往往合并有以IR为特征的糖尿病前期, 并有可能最终演变为典型的T2DM。代谢性疾病特别是T2DM与肥胖已经成为热点，良好的动物模型是保证工作开展的有力工具。目前该领域已有众多类型的T2DM模型[8]，但高脂饲料诱导仍是探讨高脂饮食、肥胖与T2DM之间关系的良好模拟方式。

图1 高脂饲料饲喂对C57BL/6小鼠OGTT的影响Figure 1 Influence of OGTT by high-fat diet in C57BL/6 mice

本研究以6 0%脂肪热量的高脂饲料诱导C57BL/6小鼠发生肥胖型T2DM, 为期12周的造模时间对小鼠的体质量、空腹血糖以及OGTT进行连续的监测。以空腹血糖12 mmol/L为界线, 12周的造模成功率为51%。小鼠体质量与血糖的增长随时间的变化较为线性, 且两者具有很好的相关性, 这就从动物模型的角度印证了肥胖患者往往伴随糖尿病前期且最终导致典型T2DM的现象[9,10]。从OGTT水平来看，高脂饲料诱导6周后小鼠对血糖的调节能力显著下降(P＜0.001)。随着诱导时间延长至12周,胰岛β细胞受损加剧(P＜0.01)。提示，饮食结构紊乱会对胰岛造成持续性的伤害。

综上，高脂饲料可模拟人类不良饮食结构成功诱导C57BL/6小鼠发生肥胖及T2DM，良好的造模成功率以及最为贴近实际情况的造模方式为T2DM和肥胖症的研究提供了强有力的动物模型。

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[4] Islam MS, Loots du T. Experimental rodent models of type 2 diabetes: a review[J].Methods Find Exp Clin Pharmacol, 2009, 31(4):249-261.

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[10] 刘俊, 郭毅, 刘晴, 等. 超重、肥胖与型糖尿病相关性的分析[J]. 中国循证医学杂志, 2013, 13(2):190-195.

High-fat Diet Induced Type 2 Diabetes Mellitus and Obesity in C57BL/6 Mice

LIANG Yong-jun, ZHANG Peng, WANG Yue-qian, GAO Li-li, CAO Ting, QIAO Zheng-dong
(Shanghai Pudong Hospital, Fudan Affiliated Pudong Medical Center, Shanghai 201399, China)

ObjectiveTo investigate the effect of high fat diet on Type 2 dialbetes mellitus (T2DM) and obesity, the model of T2DM was established by using prolonged high-fat diet (HFD) feeding on C57BL/6 mice.MethodsC57BL/6 mice were fed with 60F10S diet for 12 weeks, the fasting bloodglucose (FBG) and animal body weight were monitored at six different time points. Moreover, oral glucose tolerance test (OGTT) was carried out to detect the blood glucose regulation ability and reflect the β cells dysfunction.ResultsCompare to the control group, the FBG had significantly increased from fourth week (P＜0.001), while body weight grew steadily until the 12th week to formation of obesity (P＜0.001). Correlation analysis reveals that the changes of FBG and body weight were correlated (P＜0.001). After twelve weeks HFD feeding, the area under the curve of the OGTT (in mmol·h-1·L-1) was extraordinarily enlarged which means that the mice had poorer ability of blood glucose regulation (P＜0.001).ConclusionObese models of T2DM can be successfully induced by 12 weeks’ HFD feeding in C57BL/6 mice. As the simulation of high-fat diet in modern life, this model can reproduces the T2DM caused by diet disorders, and provides a powerful tool for the study of diabetes.

C57BL/6 mice; High-fat diet (HFD); Type 2 diabetes mellitus (T2DM)

Q95-33

A

1674-5817(2016)05-0361-04

10.3969/j.issn.1674-5817.2016.05.007

2016-05-06

上海市浦东新区重点学科群(PWZxq2014-08)、上海市浦江人才计划(14PJ1407800)、上海市浦东新区卫生系统学科带头人(PWRd2013-08)

梁永俊(1986-), 男, 硕士, 生物化学与分子生物学,研究方向: 糖尿病发生发展机制研究。

E-mail: 101036669@qq.com

乔正东(1971-), 男, 药理学, 研究方向: 糖尿病发生发展机制研究。E-mail:928647100@qq.com