1型糖尿病大鼠模型的建立及相关病理学形态观察*

代云红，唐亚男，吴　晗，潘华远，张　阳，陈　冰（皖南医学院：.临床学院；.手术学教研室；3.病理学教研室，安徽芜湖400）

·论著·

1型糖尿病大鼠模型的建立及相关病理学形态观察*

代云红1，唐亚男1，吴晗1，潘华远1，张阳2，陈冰3△（皖南医学院：1.临床学院；2.手术学教研室；3.病理学教研室，安徽芜湖241001）

目的探讨链佐星（STZ）诱导大鼠1型糖尿病模型的构建方法及观察相关脏器病理学形态。方法采用不同剂量STZ（50、70、90 mg/kg）一次性腹腔注射后建立大鼠1型糖尿病模型45只，分别作为50、70、90 mg/kg组，每组15只；另选取15只大鼠不注射STZ作为对照组。在造模前，造模后3、7、14、21 d分别测定各组大鼠空腹血糖值，第21天处死各组存活大鼠，取胰腺、心脏、肺脏、肾脏制成石蜡切片，应用苏木精-伊红染色进行镜下观察。结果不同剂量组大鼠血糖值均达到成模标准，70 mg/kg组大鼠第21天均成活，50、90 mg/kg组大鼠于第7天开始出现死亡，第21天成活率分别为60.0%（9/15）和13.3%（2/15）；不同剂量组大鼠胰腺、肾脏病理形态学变化均较对照组明显，而心脏、肺脏病理形态学变化不明显。结论70 mg/kg一次性腹腔注射诱导糖尿病大鼠模型较稳定，胰腺、肾脏形态学变化均明显。

疾病模型，动物；糖尿病，1型；大鼠；血糖；病理学

当前，非传染性慢性疾病已成为全球死亡和疾病负担的主要病因［1］。而糖尿病作为主要的疾病之一，近年来在中国成年人中总患病率约为11.6%，已成为我国重要的公共卫生问题［2］。国外有研究表明，1型糖尿病患者血糖控制不佳相关死亡风险增加8～10倍［3］。因此，构建1型糖尿病动物模型进行科学研究具有深远意义。目前，建立1型糖尿病的方法有手术切除胰腺法、化学药物诱导法及转基因动物等。而手术切除胰腺法对动物伤害过大，转基因动物价格昂贵，限制了二者的实际应用。化学药物诱导法中较常见者为应用链佐星（streptozocin，STZ）、四氧嘧啶等，其中STZ法已成为目前广泛采用的方法，但成模时间为48 h至2个月，模型稳定性也不一致［4-5］。因此，本研究采用一次性腹腔注射不同剂量STZ的方法，鉴定血糖及进行相关肾脏、胰腺等病理形态学观察研究1型糖尿病大鼠动物模型的构建，以期寻找一种价格便宜、效果稳定的模型构建方式。

1　材料与方法

1.1材料清洁级雄性Wistar雄性大鼠60只（体质量150～180 g）购于皖南医学院实验动物中心［动物合格证号：scxk（皖）2014-0001］，饲养环境通风良好，室温控制于22～25℃，相对湿度为35%～75%，用标准颗粒饲料喂养，自由饮水，适应性饲养1周，正常饮食。STZ购自美国Sigma公司。三诺安准血糖仪及配套血糖试纸购自长沙三诺生物传感技术有限公司。Sartorius电子分析天平为德国产品。

1.2方法

1.2.1柠檬酸缓冲液的配制将柠檬酸2.10 g加双蒸水100 mL配成甲液，柠檬酸钠（枸橼酸钠）2.94 g加双蒸水配成乙液，将甲、乙液按1∶1混合，调pH值为4.2，随后进行灭菌处理。

1.2.2动物分组及模型制作将45只大鼠作为模型组，分别一次性腹腔注射STZ 50、70、90 mg/kg作为50、70、90 mg/kg组，每组15只；注射STZ前16 h禁食，不禁饮。另选取15只大鼠不注射STZ作为对照组。分别于造模前，造模后3、7、14、21 d在大鼠尾尖取血测定各组大鼠空腹血糖值。于21 d颈椎脱臼处死各组存活大鼠，剖腹后观察大鼠各脏器肉眼改变，分别取胰腺、肺脏、肾脏、心脏用10%甲醛固定、脱水、包埋并进行苏木精-伊红（hematoxylin eosin，HE）染色，光学显微镜观察。由高年资病理医生阅片。

1.3统计学处理应用SPSS22.0统计软件进行数据分析，计数资料以率或构成比表示，采用χ2检验；计量资料以±s表示，组间比较采用t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结　果

2.1模型组与对照组大鼠空腹血糖值比较造模后3、7、14、21 d对照组大鼠空腹血糖值未明显升高，模型组大鼠空腹血糖值明显升高，与对照组同时间点比较，差异均有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1　模型组与对照组大鼠空腹血糖值比较（±s）

表1　模型组与对照组大鼠空腹血糖值比较（±s）

注：与对照组同时间点比较，aP＜0.05。

组别对照组模型组n 0 d 3 d 7 d　14 d　21 d 15 45 4.81±0.84 5.30±1.16 5.43±1.39 16.82±6.00a5.31±1.12 17.35±5.40a5.23±0.84 19.94±2.94a5.12±1.19 21.61±5.62a

2.2不同剂量STZ对糖尿病大鼠模型的影响70、90 mg/kg组成模率均为93.3%，50 mg/kg组为80.0%，三组成模率比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。70 mg/kg组大鼠第21天成活率为100.0%，50、90 mg/kg组大鼠于第7天开始出现死亡，第21天成活率分别为60.0%、13.3%，与70 mg/kg组成活率比较，差异均有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2　不同剂量STZ对糖尿病大鼠模型的影响［n（%）］

2.3各组大鼠一般状态比较模型组大鼠出现明显多饮、多食、多尿、消瘦等，并逐渐表现为精神萎靡、食欲减退、烦躁等。对照组大鼠精神状况良好，饮食及饮水情况正常，体质量随时间渐增。

2.4各组大鼠病理检查结果比较模型组大鼠胰腺、肾脏病理形态学变化均较对照组明显，而心脏、肺脏病理形态学变化不明显。

2.4.1各组大鼠胰腺病理形态学变化比较对照组大鼠胰岛数目较多，界限清楚，为椭圆形或圆形细胞团；胰岛内细胞数目也较多；模型组大鼠胰岛数目减少或消失，边界不清，胰岛内细胞数目减少，细胞核表现为大小不一、形状不规则，见图1。

图1　各组大鼠胰腺病理形态学变化比较（HE染色，400×）

2.4.2各组大鼠肾脏病理形态学变化比较对照组大鼠肾小体数目及体积正常，肾小管未见变性等改变，肾间质未见纤维化。模型组大鼠部分肾小球体积增大，肾小球内细胞数增多，肾小管上皮出现细胞水肿，肾间质可见少量炎症细胞浸润，见图2。

图2　各组大鼠肾脏病理形态学变化比较（HE染色，400×）

3　讨　论

老年人群、城市居民及经济发达地区糖尿病患病率较高。中国成年糖尿病患者数可能高达1.14亿［2］。且糖尿病并发症多种多样，临床治疗花费大、周期长［6］。特别是1型糖尿病患者血糖若控制不佳则死亡风险明显增加，因此，建立稳定、便宜的动物模型对糖尿病防治的研究意义重大。

本研究结果表明，注射STZ后第3天开始模型组大鼠空腹血糖值明显升高，与对照组比较，差异有统计学意义（P＜0.05），与国内部分研究结果相似［7-8］。

目前，在STZ建立1型糖尿病动物模型中大多数研究集中在成模大鼠胰岛的一般表现或血糖检测的观察，而对其他器官的形态学研究较少［9-10］。本研究观察了大鼠胰腺、心脏、肺脏、肾脏等形态学变化，结果表明，模型组大鼠胰腺、肾脏病理形态变化均较对照组明显，可作为成模的辅助表现，而心脏、肺脏病理形态学变化不明显，考虑可能是成模时间较短所致。

作者认为，本模型的构建成功的关键在于剂量的选择及STZ的配制，特别是柠檬酸缓冲液的质量、浓度及pH值要符合实验要求。同时，STZ药物灭菌处理和配制完成后10 min内注射可能影响到造模的成功率和实验动物生存率，且在注射药物后应保障动物水和食物的供应，进行有创操作时注意消毒等因素均可影响大鼠模型生存率。本研究结果表明，应用不同剂量STZ（50、70、90 mg/kg）一次性腹腔注射均可成功诱导1型糖尿病大鼠模型，但70 mg/kg组存活率较高，50、90 mg/kg组存活率较低，90 mg/kg组可能是因为剂量过大，引起大鼠脏器过度损害，不能耐受，最终导致死亡；值得注意的是，50 mg/kg组存活率也较低，考虑可能是由于只是破坏部分胰岛β细胞功能，造成外周组织对胰岛素不敏感，即胰岛素抵抗，使大鼠体内胰岛β细胞分泌更多的胰岛素进行工作，从而出现高胰岛素血症。血液中的高胰岛素反过来进一步加重胰岛素抵抗，最终使胰岛β细胞衰竭，继而引起大鼠死亡。

总之，70 mg/kg一次性腹腔注射STZ诱导糖尿病大鼠模型较稳定，成模率及成活率均较高，可作为1型糖尿病造模的适宜剂量。

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［4］Marangoni MN，Brady ST，Chowdhury SA，et al.The co-occurrence of myocardial dysfunction and peripheral insensate neuropathy in a streptozotocininduced rat model of diabetes［J］.Cardiovasc Diabetol，2014，13：11.

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Establishment of type 1 diabetic rat model and observation of related pathological morphology*

Dai Yunhongl，Tang Yalanl，Wu Hanl，Pan Huayuanl，Zhang Yang2，Chen Bing3△（l.Clinical College；2.Teaching and Researching Section of Operative Surgery；3.Department of Pathology，Wannan Medical College，Wuhu，Anhui 24l00l，China）

ObjectiveTo study the construction method of Streptozotocin（STZ）-induced type 1 diabetes mellitus（T1DM）rat model and to observe the related organs pathological morphology.MethodsForty-five cases of T1DM rat model were established by once intraperitoneal injection of different doses（50，70，90 mg/kg）of STZ，which were respectively served as the 50，70，90 mg/kg groups，15 cases in each group；other 15 rats without injection of STZ were selected as the control group.The fasting blood glucose values of these rats were detected before the model construction and on 3，7，14，21 d after the model construction.All survival rats were killed on 21 d.The pancreas，heart，lungs and kidneys were taken for preparing the paraffin sections and performed the HE staining for conducting the optical microscopic observation.ResultsThe rat blood glucose values of different doses of group reached the model standard.The 70 mg/kg group was survived on 21 d，while the 50，90 mg/kg groups began to die on 7 d and the 21 d survival rates were 60.0%（9/15）and 13.3%（2/15）respectively；the pathological morphological changes of the rat pancreas and kidneys in different doses of groups were obvious compared with those in the control group，while which of heart and lung had no significant morphological changes.ConclusionOnce intraperitoneal injection of 70 mg/kg for inducing DM rat model is more stable and the morphologicalchanges of the pancreas and kidney are obvious.

Disease models，animal；Diabetes mellitus，type 1；Rats；Blood glucose；Pathology

10.3969/j.issn.1009-5519.2016.17.002

A

1009-5519（2016）17-2624-03

2014年国家级大学生创新项目（201410368043）；皖南医学院重点培育基金项目（wk201408）。

代云红（1993-），在读本科生，主要从事糖尿病病理相关研究。

，E-mail：281993214@qq.com。

2016-06-12）