高脂饮食联合STZ建立2型糖尿病大鼠模型稳定性观察

殷成坤，刘燕，李晓霞，彭佳玉，党旺，罗城，胡涛，傅泽宇，文晓红

(川北医学院 1.组织学与胚胎学教研室；2.临床医学系2013级；3.医学检验系2014级；4.麻醉学系2014级；四川 南充 637000)



高脂饮食联合STZ建立2型糖尿病大鼠模型稳定性观察

殷成坤1，刘燕1，李晓霞2，彭佳玉2，党旺3，罗城3，胡涛3，傅泽宇4，文晓红1

(川北医学院 1.组织学与胚胎学教研室；2.临床医学系2013级；3.医学检验系2014级；4.麻醉学系2014级；四川 南充 637000)

目的：探讨高脂饮食联合STZ建立2型糖尿病大鼠模型的稳定性。方法：87只雄性SD大鼠随机分为对照组和模型组。模型组在高脂喂养8周后，按30 mg/kg一次性腹腔注射STZ，然后继续喂养高脂饲料12周。在不同时间点检测体重、空腹血糖(FBG)、空腹血清胰岛素(FINS)、甘油三酯(TG)、胆固醇(TC)和游离脂肪酸(FFA)等，并行腹腔葡萄糖耐量试验，计算胰岛素敏感指数(ISI)以及胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)。结果：模型成功率为38%。造模后各周模型组体重均低于对照组，FBG均显著高于对照组，注射葡萄糖后1 h和2 h血糖均显著高于对照组。模型组FINS在造模两周后显著低于对照组，造模12周后与对照组没有显著性差异；同时HOMA-IR均显著高于对照组，ISI均显著低于对照组。在高脂喂养8周后，模型组TG和TC均显著高于对照组；造模2周后模型组TG、TC和FFA显著高于对照组。结论：高脂饮食联合STZ建立2型糖尿病大鼠模型稳定性良好。

2型糖尿病；高脂；链脲佐菌素；大鼠；模型稳定性

目前，通常采用高脂饮食联合链脲佐菌素(streptozotocin，STZ)的方法建立2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)动物模型，用于T2DM的相关研究，因为该模型被认为是比较接近人类T2DM的自然病程和代谢特点[1]，但是对该模型的稳定性进行长期追踪观察的报道相对较少。本文借鉴前人的经验，采用高脂喂养8周加一次性腹腔注射30 mg/kg STZ建立T2DM大鼠模型，并在STZ注射后观察模型大鼠12周，检测多种指标以探讨模型的稳定性，为T2DM动物模型的研究提供更多的实验依据。

1 材料与方法

1.1 动物及材料

雄性SD大鼠，6～8周龄，体重160～200 g，由川北医学院实验动物中心提供。链脲佐菌素，美国Sigma公司；胰岛素ELISA试剂盒，美国Millipore公司；稳豪倍易血糖仪及配套的血糖试纸，美国强生公司。普通饲料(水分>10%，蛋白质25%，碳水化合物50%，脂肪5%以及适量的氨基酸和微量元素)和高脂饲料[2](在10 000 g的普通饲料中加入盐150 g，白糖50 g，猪油2 000 g，麻油400 g，花生2 000 g，鸡蛋900 g，其中糖水化合物48%，脂肪22%，蛋白质20%)均由川北医学院实验动物中心提供。

1.2 动物分组及模型建立

87只雄性SD大鼠，随机分为正常对照组25只，T2DM建模组62只。所有大鼠均在川北医学院实验动物中心分笼喂养，每笼5只，自由摄取水和饲料。适应性喂养1周后进行实验。T2DM建模组：高脂饲料喂养8周后，禁食12 h，按30 mg/kg一次性腹腔注射STZ(将STZ溶于0.1mol/L pH4.1～4.2的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液，配制成3%STZ溶液，现配现用)，继续禁食12 h；两周后判断模型，以空腹血糖(fasting blood glucose，FBG)≥7.8 mmol/L者为T2DM大鼠模型[3]，建模后继续高脂饲料喂养10周；对照组：普通饲料喂养，用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液做对照注射。

1.3 指标检测

1.3.1 体重与FBG检测 分别于实验前，以及从第8周注射STZ开始，每两周分别测量大鼠体质量及FBG至实验结束。检测FBG时，血糖仪显示为H者，记为仪器最大测量值33.3 mmol/L。

1.3.2 腹腔葡萄糖耐量试验(intraperitoneal glucose tolerance test，IPGTT) 在建模后第2、4、6、8、10周，测FBG后，从对照组随机抽取5只大鼠，从模型组抽取所有FBG<7.8 mmol/L 的大鼠进行IPGTT。如果葡萄糖注射后2 h 血糖值大于相应对照组的所有动物的该值，且≥10 mmol/L，为IPGTT异常[4]。

1.3.3 葡萄糖曲线下面积(area under the curve of glucose，AUC) 根据空腹血糖(0 h血糖)和IPGTT过程中0.5 h血糖、1 h血糖和2 h血糖，按照公式[5](0 h血糖值+0.5 h血糖值)×0.5/2+(0.5 h血糖值+1 h血糖值)×0.5/2+(1 h血糖值+2 h血糖值)×1/2，计算AUC。

1.3.4 血脂与空腹血清胰岛素(fasting serum insulin，FINS)检测 在实验第8、10、20周末，检测甘油三酯(GPO-PAP法)、胆固醇(CHOD-PAP法)和游离脂肪酸(酶法)。在实验第10、20周末检测FINS(ELISA法，操作严格按试剂说明书进行)。根据FBG和FINS，按照公式[6]FBG(mmol/L)×FINS(mIU/L)/22.5，计算HOMA-胰岛素抵抗指数(HOMA-insulin resistance，HOMA-IR)；按照公式[7]1 /(logFBG+logFINS)，计算胰岛素敏感指数(insulin sensitivity index，ISI)。

1.4 统计学分析

2 结果

2.1 模型成功率与模型大鼠一般状态

建模组在STZ注射两周后，FBG达成模标准(≥7.8mmol/L)的大鼠有23只，模型成功率为38%；同时从对照组和模型组各随机抽选8只大鼠处死，用作形态学研究。实验期间模型组大鼠先后死亡两只，至实验结束时成活13只。模型组大鼠皮毛发黄、晦暗，但多饮、多尿、多食等症状不明显。

2.2 实验大鼠各时期体重情况

模型组与对照组各时期体重比较，除了实验第12周和第16周两组大鼠体重有统计学意义外(P<0.05)，其余各时期比较体重无统计学意义(P>0.05)，见表1。

2.3 实验大鼠各时期FBG比较

模型组与对照组大鼠FBG从实验第10周(即STZ注射后2周)开始，各时期比较，均有统计学意义(P<0.05)，见表2 。

表1 对照组与模型组的体重结果

*P<0.05，与对照组同时期比较。

2.4 实验大鼠血脂情况

模型组与对照组大鼠第8、10、20周血清甘油三酯(TG)、胆固醇(TC)和血清游离脂肪酸(FFA)比较，见表3。

2.5 实验大鼠各时期IPGTT和AUC比较

模型组与对照组各时期IPGTT结果比较，见表4，AUC比较见图1。

表2 对照组与模型组的FBG结果

*P<0.01，与对照组同期比较。

2.6 实验大鼠各时期FINS、HOMA-IR和ISI比较

模型组与对照组大鼠第10、20周FINS、HOMA-IR和ISI比较，见表5。

表3 对照组与模型组的TG、TC和FFA结果

*P<0.05，与对照组同时期比较。

表4 对照组与模型组的IPGTT结果

表5 对照组和模型组的FINS、HOMA-IR和ISI结果

*P<0.05，与对照组同时期比较。

3 讨论

本实验通过给雄性SD大鼠高脂饮食喂养8周后，空腹状态下一次性腹腔注射30mg/kgSTZ建立T2DM大鼠模型，模型成功率为38%，不及一些文献报道的可达80%或以上[5,8]，推测与STZ给药途径(尾静脉或腹腔内注射)、T2DM大鼠模型的判断标准[9]、高脂饲料的配方以及动物的种属、周龄等[8]有关，另外，也可能与判断成模的时间有关。

目前，一般认为大鼠腹腔注射STZ3d或1周后血糖达到成模标准即可判断为造模成功[10-13]。本实验在注射STZ后2周、4周、6周、8周、10周和12周后均检测了FBG，来考察模型的稳定性, 发现模型组各周FBG稳定在(13.0±5.7)mmol/L～(16.2±5.2)mmol/L水平，均显著高于对照组(P<0.01)。有研究报道大鼠血糖显著升高，接近1型糖尿病特征，而血糖中度升高，即FBG<20mmol/L，具有T2DM血糖特征[9,14]。本实验模型组的FBG中度升高，与T2DM血糖特征相符合。另外，在造模后2周、4周、6周、8周和10周，模型组分别有1、2、2、3、1鼠次(共4只大鼠)FBG<7.8mmol/L，FBG出现了一时性缓解的现象。为了证实模型的稳定性，将这4只大鼠全部进行IPGTT，发现这部分大鼠在注射葡萄糖后1h和2h血糖均显著高于对照组，且2h血糖≥15.3mmol/L，表明其糖耐量已明显降低。目前大鼠的T2DM判断没有统一的标准，以血糖≧7.8mmol/L到血糖>16.7mmol/L均有人采用。ELENA等认为应将大鼠餐后血糖值考虑进去，建议T2DM判断标准为FBG>7.0mmol/L或餐后2h血糖>11.1mmol/L，因为餐后血糖表现了较强的敏感性[9,15]。因此，本实验中模型组个别大鼠虽然出现过FBG<7.8mmol/L的现象，但与此同时注射葡萄糖后(餐后)2h血糖≥15.3mmol/L，也达到了T2DM成模标准，由此说明该模型稳定性较好。

在STZ注射2周后，模型组FINS和ISI均显著低于对照组，HOMA-IR显著高于对照组(P<0.05)，表明模型组大鼠对胰岛素敏感性降低，已产生胰岛素抵抗[16]。在造模10周后，模型组FINS升高，尽管其与对照组相比没有显著性差异，但HOMA-IR和ISI与对照组均有显著性差异(P<0.05)，即依然存在胰岛素抵抗。另外，从造模2周后起，模型组AUC(与胰岛素敏感性呈负相关)显著高于对照组(P<0.05)，也间接反映了模型组大鼠对胰岛素敏感性降低的现象。本实验模型组在造模2周后未出现高胰岛素血症的状态，与一些文献报道相同[11,13,17]，这可能与STZ抑制了大鼠体内的胰岛素水平[18]，或大鼠成模后血糖逐渐升高，长期高血糖的糖毒性进一步损害胰岛β细胞，导致胰岛素分泌下降等因素有关[13]，对此我们认为还有待于进一步研究探讨。

高脂饮食喂养8周后，大鼠出现了血脂异常，与对照组相比，模型组血清TG和TC均出现显著性升高(P<0.05)，但FFA无显著性差异。在STZ注射2周后，模型组TG、TC和FFA进一步升高，均显著高于对照组(P<0.05)，说明血脂异常进一步加重，这几项指标也可间接反映机体的胰岛素敏感性下降[19]。在造模10周后，与对照组相比，模型组TG和TC均无显著性差异，FFA出现显著性下降(P<0.05)，推测可能是糖尿病病程后期大鼠体质减弱，饮食量下降导致能量摄入减少等因素引起。但与此同时模型组HOMA-IR显著高于对照组，ISI显著低于对照组(P<0.05)，表明模型组大鼠虽然血脂下降，胰岛素抵抗仍然持续存在，这与沈继平等[20]研究的限能高脂饮食未诱导大鼠出现肥胖及脂代谢异常但依然引起胰岛素抵抗相符。

高脂饮食喂养8周后，模型组体重与对照组没有显著性差异，可能是由于饲料较为油腻(脂肪含量高)，导致食欲下降，使摄入的总量减少，从而影响了致肥胖的效果。在STZ注射2周后，模型组体重较注射STZ前有所下降，以后缓慢增加，但均低于对照组。说明T2DM发生后，大鼠体重的变化与1型糖尿病时体重明显下降的情况不同[21]。

总之，本实验通过造模后观察模型大鼠10周发现，模型组大鼠的空腹血糖中度升高，同时出现胰岛素抵抗、胰岛素敏感性下降、糖耐量降低和血脂异常等现象，符合T2DM临床特征，进一步验证了模型的稳定性。由于T2DM发病机制的复杂性，有关T2DM动物模型的研究结果仍需要进一步探讨验证。

[1]MaH,YouGP,ZhangXP,et al.AnovelroleofglobularadiponectinintreatmentwithHFD/STZinducedT2DMcombinedwithNAFLDrats[J].ScientificWorldJournal,2014,2014:230835.

[2] 程海波，司晓晨，尚文斌,等.高脂饲料和高果糖餐分别诱导胰岛素抵抗大鼠模型的胰岛素敏感性[J].中国临床康复,2006,10(7):121-123

[3]CaoSC,LiBW,YiXJ,et al.EffectsofExerciseonAMPKSignalingandDownstreamComponentstoPI3KinRatwithType2Diabetes[J].PLoSONE,2012,7(12):1-12.

[4] 文晓红，张仁东，郭洋,等.胰岛破坏大鼠模型的血糖变化[J].山东医药,2011,51(37):6-9.

[5] 魏占英，沈丽，冯晓慧,等.高脂饲料喂养时间和STZ剂量对建立2 型糖尿病大鼠模型的影响[J].医学研究杂志,2014,43(2):42-46.

[6]ParkSK,ChoiWJ,OhCM,et al.ClinicalsignificanceofserumferritinlevelasanindependentpredictorofinsulinresistanceinKoreanmen[J].DiabetesResClinPract,2015,107(1):187-193.

[7] 潘佳秋，郭晓闻，张超,等.新诊断2型糖尿病患者血清β抑制蛋白2与游离脂肪酸水平变化及其与胰岛素抵抗的关系研究[J].中国全科医学,2014,23 (17):2700-2703

[8] 王保伟，李颖，刘晓红,等.高脂饲料喂养时间及链脲佐菌素剂量对实验型2型糖尿病大鼠造模的影响[J].卫生研究,2011,40(1):99-102.

[9] 向雪松，王竹，祝宇铭,等.链脲佐菌素注射剂量对建立2型糖尿病大鼠模型的影响[J].卫生研究,2010,39(2):138-142.

[10]王艳，刘蔚，王征.应用链脲左菌素构建SD大鼠2 型糖尿病模型效果的研究[J].湖南农业科学,2012,(7):130-132.

[11]梁海霞，原海燕，李焕德,等.向大雄.高脂喂养联合低剂量链脲佐菌素诱导的2型糖尿病大鼠模型稳定性观察[J].中国药理学通报,2008,24(4):551-555.

[12]胡晨，陈育尧，金晓艳,等.实验性Ⅱ型糖尿病大鼠血糖-胰岛素水平-胰岛细胞损伤相关性分析[J].中药新药与临床药理,2011,22(6):613-617.

[13]金苗苗，母义明，牛晓红.高脂喂养联合低剂量链脲佐菌素诱导糖尿病大鼠模型建立及其代谢特征分析[J].长治医学院学报,2012,26(3):167-170.

[14]周迎生，高妍，李斌,等.高脂喂养联合链脲佐菌素注射的糖尿病大鼠模型特征[J].中国实验动物学报,2005,13(3):154-158.

[15]ElenaM，OttavioG.Proposalopenfordiscussion:definingagreeddiagnosticproceduresinexperimentaldiabetesresearch[J].JEthnopharmacolo,2008,115(2):163-172.

[16]SahinK,OnderciM,TuzcuM,et al.EffectofChromiumonCarbohydrateandLipidMetabolisminaRatModelofType2DiabetesMellitus:TheFat-fed,Streptozotocin-treatedRat[J].Metabolism,2007, 56(9):1233-1240.

[17]何超群，杨婷媛，王连艳,等.SD大鼠II型糖尿病模型的建立与评价过程[J].工程学报,2015,15(3):501-505.

[18]倪红霞.高糖高脂饮食诱导的大鼠Ⅱ型糖尿病模型[J].北华大学学报(自然科学版),2006,7(5):440-442.

[19]陈秋,夏永鹏,邱宗荫.2 型糖尿病大鼠模型的建立与评价[J].天津医药,2006,34(1):33-35.

[20]沈继平,何晓烨,胡予.高能高脂与限能高脂饮食对大鼠糖脂代谢及胰腺细胞的影响[J].复旦学报(医学版),2013,40(3):339-344.

[21]GuoZ,ZhangR,LiJ,et al.Effectoftelmisartanontheexpressionofadiponectinreceptorsandnicotinamideadeninedinucleotidephosphateoxidaseintheheartandaortaintype2diabeticrats[J].CardiovascDiabetol,2012,11:94.

(学术编辑：刘尚清)

本刊网址：http：//www.nsmc.edu.cn

作者投稿系统：http：//noth.cbpt.cnki.net

邮箱：xuebao@nsmc.edu.cn

Observation on the stability of model of type 2 diabetes mellitus in rats induced by high-fat diet and STZ

YIN Cheng-kun1，LIU Yan1,LI Xiao-xia2，PENG Jia-yu2，DANG Wang3，LUO Cheng3，HU Tao3，FU Ze-yu4，WEN Xiao-hong1

(1.DepartmentofHistologyandEmbryology;2.DepartmentofClinicalMedicine,Grade2013;3.DepartmentofLaboratoryMedicine,Grade2014;4.DepartmentofAnesthesiology,Grade2014,NorthSichuanMedicalCollege,Nanchong637000,Sichuan,China)

Objective：To explore the stability of model of type 2 diabetes mellitus in rats induced by high-fat diet and streptozotocin.Methods：Eighty-seven male SD rats were randomly divided into control group and model group. Rats in the model group received intraperitoneal injection of 30 mg/kg STZ after having been fed high-fat diet for 8 weeks.Rats in the control group received intraperitoneal injection of equal dose acidified saline after having been fed regular chow for 8 weeks.All rats of two groups were respectively fed high-fat diet or regular chow for 12 weeks after having made model.Indexes,including body weight,fasting blood glucose,fasting serum insulin,total cholesterol,triglycerides,free fatty acids,insulin sensitivity, insulin resistance and intraperitoneal glucose tolerance test were respectively detected at different time points.Results：The model success rate was 38%.The body weight of model group was lower than that of control group, the fasting blood glucose was significantly higher than that of control group and the blood glucose at 1 hour and 2 hours after injection of glucose was significantly higher than that of control group after having made model. The fasting serum insulin of model group was significantly lower than that of control group after having made model for 2 weeks and there was no significant difference in the fasting serum insulin between the control and the model group after having made model for 12 weeks, while the insulin resistance index of model group was significantly higher than that of control group and the insulin sensitivity index was significantly lower than that of control group at the same time. The total cholesterol and triglycerides of model group were significantly higher than that of control group after having been fed high-fat diet for 8 weeks. The total cholesterol, triglycerides and free fatty acid of model group were significantly higher than that of control group after having made model for 2 weeks.Conclusion：The type 2 diabetic model in rats induced by high-fat diet feeding combined with STZ had better stability.

Type 2 diabetes mellitus；High-fat；Streptozotocin；Rat；Stability of model

10.3969/j.issn.1005-3697.2016.02.09

四川省教育厅重点项目(13ZA0225)；川北医学院重点培育项目(CBY13-A-ZP15)

2015-11-01

殷成坤(1989-)，男，硕士研究生。E-mail:1032139042@qq.com 通讯作者：文晓红，E-mail：xhongwen@sina.com

时间：2016-4-25 11∶31

http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1254.R.20160425.1131.018.html

1005-3697(2016)02-0178-05

R587.1

A