地塞米松诱导少肌性肥胖小鼠模型的建立与评价

鲁飞翔，李 军，周仙杰，刘 飞，朱德生，刘庆春

地塞米松诱导少肌性肥胖小鼠模型的建立与评价

鲁飞翔1，李 军2，周仙杰1，刘 飞3，朱德生2，刘庆春1

目的通过观察地塞米松诱导C57BL/6小鼠脂肪和肌肉的变化，探究建立理想少肌性肥胖（sarcopenic obesity，SO）小鼠模型的方法。方法 23只6～7月龄雄性C57BL/6小鼠按随机数字表法分为对照组（n=11）和实验组（n=12）。对照组采用0.9%生理盐水、实验组采用10 mg/kg地塞米松磷酸钠注射液，连续皮下注射6周，分别于造模第3、6、9、12、15、21、28、35、42天测量两组的摄食量、体重和体成分；最后一次给药24 h后，利用水迷宫测量小鼠的游泳速度和轮式跑台测量小鼠的掉落次数以评价小鼠的肌肉功能。结果（1）从造模第1天开始，实验组平均每日摄食量较对照组明显增加[（4.49±0.22）g vs（3.55±0.21）g；t=-8.554，P＜0.05]；（2）从造模第21天起，实验组平均体重较对照组明显增加[（34.22±2.28）g vs（31.03±2.65）g；t=-3.345, P=0.003]；（3）体成分方面，从造模第28天起，实验组平均筋肉含量较对照组明显降低[（21.55±1.21）g vs（23.23±1.40）g；t=3.657，P=0.001]，而从造模第6天起，实验组平均脂肪含量较对照组明显增加[（8.80±1.58）g vs（4.96±1.40）g； t=-5.773，P＜0.05]；（4）肌肉功能方面，实验组平均游泳速度较对照组显著下降（t=2.825，P=0.010），平均轮式跑台掉落次数较对照组显著增多（t=-2.094，P=0.020）。结论连续皮下注射地塞米松诱导成年小鼠能够建立理想的SO小鼠模型。

地塞米松；少肌性肥胖；肌肉质量；肌肉功能

人口老龄化和肥胖是全球面临的两大公共健康问题。随着年龄增长，老年人的身体成分发生重大变化，一方面表现为肌肉质量和功能的逐渐下降，即肌肉衰减综合征（sarcopenia）；另一方面表现为体脂和内脏脂肪的增加。肌肉衰减综合征最早由Rosenberg于1989年提出，泛指增龄性肌量减少和肌力下降[1]。2010年，欧洲老年人肌肉衰减综合征工作组（European working group on sareopenia in older people, EWGSOP）提出了目前广泛使用的肌肉衰减综合征定义，即老年人骨骼肌质量、力量及功能下降的一种病症[2]。近年来，与年龄有关的骨骼肌质量减少和体脂增加，被定义为少肌性肥胖（sarcopenic obesity，SO）[3]。肌肉衰减综合征和肥胖并存会协同增加老年人代谢功能紊乱和心血管疾病风险，因而通过评价SO以代替单独评价脂肪或肌肉的变化能更准确地评估老年人的不良风险结果。但迄今为止，该病的病因及发病机理尚未阐明，预防和干预措施仍不完善。因此，构建SO动物模型对临床研究具有重要意义。

糖皮质激素，又名“肾上腺皮质激素”，是由肾上腺皮质分泌的一类甾体激素，具有调节糖、脂肪和蛋白质生物合成及代谢的作用。作为糖皮质激素的一种，地塞米松具有抗炎、抗过敏和抗休克的功效，但长期注射会导致体重增加、肌肉萎缩、脂肪向心性堆积等副作用[4]。笔者拟利用皮下注射地塞米松诱导成年C57BL/6小鼠SO模型，并利用目前最精确的活体动物体成分测量仪器——Echo MRITM，准确监测肌肉量的变化情况，评价模型的建立效果，通过两种行为学实验设备对小鼠的肌肉功能进行综合评价，以期为构建理想的SO小鼠模型提供实验指导。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验动物 6～7月龄雄性C57BL/6小鼠23只，无特定病原体（specific pathogen free，SPF）级，体重（31.01 ±3.25）g，购自北京维通利华实验动物技术有限公司，实验动物合格证号:SCXK（京）2012-0001。小鼠饲养于通风良好、清洁的动物房中，室温21～25℃，相对湿度45%～55%，12 h昼夜照明节律，自由摄食和饮水。动物实验经动物福利委员会审批。

1.1.2 药物及仪器 地塞米松磷酸钠注射液规格: 5 mg/ml（国药集团荣生制药有限公司，国药准字H41020036）；Echo MRITM小动物体成分分析仪购自汇佳生物股份（中国）有限公司；Morris水迷宫和YLS-4C转棒式疲劳仪均购自北京众实迪创科技发展有限责任公司。

1.2 方法

1.2.1 试剂配制 地塞米松的配置:将5 mg/ml地塞米松磷酸钠注射液取1 ml与4 ml 0.9%生理盐水混匀配成浓度为1 mg/ml的新鲜地塞米松。

1.2.2 动物分组与造模 实验室适应性饲养1周后，对小鼠进行称重和排序，按随机数字表分成2组，对照组11只，实验组12只，每只单笼饲养。造模方法:每天分别给予对照组和实验组小鼠皮下注射0.9%生理盐水和10 mg/kg地塞米松，皮下给药体积均为0.1 ml/10 g，连续6周，1次/d。期间各组给予充足的饲料和水，垫料每周更换一次，保持干燥。

1.2.3 体成分测量 准确称量体重后，直接将小鼠放置在一定大小的透明塑料动物舱内（仪器配备分40 g、80 g和100 g三个型号，本实验选用40 g型号的动物舱），将动物舱插入Echo MRITM侧面的管状空间，通过仪器专用的控制和分析软件扫描，测量小鼠的筋肉、脂肪、自由水和总水含量。其中测量得到的筋肉含量可直接反映小鼠的整体肌肉量。

1.2.4 肌肉功能测试 （1）水迷宫去平台，加入适量牛奶，混匀直至水变成乳白色，将小鼠放入水中，水迷宫视频分析系统记录小鼠的游泳轨迹，计算90 s内游泳平均速度；（2）参照并改进轮式跑台制造疲劳模型的方法，经摸索确定测试小鼠肌肉功能的转速为25 r/min，每次10 min，共3次，每跑10 min休息1 min，计算小鼠在3次测试期间掉落的次数。

1.2.5 模型评鉴指标 造模期间每天观察小鼠的一般状态，主要包括精神状态、毛发颜色、活动情况等；分别于造模第3、6、9、12、15、21、28、35、42天测量两组的摄食量、体重和体成分，最后一次给药24 h后测量游泳速度和从轮式跑台上掉落次数。实验组肌肉质量（筋肉含量）和功能相比对照组降低为造模成功。

1.3 统计学处理 采用SPSS 17.0统计软件分析，计量资料以表示，两组间比较采用独立样本t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。两组不同时间点摄食量、体重、体成分比较采用Bonferroni校正法，对应的检验水准调整为α=0.005。

2 结 果

2.1 一般状态 对照组皮毛顺滑且有光泽，精神状态良好，较为活泼；而实验组体型明显肥胖，毛色光泽度较差，中间夹杂的白毛较多，反应迟缓，活动较少（图1）。

2.2 两组摄食量的比较 从造模开始，实验组平均每日摄食量为（4.49±0.22）g，较对照组的（3.55±0.21）g明显增加，差异有统计学意义（t=-8.554，P＜0.05），不同时间段两组平均每日摄食量不同，差异均有统计学意义，见表1。

表2 两组小鼠造模前及造模后各时间点体重、筋肉含量及脂肪含量的比较

表2 两组小鼠造模前及造模后各时间点体重、筋肉含量及脂肪含量的比较

注:对照组，皮下注射0.9%生理盐水；实验组，皮下注射10 mg/kg地塞米松

观察指标 造模前造模后第3天 第6天 第9天 第12天体重对照组 30.77±2.79 30.66±2.50 30.56±2.45 30.83±2.51 31.17±2.49实验组 31.27±3.73 32.00±2.86 32.69±2.74 33.08±2.44 33.66±2.35 t值 -0.359 -1.187 -1.964 -2.174 -2.466 P值 0.723 0.246 0.062 0.041 0.022筋肉含量对照组 23.30±1.44 23.37±1.23 23.96±1.35 23.47±1.23 23.21±1.27实验组 23.73±1.82 22.47±0.86 22.37±0.91 22.37±0.88 22.16±1.01 t值 -0.623 2.015 2.164 2.421 2.198 P值 0.536 0.053 0.039 0.023 0.038脂肪含量对照组 5.30±1.44 4.40±1.35 4.30±1.27 4.79±1.38 4.93±1.37实验组 5.49±1.91 6.16±1.66 6.94±1.68 7.62±1.68 8.17±1.65 t值 -0.269 -2.775 -4.212 -4.390 -5.097 P值 0.788 0.011 ＜0.005 ＜0.005 ＜0.005观察指标 造模后第15天 第21天 第28天 第35天 第42天体重对照组 31.75±2.83 31.31±2.70 31.01±2.77 31.20±2.76 30.88±2.77实验组 34.04±2.19 34.62±2.23 34.22±2.35 34.15±2.46 34.27±2.48 t值 -2.159 -3.189 -3.086 -3.148 -3.081 P值 0.040 0.004 0.005 0.004 0.005筋肉含量对照组 23.41±1.78 23.45±1.39 23.20±1.40 23.25±1.22 23.64±1.66实验组 22.14±0.90 22.05±0.83 21.70±0.84 21.40±1.00 21.52±1.91 t值 2.118 2.912 3.088 3.953 2.835 P值 0.041 0.007 0.005 0.001 0.004脂肪含量对照组 5.34±1.50 5.20±1.55 4.92±1.53 5.33±1.70 4.90±1.69实验组 8.66±1.56 9.13±1.66 9.04±1.74 9.47±2.09 9.54±1.81 t值 -5.203 -5.850 -6.001 -5.187 -6.329 P值 ＜0.005 ＜0.005 ＜0.005 ＜0.005 ＜0.005

2.3 两组体重比较 造模前及造模第3、6、9、12、低于对照组，这可能与地塞米松对成年小鼠主要通过促进蛋白质降解而诱发肌肉衰退有关[12]；实验组小鼠摄食量在造模初期即出现显著增加，这可能与地塞米松刺激胃产生胃酸和胃蛋白有关[13]。本研究还发现实验组小鼠造模从第6 天起脂肪含量明显增加，从第21天开始体重明显增加，提示地塞米松引起小鼠脂肪量增多可能是小鼠体重增加的主要原因。而实验组小鼠脂肪含量的增加主要是由于地塞米松通过促进肝脏脂肪从头合成，增加循环中的脂肪流量，促进脂肪组织中脂肪的沉积[14]。

本研究采用国际最先进的Echo MRITM精准地检测小鼠筋肉及脂肪含量的变化，该仪器利用核磁共振成像的原理，能够测量活体实验动物的脂肪、筋肉、自由水及总水含量，具有快速、精准、无需对动物进行麻醉等优点[15]。由于目前缺乏能够明确测量小鼠肌肉功能的仪器，因此本研究采用水迷宫测量小鼠的游泳速度和轮式跑台测量小鼠的掉落次数两种行为学实验设备对小鼠的肌肉功能进行综合评价，实现了动物模型评价指标与临床诊断标准的高度一致性。

总之，地塞米松不仅能明显增加小鼠的脂肪含量并降低其肌肉质量，还能显著降低小鼠的肌肉功能，可建立理想且可靠的SO小鼠模型。但本研究未深入探究地塞米松主要通过促进蛋白分解还是抑制蛋白合成而导致肌肉衰退，今后将进一步从分子和蛋白水平检测地塞米松的促蛋白分解和抑蛋白合成方面的作用。

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（2017-01-10收稿2017-02-09修回）

（本文编辑 付 辉）

Evaluation and establishment of a sarcopenic obesity mouse model induced by dexamethasone

LU Feixiang1, LI Jun2, ZHOU Xianjie1, LIU Fei3, ZHU Desheng2, and LIU Qingchun1.
1. Purchasing Center, General Hospital of Chinese People's Armed Police Force, Beijing 100039, China; 2. Laboratory Animal Center, Peking University, Beijing 100871， China；3. Department of Information, Third Hospital of Beijing Municipal Corps， Chinese People's Armed Police Force, Beijing 100141, China
Corresponding author: LIU Qingchun, E-mail: lqc@vip.163.com

ObjectiveThe study objective was to explore the construction method of an ideal sarcopenic obesity (SO) mouse model by observing the changes of fat and muscle in C57BL/6 mice induced by dexamethasone.MethodsTwenty-three 6-7 months old male C57BL/6 mice were divided into control group (n=11) and experimental group (n=12) by the means of random number table allocation, the control group was treated with 0.9% normal saline while the experimental group was treated with 10 mg/kg dexamethasone sodium phosphate injection, both groups were given subcutaneous injections for consecutive six weeks. The food intake, body weight and body composition of these mice were measured every three days in the first two weeks and every seven days in the following four weeks; to evaluate the function of the mice comprehensively the swimming speed in the water maze and the number of times the mice fell off the rotary treadmill 24 hours after the last dosing were measured.Results(1) From the first day of the model establishment, the average daily food intake of the experimental group increased significantly compared to the control group [(4.49±0.22) g vs (3.55±0.21) g；t=-8.554，P＜0.05]; (2) From the twenty-first day of the model establishment, the average weight of the experimental group increased significantly compared to the control group [(34.22±2.28)g vs (31.03±2.65) g; t=-3.345, P=0.003]; (3) As for the body composition, from the twenty-eighth day of the model establishment, the average muscle content in the experimental group was significantly lower than the control group [(21.55±1.21) g vs (23.23±1.40) g; t=3.657, P=0.001], and from the sixth day of the model establishment, the average fat content in the experimental group was significantly increased compared to the control group [(8.80±1.58) g vs (4.96±1.40) g; t=-5.773, P＜0.05]; (4) As for muscle function, the average swimming speed of experimental group decreased significantly compared to the control group (t=2.825, P=0.010), the average number of times the experimental mice fell off the rotary treadmill significantly increased compared to the control group (t=-2.094, P=0.020).ConclusionsAn ideal SO mouse model can be established through the continuous administration of subcutaneous injections of dexamethasone for adult mice.

dexamethasone; sarcopenic obesity; muscle mass; muscle function

R965.1

10.13919/j.issn.2095-6274.2017.03.008

武警总医院院级课题（WZ2016019）

1. 100039 北京，武警总医院采购中心；2. 100871，北京大学实验动物中心；3. 100141，武警北京总队第三医院信息科

刘庆春，E-mail: lqc@vip.163.com