老年db/db小鼠运动功能评价

樊蕊 康家伟 郝云涛 徐美虹 李勇

(北京大学公共卫生学院营养与食品卫生学系，北京 100191)

糖尿病周围神经病变(DPN)是糖尿病常见的并发症，主要表现为肢端麻木和皮肤刺痛。DPN是糖尿病患者跌倒的危险因素，而跌倒是重要的致残致亡因素〔1〕。DPN可加重糖尿病步态和平衡稳定性损害，诱发足溃疡〔2〕。db/db小鼠是研究人类 2 型糖尿病的理想动物模型〔3〕。目前学者对于db/db小鼠生命特征的研究多集中在20周龄以下，而对于老年db/db小鼠生命特征和生存质量并未见报道，Catwalk较早应用于脊髓损伤模型功能学评价〔4〕，随后应用扩展到动物疼痛模型〔5〕、类风湿关节炎模型〔6〕、脑缺血模型等〔7〕，但尚少见应用于糖尿病模型中。本文利用此评价方法，对老年db/db小鼠运动机能和特点进行评估，为提高糖尿病老年患者的生存质量评价提供依据。

1 材料与方法

1.1实验动物 db/db小鼠(20只)及与之周龄、性别匹配的非糖尿病健康同窝出生(db/m)小鼠(20只)，体重20 g，饲养终生。由北京大学医学部实验动物中心提供(实验动物生产许可证号：SCXK(京) 2016-0010)，屏障环境动物房(实验动物使用许可证号：SYXK(京)2016-0041)，SPF级动物房，饲养环境温度21～23℃，湿度50%～60%。以美国营养学会(AIN-93G)动物饲料作为基础饲料，所有动物自由饮水进食。待正常饲养至70周龄，进行各项指标的测定。70周龄db/db小鼠16只纳入模型对照组，70周龄db/m小鼠20只纳入正常对照组。领取20只正常饲养至35周龄的db/db小鼠作为青年对照组，进行相同指标的测定。

1.2试剂与仪器 安稳血糖仪及试纸购自中国三诺公司；YLS-1A多功能小鼠自主活动记录仪购自济南益延科技发展有限公司；CatWalk XT10.6 动物步态采集分析系统购自荷兰Noldus公司。

1.3方法

1.3.1动物一般状态 各组记录动物的活动度、毛发光泽、摄食量、饮水量及体重。

1.3.2随机空腹血糖检测 监测空腹血糖，测定前禁食6 h，测定时剪尾尖取血，采用血糖仪测定及记录。

1.3.3自主活动情况测定 将小鼠放入自主活动仪的活动箱内，先适应15 min，再记录小鼠5 min内活动次数和时间，然后取出小鼠。

1.3.4爬网能力评价 将小鼠放在垂直金属网上，金属网(长度1.5 m，宽带0.5 m)置于距地面0.5 m处，记录每只小鼠在金属网上停留时间。

1.3.5步态情况评价 为了让小鼠适应通道环境，首先对小鼠进行行为学训练，训练期间不做数据记录。将小鼠放置于仪器前端跑道上，待其自由探索至跑完全程，并进入仪器末端的暗盒中，认为成功完成1次训练。若小鼠迟迟没有进行向前的探索，则人为于小鼠后方给予一定的刺激，直至小鼠进入暗盒。每只小鼠每天训练3次，连续训练7 d，直至所有小鼠能在无外界刺激的条件下不停顿且匀速的行走至跑道末端。正式测试期间如果小鼠出现踌躇、往回跑、停止等情况，则需要重新再跑。合格的跑动中须包含有7～8个连续步数。每只小鼠测试至少要有3次有效跑动结果，之后用软件CatWalk XT Version10.6 分析，取各个指标均值用于最后的统计分析。步序：正常步序与总步伐的比值；摆动：一只爪未与玻璃板接触的持续时间；摆动速度：一只爪在完成一个步幅所需的摆动相时间；步幅：同一只爪连续两次落地的距离；步幅时间：同一只爪两个连续最初接触玻璃板之间的距离；支撑相比例：支撑相时间在步幅周期占有的百分比；站立：同一只爪从接触地面开始到完全离开地面的时间。

1.4统计学方法 采用SPSS20.0软件进行方差分析、t检验。

2 结 果

2.1各组体重和血糖水平比较 模型对照组体重显著高于正常对照组和青年对照组，青年对照组体重显著高于正常对照组(P<0.05)。青年对照组和模型对照组血糖显著高于正常对照组(P<0.05)，青年对照组和模型对照组血糖无统计学差异(P>0.05)。见表1。

2.2各组自主活动和爬网能力比较 3组自主活动次数差异无统计学意义(P>0.05)，青年对照组和模型对照组累计活动时间、单次最长活动时间显著高于正常对照组(P<0.05)，青年对照组和模型对照组累计活动时间、单次最长活动时间无统计学差异(P>0.05)。3组爬网单次时间比较：模型对照组<青年对照组<正常对照组(P<0.05)。见表1。

表1 各组体重、血糖水平、自主活动和爬网能力比较

2.3老年db/db小鼠步态情况评价 3组步序、步调、平均速度比较：正常对照组>模型对照组>青年对照组(P>0.05)。见表2。3组摆动时间比较，模型对照组右前肢摆动时间显著高于正常对照组和青年对照组，青年对照组左前肢摆动时间显著低于模型对照组(P<0.05)。正常对照组和青年对照组右前肢摆动速度显著高于模型对照组，正常对照组左后肢摆动速度显著高于模型对照组和青年对照组(P<0.05)。3组步幅均无统计学差异(P>0.05)。模型对照组左右后肢步幅时间均显著高于正常对照组及青年对照组(P<0.05)。青年对照组左前肢支撑相比例显著高于正常对照组(P<0.05)。模型对照组右前肢和左后肢站立时间均显著高于正常对照组和青年对照组(P<0.05)。见表3。

表2 各组步态速度和协调性比较

表3 各组步态摆动、步幅、支撑站立情况比较

续表3 各组步态摆动、步幅、支撑站立情况比较

3 讨 论

db/db 小鼠主要表现为下丘脑缺陷，它不能产生饱感，合成代谢大于分解代谢，引起脂肪的堆积而肥胖〔8〕。db/db小鼠的发病过程与人类 2 型糖尿病表现极为相似，是研究人类 2 型糖尿病的理想动物模型〔9〕。研究发现，肥胖者和2型糖尿病患者多伴有骨骼肌功能障碍〔10〕，一方面不能将葡萄糖转化为能量，从而造成虚弱和疲惫，另一方面，由于葡萄糖不能被骨骼肌充分利用，而在体内堆积，造成血糖升高〔11〕。DPN病理改变早期表现为神经纤维脱髓鞘和轴突变形，schwann细胞增生，随着病程进展，表现为轴突变性和髓鞘纤维消失，可导致肌肉力量减弱或肌肉萎缩，影响踝、膝关节的活动功能，还可由于降低本体感受和增加反射反应的时间，从而影响平衡功能、肌肉强度和耐力〔12〕。糖尿病感觉运动神经病变患者有明显的步态改变，步速和步幅均降低〔13〕，糖尿病步态异常与患者足部肌无力，神经病变严重程度有关。随着病程间延长，肌肉质量逐渐下降，可影响患者的运动能力，步态不稳甚至跌倒〔14〕。研究提示，无论静态硬地直立还是硬、软地序贯变化，合并有症状和神经传导异常的DPN患者身体的摇摆幅度更大，摇摆率更强，平衡性、稳定性更差〔15〕。研究报道糖尿病患者出现运动协调性下降的症状〔16〕。糖尿病患者身体平衡能力下降，因此导致身体摇摆增加〔17〕。