糖尿病是由多种疾病因素复合导致的以慢性血糖水平增高为特征的全身慢性代谢性疾病,与家族遗传、环境因素以及自身免疫相关,高血糖则是由于胰岛素分泌缺陷或其生物作用受损,或两者兼有引起。根据发病原理的不同,糖尿病可以分为I型糖尿病(胰岛素绝对缺乏)和II型糖尿病(胰岛素进行性分泌不足或抵抗)。
动脉粥样硬化(Atherosclerosis,AS)是指动脉内膜中发生脂质物沉积和炎症反应,形成斑块并进展至动脉壁,从而导致动脉血管狭窄、硬化以及/或者完全阻塞的一种慢性进行性疾病。动脉粥样硬化的风险因素之一是高胆固醇血症,即总胆固醇(TC)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平升高;其他风险因素还包括:炎症、氧化应激和胰岛素抵抗。
非酒精性脂肪性肝(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)是一种以肝实质细胞脂肪变性和脂肪贮积为特征的临床病理综合征。其疾病谱包括单纯的肝脏脂肪变性、非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis,NASH)、肝纤维化,甚至可以进展成肝硬化和肝癌。
(一)糖尿病动物模型
1、STZ注射诱导Ⅰ型糖尿病:STZ即链脲佐菌素(streptozotocin),其亚硝基脲结构能够选择性地损伤胰岛β细胞,损伤后的胰岛重构,继而纤维化。注射大剂量STZ完全损伤胰岛,胰岛素绝对缺乏,形成Ⅰ型糖尿病。STZ现用现配2%浓度,大鼠腹腔注射单次即可,注射量50mg/kg(注意回抽,严禁注入胃肠道)。注射STZ溶液2天或者3天后,连续3天采用尿糖检测试纸检测尿糖水平,血糖水平采用葡萄糖氧化酶法检测即可,若尿糖≥3+,血糖持续升高,说明注射操作成功。一周后大鼠可出现三多一少症状,再次检测,若尿糖≥3+,血糖≥16.67mmol/L,说明造模成功。
2、高脂高糖诱导Ⅱ型糖尿病:6周龄C57小鼠喂饲高糖高脂饲料4-8周,观察体重显著上升(胰岛素抵抗形成)。连续5天腹腔注射低剂量 STZ,避免单次高剂量导致的高死亡率。注射后每3天检测空腹血糖,当血糖≥11.1mmol/L且持续稳定时,模型成功;未达标可追加低剂量 STZ 注射。
(二)动脉粥样硬化动物模型
1、C57BL/6小鼠造模:使用MD12017(20%脂肪、1.25%胆固醇、0.5%胆酸钠)喂食该型小鼠12周后,能诱导小鼠TC水平与LDL-C水平升高及轻度的动脉粥样硬化症状(如产生胆固醇蓄积的泡沫细胞、脂沉积或脂纹)。
2、apoE-/-小鼠造模:MD12015(21%乳脂、0.15%胆固醇)喂食10周后,主动脉、冠状和肺动脉出现动脉粥样硬化病变,也出现并发症钙沉积。
3、LDLR-/-小鼠:使用MD12017(20%脂肪、1.25%胆固醇、0.5%胆酸钠)喂食12周后,主动脉、冠状和肺动脉出现动脉粥样硬化病变。
(三)NASH动物模型
1、胆碱-蛋氨酸缺乏(MCD)模型:MCD饮食喂养小鼠2周后就会出现广泛的肝脏炎症,6周后出现明显肝纤维化。ALT水平也随着肝细胞肿胀变性而逐渐升高。MCD饮食所引起的肝脏病理改变与人类NASH相似,炎症、纤维化和肝细胞凋亡比HFD或西方饮食的小鼠更快、更严重。MCD模型的局限性在于,它与人类NASH的代谢特征有差异,动物不伴超重或肥胖,无IR和低血清胰岛素、空腹血糖、瘦素和甘油三酯水平。因此,通常db/db或ob/ob小鼠喂养MCD饮食可以更好地复制人类NASH病理过程。
2、高胆固醇饮食(HCD)诱导:饮食中的胆固醇是动物模型和人类脂肪性肝炎和肝脏炎症进展的关键因素。单独给予HCD(1%)的小鼠显示血清胰岛素水平显著升高,但肝脏重量、甘油三酯、FFA、ALT水平仅略有增加。而高胆固醇或高脂肪联合高胆固醇饮食喂养小鼠,小鼠NASH的特征更明显。高脂肪(15%)、高胆固醇(1%)饮食(HFHC)饲喂的小鼠体重增加和肝脏脂质沉积更加显著,血清ALT水平可升高10倍,脂肪组织炎症(高TNF-α的基因表达)和肝纤维化。所有这些特征在HFHC小鼠中比单纯HFD或HCD小鼠中更显著。
3、高果糖饮食诱导:Wistar大鼠使用含70%果糖的饲料喂养5周,大鼠肝脏出现大泡性脂肪变、小叶内炎症程度、肝内TG含量明显升高,肝内白介素(IL-6)、TNF-α的表达量也明显升高。使用高脂肪高果糖(HFHF)饮食喂养C57BL/6小鼠后发现,果糖消耗对于肝脏脂肪沉积进展为肝纤维发生是必要的,伴有肝脏氧化应激,转化生长因子TGF-β1驱动的肝纤维形成和胶原沉积在HFHF饮食的小鼠中增加,高脂肪高果糖(HFHF)饮食诱导小鼠可建立NASH伴肝纤维化动物模型。
4、db/db小鼠高铁饮食:高铁饮食诱导的db/db小鼠可见肝细胞膨胀、炎性细胞活化、肝脏炎症免疫细胞活化,以及纤维形成、肝脏氧化应激增加、肝线粒体脂肪酸β受损氧化。
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