动物模型建立详细方法第一期-糖尿病模型

第一部分：前言与模型选择

糖尿病主要分为1型糖尿病（T1DM，胰岛素绝对缺乏）和2型糖尿病（T2DM，胰岛素抵抗伴相对缺乏）。选择正确的造模方法完全取决于您的研究目的。

本指南将重点介绍最常用、可操作性最强的STZ诱导法，并简要介绍高脂饮食诱导法。

第二部分：STZ诱导1型糖尿病（T1DM）模型

1. 原理：
链脲佐菌素（Streptozotocin, STZ）是一种对胰腺β细胞具有高度特异毒性的氨基葡萄糖-亚硝基脲化合物。它通过GLUT2葡萄糖转运体进入β细胞，引起DNA烷基化，导致β细胞坏死和凋亡，从而造成胰岛素合成和分泌绝对缺乏，模拟T1DM状态。

2. 实验动物：

• 物种品系： SD大鼠、Wistar大鼠、C57BL/6小鼠是最常用选择。小鼠对STZ更敏感。

• 年龄与体重： 通常选择6-8周龄的青年雄性动物（雌性激素有保护作用，血糖波动较大）。大鼠体重180-220g，小鼠体重18-22g。

• 饲养环境： SPF级动物房，标准光照周期（12/12小时明暗交替），自由饮水进食。造模前需适应性饲养至少一周。

3. 试剂与器材：

• 试剂： 链脲佐菌素（STZ）粉末、柠檬酸（Citric Acid）、柠檬酸钠（Sodium Citrate）、生理盐水（0.9% NaCl）、血糖试纸及血糖仪、尿液试纸。

• 器材： 电子天平、精密pH试纸、移液器、涡旋混合器、低温离心机、冰盒、胰岛素注射器（1mL）或微量注射器、动物秤、恒温箱。

4. 关键步骤：

a. STZ溶液的配制：

• 溶剂： 必须使用0.1 mol/L、pH=4.2-4.5的柠檬酸钠-柠檬酸缓冲液来溶解STZ。因为STZ在中性水溶液中极不稳定，半衰期很短，酸性缓冲液可使其稳定1-2小时。

• 配制方法：

1. 先配制0.1 mol/L的柠檬酸溶液（A液）和0.1 mol/L的柠檬酸钠溶液（B液）。

2. 将A液和B液按一定比例混合（约A:B = 1:1.32），调节pH至4.2-4.5，即为 citrate buffer。

3. 临用前，将STZ粉末迅速溶解在预冷的citrate buffer中，配制成1%-2%的溶液（例如，大鼠常用浓度50mg/kg，可配成10mg/mL）。整个过程需在冰上操作，避光。

• 警告： STZ是致癌物，操作时需佩戴手套、口罩且在通风橱中进行。

b. 造模操作：

• 禁食： 为达到最佳效果，动物在注射STZ前应禁食不禁水12-16小时（例如前一天晚上撤食），以避免食物影响STZ的吸收和β细胞的敏感性。

• 注射：

• 大鼠（SD/Wistar）： 单次大剂量腹腔注射（i.p.）或尾静脉注射（i.v.）50-65 mg/kg。

• 小鼠（C57BL/6）： 多次小剂量腹腔注射（i.p.）40-50 mg/kg/天，连续5天。此法可模拟自身免疫过程，模型更稳定。

• 剂量： 物种和品系差异很大，需预实验或参考文献。

• 途径： 腹腔注射（i.p.）最常用；尾静脉注射（i.v.）效果更确切，但操作难度大。

• 恢复： 注射后1-2小时，动物可能出现低血糖反应（颤抖、瘫软），需密切观察。注射6小时后，提供充足的含糖饮水（5%-10%葡萄糖水） 以防止初始低血糖期导致的死亡。24小时后恢复正常饮水。

5. 模型成功评估标准：

• 时间点： 通常在STZ注射后72小时（3天） 和第7天进行评估。

• 血糖检测： 尾尖采血，使用血糖仪测量空腹血糖（禁食6小时后）。

• 成功标准： 空腹血糖 ≥ 16.7 mmol/L (300 mg/dL) 且伴有“三多一少”（多饮、多尿、多食、体重下降）症状。

• 辅助验证： 可进行葡萄糖耐量试验（OGTT）和胰岛素耐量试验（ITT），模型组应表现出糖耐量异常和胰岛素分泌功能严重受损。

第三部分：STZ联合高脂饲料诱导2型糖尿病（T2DM）模型

1. 原理：
先通过高脂饮食喂养诱导胰岛素抵抗（模拟T2DM前期），再使用低剂量的STZ轻微破坏β细胞功能，导致代偿失调，出现高血糖。此模型更接近人类T2DM的发病进程。

2. 步骤：

1. 高脂饮食诱导胰岛素抵抗： 取6-8周龄雄性大鼠/小鼠，喂食高脂饲料（通常含45%-60%脂肪）4-8周。

2. 低剂量STZ注射： 高脂饮食结束后，禁食12小时，一次性腹腔注射低剂量STZ（大鼠：25-35 mg/kg； 小鼠：100 mg/kg 需参考文献）。也可采用多次小剂量注射（如30mg/kg/天，连续3天）。

3. 继续高脂饮食： STZ注射后，继续喂食高脂饲料2-4周。

4. 模型评估： 在STZ注射后1-2周测量空腹血糖。成功标准：空腹血糖 ≥ 11.1 mmol/L (200 mg/dL)。此模型不仅血糖升高，通常还伴有高胰岛素血症、血脂异常和肥胖。

第四部分：高脂饮食诱导的肥胖/胰岛素抵抗模型（T2DM前期）

1. 原理：
长期摄入高热量饲料导致动物肥胖，脂肪堆积，引发炎症反应和胰岛素抵抗，但血糖可能正常或轻度升高，是研究胰岛素抵抗和代谢综合征的理想模型。

2. 步骤：

1. 取4-6周龄雄性C57BL/6小鼠（该品系易发饮食诱导肥胖）。

2. 喂食高脂饲料（45%-60%脂肪）8-16周。

3. 定期监测体重、空腹血糖和空腹胰岛素。

4. 评估标准：

• 体重显著高于普通饲料组。

• 计算胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）：HOMA-IR = (空腹血糖 × 空腹胰岛素) / 22.5。模型组的HOMA-IR值显著升高。

• OGTT和ITT实验显示糖耐量异常和胰岛素敏感性下降。

第五部分：注意事项与伦理

1. 动物福利： 糖尿病模型动物会承受痛苦（多饮、多尿、消瘦、可能发生酮症酸中毒甚至死亡）。必须严格按照动物伦理规定操作。

• 终点人道主义标准： 设定明确的实验终点。如动物体重下降超过20%、严重嗜睡、脱水、血糖持续高于33.3 mmol/L (600 mg/dL) 或出现其他垂危迹象时，应立即实施安乐死。

• 监测： 每天观察动物的状态、体重、饮水量和食量。

2. STZ稳定性： STZ溶液必须现用现配，且在冰上避光保存，30分钟内用完。

3. 个体差异： 即使同一品系、同一剂量，个体反应也不同，需要有足够的样本量（通常每组不少于10只）。

4. 对照组： 必须设置相应的对照组（如注射等量citrate buffer的正常对照组、普通饮食组等）。

5. 验证： 不能仅凭一次血糖测量就判断成模，应在不同时间点多次测量确认。

总结

选择何种造模方法，取决于您的具体科学问题。STZ单次大剂量注射是构建T1DM的经典方法，而STZ联合高脂饮食是构建T2DM的常用且有效的方法。在进行正式实验前，进行预实验以确定最适合您实验条件的STZ剂量是成功的关键。