Ⅱ型糖尿病模型构建实验步骤和关键参数

学术   2024-10-18 17:28   北京  


Ⅱ型糖尿病模型构建


大鼠 小鼠 


➽Ⅱ型糖尿病模型构建

Ⅱ型糖尿病(Type 2 Diabetes Mellitus, T2D)是一种慢性疾病,其特点是胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能障碍,导致胰岛素分泌不足或效率降低。T2D通常发生在胰岛素抵抗之后,是代谢综合征的一部分,与肥胖、不良饮食习惯和缺乏体力活动等环境因素密切相关。T2D的发病机制尚不完全清楚,但已知炎症、内质网应激、氧化应激和异位脂质沉积等多种途径可能共同导致胰岛素抵抗或胰岛β细胞功能障碍。Ⅱ型糖尿病(T2DM)动物模型是研究糖尿病发病机制和新药物效果的重要工具。


➽常用的二型糖尿病大小鼠模型

诱导型T2D动物模型:通过化学物质如链脲佐菌素(Streptozotocin, STZ)诱导小鼠发展成糖尿病。STZ可以选择性破坏胰岛β细胞,导致胰岛素分泌不足。例如,C57BL/6J小鼠、SD大鼠、Wistar大鼠等,在高脂饲料喂养后联合STZ注射可以建立长期稳定的T2D模型。

       自发性T2D动物模型:这类模型无需人为处理即可自发出现以高血糖为特征的糖尿病。例如,KK小鼠和KK-AY小鼠是通过近交培育获得的,它们表现出明显的糖耐量异常和胰岛素抵抗。

       转基因T2D动物模型:通过基因工程手段创建的模型,如ob/ob小鼠和db/db小鼠,它们分别携带瘦素基因和瘦素受体基因的突变,导致肥胖和糖尿病。


➽动物的选择

研究表明,不同的T2D小鼠模型在代谢特征上存在差异。例如,db/db小鼠(无论是B6还是BKS背景)都会在4周龄开始出现高血糖和高胰岛素,但B6背景的小鼠在后期可能会出现血糖恢复,而BKS背景的小鼠则会持续高血糖。此外,研究还发现,ob/ob和db/db小鼠在炎症调性、胆汁酸代谢、短链脂肪酸谱和肠道菌群组成上存在差异,这些差异可能有助于解释两种基因模型中肥胖或糖尿病状态发展的潜在机制。

       在建模过程中,研究者需要考虑模型的适用性,包括是否适合研究特定的T2D发病机制或药物筛选。同时,模型的遗传背景、年龄、性别和环境因素也会影响模型的表现,因此在设计实验时应予以充分考虑。



➽高脂喂养联合STZ造模

        目前,构建二型糖尿病大小鼠模型的常用方法包括高脂饮食诱导和链脲佐菌素(STZ)注射相结合的方式。这种方法首先通过高脂饮食诱发胰岛素抵抗,然后通过小剂量STZ注射造成胰岛β细胞的部分损伤,从而模拟二型糖尿病的病理生理状态。

实验步骤和关键参数


1、实验动物通过高糖高脂饲料(例如D12492,脂肪供能占比60%)喂养4-6w,引发胰岛素抵抗,于注射STZ前禁食12~20h。


2、药品配制:

柠檬酸钠缓冲液的配制:将2.10 g柠檬酸加入双蒸水100 ml配成柠檬酸母液, 称为A液;将2.94g柠檬酸三钠加入双蒸水100 ml配成柠檬酸钠母液,称为B液;将A、B液按1:1比例混合,pH计测定pH值,调定溶液pH=4.0,即是所需配制STZ的0.1 mol/L柠檬酸钠缓冲液。(该溶液也可使用成品缓冲液)

STZ溶液的配制:STZ应在冰上快速溶解于预先冷却的柠檬酸钠缓冲液中,并通过0.22 μm滤膜过滤除菌。STZ冻干粉应从-20°C冰箱取出后,室温干燥避光放置一段时间以彻底解冻。注意避光配制,现用现配,在30分钟内注射完毕。


3、注射剂量:

大鼠常用剂量:30~50 mg/kg一次性腹腔注射

小鼠常用剂量:50~100mg/kg一次性腹腔注射


4、注射方法

STZ可以通过腹腔注射或尾静脉注射给药。常用方式为腹腔注射,且以上参考剂量为腹腔注射对应剂量。


5、模型鉴定

注射STZ后,通过测量血糖水平来评估模型的成功。通常,空腹血糖值(FBG)大于11.1毫摩/升或随机血糖值(PBG)大于16.7毫摩/升,可以判定为二型糖尿病模型成功。



6、注意事项

饲料选择:常用D12492,此外,还有研究使用了含有20%猪油、20%白砂糖和60%普通老鼠饲料制成的高糖高脂饲料来诱导大鼠的T2DM模型。在选择高脂饲料时,应确保饲料的成分能够有效地诱导动物模型中的胰岛素抵抗和其他相关的代谢变化。这些饲料的具体配方可能会根据实验设计和目标有所不同,但它们通常包含较高比例的脂肪和适量的糖,以模拟高热量饮食对动物代谢的影响。在实施实验之前,应仔细考虑饲料的组成,并根据实验动物的种类和年龄进行适当调整。

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