自發(fā)性糖尿病模式動物

1、自發(fā)性糖尿病模式動物、NOD (non-obese diabetes )鼠 模式動物發(fā)現(xiàn)的由來由日本鹽野義制藥公司從ICR小鼠中發(fā)現(xiàn)到白內障易發(fā)型模式動物中培養(yǎng)出來的，他們依照下列幾個 步驟加以篩選：（1）先嬪O血糖值的高低；（2）血糖值低的族群以多尿（頻尿），尿糖強陽性；（3）外觀癥 狀為消瘦型，造就出胰島素依存性糖尿病模式NOD。病狀的特征為頻尿、多飲、高血糖、尿酸強陽性， 高膽固醇血癥，毛色為白色帶有微微乳白的色調，由白內障易發(fā)型模式動物中選出血糖值高的小鼠。臨床癥狀以胰島炎的發(fā)生為主，且發(fā)病者以雌性為主，雌雄之比例大約為9： 1，可以很清楚了解與性賀爾蒙有 關。約4周齡左右時雌鼠即有顯

2、著的頻尿及消瘦，母鼠會將哺乳中幼鼠吃掉或有哺育困難等現(xiàn)象發(fā)生。 一只NOD大鼠每天可喝水達250mL （正常大鼠約30-50mL/K/天）,又在一個月后可以看到從肛門流出 血來或在飼育盒中頻繁的走來走去，最后消瘦致死。疾病模式動物被用來作為研究人類年輕消瘦型糖尿病模式，其評價很高，小鼠mouse）的主要組織適合抗原（Major Histocompatibility Complex； MHC）為 class I-III，NOD 的 class I 為 H-2k 是 d haplo type，而 H-2D 是 6 haplo type。class II在小鼠是I-A，I-E等2種，NOD的特征是沒

3、有被發(fā)現(xiàn)有I-E但I-A的a chain特異的突變。 最近NOD特定遺傳基因的轉植成功之動物被成功做出，在不久將來糖尿病的發(fā)生機制將可被進一步了 解。目前這種疾病模式動物可以向日本Cler社（東京）買得到，還有一種人類年輕消瘦型糖尿病，胰 島素依存糖尿?。↖DDM）模式動物：B.B,大鼠（B.B. Rat）亦被開發(fā)出。二、糖尿病 OLETF 大鼠（OLETF Rat）糖尿病是1985年由WHO依照胰島素依存性糖尿?。↖DDM）和胰島素非依存性糖尿?。∟IDDM）分 成兩類。OLETF（Otsuka Long-Evans Tokushima Fatty）大鼠是大冢制藥德島研究所開發(fā)出來，以后又開

4、發(fā)出LETO （Long-Evans Tokushima Otsuka）大鼠，即完全不發(fā)病的當作對照組，OLETF大鼠是長期持續(xù)高血糖及 糖尿病性合并癥，特別是人類糖尿病性腎病的特征絲球體結節(jié)性病變（Kimmelstiel-Wilson lesion）可 以被發(fā)現(xiàn)。疾病模式動物的由來大冢制藥德島研究所于1982年向加拿大的Charles River購入Close colony的Long-Evans的大鼠，在飼 養(yǎng)中不見有體重急劇減少，而是肥胖且尿糖陽性的大鼠被發(fā)現(xiàn)。從此以后經(jīng)由肥胖、尿糖陽性與口服葡 萄糖的負荷試驗（Oral glucose tolerance test； OGTT）不耐受性等

5、人擇育種，發(fā)展出OLETF系統(tǒng)。臨床特征及病理組織臨床上其糖尿病是以雄性為多，以OGTT型不耐受性之糖尿病大鼠經(jīng)育種后，在25周齡發(fā)病率約87.7%， 耐糖障礙7.2%，正常型的4.8%。OLETF大鼠是離乳后開始肥胖，隨年齡增加更加明顯，在發(fā)病后尿糖 的排泄是徐徐的增加，體重是顯著的減少。在組織病理上：（1）5周齡即可被H&E染色觀察到輕微胰島 炎；（2）25周齡用AZAN染色觀察到有結締組織增生且胰島有如島狀分割相；（3）25周齡胰島素染色， 可見胰島有肥大現(xiàn)象；（4）85周齡可見胰臟內充滿脂肪。又55周齡以后腎臟絲球體內有結節(jié)狀出現(xiàn)。即 人類所謂的糖尿病性腎病的特征。OLETF大鼠是可以

6、看到如OGTT不耐受性結果的糖尿病，經(jīng)長期間以后會徐徐惡化且最后表現(xiàn)出IDDM 樣的癥狀，但此時的腎臟病變很像人類的NIDDM病患之。若有需要OLETF大鼠時可以向日本大冢制 藥德島研究所申請購買。三、WBN/kob 大鼠（WBN/kob Rat）WBN/kob大鼠是瑞士巴士德老人病研究所及德國波恩大學病理學研究所利用了 50年的時間從Wistar 系的WBN大鼠作近親交配得來，后來，波恩大學選了數(shù)對給日本東大醫(yī)科學研究所，在1980年日本 國立衛(wèi)生試驗所對WBN/kob大鼠長期觀察中，發(fā)現(xiàn)到此品系的大鼠在年齡的增加時會有尿糖陽性，低 體重，白內障、高血糖等癥狀出現(xiàn)，因而發(fā)展此新的自然發(fā)病之糖

7、尿病樣式動物。目前被報告使用的糖尿病模式動物有B.B.大鼠、NOD小鼠，兩者皆屬于I型糖尿病模式。而KK小鼠、 db/db小鼠則為II型糖尿病模式，兩型皆有明顯不同的病征。例如WBN/kob的胰島素分泌不全，對于 外因性胰島素有高感受性，低體重等與BB大鼠、NOD小鼠很類似，然和NOD小鼠的性別差異則相反， WBN/kob的發(fā)病年齡很晚，發(fā)病經(jīng)過很緩慢，此和B.B,大鼠，NOD小鼠有明顯的不同，又WBN/kob 大鼠會因飼料的不同而受到影響，若是飼以飼料MM3,繁殖用飼料K1,特殊繁殖用飼料MB3此三種 飼料用之，則發(fā)病率是100%。胰臟的組織病理為胰外分泌障礙顯著被觀察到，B.B.大鼠和NO

8、D小鼠在初期組織病理變化上，b細胞 被破壞，a細胞正常，但WBN/kob則a、b細胞皆有障礙。WBN/kob的ketosis的傾向則較顯著，而 發(fā)病時的病變、病程等皆和人類糖尿病性合并癥之病變很相似。眼睛的病變，雄性大鼠再生后18個月齡會因發(fā)病而讓兩眼有白濁出現(xiàn)，尤其生后24個月齡則為確定 100%的白內障癥狀。尤其糖尿病發(fā)病之WBN/kob有大腿骨的骨鈣鹽量的減少，此則和人類的糖尿病骨 減少癥相似。目前此WBN/kob糖尿病模式動物相當被使用，若研究人員需要可以索取。將來本中心研 發(fā)組可以作為向日本索取疾病模式實驗動物的服務窗口。四、.SHR/N-cp:起源：該品系是美國國家健康動物遺傳資源

9、研究所培育的用于肥胖癥研究的兩個同源 品系之一。由SHR/N雌性與正常血壓的SD雄性大鼠雜交培育幾代后自發(fā)出現(xiàn)突變肥胖基因(cp)，將 這一基因導入SHR/N品系，最少回交12次以排除非cpKoletsky基因。但純合體(cp/cp)不能繁殖使得回 交復雜化，解決這一問題需要對每代進行測試交配以識別下一輪回交需要的雜合體。完全回交的 SHR/N-cp品系在遺傳上靠cp基因區(qū)別于其配偶SHR/N品系。雜合體交配產(chǎn)生的大鼠胖瘦比為1:3， 瘦大鼠中2/3為雜合體(cp/+)，1/3為純合體(+/+)。引自北京實驗動物科學9(1):33,1992.品系特征及用途： 自發(fā)高血壓-NIH肥胖大鼠品系(S

10、HR/N-cp)是新培育的一個用于肥胖癥和糖尿病研究的遺傳動物模型。 肥胖大鼠表現(xiàn)出的和組織病理學特征與人的非胰島素性糖尿病相似。這是唯一的雌雄性都顯示不耐葡萄 糖的嚙齒動物模型。SHR/N-cp品系肥胖癥的特性主要是脂肪聚積層，脂肪細胞體積和數(shù)量增加并損害 發(fā)熱作用。雄性肥胖大鼠是輕度高血壓，當飼喂高糖類食物時，表現(xiàn)出與人非胰島素依賴性糖尿病相似 的代謝改變，包括胰島素分泌過多，高血脂，不耐葡萄糖和糖尿癥。雄性肥胖大鼠與同窩瘦者相比，除 血清胰島素外，其它激素，如葡萄糖調節(jié)激素等(皮質甾酮、胰高血糖素、生長激素和胰生長激素抑制 素)也分泌升高。該品系患有糖尿病并發(fā)癥。SHR/N-cp品系大鼠

11、中所發(fā)現(xiàn)的與糖尿病有關的組織形態(tài)變化包括胰島 增生，肝細胞脂變，腎病和內耳毛細胞喪失，雌性肥胖大鼠還出現(xiàn)腎上腺皮質肥大。肥胖大鼠腎組織的 形態(tài)改變包括糖尿癥和炎癥(間質炎性浸潤)，與糖尿病有關的腎小球病變特性是節(jié)段性、彌散性和節(jié)結 性毛細管間的系膜擴張。在雌雄性肥胖大鼠中均顯示出相似的腎小球病變，而雌性受影響的程度較輕。 喂蔗糖飼料比淀粉吏能加重腎臟病變。SHR/N-cp肥胖大鼠的主要機能并發(fā)癥是腎功能失常，飼喂高糖 類飼料3個月后，肥胖雄性糖尿病SHR/N-cp大鼠與肥胖雄性非糖尿病LA/N-cp大鼠相比，腎小球濾 過率降低，出現(xiàn)蛋白尿。動物模型中，與高血糖有關的其它功能并發(fā)癥是胰腺的胰島素

12、分泌失常和適 應性產(chǎn)熱能力降低。五、.WDF/Ta-fa來源：H.Ikeda和Takeda化學工業(yè)公司1971年引入Wister Kyoto大鼠，進行近交培育 而成。1984年轉入Vassar學院肥胖病研究中心的動物模型中心和印第安納醫(yī)學院糖尿病研究培訓中心。 引自北京實驗動物科學9(1):35,1992。品系特征：肥胖雄鼠具有高血糖、高胰島素血病和不耐受葡萄糖， 并且對胰島素敏感性低的特征。與非肥胖的對照大鼠相比，肝臟對胰島素具有抗性、胰臟對輸入精氨酸 反應表現(xiàn)異常。非胰島素依賴型糖尿病(NIDDM)表現(xiàn)出性別二型性，僅雄性肥胖WDF/Ta-fa個體才表 現(xiàn)出糖尿病綜合癥。然而當雌性WDF/

13、Ta-fa飼喂高糖飼料或飲用30%蔗糖溶液時，它們也表現(xiàn)出與雄 性WDF/Ta-fa肥胖大鼠相同的高血糖、高胰島素血癥、對胰島素敏感性低的癥狀。WDF/Ta-fa和Zucker 大鼠兩者都有肥胖基因fa，但它們在新陳代謝上卻有幾點不同。雄性肥胖WDF/Ta-fa大鼠比雄性肥胖 Zucker大鼠血糖濃度更高，更不耐受葡萄糖，對胰島素的抗性也更大，但是，高血脂癥卻比較輕。5.SHHF/Mcc-cp：來源:McCune 教授 1983 年從 GDSearle 的 Miller 博士處引進。最初確定為 SHR/N -cp 的同源品系，SHR/N-cp是Koletsky肥胖大鼠(帶cp基因的雜合體大鼠)

14、與SHR/N(自發(fā)高血壓)大鼠回交 培育而成的，是回交第七代以后的大鼠。SHR/N-cp大鼠來自回交第14代，與此亞系之間可能有20% 的離散基因，故將此亞系定為SHHF/Mcc-cp。引自北京實驗動物科學9(2):44,1992。品系特征：高血 壓(100%)，肥胖癥(25%)和CHF(在最近親緣關系中為100%)。肥胖癥是常染色體隱性(cp/cp)表現(xiàn)性狀， 而高血壓是受多因素的影響。SHHF模型與人的高血壓一糖尿病性心臟病相類似。六、II型糖尿病小鼠KK介紹The Ay mutation was introduced onto the KK strain background by Dr

15、. Nishimura in Japan. The Upjohn (Upj) colony of KK-Ay mice was initiated from mice acquired from Takeda Chemical Industries (Osaka, Japan) by Dr. George Gerritsen in 1983, at which time they had been inbred for 100 generations. The original KK-Ay strain was developed following initial crosses of Ay

16、/a mice with mice of one of the inbred KK strains established from native Japanese mice (Kondo et al. 1957). As the diabetic characteristics of KK mice are generally considered to be of polygenic origin (Coleman 1982, Reddi and Camerini-Davalos 1988) and as Kondo established multiple sublines of KK

17、mice, it is uncertain how closely related KK/Upj-Ay/J is to other KK strains.七、Obesity Zucker rat (db/db鼠)是一種變態(tài)的大鼠，食欲奇佳，經(jīng)常暴飲暴食,導致體重超重，外形十分 肥胖，但是生殖能力退化而成為不孕的動物，.其缺乏瘦素受體(leptin )而是導致其肥胖的原因，主要用來做 肥胖，高血脂及高胰島素血癥等實驗動物模型來實驗糖尿病突變基因(db)于1 9 6 6年在美國Jackson Laboratory發(fā)現(xiàn)于C57BL/Ks品系小鼠。它是隱性體染 色體基因突變，位于第四業(yè)染色體(第八基因

18、結群)。這種糖尿病小鼠(C52BL/KsJ=db/db)是目前應用于 研究人類糖尿病最好的動物模型。純合子糖尿病小鼠(db/db),于三至四周齡時，即顯現(xiàn)其征兆。這種小鼠有過度肥胖癥的傾向。糖尿病小 鼠于三至八周齡時，體重即加速增重，有時可達到約4 5公克(正常小鼠體重約12至2 0公克)。然 后小鼠的體重就開始逐漸減輕直至發(fā)病致死。過度肥胖癥(obesity)常與過度采食有關，同時在臨床上也會出現(xiàn)血糖過多癥。這種小鼠血糖濃度于四周 齡時，每100ml血液中含有300毫克。小鼠于十二周齡時，血糖含量可高至每100ml血液中有500亳 克。每當小鼠血糖含量超過250亳克/100ml血液，一些臨床

19、癥狀就呈顯出來，例如糖尿glycosuria)、多 尿(polyuria)、和劇渴(polydipsia)等。一般正常小鼠其血糖每100ml血液中，含有140至180亳克。糖尿病幼鼠其血中胰島素的含量各有差異。小鼠在幼年時，血漿中胰島素濃度先逐漸升高，直至八周齡 左右，再漸漸地下降到正常含量。然而當小鼠到達十二周齡之后，其含量只保持約正常量的25%，直 到發(fā)病致死為止。糖尿病小鼠其壽命較短，約共有四至六個月，因而于病理變化上較少出現(xiàn)于腎臟、肺、心臟和眼睛。只 有胰臟內蘭氐小島有明顯的糖尿病變。蘭氐小島的?細胞呈現(xiàn)退化及顆粒遞減的現(xiàn)象。這種C57BL/KsJ-db品系的繁殖育種方式，系由帶有糖尿

20、病基因的異型合子小鼠(db/db)，雌與雄都是不 能生殖。但是糖尿病小鼠的卵巢移植到正常小鼠時其卵巢則表現(xiàn)功能正常。雄性糖尿病小鼠睪丸較小， 且呈現(xiàn)較少精子形成功能。八、ob/ob鼠，小鼠ob基因分別位于第6和7號染色體，長度約20kb，由3個外顯子和2個內含子組 成。編碼的蛋白質含167個氨基酸殘基，分泌到血中的產(chǎn)物為含146個氨基酸的蛋白質，原稱為肥胖蛋 白(OB)。ob基因突變不能表達OB的肥胖小鼠(ob/ob)，注射OB后食欲降低、體重減輕，減肥作用 明顯。因而Halaas等人于1996年將OB改稱為leptin (LEP)，國內多數(shù)人將之譯為瘦素。ob基因僅在 白色脂肪細胞表達，即脂肪細胞是血循環(huán)中LEP的唯一來源ob/ob小鼠由于ob基因105位密碼子由CGA 突變?yōu)門GA，成為終止密碼子，不能合成有生物活性的LEP，血中缺乏LEP，因此在出生19天就表現(xiàn) 多食、肥胖、糖尿病和不育；用基因重組LEP治療后，上述癥狀全部消失。反之，在第4號常染色體 LEPR的JAK (Janus蛋白酪氨酸激酶)基因點突變的db/db小鼠八、中國地鼠 中國地鼠(Chineseham ster )的自發(fā)性遺傳性糖尿病最早是由美國的M eier和Yerganian報道的，它是將健康的中國地鼠通過近親繁殖而獲得。國內山西醫(yī)學院 制成的這種模型以中輕度高血糖為特征，動物為非肥胖型,血清胰島素