2型糖尿病动物(大小鼠)模型详细介绍
糖尿病主要分为1型和2型糖尿病,其中2型糖尿病约占90%,已经成为继癌症、心血管疾病之后的第三大严重威胁人类健康的重大疾病,因此对其研究也越发重要,理想的动物模型是研究疾病病理和治疗疾病的关键。
2型糖尿病简介
2型糖尿病(Type 2 diabetes, T2D)主要表现为胰岛素相对不足或胰岛素分泌正常但存在胰岛素抵抗,血糖升高。超重、高血压、血脂异常、年龄增加、工作压力大、高热量饮食等是诱发2型糖尿病的主要因素。
常见2型糖尿病动物模型
建立2型糖尿病的动物模型的主要发生机制是引发胰岛素抵抗和(或)β细胞功能障碍为主,主要包括以下几种模型:
①单基因肥胖模型,如常见的ob/ob和db/db大小鼠,ZDF大鼠;
②多基因肥胖模型;
③饮食诱导模型,主要指高脂饲料诱导型;
④其他非肥胖型模型;
⑤其他β细胞功能障碍模型。
如下表1所示,列举了上述常见的糖尿病模型,诱导机制及应用。接下来我们就经典的糖尿病动物模型作详细介绍。
表1. 2型糖尿病啮齿动物模型
一
单基因肥胖模型
单基因肥胖模型如上表所示主要包括:ob/ob和db/db小鼠,ZDF大鼠,Mc4r KO大小鼠等。其中ob/ob和db/db小鼠目前已经成为应用最为广泛的2型糖尿病模型,下面以它们为主作详细介绍。
二
饮食诱导肥胖模型
特点:需要制备或者购买高脂饲料,饲料代价昂贵,造模需要周期较长,但造模相对简单。
三
糖尿病其他药物靶点模型
除了我们上述提到的动物模型外,另外陆续报道也发现了一些潜在的糖尿病药物靶点[4-8],目前我们实验室已成功构建了部分相关小鼠模型,如G蛋白偶联受体家族:GPR35、GPR40、GPR119、GPR120、GPR131(TGR5)、GPR146、GPR162等,均有研究表明,它们与糖尿病的发生发展有着密切关系。现以TGR5举例说明:
TGR5与肥胖、糖尿病以及代谢综合症相关,目前已确定为潜在糖尿病药物靶点,而且TGR5激动剂已成为潜在的抗糖尿病治疗药物,如我们实验室发表文章《A Novel TGR5 Activator WB403 Promotes GLP-1Secretion and Preserves Pancreatic β-cells in Type 2 Diabetic Mice》结果显示TGR5激动剂可以刺激TGR5使肠内皮细胞分泌GLP-1控制血糖水平,增加能量消耗,改善β细胞功能,达到降低血糖的功能,如图4所示[3]。
图4. TGR5激动剂在db/db糖尿病小鼠的降糖效果。A,B分别是治疗4周的空腹血糖(FBG)和餐后血糖(PBG),C,D是血清的糖化血红蛋白(HbA1c)水平[3]
综上所述为2型糖尿病研究中应用最广泛的几类动物模型,回顾一下主要包括基因突变类(ob/ob和db/db小鼠,Mc4r KO大小鼠及ZDF大鼠等)及高脂饲料诱导的模型等。
参考文献
[1]Chen Y, Lu W, Gao N, et al. Generation of obese rat model by transcription activator-like effector nucleases targeting the leptin receptor gene[J]. Science China Life Sciences, 2016: 1-6.
[2]You P, Hu H, Chen Y, et al. Effects of Melanocortin 3 and 4 Receptor Deficiency on Energy Homeostasis in Rats[J]. Scientific Reports, 2016, 6.
[3]Zheng C, Zhou W, Wang T, et al. A novel TGR5 activator WB403 promotes GLP-1 secretion and preserves pancreatic β-cells in type 2 diabetic mice[J]. PloS one, 2015, 10(7): e0134051.
[4]Divorty N, Mackenzie A E, Nicklin S A, et al. G protein-coupled receptor 35: an emerging target in inflammatory and cardiovascular disease[J]. Frontiers in Pharmacology, 2015: 41-41.
[5]Steneberg P, Rubins N, Bartoovshifman R, et al. The FFA receptor GPR40 links hyperinsulinemia, hepatic steatosis, and impaired glucose homeostasis in mouse[J]. Cell Metabolism, 2005, 1(4): 245-258.
[6]Rayasam G V, Tulasi V K, Davis J A, et al. Fatty acid receptors as new therapeutic targets for diabetes[J]. Expert Opinion on Therapeutic Targets, 2007, 11(5): 661-671.
[7]Kolar G R, Grote S, Yosten G L, et al. Targeting orphan G protein-coupled receptors for the treatment of diabetes and its complications: C-peptide and GPR146.[J]. Journal of Internal Medicine, 2016.
[8]H A R, Hong E, Sanchezmunoz F, et al. Expression of the orphan receptors GPR22, GPR162, GPR27 and GPR17 in cardiovascular tissues of diabetic rats (1051.7)[J]. The FASEB Journal, 2014.