近年來糖尿病患病率和死亡率明顯增加，在我國已成為了繼心血管疾病和腫瘤之后位列第三位的多發(fā)病和慢性非傳染性疾病。在糖尿病患者中，Ⅱ型糖尿病約占 90％以上。Ⅱ型糖尿病主要由胰島素抵抗和胰島素分泌不足引起，構建糖尿病動物模型能夠較好地模擬糖尿病的發(fā)生與發(fā)展過程，有利于揭示糖尿病的發(fā)病機制以及治療藥物的篩選，在生物醫(yī)學和轉化醫(yī)學等領域具有廣泛的應用價值。

傳統構建Ⅱ型糖尿病動物模型的方法主要包括自發(fā)性和誘導性建模，其方法較成熟，操作簡單，能更好地模擬Ⅱ型糖尿病的發(fā)生與發(fā)展過程。利用基因工程技術構建相關基因型的Ⅱ型糖尿病動物模型，有利于從基因和分子水平上闡述人類糖尿病的發(fā)病機制。

本文主要介紹不同Ⅱ型糖尿病動物模型的優(yōu)點、缺點和適用范圍，為揭示糖尿病的發(fā)病機制及治療奠定理論基礎。

實驗動物選擇

嚙齒類動物(如大鼠、小鼠)的基因組與人類基因組具有較高的同源性，并且關于嚙齒類動物基因圖譜的研究較為成熟，因此，嚙齒類動物常用作動物模型來進行病理機制的研究和藥物研發(fā)。在具體選擇上，由于自發(fā)性 2 型糖尿病小鼠如 db/db 小鼠及基因編輯小鼠價格昂貴，而大鼠相對價廉易得；且大劑量的STZ 使用會不可避免的提高小鼠死亡率，故目前國內外傾向用大鼠進行造模。

實驗方法

1 誘導型

誘導性Ⅱ型糖尿病動物模型是指通過物理、生物和化學等致病因素，損傷動物胰或胰島細胞進而導致胰島素缺乏，或運用各種拮抗劑對抗胰島素的作用，人工誘導具有Ⅱ型糖尿病特征的動物模型。構建誘導性Ⅱ型糖尿病模型的方法比較簡單，造模率較高，目前廣泛應用于Ⅱ型糖尿病的研究，但缺點是造模時間較長。

（1）胰腺切除法

胰腺切除法是最早的糖尿病動物模型的構建方法。狗的胰腺被切除后，出現多尿、多飲、多食和嚴重的糖尿現象。切除胰腺的豬的葡萄糖耐量低于正常，從而可構建糖尿病模型。

（2）膳食誘導法

膳食誘導法是目前較為簡單方便的糖尿病動物模型的構建方法，一般利用高糖高脂的飼料連續(xù)飼喂實驗動物，其原理為糖在體內直接可導致高血糖，在長期高糖膳食誘導下引起糖代謝異常，繼而導致Ⅱ型糖尿病，此外，高脂引起的脂代謝異常，進而導致Ⅱ型糖尿病。

（3）化學藥物誘導法

STZ

STZ 是目前使用最廣泛的糖尿病動物模型化學誘導劑，它能對哺乳動物胰島 β 細胞產生特異性毒性，STZ 主要通過產生自由基損傷 β 細胞的功能，引起胰島素合成減少，從而誘發(fā)糖尿病。為了取得良好的Ⅱ型糖尿病造模效果，STZ 常與胰腺切除法聯合使用。通過手術切除實驗動物的胰腺鉤突及體尾部，然后局部或全身注射 STZ，進而構建胰島素分泌不足的Ⅱ型糖尿病動物模型。這種方法的優(yōu)點是克服了切除全部胰所致的其他器官的嚴重創(chuàng)傷，且避免了大劑量使用 STZ 對其他組織器官的嚴重損傷。此外，STZ 還可以聯合高脂飲食誘導Ⅱ型糖尿病。高脂飼料誘導大鼠 6 ~ 8 周后出現胰島素抵抗，然后腹腔注射小劑量的STZ，Ⅱ型糖尿病的造模成功率可達 79％。STZ 的劑量受高能飲食喂養(yǎng)時間的影響，高能飲食誘導的時間越長，動物的胰島素抵抗表現越明顯，所需的 STZ 劑量就相應減少，STZ 給藥途徑或者模型建立的標準不同也會造成所需 STZ 的劑量出現差異。

四氧嘧啶

四氧嘧啶的機理與 STZ 相似，主要通過產生超氧自由基破壞 β 細胞，導致胰島素合成減少，但與STZ 相比，四氧嘧啶引起的高血糖癥具有不穩(wěn)定性和可逆性。因此，由四氧嘧啶引起的糖尿病模型不足以恰當地評估抗糖尿病藥物的降血糖作用。

2 基因工程糖尿病動物模型

Ⅱ型糖尿病是由多個基因表達改變聯合環(huán)境和遺傳因素等共同引起的，而基因工程構建的Ⅱ型糖尿病動物模型具有較高的單基因模擬，因此很難完全模擬臨床實際中的Ⅱ型糖尿病的發(fā)生與發(fā)展過程。

外周組織器官的胰島素抵抗和胰島 β 細胞分泌功能障礙是Ⅱ型糖尿病發(fā)病過程中的兩個重要環(huán)節(jié)，胰島素信號轉導缺陷是產生胰島素抵抗和影響胰島素分泌的重要機制。

胰島素受體(IR)、 胰島素受體底物(IRS)、胰島素樣生長因子1受體(IGF1R)是常見的糖尿病相關基因。胰島素與 IR 結合后可以激活酪氨酸激酶，使 IRS 發(fā)生磷酸化，磷酸化的IRS可以激活磷脂酰肌醇-3-激酶 (PI3K) / 蛋白激酶 B(PKB) 信號通路。PKB 一方面可以直接激活哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR)，另一方面還可以通過結節(jié)性硬化復合體 (TSC)間接調控 mTOR 的表達。進而影響糖轉運蛋白的合成和降低血糖水平。

研究發(fā)現，IR 基因缺失純合子( IR－ / －) 小鼠在出生不久后會出現代謝紊亂、生長遲緩、輕度胰島素抵抗、β 細胞增生和高胰島素血癥；IRS－1 基因缺失純合子(IRS-1－/－)小鼠在成年后出現胰島素抵抗與 β 細胞增生。類胰島素生長因子 1 (IGF1)與 IR 具有相似的結構，可通過與 IGF1R 結合來介導類胰島素效應，IGF1 基因缺失患者表現出嚴重的胰島素抵抗與高血糖水平。

瘦素與Ⅱ型糖尿病的發(fā)生也有密切關系。瘦素與瘦素受體相結合后，通過兩條途徑發(fā)揮其生理功能。一是作用于下丘腦的代謝調節(jié)中樞，抑制食欲、減少能量攝入，即中樞途徑。二是影響胰島素的釋放、葡萄糖的吸收及代謝等方面，即外周途徑。在外周途徑中，瘦素通過Janus 激酶 2(JAK2)依賴性途徑激活肝細胞中 AMP 激活的蛋白激酶(AMPK)，并影響 mTOR 信號通路，進而調節(jié)葡萄糖轉運蛋白的易位和細胞表面水平。

瘦素缺乏或瘦素抵抗能夠影響機體脂代謝和糖代謝的過程，從而誘發(fā)Ⅱ型糖尿病。此外，轉錄因子 7 類似物 2基因是迄今為止發(fā)現的與Ⅱ型糖尿病相關性最強的基因之一，有調節(jié)胰島素分泌、外周胰島素抵抗以及維持血糖水平穩(wěn)定的功能，TCF7L2 基因變異型患者的胰島素分泌水平降低，更易患Ⅱ型糖尿病。葡萄糖激酶是肝細胞和胰島 β 細胞中葡萄糖代謝途徑中的第一個關鍵酶，對于血糖穩(wěn)態(tài)的維持具有重要的調節(jié)作用。

腫瘤壞死因子受體超家族成員 9 (TNFRSF9) 基因可以通過編碼 CD137 影響非肥胖糖尿病(NOD)小鼠的糖尿病進程，T 細胞在敲除 TNFRSF9 基因后可促進Ⅱ型糖尿病的發(fā)展。胰十二指腸同源盒 1 (PDX1)在胰腺發(fā)育及 β 細胞功能維持中起重要調控作用，PDX1 基因純合缺失會導致胰腺發(fā)育不全，胰島素分泌障礙，從而導致糖尿病。ATP 敏感性鉀 ( K-ATP)通道的亞基內向整流鉀通道(Kir6. 2) 也能夠調節(jié)胰島素分泌，當血糖濃度升高時，β 細胞代謝活躍，產生大量 ATP，ATP與 Kir 6. 2 結合后使 K-ATP 通道關閉，引起細胞膜去極化，使電壓依賴性的鈣離子通道開放，鈣離子內流引起胰島素釋放。因此，這些與糖尿病相關的基因常被選擇作為基因工程改造的對象，以模擬糖尿病的發(fā)生。

造模評價

Ⅱ?型糖尿病動物模型的探索建立已趨于成熟，但仍難以完全模擬人類 T2DM 的發(fā)病過程型，目前常用的造模方式優(yōu)劣不一：

1. 自發(fā)模型發(fā)病過程與人類有很多相似之處，但其實驗動物數量較少，繁殖的條件高、成本高，且沒有明確的成模標準；

2. 基因工程模型雖發(fā)病機制層面上與人類最為接近，但現仍處于摸索階段、技術難度大，難以大規(guī)模應用；

3. 高脂飼料誘導模型，造模周期長，血糖升高個體差異大，模型較難控制；

4. 單純化學誘導模型難以造成 2 型糖尿病的主要病理特征——胰島素抵抗，且成模率不高；

5. 飲食誘導和化學誘導結合可以有效模擬出胰島素抵抗及胰島素分泌不足，且造模時間短，是最為普遍的方法。

因此，在研究 II 糖尿病發(fā)病機制的過程中，要盡量選擇最合適的糖尿病動物模型，如何利用較低的成本在短時間內成功構建Ⅱ型糖尿病動物模型也是以后的研究需要解決的難題。