自发性糖尿病模式动物

1、自发性糖尿病模式动物、NOD (non-obese diabetes )鼠 模式动物发现的由来由日本盐野义制药公司从ICR小鼠中发现到白内障易发型模式动物中培养出来的，他们依照下列几个 步骤加以筛选：（1）先嫔O血糖值的高低；（2）血糖值低的族群以多尿（频尿），尿糖强阳性；（3）外观症 状为消瘦型，造就出胰岛素依存性糖尿病模式NOD。病状的特征为频尿、多饮、高血糖、尿酸强阳性， 高胆固醇血症，毛色为白色带有微微乳白的色调，由白内障易发型模式动物中选出血糖值高的小鼠。临床症状以胰岛炎的发生为主，且发病者以雌性为主，雌雄之比例大约为9： 1，可以很清楚了解与性贺尔蒙有 关。约4周龄左右时雌鼠即有显

2、着的频尿及消瘦，母鼠会将哺乳中幼鼠吃掉或有哺育困难等现象发生。 一只NOD大鼠每天可喝水达250mL （正常大鼠约30-50mL/K/天）,又在一个月后可以看到从肛门流出 血来或在饲育盒中频繁的走来走去，最后消瘦致死。疾病模式动物被用来作为研究人类年轻消瘦型糖尿病模式，其评价很高，小鼠mouse）的主要组织适合抗原（Major Histocompatibility Complex； MHC）为 class I-III，NOD 的 class I 为 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种，NOD的特征是没

3、有被发现有I-E但I-A的a chain特异的突变。 最近NOD特定遗传基因的转植成功之动物被成功做出，在不久将来糖尿病的发生机制将可被进一步了 解。目前这种疾病模式动物可以向日本Cler社（东京）买得到，还有一种人类年轻消瘦型糖尿病，胰 岛素依存糖尿病（IDDM）模式动物：B.B,大鼠（B.B. Rat）亦被开发出。二、糖尿病 OLETF 大鼠（OLETF Rat）糖尿病是1985年由WHO依照胰岛素依存性糖尿病（IDDM）和胰岛素非依存性糖尿病（NIDDM）分 成两类。OLETF（Otsuka Long-Evans Tokushima Fatty）大鼠是大冢制药德岛研究所开发出来，以后又开

4、发出LETO （Long-Evans Tokushima Otsuka）大鼠，即完全不发病的当作对照组，OLETF大鼠是长期持续高血糖及 糖尿病性合并症，特别是人类糖尿病性肾病的特征丝球体结节性病变（Kimmelstiel-Wilson lesion）可 以被发现。疾病模式动物的由来大冢制药德岛研究所于1982年向加拿大的Charles River购入Close colony的Long-Evans的大鼠，在饲 养中不见有体重急剧减少，而是肥胖且尿糖阳性的大鼠被发现。从此以后经由肥胖、尿糖阳性与口服葡 萄糖的负荷试验（Oral glucose tolerance test； OGTT）不耐受性等

5、人择育种，发展出OLETF系统。临床特征及病理组织临床上其糖尿病是以雄性为多，以OGTT型不耐受性之糖尿病大鼠经育种后，在25周龄发病率约87.7%， 耐糖障碍7.2%，正常型的4.8%。OLETF大鼠是离乳后开始肥胖，随年龄增加更加明显，在发病后尿糖 的排泄是徐徐的增加，体重是显着的减少。在组织病理上：（1）5周龄即可被H&E染色观察到轻微胰岛 炎；（2）25周龄用AZAN染色观察到有结缔组织增生且胰岛有如岛状分割相；（3）25周龄胰岛素染色， 可见胰岛有肥大现象；（4）85周龄可见胰脏内充满脂肪。又55周龄以后肾脏丝球体内有结节状出现。即 人类所谓的糖尿病性肾病的特征。OLETF大鼠是可以

6、看到如OGTT不耐受性结果的糖尿病，经长期间以后会徐徐恶化且最后表现出IDDM 样的症状，但此时的肾脏病变很像人类的NIDDM病患之。若有需要OLETF大鼠时可以向日本大冢制 药德岛研究所申请购买。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国波恩大学病理学研究所利用了 50年的时间从Wistar 系的WBN大鼠作近亲交配得来，后来，波恩大学选了数对给日本东大医科学研究所，在1980年日本 国立卫生试验所对WBN/kob大鼠长期观察中，发现到此品系的大鼠在年龄的增加时会有尿糖阳性，低 体重，白内障、高血糖等症状出现，因而发展此新的自然发病之糖

7、尿病样式动物。目前被报告使用的糖尿病模式动物有B.B.大鼠、NOD小鼠，两者皆属于I型糖尿病模式。而KK小鼠、 db/db小鼠则为II型糖尿病模式，两型皆有明显不同的病征。例如WBN/kob的胰岛素分泌不全，对于 外因性胰岛素有高感受性，低体重等与BB大鼠、NOD小鼠很类似，然和NOD小鼠的性别差异则相反， WBN/kob的发病年龄很晚，发病经过很缓慢，此和B.B,大鼠，NOD小鼠有明显的不同，又WBN/kob 大鼠会因饲料的不同而受到影响，若是饲以饲料MM3,繁殖用饲料K1,特殊繁殖用饲料MB3此三种 饲料用之，则发病率是100%。胰脏的组织病理为胰外分泌障碍显着被观察到，B.B.大鼠和NO

8、D小鼠在初期组织病理变化上，b细胞 被破坏，a细胞正常，但WBN/kob则a、b细胞皆有障碍。WBN/kob的ketosis的倾向则较显着，而 发病时的病变、病程等皆和人类糖尿病性合并症之病变很相似。眼睛的病变，雄性大鼠再生后18个月龄会因发病而让两眼有白浊出现，尤其生后24个月龄则为确定 100%的白内障症状。尤其糖尿病发病之WBN/kob有大腿骨的骨钙盐量的减少，此则和人类的糖尿病骨 减少症相似。目前此WBN/kob糖尿病模式动物相当被使用，若研究人员需要可以索取。将来本中心研 发组可以作为向日本索取疾病模式实验动物的服务窗口。四、.SHR/N-cp:起源：该品系是美国国家健康动物遗传资源

9、研究所培育的用于肥胖症研究的两个同源 品系之一。由SHR/N雌性与正常血压的SD雄性大鼠杂交培育几代后自发出现突变肥胖基因(cp)，将 这一基因导入SHR/N品系，最少回交12次以排除非cpKoletsky基因。但纯合体(cp/cp)不能繁殖使得回 交复杂化，解决这一问题需要对每代进行测试交配以识别下一轮回交需要的杂合体。完全回交的 SHR/N-cp品系在遗传上靠cp基因区别于其配偶SHR/N品系。杂合体交配产生的大鼠胖瘦比为1:3， 瘦大鼠中2/3为杂合体(cp/+)，1/3为纯合体(+/+)。引自北京实验动物科学9(1):33,1992.品系特征及用途： 自发高血压-NIH肥胖大鼠品系(S

10、HR/N-cp)是新培育的一个用于肥胖症和糖尿病研究的遗传动物模型。 肥胖大鼠表现出的和组织病理学特征与人的非胰岛素性糖尿病相似。这是唯一的雌雄性都显示不耐葡萄 糖的啮齿动物模型。SHR/N-cp品系肥胖症的特性主要是脂肪聚积层，脂肪细胞体积和数量增加并损害 发热作用。雄性肥胖大鼠是轻度高血压，当饲喂高糖类食物时，表现出与人非胰岛素依赖性糖尿病相似 的代谢改变，包括胰岛素分泌过多，高血脂，不耐葡萄糖和糖尿症。雄性肥胖大鼠与同窝瘦者相比，除 血清胰岛素外，其它激素，如葡萄糖调节激素等(皮质甾酮、胰高血糖素、生长激素和胰生长激素抑制 素)也分泌升高。该品系患有糖尿病并发症。SHR/N-cp品系大鼠

11、中所发现的与糖尿病有关的组织形态变化包括胰岛 增生，肝细胞脂变，肾病和内耳毛细胞丧失，雌性肥胖大鼠还出现肾上腺皮质肥大。肥胖大鼠肾组织的 形态改变包括糖尿症和炎症(间质炎性浸润)，与糖尿病有关的肾小球病变特性是节段性、弥散性和节结 性毛细管间的系膜扩张。在雌雄性肥胖大鼠中均显示出相似的肾小球病变，而雌性受影响的程度较轻。 喂蔗糖饲料比淀粉吏能加重肾脏病变。SHR/N-cp肥胖大鼠的主要机能并发症是肾功能失常，饲喂高糖 类饲料3个月后，肥胖雄性糖尿病SHR/N-cp大鼠与肥胖雄性非糖尿病LA/N-cp大鼠相比，肾小球滤 过率降低，出现蛋白尿。动物模型中，与高血糖有关的其它功能并发症是胰腺的胰岛素

12、分泌失常和适 应性产热能力降低。五、.WDF/Ta-fa来源：H.Ikeda和Takeda化学工业公司1971年引入Wister Kyoto大鼠，进行近交培育 而成。1984年转入Vassar学院肥胖病研究中心的动物模型中心和印第安纳医学院糖尿病研究培训中心。 引自北京实验动物科学9(1):35,1992。品系特征：肥胖雄鼠具有高血糖、高胰岛素血病和不耐受葡萄糖， 并且对胰岛素敏感性低的特征。与非肥胖的对照大鼠相比，肝脏对胰岛素具有抗性、胰脏对输入精氨酸 反应表现异常。非胰岛素依赖型糖尿病(NIDDM)表现出性别二型性，仅雄性肥胖WDF/Ta-fa个体才表 现出糖尿病综合症。然而当雌性WDF/

13、Ta-fa饲喂高糖饲料或饮用30%蔗糖溶液时，它们也表现出与雄 性WDF/Ta-fa肥胖大鼠相同的高血糖、高胰岛素血症、对胰岛素敏感性低的症状。WDF/Ta-fa和Zucker 大鼠两者都有肥胖基因fa，但它们在新陈代谢上却有几点不同。雄性肥胖WDF/Ta-fa大鼠比雄性肥胖 Zucker大鼠血糖浓度更高，更不耐受葡萄糖，对胰岛素的抗性也更大，但是，高血脂症却比较轻。5.SHHF/Mcc-cp：来源:McCune 教授 1983 年从 GDSearle 的 Miller 博士处引进。最初确定为 SHR/N -cp 的同源品系，SHR/N-cp是Koletsky肥胖大鼠(带cp基因的杂合体大鼠)

14、与SHR/N(自发高血压)大鼠回交 培育而成的，是回交第七代以后的大鼠。SHR/N-cp大鼠来自回交第14代，与此亚系之间可能有20% 的离散基因，故将此亚系定为SHHF/Mcc-cp。引自北京实验动物科学9(2):44,1992。品系特征：高血 压(100%)，肥胖症(25%)和CHF(在最近亲缘关系中为100%)。肥胖症是常染色体隐性(cp/cp)表现性状， 而高血压是受多因素的影响。SHHF模型与人的高血压一糖尿病性心脏病相类似。六、II型糖尿病小鼠KK介绍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)是一种变态的大鼠，食欲奇佳，经常暴饮暴食,导致体重超重，外形十分 肥胖，但是生殖能力退化而成为不孕的动物，.其缺乏瘦素受体(leptin )而是导致其肥胖的原因，主要用来做 肥胖，高血脂及高胰岛素血症等实验动物模型来实验糖尿病突变基因(db)于1 9 6 6年在美国Jackson Laboratory发现于C57BL/Ks品系小鼠。它是隐性体染 色体基因突变，位于第四业染色体(第八基因

18、结群)。这种糖尿病小鼠(C52BL/KsJ=db/db)是目前应用于 研究人类糖尿病最好的动物模型。纯合子糖尿病小鼠(db/db),于三至四周龄时，即显现其征兆。这种小鼠有过度肥胖症的倾向。糖尿病小 鼠于三至八周龄时，体重即加速增重，有时可达到约4 5公克(正常小鼠体重约12至2 0公克)。然 后小鼠的体重就开始逐渐减轻直至发病致死。过度肥胖症(obesity)常与过度采食有关，同时在临床上也会出现血糖过多症。这种小鼠血糖浓度于四周 龄时，每100ml血液中含有300毫克。小鼠于十二周龄时，血糖含量可高至每100ml血液中有500亳 克。每当小鼠血糖含量超过250亳克/100ml血液，一些临床

19、症状就呈显出来，例如糖尿glycosuria)、多 尿(polyuria)、和剧渴(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岛素的含量各有差异。小鼠在幼年时，血浆中胰岛素浓度先逐渐升高，直至八周龄 左右，再渐渐地下降到正常含量。然而当小鼠到达十二周龄之后，其含量只保持约正常量的25%，直 到发病致死为止。糖尿病小鼠其寿命较短，约共有四至六个月，因而于病理变化上较少出现于肾脏、肺、心脏和眼睛。只 有胰脏内兰氐小岛有明显的糖尿病变。兰氐小岛的?细胞呈现退化及颗粒递减的现象。这种C57BL/KsJ-db品系的繁殖育种方式，系由带有糖尿

20、病基因的异型合子小鼠(db/db)，雌与雄都是不 能生殖。但是糖尿病小鼠的卵巢移植到正常小鼠时其卵巢则表现功能正常。雄性糖尿病小鼠睾丸较小， 且呈现较少精子形成功能。八、ob/ob鼠，小鼠ob基因分别位于第6和7号染色体，长度约20kb，由3个外显子和2个内含子组 成。编码的蛋白质含167个氨基酸残基，分泌到血中的产物为含146个氨基酸的蛋白质，原称为肥胖蛋 白(OB)。ob基因突变不能表达OB的肥胖小鼠(ob/ob)，注射OB后食欲降低、体重减轻，减肥作用 明显。因而Halaas等人于1996年将OB改称为leptin (LEP)，国内多数人将之译为瘦素。ob基因仅在 白色脂肪细胞表达，即脂肪细胞是血循环中LEP的唯一来源ob/ob小鼠由于ob基因105位密码子由CGA 突变为TGA，成为终止密码子，不能合成有生物活性的LEP，血中缺乏LEP，因此在出生19天就表现 多食、肥胖、糖尿病和不育；用基因重组LEP治疗后，上述症状全部消失。反之，在第4号常染色体 LEPR的JAK (Janus蛋白酪氨酸激酶)基因点突变的db/db小鼠八、中国地鼠 中国地鼠(Chineseham ster )的自发性遗传性糖尿病最早是由美国的M eier和Yerganian报道的，它是将健康的中国地鼠通过近亲繁殖而获得。国内山西医学院 制成的这种模型以中轻度高血糖为特征，动物为非肥胖型,血清胰岛素