糖尿病肾病动物模型研究进展

糖尿病肾病动物模型研究进展

李孔龙李红

李孔龙李红

(昆明医科大学第一附属医院内分泌科云南昆明650031)

【摘要】糖尿病肾病是糖尿病最严重的并发症之一，在欧美国家已成为导致终末期肾病的首要原因，我国糖尿病肾病已呈逐年上升趋势，越来越成为急需解决的难题。然而，糖尿病肾病的病因及发病机制极其复杂，至今尚未完全阐明。建立适当的动物模型，不仅能为进一步研究糖尿病肾病的病因及发病机制提供线索，而且能为临床药物应用及开发提供指导。本文就目前应用较多的糖尿病肾病动物模型作一综述。

【关键词】糖尿病肾病动物模型

【中图分类号】R587.2【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2013）34-0122-03

糖尿病肾病（diabeticnephropathy,DN）是糖尿病的一种严重并发症，以蛋白尿、肾小球肥大、肾小球低滤过和肾纤维化伴随肾功能丧失为特征。DN是全球终末期肾病的主要原因[1]，也是糖尿病慢性并发症的致死原因之一[2]。然而，DN是一种多因素进展性疾病，其发病机制非常复杂，包括许多不同的细胞、分子因素[3]，其确切的发病机制至今尚未阐明。而阻碍我们对DN深入研究的一个重要原因，是缺少可靠的能模拟人类DN发生发展动物模型。因此，建立适当的动物模型，不仅能为研究DN的病因及发病机制提供线索，而且还能为临床药物应用及开发提供指导。国内外对此方面进行了大量研究，目前常用的DN动物模型造模方法主要有手术切除胰腺、药物诱导的DN动物模型、自发性DN动物模型、转基因DN动物模型等。以下对目前应用较多的1型DN和2型DN动物模型作一介绍。

11型DN动物模型

1.1药物诱导的1型DN动物模型

使用链脲佐菌素（STZ）诱导的1型DN动物模型是目前广泛应用的一种DN模型制备方法[4]。大剂量或者小剂量STZ多次注射可破坏β细胞功能，使胰岛素分泌缺失而形成胰岛素依赖性糖尿病，即1型糖尿病，随着病情进展可发展为DN。研究对象常用大鼠类，品系包括Sprague-Dawley（SD）、spontaneouslyhypertensive(SHR)、Wistar-Kyoto(WKY)大鼠。STZ最佳给药剂量为60mg/kg[5]，给药方式有静脉注射和腹腔注射两种，多采用腹腔注射给药，造模周期8～24周。有的研究者对原有模型进行改进，配合一侧肾全切或部分切除术，可减少药物的使用剂量，加快DN的发病进程和肾脏病理改变的程度[6]。诱导成功的大鼠1型DN模型自第4周开始出现早期肾脏病变，主要表现为系膜细胞增生、系膜基质扩张、基底膜增厚[7]。随着病情进展，可出现肾小管的病理改变，表现为表现为上皮细胞肥大、空泡变性、管腔变窄、肾间质小血管玻璃样变性等。至24周开始出现肾小球节段性硬化[8]。也可选用小鼠建模，品系包括C57BL/6J、C57BLKS、Balb/c、DBA2、ICR、ROP等。可单次大剂量或多次小剂量给药，单次腹腔注射大剂量STZ150～200mg/kg，可快速损伤胰岛β细胞，建模后出现典型的白蛋尿；多次小剂量给药需连续5天经腹腔注射STZ40～50mg/kg,5周内出现白蛋白尿。诱导成功的小鼠1型DN模型，24周时出现肾脏肥大，弥漫性肾小球系膜基质增多、系膜区增宽[9]。随病情进展，肾小球损伤持续加重，系膜扩张，弥漫性肾小球硬化，间质纤维化等等。该模型成模率高，操作相对简便，在DN的发病机制及药效学研究中有较多应用，但缺点在于动物死亡率较高，肾脏病理改变比较缓和，难以形成与人类DN类似的中晚期肾脏病理改变，而且造模药物本身具有肾毒性，模型动物的肾脏病变可能会受此干扰而影响研究。

1.2自发性1型DN动物模型

1.2.1Inslin-2Akita小鼠

Inslin-2Akita小鼠是C57BL/6小鼠常染色体胰岛素Ⅱ基因显性突变后，胰岛素ⅡA链96号位点酪氨酸取代了半胱氨酸，导致Ins2错误折叠而诱发了细胞选择性蛋白质毒性，最终导致小鼠缺乏胰岛β细胞。动物3个月后出现肾小球系膜扩张、基质聚集、足细胞损害、肾小球硬化及小管-间质性纤维化等典型的DN病理改变[10]。

1.2.2NOD小鼠

NOD小鼠是研究1型DN的良好模型，此类小鼠可产生自发性胰岛素依赖性糖尿病，大约在3月龄时出现胰岛β细胞损伤。随着β细胞破坏加重，NOD小鼠进行性发展成为显著的糖尿病，进而发展为DN。肾脏病理改变为：系膜细胞增生、肾小球毛细血管基底膜增厚、细胞外基质增多、最终出现肾小球硬化[11]。

1.2.3OVE26小鼠

OVE26小鼠是胰岛β细胞上钙调节蛋白基因超标达从而导致胰岛素缺乏并产生1型糖尿病的一种小鼠[12]。随着病情进展，可导致严重的DN,表现为蛋白尿、肾小球肥大、足细胞减少、系膜增生伴有弥漫性和结节性系膜基质增宽、肾小管间质纤维化、肾小球基底膜增厚，最终可发展为广泛的肾小球硬化。

1.2.4BB大鼠

BB大鼠是用Wistar大鼠筛选得到的一种自身免疫性胰岛素依赖性糖尿病模型，动物尿蛋白及白蛋白排泄率未出现显著变化，肾小球滤过率明显增加，肾脏病理改变轻微且周期较长，18个月时才出现系膜容量增加，肾小球基底膜扩张[13]。

1.2.5LETL大鼠

LETL大鼠也是一种1型糖尿病模型动物，一般于8～20周龄时发生糖尿病。雌性大鼠发病率约为15%，雄性大鼠发病率约为21%。如果在5～7周龄时用环磷酰胺处理大鼠，则糖尿病在16周时的发病率可增加一倍。

此类模型的优势在于在一定程度上减少了人为因素，其肾脏病变特点与人类糖尿病肾病更为近似，缺点是动物来源有限，价格昂贵，饲养、繁殖条件要求高，发病率低，病程长。

22型DN动物模型

2.1药物诱导的2型DN动物模型

药物诱导的2型DN动物模型的制备，目前较多应用的方法是：用SD大鼠高糖高脂饮食联合40mg/kg的STZ腹腔注射[14]。此方法模拟人类2型糖尿病形成过程，高热量饮食喂养诱发大鼠胰岛素抵抗，加上小剂量STZ注射可破坏胰岛β细胞的部分功能，让胰岛素分泌量减少，形成非胰岛素依赖性糖尿病，即2型糖尿病，按照自然病程进展为DN。病程为8～37周，早期肾脏病理改变为细胞外基质积聚，系膜区增宽，随病程延长，该模型可出现几乎全部人类DN的典型病变，如肾小球硬化和肾小管-间质纤维化[15]。此类模型造模周期较长，但是其发病情况和病理改变与人类2型DN较为近似，目前广泛应用于2型DN的发病机制与药物筛选研究中。

2.2自发性2型DN动物模型

自发性2型DN动物模型的特点是病程长，不合并酮症。因2型DN在DN中所占比例较高，是国内外医学研究的热点和难点之一，所以对自发性2型DN动物模型的研究也相对较多，表1就不同模型动物的特点及应用情况作一介绍。

表1自发性2型DN动物模型特点对照

3结语

目前，国内外对DN动物模型的研究在不断深入，越来越多的动物被应用于DN研究领域中，建立了一些比较理想的动物模型，其肾脏的病理改变特点与人类DN较为相似，不仅为研究人类DN的病因及发病机制提供了重要帮助，而且也为DN的临床药物应用及开发提供了指导。但人类糖尿病本身就具有复杂的病因，而DN动物模型仅能模拟人类DN的病理改变及部分功能变化，所以动物模型与患者之间依然存在一定差距。因此，开发与人类DN病因、病程、病理改变等都极为相似的动物模型，是今后努力的方向与目标。近期在国内有研究者对灵长类动物进行DN建模，灵长类动物与人类有着更高的亲缘性，其DN的病理改变与人类更为相似，而且灵长类动物寿命较长，便于对其病程长期追踪观察，此类模型将为DN研究提供进一步的帮助。

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