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四氧嘧啶制备糖尿病小鼠模型的影响因素研究
作者:樊志奇1,杨 勇1*,容 蓉2,蒋春红3,李家魁3    
作者单位:(1.山东中医药大学基础医学院,山东 济南 250355; 2.山东中医药大学药学院,山东 济南 250355;3.山东中医药大学药学院专题实习学生,山东 济南 250355)

《时珍国医国药》 2010年 第8期

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       【摘要】 
       目的探讨四氧嘧啶(Alloxan)制备小鼠糖尿病模型的影响因素。方法通过静脉注射四氧嘧啶造模,建立合适的小鼠糖尿病模型,观察四氧嘧啶不同剂量、给药次数、小鼠体重对造模的影响,及造模后随时间延长血糖值的变化。结果随静脉注射剂量的增加,小鼠成模率及死亡率均升高,血糖值升高呈明显的剂量依赖关系;小鼠体重增加,对造模的影响差别不大;小剂量分次注射与一次注射Alloxan相比,死亡率降低。结论四氧嘧啶以55 mg·kg-1×3d 分次尾静脉注射造成小鼠糖尿病模型的成功率高。
       【关键词】  四氧嘧啶; 小鼠; 血糖; 糖尿病模型
       近年来, 糖尿病已严重威胁国人身心健康,随着糖尿病病人的增多,各种具有防治糖尿病、降血糖作用的保健食(药)品相继问世,对糖尿病的防治已成为医学科学工作者的一个重要课题。现迫切需要做的是建立一套完整、合理和经济的实验动物功效评价体系,而是否能建立经济、稳定的高血糖模型是该评价体系的一大难题,直接影响结果的可靠性,合适的糖尿病模型无疑可对人类糖尿病研究提供重要线索。四氧嘧啶与链脲佐菌素是目前经常采用的造糖尿病模型的药物,但链脲佐菌素因价格昂贵、成模率低限制了其应用[1]。四氧嘧啶(Alloxan) 因价廉为大家普遍采用为致高血糖模型的化学药物,但实验条件很难掌握,直接影响其造模成功率。在Alloxan制备大鼠糖尿病模型过程中,动物饲料成分、腹腔注射药物剂量、次数、动物体质量及个体差异诸因素对大鼠成模有较大的影响。小鼠相对而言因其使用方便,在药物活性筛选中是最常用的啮齿类动物之一,但探讨多因素影响下用Alloxan 制备小鼠糖尿病模型的文献报道甚少。由文献及预实验可知,静脉注射动物血糖升高明显,但死亡率也很高,成模率低。本文旨在探讨静脉注射Alloxan 制备小鼠糖尿病模型的影响因素,以便制备出稳定的、理想的及价廉的糖尿病动物模型。
       1 材料与仪器
       1.1 动物昆明种小鼠,SPF级,雄性,购自山东中医药大学实验动物中心,许可证号SCXK(鲁)20070004。
       1.2 仪器与试剂SmartScanTM稳豪型血糖仪(LifeScan international Inc.);METTLER AE20型电子分析天平[梅特勒-托利多(上海)仪器有限公司];稳豪型血糖试纸,LifeScan internationalinc(批号20070211);四氧嘧啶(Alloxan),美国Sigma公司(批号:073K1626)。
       2 方法及结果
       2.1 试剂配制精密称取Alloxan 0.40 g,以生理盐水溶解并定容至40 ml,使之成为1%溶液。现用现配,用时置于冰水浴中。
       2.2 考察不同因素对模型制备的影响
       2.2.1 Alloxan注射次数、注射剂量对模型制备的影响取18~22 g小鼠50只,禁食12 h,随机分为5组,每组10只,模型组尾静脉分别注射1% Alloxan 25,35,50 mg·kg-1(各注射3 d),及100 mg·kg-1(注射1 d),对照组尾静脉注射生理盐水,72 h后测血糖(测前禁食12 h),并记录各组小鼠成模数(血糖浓度高于11.1 mmol·L-1的小鼠为成功模型[2,3])及死亡数。结果见表1。
       数据处理:皆采用±s表示,将结果输入SPSS 11.0软件包进行数据处理,多组间比较用方差分析和SNK-q检验,以P<0.05为差异有显著性,以P<0.01为差异有非常显著性;成模率与死亡率采用χ2检验,采用Scheffe法进行率的多重比较。表1 Alloxan 注射次数、注射剂量对模型制备的影响
       2.2.2 小鼠体质量对模型制备的影响体质量为18~22 g雄性小鼠20只,随机分为1组、2组;取30~40 g雄性小鼠20只,随机分为3组、4组。1组、3组尾静脉注射1% Alloxan 100 mg·kg-1体质量;2组、4组尾静脉注射1% Alloxan 50 mg·kg-1体质量,注射3 d,72 h后测血糖(测前禁食12 h),并记录各组小鼠成模数及死亡数,结果见表2。表2 小鼠体质量对模型制备的影响
       2.2.3 不同剂量Alloxan制备的模型小鼠血糖值随时间变化选取尾静脉注射Alloxan剂量分别为35 mg·kg-1×3d、50 mg·kg-1×3 d和100 mg·kg-1,并造模成功为糖尿病模型的小鼠,分为3组,每组8只,正常喂食、喂水,观察,分别于第0,7,14,21,28 d禁食12 h测血糖值。结果见表3及图1。表3 不同剂量Alloxan制备的模型小鼠血糖值随时间变化图1 血糖值随时间变化曲线图1结果显示,注射剂量为50×3 mg·kg-1及100 mg·kg-1时,模型小鼠血糖随时间变化有逐步升高趋势,起伏变化不大,1月之内造模较稳定。
       2.2.4 尾静脉注射 Alloxan 50~60 mg·kg-1剂量对模型制备的影响取18~22 g小鼠41只,随机分为4组,禁食12 h,模型组尾静脉分别注射Alloxan 50,55,60 mg·kg-1,各注射3 d;对照组注射生理盐水,72 h后测血糖(测前禁食12 h),并记录各组小鼠成模数及死亡数。结果见表4。表4 Alloxan 不同剂量对模型制备的影响
       3 讨论
       早在1943年就发现Alloxan 对β细胞有特异性毒性作用,它可选择性地损坏多种动物的胰岛细胞而引起实验糖尿病。其机理认为是其游离氧基能氧化β细胞的DNA 单链,使染色体发生异常,引起细胞畸变,它还能抑制β细胞的多种代谢,增强其细胞膜的通透性而破坏β细胞。因此,Alloxan 糖尿病大鼠是研究糖尿病治疗药物疗效的常用动物模型。但是,Alloxan 糖尿病大鼠模型的制备受许多因素的影响,如饲料成分、给药次数、给药剂量、动物体重、个体差异等,如不能很好地控制这些因素,就会造成动物死亡率、转阴率高,以致模型的成功率降低,影响实验结果的可靠性[4,5]。
       小鼠的抵抗力较大鼠低,Alloxan 致小鼠糖尿病模型更易出现小鼠死亡,虽然也有报道是用Alloxan 致小鼠糖尿病模型来观察药物的治疗效果,但影响小鼠糖尿病模型的因素鲜有报道。本试验选择了多种因素来观察其对Alloxan 致小鼠糖尿病模型的影响。实验证明, 一次注射Alloxan 100 mg/kg以上或分3次注射Alloxan,每次注射50 mg/kg以上,均可使血糖明显升高,而且与剂量成正相关,在1月内血糖水平起伏波动不大,并有逐步升高趋势。但随剂量的增加,死亡率也随之增加,这是因为剂量增大,进入小鼠体内药量增加,对胰岛β细胞的损伤作用增强[6];一次注射Alloxan造模死亡率要高于3次注射Alloxan造模,这是因为3次注射造模,每一次量相对都较低,对胰岛β细胞的损伤作用较缓和,血糖上升平稳,使小鼠有一个逐渐适应的过程;同等给药剂量,高体重组与低体重组造模后的成模率、死亡率相差不大,而高体重组体重差异较大,一般不常用,故20 g左右小鼠更适合于模型制备。因此,经过进一步筛选,本研究认为选用18~22 g雄性小鼠,尾静脉注射Alloxan 55 mg·kg-1×3 d来制备小鼠糖尿病模型,可通过少量、多次的尾静脉注射,降低造模的死亡率,同时提高成模率,是一个成功率高、经济合适较为理想的方法。
       【参考文献】
          [1] 杨润军,李青旺,赵 蕊. 四氧嘧啶与链脲佐菌素诱导小鼠糖尿病模型的效果比较[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2006, 34(2):17.
       
       [2] 艾 静,郭 健,张永春,等. 四氧嘧啶致大鼠高血糖模型的实验研究[J].哈尔滨医科大学学报,2001,35(2):94.
       
       [3] 张玉勤. 糖尿病诊断的新标准[S]. 国外医学情报, 1998,19(2):38.
       
       [4] 韩丽莎,阎秀英,任健梅,等. Alloxan 糖尿病模型复制中的多因素作用[J].内蒙古医学杂志, 1996, 16 (6):340.
       
       [5] 毛培江,杨明华,金祖汉,等. 四氧嘧啶致大鼠糖尿病模型的比较[J].毒理学杂志, 2007,21(5):413.
       
       [6] 徐叔云,陈 修、卞如濂. 药理实验方法学,第3版[M]. 北京:人民卫生出版社, 2002:1517.

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