糖尿病模型（通用8篇）
糖尿病模型 篇1
近年来, 糖尿病发病率呈逐年上升趋势, 已成为发达国家继心血管病和肿瘤之后的第三大非传染性疾病。流行病调查显示, 我国目前大约有4 000万糖尿病患者, 预计到2025年, 我国糖尿病患者将达到1亿。因而对糖尿病进行早期诊断及分类研究非常重要[1]。分类体系在医学诊断中的应用日趋广泛, 从患者临床检验数据到专家决策, 均是临床评价的重要过程。机器学习算法可以通过大量临床检验数据和专家决策进行学习, 寻找数据中存在的规律及影响疾病诊断的主要因素。目前, 机器学习算法在疾病辅助诊断中的应用越来越广泛, 使用的算法涉及人工神经网络 (ANN) 、支持向量基 (SVM) 、遗传算法 (GA) 、线性判别分析 (LDA) 等[2~8]。LDA是用于判别个体所属群体的一种统计方法, 是多元统计分析中判别样品所属类型的一种重要方法, 特别适合多变量的两分类或多分类研究。目前, 机器学习算法用于糖尿病诊断的研究少有报道[3]。本文采用临床常规检查指标 (血常规、生化) 与LDA相结合的方法建立计算机辅助糖尿病诊断模型, 取得了较为满意的结果。
1 研究资料
1.1 资料来源
研究病例来自兰州大学第一医院病历库, 所收集的资料均为医院内分泌科、普外科2007年全年出院患者。
1.2 研究对象
均由有经验的内分泌科医师诊断。糖尿病病例352例, 非糖尿病病例389例;男性428例, 女性313例;年龄8~84岁, 平均年龄 (58±14) 岁。录入信息包括患者基本情况 (年龄、性别、入院日期、出院日期等) 、血常规检查指标 (白细胞、红细胞等) 、生化检查指标 (天冬氨酸氨基转移酶、丙氨酸氨基转移酶等) 。
1.3 纳入及排除
分别以1型、2型糖尿病, 其他特异性糖尿病及妊娠期糖尿病的临床诊断标准为纳入标准收集病例。由有经验的内分泌科医师诊断为糖尿病的出院患者、普外科出院患者, 排除其中基本情况、血常规检查、生化检查指标不齐全者, 其余均纳入研究。
2 研究方法
2.1 线性判别分析
判别分析是用于帮助研究者寻找区别各组差异的变量, 将对象较准确地判入各组的方法[4]。判别分析最常见的应用是为了判定哪些变量具有组间判别效力而对研究对象中多个测量变量进行选择[3]。经过判别分析之后就会得到判别函数。判别分析适用于2组以上, 且每个病例必须有2个以上变量的分类分析。
一般说来, 我们可对2组间的判别拟合一个线性方程:Y=a+b1X1+b2X2+...+bnXn式中a为常数, b1到bn为回归系数。判别函数对2组判别问题的解释较直接, 具有最大相关系数的变量对预测组别的贡献最大[3]。本实验为了研究方便, 定义糖尿病病例为1, 而非糖尿病病例为-1。
2.2 逐步判别原理
逐步判别分析是根据多元方差分析中的wilk′s统计量及F值进行变量的筛选。每一步选一个判别能力最大的指标进入判别函数, 直到被引入模型的变量没有一个符合进入模型的条件时, 变量引入过程结束。逐步判别分析以wilk′s统计量最小者入选, 本研究中模型引入变量的最小F值为10, 剔除变量的最大F值为2.71。这样得到的判别函数所包含的指标都很重要。
2.3 病例收集与分类
按上述纳入与排除标准收集病例, 结合临床检验结果与有经验临床医生的诊断对所收集病例进行分类, 同时建立相应数据库。
2.4 训练集和测试集的选择
研究对象共741例, 所有收集的病例以4∶1比例分为训练集样本和测试集样本。为使计算机能更合理地从资料中获取信息, 训练集样本应能很好地代表患者真实情况, 因此, 运用数据库中已知其类别的样本作为训练集, 从741例样本中选择594例 (糖尿病病例281例, 非糖尿病病例313例) 样本组成训练集。为了检验从训练集中得到识别函数的可靠程度, 可利用一些未包括在训练集中的样本构成测试集, 以检验其识别的可靠性, 因此, 将剩余147例 (糖尿病病例71例, 非糖尿病病例76例) 样本构成测试集, 以验证模型的预测能力。
2.5 判别函数的建立
通过训练集获得判别函数建立模型。将训练集患者的基本情况、血常规检查及生化检查信息从Microsoft-Excel数据库导入SPSS数据库。然后用SPSS统计软件提供的判别分析方法对这些数据进行判别分析, 选出对预测组别贡献较大的变量, 建立判别函数。
2.6 模型的评价
用训练集与测试集的误判率对模型进行判别效果评价, 并引入特异性和敏感性指标进一步判断LDA的预测能力。
3 结果与讨论
3.1 特征变量及判别函数
经LDA法进行判别分析后, 逐步选出8项对区别各组贡献较大的变量。判别函数的变量及Wilk′s值, 见表1。
在疾病诊断中常需根据就诊者的检查指标、体征等的分析, 作出是否患有某种疾病的诊断, 这种问题就可用判别分析解决[5]。逐步判别分析可以筛选出对于鉴别2类具有不同属性的人群有较大贡献的变量, 从而使其结果具有较好的区分度。表中F的绝对值越大就意味着该变量对模型的贡献越大。由表1中的F值可知, 变量总胆固醇比其他变量相对重要, 这些变量所代表的临床意义与诊断模型之间的关系有待进一步研究。由8个特征变量相对应的判别函数系数建立的糖尿病与非糖尿病分类判别函数如下。
糖尿病判别函数:Y=-55.570+0.168X1+3.610X2+0.413X3+0.004X4-0.030X5+2.278X6+0.083X7+1.405X8
非糖尿病判别函数:Y=-42.9820+0.115X1+2.849X2+0.372X3+0.008X4-0.010X5+2.149X6+0.071X7+0.871X8
3.2 判别结果及判别正确率
将741例合格病例以4∶1比例分为训练集样本和测试集样本, 经交互检验法验证可得训练集的预测情况, 见表2。
由表2可知, 训练集和测试集的预测准确率分别是85.7%和81.6%, 模型总判别准确率为84.9%。
3.3 特异性和敏感性
LDA对于糖尿病和非糖尿病的判别效果较好, 为了进一步判断LDA的预测能力, 实验引入了特异性 (Specificity) 和敏感性 (Sensitivity) 指标。
其中TP指真阳性数, FN指假阴性数, TN指真阴性数, FP指假阳性数。在LDA法判断结果中, 测试集的假阳性病例是31例, 假阴性病例是54例。由此求得测试集样本的敏感性是0.75, 特异性是0.88。
4 结论
本文是首次源于临床常规检查指标 (血常规、生化) 与机器学习算法相结合建立计算机辅助糖尿病诊断模型。逐步判别分析的总判别准确率达到84.9%, 虽然判别效果较好, 但还可通过进一步扩大样本量, 或采用更加适合的机器学习算法提高判别能力。
参考文献
[1]陈文彬.诊断学[M].第5版.北京:人民卫生出版社, 2004.
[2]Kemal Polat, Salih Gunes, Ahmet Arslan.A cascade learning systemfor classification of diabetes disease:Generalized Discriminant Analysisand Least Square Support Vector Machine[J].Expert Systems with Appli-cations, 2008 (34) :482～487.
[3]J Liang, R Du.Model-based Fault Detection and Diagnosis of HVACsystems using Support Vector Machine method[J].International Journal ofRefrigeration, 2007 (30) :1104～1114.
[4]Kemal Polat, Salih Gune.Breast cancer diagnosis using least squaresupport vector machine[J].Digital Signal Processing, 2007 (17) :694～701.
[5]Tim W, Nattkemper, Bert Arnrich, et al.Evaluation of radiological fea-tures for breast tumour classification in clinical screening with machinelearning methods[J].Artificial Intelligence in Medicine, 2005 (34) :129～139.
[6]Weida Tong, Qian Xie.Using Decision Forest to Clissify Prostate CancerSamples on Basis of SELDI-TOF MS Data:Assessing Chance Correlationand Prediction Confidence[J].Environmental Health Perspectives, 2004 (112) :1622～1627.
[7]Kemal Polat, Salih Gunes.Computer aided medical diagnosis systermbased on principal component analysis and artificial immune recognitionsysterm classifier algorithm[J].Expert Systems with Applications, 2008 (34) :773～779.
[8]Marco A, Ménde z, Christian Hodar, et al.Discriminant analysis toevaluate clustering of gene expression data[J].FEBS Letters, 2002 (522) :24～28.
糖尿病模型 篇2
[摘要]目的：初步研究胰岛素中空栓对糖尿病兔模型的降血糖作用。方法：运用耳缘静脉注射四氧嘧啶（ALX）复制糖尿病新西兰大白兔的动物模型，直肠给予胰岛素中空栓，观察用药后不同时间的血糖变化。结果：直肠给予胰岛素中空栓后血糖在0.5h开始降低，0.5～1.5h达高峰，4h内血糖维持在较低水平。结论：胰岛素中空栓能有效降低糖尿病兔模型的血糖。
[关键词]糖尿病；胰岛素中空栓；降糖作用
糖尿病（Diabetes Mellitus，DM）是由于胰岛素分泌缺乏及（或）机体产生胰岛素抵抗所引起的以高血糖为主要特征的常见内分泌代谢性疾病，是严重威胁危害人类健康的慢性疾病之一。不同种类的药物，如双胍类、磺脲类药物、仪一葡萄糖苷酶抑制剂、噻唑烷二酮类药物等都能用于对对糖尿病进行调控。然而，目前没有发现任何治疗可以取代胰岛素调节细胞和肌肉对血糖吸收的作用。内源性胰岛素减少时通常通过皮下或静脉注射重组胰岛素来补充。虽然这些方式能够保证胰岛素的高生物利用度，但是皮下注射时的疼痛和焦虑是持续用药面临的一个主要问题。在过去的三十年来，大量研究针对很多种其他的给药方式做了探索。但是，研究发现其他方式提供的胰岛素远低于治疗剂量而直肠栓剂给药可以大大的增加药物的生物利用度，因此我们研究胰岛素中空栓对糖尿病兔模型的降血糖作用，以期寻找到新的胰岛素给药方式。
1.材料与方法
1.1材料与仪器 胰岛素中空栓由华中科技大学药学院提供。ALX（Sigam，CAS号：2244-11-3），雄性新西兰大白兔由华中科技大学动物实验中心提供。血糖仪（罗氏公司）。
1.2及动物分组糖尿病兔模型的制备 选取新西兰大白兔24只，体重1.8～2.9Kg，自由饮食、饮水。禁食12h后以两步法耳缘静脉注射5%ALX。第1次，1.6mL/Kg（即80mg/Kg），注射后5h用25%的葡萄糖20mL/只灌胃。24h后，第2次，2.4mL/Kg（即120mg/Kg），注射后5h用25%的葡萄糖20mL/只灌胃。密切观察72h，防治低血糖。72h后，测随机血糖，按随机血糖随机分成4组，正常对照组（不注射ALX）模型组，胰岛素注射组（皮下注射，16.6U/Kg胰岛素），胰岛素中空栓组。栓剂组给予肛门栓后，用夹子固定肛门，剂量为16.6U/kg胰岛素。给药后分别于0.5、1、1.5、2、3、4h测血糖。
1.3统计学方法 所有资料采用SPSS 11.5软件进行统计分析，计量资料采用均数加减标准差（x±s）表达，两组问采用独立样本的t检验。P<0.05表示差异具有统计学意义。
2.结果
各组新西兰大白兔给药前后血糖变化详见表1和图1。模型组在空腹3h以后，在一定范围内随着时间的延长血糖依然维持较高水平，而胰岛素中空栓组0.5h血糖开始减低，1～1.5h达高峰，4h内血糖维持在较低水平，与胰岛素注射组作用相同。
3.讨论
糖尿病动脉粥样硬化兔模型的建立 篇3
1 材料和方法
1.1 试剂和仪器
四氧嘧啶 (Sigma) ;胆固醇、胆酸 (上海源聚生物科技有限公司) ;戊巴比妥钠 (中国医药集团上海化学试剂公司进口分装) ;肝素 (常州千红生化制药有限公司) ;丁胺卡那霉素 (南京金陵制药厂) ;DAB显色剂 (DAKO) ;微量血糖仪和血糖试纸 (Roche) ;球囊导管 (Cordis) ;血管内超声探头 (Jomed) ;高清晰度彩色图文分析系统 (Image-Pro Plus Version 51011) ;血脂测定 (中生北控生物科技股份有限公司试剂盒) 。
1.2 动物模型建立
体重2kg左右纯种雄性新西兰大白兔购自医大二院动物中心, 动物合格证号SCXK (黑) 2006-010。单笼喂养, 温度、湿度适宜, 12h昼夜循环, 自由饮食, 适应性喂养一周后选体重稳定上升者耳缘静脉抽血测禁食血糖 (FBG) 、血总胆固醇 (TC) 、甘油三酯 (TG) 、高密度脂蛋白胆固醇 (HDL-C) 、低密度脂蛋白胆固醇 (LDL-C) , 糖尿病动脉粥样硬化组即耳缘静脉推注无菌生理盐水配制的5%四氧嘧啶100mg/ (kg·bw) , 72 h后测FBG, 以FBG≥13.5mmol/L者为模型成功, 不达标者一周后追加四氧嘧啶120mg/ (kg·bw) , 追加后72h FBG仍不达标者一周后再追加, 直至FBG达标。由于四氧嘧啶引起大量胰腺β细胞坏死, 短期内释放出大量胰岛素可至严重低血糖使兔死亡, 故用药后24h予5%葡萄糖水自由饮用, 对血糖30mmol/L以上者每日2次皮下注射0.5U/kg左右短效猪胰岛素一周, 以助其渡过最初的严重代谢失衡阶段, 减少高血糖所致死亡。确定糖尿病后即开始喂含2%胆固醇、0.5%胆酸和5%猪油的高脂饲料30g/ (kg·d) 和普通饲料30g/ (kg·d) , 为控制血糖不致过高, 上述饲料每日分四餐, 一周后如张运等方法用 (3.5~4.0) mm× (8~12) mm球囊导管行腹主动脉内膜球囊损伤术, 术后继续以上述饲料喂养10周, 处死前复测FBG、血脂四项, 复查腹主动脉造影并做腹主动脉内超声, 处死后剥离主动脉全长, 石蜡包埋备用。
1.3 病理分析
胸主动脉取降主动脉起始处, 腹主动脉取左肾动脉分支稍下处, 常规石蜡包埋, 取6μm横切片, 做巨噬细胞、平滑肌细胞免疫组化及HE染色。
2 结果
2.1 兔血糖、血脂变化
实验结束时所有兔血脂各项明显升高, FBG、TC、LDL显著增高。
2.2 兔主动脉横切面病理变化
从内膜和中膜比值可知兔腹主动脉内膜增生明显重于胸主动脉;胸主动脉内膜增生, 胸主动脉横切面巨噬细胞和平滑肌细胞阳性染色面积比例增加;腹主动脉横切面巨噬细胞阳性染色面积比例显著增加, 而平滑肌细胞比例减少 (无显著性) 。
2.3 兔形态学变化
解剖见兔腹主动脉增粗, 呈乳黄色, 有节段性扩张, 管壁明显增厚变硬, 未见向腔内突起的斑块形成;腹主动脉造影均未见明显管腔狭窄;腹主动脉内超声可见轻度斑块形成, 对腔径无明显影响。
3 讨论
糖尿病患者多伴有严重的动脉粥样硬化病变, 糖尿病所造成的慢性血管病变可导致动脉粥样硬化斑块数目、大小、复杂性的增加, 尤其是斑块不稳定性的增加, 提高了临床事件的发生率和严重性。
本研究拟建立糖尿病动脉粥样硬化动物模型并探讨糖尿病时动脉粥样硬化病变的特点, 为临床防治糖尿病动脉粥样硬化提供理论依据。
兔是食草动物, 对高脂饲料敏感性高, 容易形成动脉粥样硬化而传统用于诱导动脉粥样硬化模型;鼠类由于脂质代谢能力较强, 对动脉粥样硬化有一定的抗性, 而能自发动脉粥样硬化的鼠模型如apo2E基因敲除小鼠等价格昂贵, 故鼠多不作为动脉粥样硬化模型的首选动物。为建立既能反映临床病变又便于观察操作的动脉粥样硬化和糖尿病动脉粥样硬化动物模型, 我们最初选择STZ和兔, 但按文献报道的STZ剂量却不能使兔血糖升高, 反复追加剂量也未成功, 遂改用副作用较大的alloxan。
糖尿病模型 篇4
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 动物
由郑州大学医学院实验动物中心提供SD大鼠60只, 清洁级, 按体重100～150 g, 151～200 g, 201～250 g分低体重, 中体重, 重体重三组, 每组各20只。
1.1.2 试剂
四氧嘧啶 ( alloxan, ALX) , 美国sigma公司生产, 临使用前用生理盐水配成2%浓度。
1.1.3 仪器
One2touch血糖仪 (稳豪型) 和血糖试纸 (产品型号 HEA-215 25针+25片) , 美国强生公司生产。
1.2 方法
1.2.1 实验分组与糖尿病模型制备
将60只大鼠分为低体重、中体重、重体重三组:低体重组大鼠体重100～150 g;中体重组大鼠体重151～200 g;重体重组大鼠体重201～250 g。三组大鼠均禁食12 h后腹腔注射200 mg/kg四氧嘧啶, 在临使用前用生理盐水配成2%的浓度。造模后在日照时间10 h以上的阳光充足的条件下饲养7 d。
1.2.2 血糖测定
大鼠于造模第7天, 眼眶静脉取血, 按血糖仪使用说明书的方法测大鼠空腹血糖, 并记录造模第7天各组大鼠死亡数和血糖浓度。
1.2.3 造模成功指标
上法测定的血糖浓度高于9.99 mmol/L[2], 为造模成功的Ⅰ型糖尿病大鼠。
1.3 统计学方法
将实验数据输入电脑软件采用SPSS 15.0软件进行统计学分析。P<0.05为差异有显著性。
2 结果
造模第7天各组大鼠死亡数和造模成功数, 见表1。中体重组大鼠造模成功数最多, 成功率最高;死亡数最少, 死亡率最低, 与低体重、重体重组大鼠数据相比差异有显著性 (P<0.05) 。
3 讨论
糖尿病是以糖代谢失常为主的一种常见内分泌性代谢疾病[3], 临床上随着Ⅰ型糖尿病发病率的逐年增加, 研究Ⅰ型糖尿病的治疗和研究Ⅰ型糖尿病动物模型制备也随之增多。四氧嘧啶制备糖尿病模型是目前最常用的Ⅰ型糖尿病动物模型制备方法之一, 其操作简单, 成本较低, 模型成功大鼠有明显的糖尿病症状, 是评价糖尿病药物疗效及安全性的常用制模方法。但是四氧嘧啶制备大鼠糖尿病模型的实验条件很难掌握, 大鼠的品种、品系、性别、体重等的选择, 四氧嘧啶及其给药途径, 给药剂量的选择等都成为大鼠四氧嘧啶糖尿病模型成功与否的影响因素。因此, 研究建立较为规范的四氧嘧啶制备糖尿病大鼠模型具有普遍的意义[4]。
本文研究体重对四氧嘧啶致大鼠糖尿病模型效果的差异, 在同等给药剂量, 同等给药途径的前提下, 重体重组死亡率高于低体重组。这主要是由于体重较大的大鼠, 进入体内药物总量比低体重的多;而且体重大, 鼠龄便长, 代谢活动减慢, 对四氧嘧啶的灭活作用减弱, 药物对胰岛B细胞的破坏更为严重。因此, 在用四氧嘧啶制备大鼠糖尿病模型时, 选择体重在151～200 g的大鼠, 更能取得稳定的模型。
参考文献
[1]叶华虎, 袁菊芳, 李敏, 等.四氧嘧啶诱发糖尿病模型效果的性别差异.中国比较医学杂志, 2010, 20 (1) :19-22.
[2]古筱茹.不同剂量四氧嘧啶皮下注射对大鼠糖尿病模型稳定性的影响.现代医药卫生, 2007, 23 (7) :953.
[3]张立.杨梅苷对四氧嘧啶模型小鼠降血糖作用的初步研究.中国现代药物应用, 2009, 3 (15) :29-30.
糖尿病模型 篇5
1 材料与仪器
1.1 动物
昆明种小鼠,雄性,5~6周龄,体质量25~30 g,由滨州医学院实验动物中心提供。
1.2 仪器与试剂
京都GT-1640型血糖仪(SUPER GLUCOCARDⅡ);德国赛多利斯电子天平(Sartorius CP225D);京都GT-1640血糖仪试纸(GLUCOCARDTM Test StripⅡ)(ARKRAY Factory,Inc.批号:1H5C4S);柠檬酸(天津市巴斯夫化工有限公司,批号:20090808);柠檬酸钠(天津博世化工有限公司,批号:20091020);四氧嘧啶(Alloxan monohydrate,美国Sigma公司产品,Cat.批号:A8050)。
2 方法及结果
2.1 方法
2.1.1 四氧嘧啶溶液的配制
分别配制1%四氧嘧啶生理盐水溶液(ALX-NS)和1%四氧嘧啶柠檬酸缓冲液溶液(ALX-CS)(p H 4.4),避光、冰上操作,现配现用(自溶解至注射完毕不超过10 min)。
2.1.2 分组及造模
取小鼠100只,随机分为10组,每组10只。夜间禁食不禁水12 h,1、3、5组分别一次性腹腔注射1%ALX-NS 200、150、120 mg/kg,2、4、6组分别一次性腹腔注射1%ALX-CS 200、150、120 mg/kg,7、9组第1天腹腔注射1%ALX-NS 100 mg/kg,第2天分别腹腔注射80、50 mg/kg,8、10组注射1%ALX-CS,方法和剂量分别与7和9组相同;10组小鼠均在第1次注射后12 h内均喂以5%葡萄糖溶液以防严重低血糖[2]。
造模第7天禁食8 h,测定空腹血糖:按摩小鼠尾静脉,75%乙醇消毒,待干后采血1滴(要注意尽量使血液自然流出),快速血糖仪检测末梢静脉全血中葡萄糖浓度(血糖浓度高于11.1 mmol/L的小鼠为成功模型),记录各组小鼠的成模数及死亡数[3]。
2.1.3 统计学方法
采用统计软件SPSS 11.0对实验数据进行分析,计量资料数据以均数±标准差表示,采用单因素方差分析,两两比较采用LSD-t检验。以P<0.05为差异有统计学意义。
2.2 结果
2.2.1 一般观察
注射四氧嘧啶后,部分小鼠在48 h后出现活动减少、伏卧、萎靡、被毛蓬松等症状,多食、多饮、多尿症状明显。
2.2.2 溶媒对小鼠糖尿病模型制备的影响
造模第7天各组小鼠造模成功数和死亡数及成模血糖值,见表1。
注:与1组比较,﹡P<0.05
结果显示,以柠檬酸缓冲液为溶媒150 mg/kg一次性腹腔注射或者100、80 mg/kg两次腹腔注射成模率较高;但一次性腹腔注射剂量加大至200 mg/kg,缓冲液溶媒组较同剂量生理盐水溶媒组成模率反而下降,死亡率增高。而以生理盐水为溶媒,一次性腹腔注射200 mg/kg时成模率较高,在低于200 mg/kg剂量组中,成模率均低于同剂量的以柠檬酸为溶媒的组别。
3 讨论
糖尿病动物模型对于糖尿病治疗、预防和进行康复措施介入相关的基础研究至关重要。目前,建立糖尿病动物模型有多种方法[4],而腹腔注射四氧嘧啶致小鼠糖尿病模型无疑是其中最常用、操作最为简便且最经济的一种。四氧嘧啶通过产生超氧自由基破坏动物胰岛β细胞,导致胰岛素分泌不足而引起高血糖模型[5]。但腹腔注射四氧嘧啶制备小鼠糖尿病模型受很多实验条件的影响:如小鼠的品系、体重、禁食时间、注射次数、注射剂量等。已有诸多文献对上述因素进行了研究,本实验室在试验中发现溶媒也可对四氧嘧啶制备小鼠糖尿病模型产生影响,并进行了深入的研究。
造模过程中根据文献对其他条件严格控制,不同溶媒的影响是:四氧嘧啶低剂量腹腔注射,以柠檬酸缓冲液为溶媒的成模率和成模后血糖值均要高于同剂量以生理盐水为溶媒的组别。但四氧嘧啶一次性腹腔注射剂量加大至200 mg/kg,以柠檬酸缓冲液为溶媒的小鼠组成模率下降而死亡率增高。
以上结果和四氧嘧啶的理化性质密切相关,四氧嘧啶易溶于水和弱酸,但水溶液不稳定,易分解成四氧嘧啶酸而失效。水溶液的稳定性取决于p H和温度,p H 3.0以下室温下相当稳定,p H 7.0时需保存在4℃以下[6],p H 4.4的柠檬酸缓冲液可以为四氧嘧啶提供一个较为稳定的环境,可减少四氧嘧啶的氧化分解,有利于药物的溶解从而使其进入体内的有效药量增多,另缓冲液还有可能利于四氧嘧啶在体内的吸收,使成模率提高,但同时如果四氧嘧啶剂量过大,以柠檬酸溶媒为会造成药效过高而死亡率升高。
因此,通过试验,本研究认为,选择雄性小鼠,禁食不禁水12 h(禁食过程中要取走垫料)、体重控制在25~30 g,四氧嘧啶现配现用,避光且冰上操作。以p H 4.4柠檬酸缓冲液为溶媒的1%四氧嘧啶分100、80 mg/kg间隔24 h两次腹腔注射可获得成模率高、死亡率低且血糖值较高的糖尿病小鼠模型,是一种操作方便且经济的造模方法。
摘要：目的 考察溶媒生理盐水和柠檬酸缓冲液对四氧嘧啶诱导糖尿病小鼠模型成模率的影响。方法 分别比较溶媒生理盐水和pH值为4.4的柠檬酸缓冲液对四氧嘧啶不同剂量一次性腹腔注射及两次腹腔注射在成模率、死亡率及成模后空腹血糖值的影响。结果 以柠檬酸缓冲液为溶媒,低剂量四氧嘧啶给药成模优于同剂量以生理盐水为溶媒四氧嘧啶,但当四氧嘧啶一次性给药剂量高至200 mg/kg,以柠檬酸缓冲液为溶媒成模率降低,死亡率升高。结论 以pH 4.4柠檬酸缓冲液溶液为溶媒1%四氧嘧啶100、80 mg/kg两次腹腔注射成模率最高。
关键词：四氧嘧啶,糖尿病模型,溶媒,小鼠,成模率
参考文献
[1]樊志奇,杨勇,容蓉,等.四氧嘧啶制备糖尿病小鼠模型的影响因素研究[J].时珍国医国药,2010,21(8):1948.
[2]Deepmala K,Bharati S,Alok ML,et al.Efficacy of chitooligosaccharidesfor the management of diabetes in alloxan induced mice:a correlativestudy with antihyperlipidemic and antioxidative activity[J].EuropeanJournal of Pharmaceutical Sciences,2011,(44):534.
[3]赵晓唐,张红艳,刘春燕,等.两种检测小鼠血糖方法的比较[J].承德医学院学报,2007,24(3):291.
[4]陈郊丽.糖尿病动物模型及研究进展[J].昆明医学院学报,2012,(2):144.
[5]杨秀伟,王多佳.四氧嘧啶性糖尿病与自由基反应[J].国外医学:内分泌学分册,1994,14(3):144.
糖尿病模型 篇6
关键词：葛根芩连汤,西格列汀,2型糖尿病,胰岛素耐量,葡萄糖耐量
葛根芩连汤源自《伤寒论》,是中医经典方［1］。 随着现代医学发展,此方剂被赋予了新的适应病症,广泛应用于内、外、妇、儿等各科疾病,一直是研究的热点。西格列汀是一种新型二肽基肽酶-4抑制剂药物,是目前最早在中国上市用于治疗2型糖尿病二肽基肽酶-4抑制剂类药物［2］。高脂喂养合并腹腔注射小剂量链脲佐菌素( streptozotocin,STZ) 是目前应用较多的建立2型糖尿病大鼠模型的方法［3］。目前以单方葛根芩连汤、单用西格列汀及联合两者治疗该模型研究较少,故本研究旨在系统研究探索葛根芩连汤、西格列汀单用及联合用药对2型糖尿病模型大鼠空腹血糖值、胰岛素耐量、葡萄糖耐量的作用,从而初步揭示葛根芩连汤治疗2型糖尿病的生物学机制及其对西格列汀的辅助作用。
1材料与方法
1. 1实验动物
SPF级SD雄性大鼠70只,体重( 140 ± 10) g,购自北京维通利华,生产许可证: SCXK ( 京) 2010- 0008。饲养于北京中医药大学科研中心动物室,环境温度为20 ~ 25℃,12 /12小时昼夜规律喂养。
1. 2 2型糖尿病大鼠模型建立
适应性喂养一周后,根据体重随机分组,分出正常组10只和高脂组60只,正常组予以普通饲料, 高脂组予以高脂饲料,猪油、蛋黄粉、大豆油、奶粉、 蔗糖、多维预混料、多矿预混料、胆酸钠等,由北京华阜康生物科技股份有限公司生产,生产许可证号为SCXK( 京) 2009-0008,5周后予以腹腔注射STZ 30 mg / kg造模,一周后检测空腹血糖,若血糖值≥ 11. 1 mmol / L即造模成功［4-5］,血糖值< 11. 1 mmol/L者,按照原剂量再腹腔注射1次STZ,得模型大鼠48只。
1. 3分组
模型建立后,根据血糖值和体重对模型大鼠进行随机分组,分为模型组( 12只) 、西药组( 12只) 、 中药组( 12只) 、中加西组( 12只) ,分组原则为组间血糖值、体重均无统计学差异( P < 0. 05) 。正常组、 模型组予以水,西药组按10 mg /kg予以西格列汀, 中药组按9. 1 g /kg生药量予以葛根芩连汤汤剂,中加西组为予西药一小时后予中药,均为灌胃给药, 给药共6周,给药期间各组大鼠无死亡。
1. 4试剂及仪器
主要试剂: STZ由北京创信生物公司分装( 批号: sigma S0130) ; 葡萄糖由北京普博欣生物科技有限责任公司生产( 批号: PB11130-3) ; 氯化钠注射液由石家庄四药有限公司生产( 批号121225402) ; 胰岛素注射液由江苏万邦生化医药股份有限公司生产( 批号1211216,注射器批号1196207) 。仪器: 血糖仪与试纸为雅培糖尿病护理有限公司生产的Op- tium Xceed“安妥超越”血糖仪和其配套Optium血糖试纸。
1. 5药品
葛根( 批号: 201002734) 、黄芩( 批号: 201003742) 、 黄连( 批号:201002358) 、甘草( 批号: 201133681) 由北京同仁堂( 亳州) 饮片有限责任公司提供; 磷酸西格列汀片( 批号: T2669) 由默沙东生产,规格100 mg( 以西格列汀计) ,14片装,30℃以下保存。
1. 6葛根芩连汤制备
将葛根、黄芩、黄连、炙甘草按照5∶ 3∶ 3∶ 2的比例进行传统方法水煎提取。加10倍量的水,浸泡30分钟,先煎葛根20分钟,再和余药共煎30分钟, 纱布粗滤取滤液; 残渣加10倍量的水煎煮30分钟, 趁热滤过; 合并两次滤液,分别通过减压旋转蒸发仪回收溶剂制成浓缩液,在水浴锅上蒸发水分制成流浸膏。
1. 7胰岛素耐量试验
大鼠非夜禁食4小时后,测定0点血糖值并立即腹腔注射0. 75 IU/kg胰岛素,30分钟、60分钟、 120分钟分别测定血糖值,并按相邻时间点值和的1 /2乘以相邻时间的间隔为相邻时间的曲线下面积计算血糖下降曲线下面积( area under the curve, AUC) 值( 以0点值为1,其他时间点血糖值与0点血糖值得比值为各时间点值,其曲线下面积为血糖下降AUC) 。分别于给药前、给药后3周、给药后6周进行测定。
1. 8葡萄糖耐量试验
大鼠隔夜禁食12小时后,测定0点血糖值并立即灌胃2 g /kg葡萄糖,30分钟、60分钟、120分钟分别测定血糖值,并计算血糖变化AUC值。分别于给药前、给药后3周、给药后6周进行测定。
1. 9血糖值与体重测定
给药前及给药后每周对大鼠空腹血糖值( fast- ing blood glucose,FBG) 、体重进行测定。
1. 10统计学方法
统计软件: SPSS 17. 0; 计量数据采用均数 ± 标准差( ± s) 的形式表示; 统计方法: 组间差异用单因素重复测量方差分析( One-way-ANOVA) ,两两比较采用LSD-t分析; P < 0. 05认为差异有统计学意义。
2结果
2. 1体重
给药前,模型组大鼠体重与给药各组均无显著性差异,模型组、给药各组大鼠体重均低于正常组, P < 0. 05; 给药后,正常组大鼠体重稳定增加,模型组大鼠体重降低,西药组大鼠体重缓慢增加,中药组体重略有降低,中加西组体重稳定增加。
给药6周后,各组体重值有所变化,数据呈正态分布,相互独立,且方差齐,见表1。5组体重值经方差分析,F = 4. 99,P = 0. 005 < 0. 05,差异有统计学意义。西药组和模型组用LSD-t两两比较,P = 0. 0295 < 0. 05,差异有统计学意义; 中加西组和模型组比较,P = 0. 0314 < 0. 05,差异有统计学意义; 中药组和模型组相比,差异无统计学意义,P > 0. 05。 认为葛根芩连汤、西格列汀均有改善2型糖尿病大鼠体重的作用,两者联用效果优于单药效果。
2. 2 FBG
给药前,模型组大鼠FBG与给药各组均无显著性差异,模型组、给药各组大鼠FBG高于正常组( P < 0. 05) ; 给药后,西药组大鼠第4 ~ 6周FBG低于模型组( P < 0. 05) ,中药组大鼠FBG低于模型组但差异无统计学意义( P > 0. 05) ,中加西组大鼠给药后第2 ~ 6周FBG明显低于模型组( P < 0. 05) 。
给药6周后,各组FBG值有所变化,数据呈正态分布,相互独立,且方差齐,见表2。5组FBG值经方差分析,F = 101. 52,P = 0. 000 < 0. 05,差异有统计学意义。西药组和模型组用LSD-t两两比较, P = 0. 0466 < 0. 05,差异有统计学意义; 中药组和模型组相比,P = 0. 0135 < 0. 05; 中加西组和模型组比较,P = 0. 000 < 0. 01,差异有统计学意义。认为葛根芩连汤、西格列汀均有降低2型糖尿病大鼠FBG的作用,且西格列汀降糖效果优于葛根芩连汤,两者联用效果优于单药效果。
2. 3胰岛素耐量试验
胰岛素耐量试验的各时间点血糖值用( ± s) 表示,血糖下降AUC值用均数表示。
给药前,与正常组相比,模型组和给药各组予以胰岛素后其血糖下降速率低,血糖下降AUC值高( P < 0. 01) ; 与模型组相比,给药各组血糖下降速率与血糖下降AUC均无统计学差异( P > 0. 05) ,见表3。
给药后3周,与正常组相比,模型组、中药组予以胰岛素后其血糖下降速率低,血糖下降AUC高( P < 0. 01) ,西药组血糖下降速率较高,血糖下降AUC较低( P < 0. 05) ,中加西组血糖下降速率较高, 但血糖下降AUC无统计学差异( P > 0. 05) ; 与模型组相比,中药组血糖下降速率较高,但血糖下降AUC差异无统计学意义( P > 0. 05) ,西药组、中加西组血糖下降速率较高,血糖下降AUC值较低( P < 0. 05) ,见表4。
给药后6周,各组血糖下降AUC值有所变化, 数据呈正态分布,相互独立,且方差齐,见表5。5组AUC值经方差分析,F = 60. 481,P = 0. 000 < 0. 05, 差异有统计学意义。与正常组相比,模型组、中药组予以胰岛素后其血糖下降速率低,血糖下降AUC高( P < 0. 01) ,西药组血糖下降速率较高,血糖下降AUC较低( P < 0. 05) ,中加西组血糖下降速率较高, 但血糖下降AUC无统计学差异( P > 0. 05) ; 与模型组相比,中药组下降速率高,但血糖下降AUC差异无统计学意义( P > 0. 05) ,西药组下降速率较高,血糖下降AUC降低,用LSD-t两两比较,P = 0. 0210 < 0. 05,差异有统计学意义,中加西组下降速率高,血糖下降AUC低,用LSD-t两两比较,P = 0. 000 < 0. 01,差异有统计学意义。认为西格列汀可改善2型糖尿病大鼠的胰岛素耐量,与葛根芩连汤联合使用,效果更优。
2. 4葡萄糖耐量试验
葡萄糖耐量试验的各时间点血糖值用( ± s) 表示,血糖变化AUC值用均数表示。
给药前,与正常组相比,模型组与给药各组予以葡萄糖后血糖变化AUC均高于正常组AUC( P < 0. 01) ; 与模型组相比,给药各组血糖变化AUC无统计学差异( P > 0. 05) ; 见表6。
给药后3周,与正常组相比,模型组与给药各组予以葡萄糖后血糖变化AUC均高于正常组AUC ( P < 0. 01) ; 与模型组相比,中药组AUC略低,差异无统计学意义( P > 0. 05) ,西药组、中加西组AUC均较低( P < 0. 05) ; 见表7。
给药后6周,各组血糖变化AUC值有所变化, 数据呈正态分布,相互独立,且方差齐,见表8。5组AUC值经方差分析,F = 18. 130 ,P = 0. 000 < 0. 05,差异有统计学意义。与正常组相比,模型组、中药组及西药组予以葡萄糖后血糖变化AUC均高于正常组AUC ( P < 0. 01) ,中加西组AUC较高( P < 0. 05) ; 与模型组相比,用LSD-t两两比较,中药组AUC略低,P = 0. 0136 < 0. 05,差异有统计学意义, 西药组AUC略低,P = 0. 0136 < 0. 05,差异有统计学意义,中加西组AUC低,P = 0. 000 < 0. 01,差异有统计学意义。认为葛根芩连汤、西格列汀均可改善2型糖尿病大鼠的葡萄糖耐量,且两者联合使用效果更优。
3讨论
部分文献报道葛根芩连汤对于2型糖尿病有降低血糖及抗胰岛素抵抗作用,且其作用机理与西药磺脲类药物和双胍类药物相似［6-9］。西格列汀副作用较少,具有不增加患者体重,也不会使患者发生低血糖和水肿等优点［10］,是安全且耐受良好的治疗2型糖尿病的药物。由于单药治疗时间较长,临床上常与磺脲类和胰岛素等药物联合使用［11-12］。
高脂饲料喂养加小剂量STZ注射诱导的2型糖尿病大鼠模型模拟了人类糖尿病的发病进程( 包括胰岛素抵抗和胰岛 β 细胞功能障碍) 。与自发性糖尿病鼠相比,动物来源丰富,实验成本低,因此广泛用于2型糖尿病药物的疗效评价［13］。
胰岛素抵抗作为2型糖尿病的一个重要发病机制,与糖尿病脂代谢紊乱、胰岛 β 细胞损伤、胰岛功能衰竭存在密切关系［14］。改善胰岛素抵抗是治疗和延缓2型糖尿病发生和发展的关键。许多文献报道葛根芩连汤中多种成分对胰岛素抵抗有改善作用［15-16］,例如甘草醇提物对啮齿性动物具有降低血糖、减轻体重和降低血压的作用,同时该提取物还能激活过氧化体增殖物激活受体-γ［17-18］,而过氧化体增殖物激活受体-γ 是血糖和血脂代谢的核心受体［17］; 黄芪提取物能治疗糖尿病及糖尿病并发症［19］,其中黄芪多糖治疗能通过蛋白酪氨酸磷酸酶1B / 核转录因子-κB途径活化蛋白激酶B,上调葡萄糖载体4和抑制炎症因子进而增加胰岛素的敏感性改善胰岛素抵抗来调节血糖［20-23］; 黄连中的小檗碱能降低2型糖尿病大鼠血糖,抑制胰岛素抵抗,刺激胰岛 β-细胞再生［24-27］。尽管许多文献证实葛根芩连汤有降糖作用,但本次实验研究中,葛根芩连汤降糖效果仍然不如西药西格列汀。
西格列汀是国内第一个上市的二肽基肽酶-4抑制剂,主要通过抑制胰高血糖素样肽-1的分解升高血液中胰高血糖素样肽-1的浓度而发挥抗糖尿病作用,剂量为1. 0 mg /kg时能明显增加胰岛素和胰高血糖素样肽-1的分泌［28］。单药研究［29-30］显示西格列汀能显著改善 β 细胞的功能和胰岛素的敏感性,总体耐受良好,未发生低血糖事件。常与二甲双胍、胰岛素、磺酰脲类、噻唑烷二酮类联合用药,可增强疗效且不增加低血糖的风险,也不增加患者体质量。但其联合中药复方治疗2型糖尿病的研究较少。
本次实验研究中,葛根芩连汤联合西格列汀能够改善2型糖尿病大鼠体重,调节胰岛素耐量和葡萄糖耐量,进而改善胰岛素抵抗,降低2型糖尿病空腹血糖,其作用效果明显高于两药单独使用。从生物学角度分析,葛根芩连汤根据中药具有多靶点、 多途径整合调节的作用特点能增强西格列汀降血糖、改善葡萄糖耐量、改善胰岛素耐量和控制体重, 因而起到辅助作用。
糖尿病模型 篇7
关键词：糖尿病,看图对话工具,食物模型,饮食管理
随着糖尿病 (DM) 人群逐年增加, 目前我国已成为世界上糖尿病人口最多的国家[1]。饮食疗法是糖尿病综合治疗“五驾马车”中的驾辕之马, 是基础疗法。以往的DM教育中, 饮食教育内容计算繁琐, 病人不易理解, 实际就餐中难以把握具体量化指标, 且未考虑到病人的需求, 教育效果不理想。如何寻找有效的健康教育方式已成为目前糖尿病防治的首要问题[2]。糖尿病看图对话TM工具是由国际糖尿病联盟 (IDF) 与健康互动公司策划, 礼来公司赞助推广的新型互动式的教育工具。仿真食物模型是利用食品交换份的概念, 按照每份食物产生0.378kJ热量制作而成。将两者有效结合取得较好的效果, 现报告如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
本研究选取2010年4月—2010年12月我科住院病人80例。纳入标准:均符合1999年世界卫生组织 (WHO) 糖尿病诊断标准;排除意识不清、明显智力障碍及视力障碍、多器官衰竭病人。入组病例随机分为对照组40例, 实验组40例。对照组男22例, 女18例;年龄57.9岁±11.9岁;病程0.7年~15.0年。实验组男23例, 女17例;年龄59.2岁±12.3岁;病程0.5年~16.0年。两组病人年龄、病程、文化等方面比较差异均无统计学意义 (P>0.05) 。
1.2 方法
1.2.1 干预方法
对照组由获得“看图对话辅导员”资格的糖尿病专科护士运用工具中的“健康饮食和运动”主题地图, 以直观的图画、语言提示及问题卡片为媒介引导参与者进行交互式讨论。讨论时参与者均围绕辅导员就坐, 主题图画正对参与者摆放, 由辅导员介绍此次讨论内容、目的、形式及图画工具, 并让参与者自己观察主题图画, 从而发现自己感兴趣的话题, 再由辅导员引导展开讨论。过程中辅导员主要负责提问、引导、总结。每次10人~14人参与, 耗时1.5h~2.0h;每周1次, 每位病人共参加2次;实验组在看图对话的基础上每次教育时增加运用北京首佳模型装饰品有限公司生产的仿真食物模型, 利于病人实际感观每份食品的具体大小、容量及重量。两组观察时限均为3个月。
1.2.2 评价方法
用同一问卷对两组病人分别进行DM饮食知识教育前的“摸底调查”及教育后的“反馈调查” (第3个月末进行) 。问卷设计参考Project HOPE糖尿病知识问卷及有关文献等共设测试题20小题, 每题分5个等级评分, 对应1分、2分、3分、4分、5分, 满分100分, 分值越高表示掌握饮食知识越好。对不识字、视力差、高龄病人, 由教育组成员逐条询问后代填写。血糖监测采用强生稳豪血糖仪在教育前后测空腹血糖 (FPG) 、餐后2h血糖值 (2hPG) 。
1.2.3 观察指标
(1) 观察干预3个月后两组病人对DM饮食中各类食物的重量、容积、大小等量化指标的称重正确率; (2) 观察教育前后两组病人的饮食理论知识评分情况; (3) 测定两组病人教育前后FBG、2hPG的变化及糖化血红蛋白 (HbA1c) 值。
1.2.4 统计学方法
采用SPSS 12.0统计软件进行统计。计量数据以均数±标准差表示, 组间比较采用成组t检验, 组内比较采用配对t检验;计数资料采用χ2检验。以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
%
3 讨论
糖尿病教育方法众多, 多数未考虑病人当时的需求和实际情况[3]。教育后病人的饮食知识理论水平提高, 而对于回家后如何具体贯彻执行饮食疗法却显得茫然, 有的控制过于严格、进食量过少, 有的油脂类和坚果类摄入过多、饮食结构不合理, 不能将所学知识应用到日常生活实践中。看图对话TM工具具有直观、形象、通俗等特点, 对参与者文化程度的要求无限制。能够让病人更积极、主动地参与教学活动, 提高病人自我管理能力, 改善健康行为[4]。要求辅导员的专业知识和人文知识十分广泛, 摆脱过去传统教育说教的讲者身份, 以互动、启发式提问的方法教育。利用仿真食物模型对糖尿病病人进行饮食教育对糖尿病控制效果良好[5]。该模型具有生动逼真、色彩鲜艳、直观明了的特点, 吸引病人的注意力, 使之在轻松有趣的学习和实践中感受各种食物的重量、体积、厚度, 把食物成分换算中的抽象内容具体化。各种教育模式都有一定的局限性, 只有将其有序地结合在一起, 使糖尿病教育有目的、系统的进行, 最终带来具体的行为改变才是有效的。本研究中, 教育前两组病人的饮食知识得分水平均较低, 说明大多数病人对DM饮食知识缺乏了解。教育后两组病人的饮食知识得分均较教育前提高, 说明两种教育形式能够不同程度地提高病人的饮食理论知识水平。但结合表1和表2结果可看出实验组饮食知识评分和食物称重准确率提高更显著。
目前国内有单独运用看图对话教育工具和食物模型分别指导糖尿病病人的饮食, 但将两者有效结合起来运用未有报道。看图对话教育工具结合食物模型的运用具有直观性强, 更具体化、形象化, 使病人印象深刻, 便于病人感受食物的具体量化指标。受试的病人对糖尿病专科护士感到亲近、主动参与不断提问与讨论, 从中获取学习饮食知识的乐趣, 提高饮食实践能力, 有利于血糖的控制, 是一种良好的饮食教育形式。
参考文献
[1]Yang W, Lu J, Weng J, et al.Prevalence of diabetes among men and women in China[J].N Engl J Med, 2010, 362 (12) :1090-1101.
[2]巩淑惠.糖尿病病人不同健康教育方式的效果分析[J].中国疗养学, 2008, 17 (2) :83-84.
[3]American Diabetes Association.The prevention or delay of type2 diabetes[J].Diabetes Care, 2002, 25:742-749.
[4]古艳, 袁丽, 欧青.糖尿病教育工具看图对话TM的实施及运用体会[J].护士进修杂志, 2010, 25 (6) :537-538.
糖尿病模型 篇8
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 实验动物
选用由北京维通利华实验动物技术有限公司提供的普通级纯种SD大鼠54只, 雄性, 体重80~100g, 8周龄, 动物合格证号:SCXK (京) 2012-0001。动物饲养于首都医科大学实验动物部啮齿类动物房。
1.1.2 实验试剂STZ, 货号:
S110910-1g (产品编号:1130792;阿拉丁试剂 (上海) 有限公司, 美国生产) 。柠檬酸 (北京市化学试剂公司) 。0.1mol/L的柠檬酸钠-柠檬酸缓冲液制备:柠檬酸2.10g+柠檬酸三钠3.84g加双蒸水至232ml;戊巴比妥钠 (北京化工实验试剂二厂) 。
1.1.3实验仪器ACCU-CHEK
Perfoma全自动血糖仪及配套血糖试纸 (美国生产, 德国罗氏诊断有限公司) 。检测范围:0.6~33.3mmol/L (10~600mg/d L) 高于检测范围上限的血糖检测值于全自动血糖仪显示“HI”, 在实验数据中记录为33.3mmol/L。大鼠INS酶联免疫分析试剂盒:产品编号:CSB-E05079r;检测范围:15.6~1000n IU/ml;最低检测限:4n IU/ml (武汉华美生物工程) 。大鼠INS检测使用DG3200酶联免疫检测仪 (华东电子管厂) 。
1.2 实验方法
将54只大鼠分为对照组和造模组1~5, 共6组。其中对照组大鼠9只, 均分为3笼饲养。造模组大鼠45只, 均分为15笼饲养, 随机被均分造模组1~5。于第4周末造模, 造模前禁食12h (不禁水) 。称重后, 对照组大鼠按相同剂量一次性腹腔内注射0.1mol/L的柠檬酸盐缓冲液。各造模组药物诱导方式见表1。
实验过程中自然死亡的大鼠共五只, 均被排除出本实验。各造模组于高糖高脂饲料喂养第一周开始, 测定空腹血糖 (FPG) 前禁食12h (不禁水) 。测定后正常进食水, 再经24h后测定随机血糖。FPG及随机血糖均取鼠尾血经ACCU-CHEK Perfoma全自动血糖仪及配套血糖试纸测定。造模组于处死前每周重复上述步骤测量FPG一次。直至造模后第二周每周重复上述步骤测量随机血糖一次。
所有大鼠 (除已死亡的) 喂养第1 2周末, 禁食12h (不禁水) , 称重后戊巴比妥钠腹腔注射麻醉 (35mg/kg体重) , 碘伏消毒手术部位, 用手术剪剪开胸腔。心脏取血, 5~10ml/只, 经高速离心提取血清, 分装送检。INS由武汉华美生物工程有限公司提供的CUSABIO ELISA试剂盒通过DG3200酶联免疫检测仪测定。
1.3 统计学处理
采用SPSS17.0统计学软件, 实验数据采用均数±标准差表示, 组间的数值比较采用ANOVA方差分析 (分析前先进行方差的齐性检验) 。同时对FPG、血清INS水平以及INS敏感指数 (ISI) 间的关系应用Pearson相关性分析进行分析。P<0.05时判定差异有显著性。
2 结果
2.1 造模组大鼠FPG变化、造模组成模率 (表2, 3)
造模组1在造模后第二周空腹血糖明显升高象, 总体水平持续高于15mmol/L。但其随机血糖却持续处于较低的状态。造模组2在造模后第二周明显出现FPG升高的现象, 通过表2显示该组的FPG在造模后较平稳, 无大幅度波动, 但该组的造模后随机血糖持续处于较高的状态。造模组3在造模后未出现明显FPG升高的表现, 该组造模后随机血糖却处于较低的状态。造模组4在造模后第二周出现明显FPG升高的表现, 接近15mmol/L, 但该组的造模后随机血糖却波动较大, 持续处于逐步升高的状态。造模组5在造模后第二周出现明显FPG升高的表现, 于造模后第三周开始处于稳定状态。该组的造模后随机血糖却波动较大, 持续处于逐步升高的状态。
无论以FPG>7mmol/L或随机血糖>11.1mmol/L作为成模标准, 造模组3的成模率均较低, 造模组1、造模组4、造模组5的成模率不受成模标准的影响, 在造模组2中, 以FPG>7mmol/L作为成模标准的成模率只有以随机血糖>11.1mmol/L作为成模标准的成模率的一半。
2.2 INS抵抗的检测
ISI:以FPG与空腹INS (FINS) 乘积倒数的自然对数来表示, 即ISI=Ln 1/ (FPG·FINS) 。
造模组3与对照组相较不具有统计学差异 (P=0.100) 没有成功诱导出实验动物产生INS抵抗。在ISI明显下降的造模组中 (造模组2:P=0.001;造模组1、4、5:P=0.000) , 造模组2存在明显的高INS血症, 其INS水平与对照组相较有非常显著性的统计学差异 (P=0.020) , 而其他造模组与对照组相较在INS水平方面不具有统计学差异 (P均>0.050) 。
*:P>0.05;#:P<0.05:**:P<0.01
Pearson相关性分析 (表4) 显示造模组2的血清INS水平与ISI间的负相关性与对照组相较具有统计学差异 (P=0.003) 较造模组4的统计学差异 (P=0.025) 更为明显。
3 讨论
INS抵抗与INS分泌缺陷同为2型糖尿病的重要特征, 良好而稳定的2型糖尿病动物模型需要同时兼具以上两大特征, 并且可以稳定有效的维持这两大特征为后续的动物实验提供研究背景。国外学者[8]建议将餐后随机血糖纳入到成模标准, 本实验过程中也发现单纯的使用FPG>7mmol/L作为2型糖尿病实验动物的成模标准不够全面, 故将随机血糖>11.1mmol/L纳入成模标准。
INS敏感系数下降的同时存在高INS血症是INS抵抗的特征性表现, 值得注意的是在严重的糖耐量异常存在时, INS分泌已经达到极限, INS敏感系数的比较不适用于严重β细胞功能受损的情况, 所以对于造模组4、造模组5而言INS敏感系数不能体现INS抵抗的情况存在。只有造模组2的方法在INS分泌增加的情况下同时保证了INS敏感系数下降与对照组相较具有统计学差异 (P=0.003) , 同时Pearson相关分析进一步证明了造模组2的大鼠模型在高脂、高糖的双重作用下, INS抵抗更为严重, 从而使得INS敏感性降低的更为明显。
国内学者[9]研究发现胰岛中β细胞的损伤激活了胰腺导管中的干细胞, 这势必影响实验动物成模后的稳定性, 小剂量连续应用链脲佐菌素正好克服了胰岛β细胞代偿性增殖影响实验动物成模稳定性的不利方面, 同时实验动物成模后应继续予以高糖高脂饲料喂养, 这可以使得实验动物的血糖逐渐升高, 长期高糖血症的糖毒性同样会对胰岛β细胞造成损害, 导致INS分泌下降, 从而尽可能的维持2型糖尿病动物模型的稳定性, 为成模后所进行的其他动物实验维持2型糖尿病的病理、生理环境, 更好的服务于后续的科学研究[10]。
参考文献
[1] Taliyan R, Sharma PL.Possible mechanism of protective effect of thalidomide in STZ-induced-neuropathic pain behavior in rats[J].Inflammop harmacology, 2012;20 (2) :89-97
[2] Gobbo MG, Ribeiro DL, Taboga SR, et al.Oxidative stress markers and apoptosis in the prostate of diabetic rats and the influence of vitamin C treatment[J].Cell Biochem, 2012;113 (7) :2223-2233
[3] Tirgan N, Kulp GA, Gupta P, et al.Nicotine exposure exacerbates development of cataracts in a type 1 diabetic rat model[J].Exp Diabetes Res, 2012, 2012:349320
[4] Tavasoli RA, Soltani N, Keshavarz M, et al.Mg~ (2+) -induced adenosine-receptor mediated relaxations in mesenteric vascular beds of diabetic rats[J].Gen Physiol Biophys, 2012:31 (4) :409~413
[5] Srinivasan K, Viswanad B, Asrat L, et al.Combinationg of hieh-fat dietfed and low-dose streptozotocin-treated rat:A model for type 2 diabetes mellitus and pharmacological screening[J].Pharmacological Research, 2005;52:313-320
[6] Tuzcu M.Effect of chromium on carbohydrate and lipid metabolism in a rat model of type 2 diabetes mellitusithe fat-fed, streptozotocin-treated rat[J].Metabolism:Clinical and Experimental, 2007;56 (9) :1233~1240
[7]张芳林, 李果, 刘优萍, 等.2型糖尿病大鼠模型的建立及其糖代谢特征分析[J].中国实验动物学报, 2002;10 (1) :16-20
[8] Elena M, Ottavio G.Proposal open for discussion:defining agreed diagnostic procedure in experimental diabetes research[J].Journal of Ethnopharmacology, 2008; (115) :163-172
[9]李兵, 许评, 苏红, 等.大鼠胰腺导管干细胞增殖的动态观察[J].中华实验外科杂志, 2004 (3) :325-326