高脂飼料誘發(fā)C57BL/6 小鼠肥胖性II 型糖尿病

梁永俊, 張 鵬, 王月倩, 高黎黎, 曹 婷, 喬正東

(上海市浦東醫(yī)院, 復(fù)旦大學(xué)附屬浦東醫(yī)院, 上海 201399)

高脂飼料誘發(fā)C57BL/6 小鼠肥胖性II 型糖尿病

梁永俊, 張 鵬, 王月倩, 高黎黎, 曹 婷, 喬正東

(上海市浦東醫(yī)院, 復(fù)旦大學(xué)附屬浦東醫(yī)院, 上海 201399)

目的 通過(guò)飼喂高脂飼料誘發(fā)C57BL/6小鼠II型糖尿病(T2DM)，探討不良飲食對(duì)T2DM以及肥胖癥的影響。方法 以C57BL/6小鼠為模型，飼喂脂肪供熱60%的高脂飼料12周，檢測(cè)小鼠高脂飼料飼喂前后空腹血糖(FBG)及體質(zhì)量，并通過(guò)口服糖耐量試驗(yàn)(OGTT)反應(yīng)胰島β細(xì)胞功能受損情況和機(jī)體對(duì)血糖調(diào)節(jié)能力的改變。結(jié)果 與對(duì)照組比較，從第4周開(kāi)始C57BL/6小鼠的空腹血糖顯著上調(diào)(P＜0.001)，同時(shí)體質(zhì)量穩(wěn)步增長(zhǎng)直至第12周形成肥胖癥(P＜0.001)，分析顯示空腹血糖與體質(zhì)量的變化存在顯著相關(guān)性(P＜0.001)。口服糖耐量試驗(yàn)結(jié)果表明，高脂飼料飼喂12周后C57BL/6小鼠血糖調(diào)節(jié)能力嚴(yán)重受損(P＜0.001)。結(jié)論 C57BL/6小鼠高脂飼料飼喂12周后可成功建立肥胖型T2DM模型。該模型可良好再現(xiàn)因不良飲食習(xí)慣所引起T2DM的發(fā)生，為糖尿病的研究提供有力工具。

C57BL/6小鼠; 高脂飼料; II型糖尿病模型

糖尿病是一種能量代謝內(nèi)穩(wěn)態(tài)紊亂疾病，現(xiàn)已經(jīng)達(dá)到了流行病的程度。根據(jù)國(guó)際糖尿病聯(lián)盟(International Diabetes Federation, IDF)第六版《糖尿病指南》，2013年全球已有3.82億糖尿病患者，而到2035年該數(shù)字將增長(zhǎng)至5.92億[1]。

II型糖尿病(T2DM)占糖尿病90%以上[2]。研究表明，胰島素抵抗(IR)、β細(xì)胞功能紊亂以及肥胖之間的相互作用是導(dǎo)致T2DM的主要原因，因此T2DM患者常伴以肥胖癥。值得注意的是，兒童群體中超重或肥胖的數(shù)量已經(jīng)超過(guò)1.55億[3]。

動(dòng)物模型是開(kāi)展肥胖型II型糖尿病研究的重要條件。目前，從果蠅到靈長(zhǎng)類動(dòng)物均有T2DM及肥胖模型[4,5]，而建模方式包括外科手術(shù)、轉(zhuǎn)基因、化合物或食物誘導(dǎo)等。相對(duì)于其它幾個(gè)途徑，高脂飼料誘導(dǎo)是對(duì)人類肥胖型T2DM自然過(guò)程的最佳模擬。本研究擬用60%的高脂飼料(60%的熱量來(lái)自于脂肪)飼喂C57BL/6小鼠建立肥胖性T2DM模型，探討飲食結(jié)構(gòu)失衡對(duì)T2DM和肥胖癥的影響，并為T2DM的研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與飼料

SPF級(jí)雄性C57BL/6小鼠70只, 8周齡, 體質(zhì)量(20±2) g, 購(gòu)買自上海斯萊克實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限責(zé)任公司[ SCXK(滬)2012-0002]。飼養(yǎng)于上海市浦東醫(yī)院醫(yī)學(xué)科研與創(chuàng)新中心[SYXK(滬)2015-0001]。置于屏障環(huán)境平板架。高脂飼料(貨號(hào) D12492, 美國(guó), Research Diets)(常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂肪含量分別為20%、20%和60%); 普通飼料[普路騰生物科技公司, 滬飼證(2014)(04001)]。

1.2 儀器與試劑

卓越型血糖儀及配套試紙(型號(hào)Accu-Chek. Performa, 羅氏診斷); 電子精密天平(型號(hào) Practum2102-1S, 公司賽多利斯)。葡萄糖溶液(50%葡萄糖注射液，批號(hào) 5G97D2，規(guī)格20 mL∶10 g，中國(guó)大冢制藥有限公司生產(chǎn))。

1.3 高脂飼料誘導(dǎo)

60只C57BL/6小鼠隨機(jī)分組, 每籠3只，分為20籠。進(jìn)行高脂飼料飼喂前檢測(cè)基礎(chǔ)血糖、體質(zhì)量以及口服糖耐量試驗(yàn)(OGTT)。造模期間小鼠自由攝食和飲水, 每日更換高脂飼料、墊料及水。高脂飼料誘導(dǎo)時(shí)間為12周。普通飼料(對(duì)照)組小鼠10只，除給普通飼料以外, 其它條件以及檢測(cè)均與高脂飼料組平行進(jìn)行。

1.4 體質(zhì)量及空腹血糖檢測(cè)

分別檢測(cè)高脂飼料飼喂0周、4周、6周、8周、10周及12周小鼠的體質(zhì)量及空腹血糖。檢測(cè)前禁食6 h，正常給水。血糖檢測(cè)通過(guò)尾靜脈取血，檢測(cè)前去除第一滴血。

1.5 OGTT

分別進(jìn)行高脂飼料飼喂0 周、6周及12周小鼠OGTT。實(shí)驗(yàn)前禁食12 h, 正常給水。首先檢測(cè)小鼠基礎(chǔ)血糖值，然后根據(jù)小鼠體質(zhì)量按照2 g/kg進(jìn)行葡萄糖溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%)灌胃。隨后對(duì)灌胃30 min、60 min、90 min、120 min、180 min后小鼠的血糖值進(jìn)行檢測(cè)并記錄。

1.6 統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)分析使用SPSS 22. 0統(tǒng)計(jì)軟件。數(shù)據(jù)采用x- ± s表示。組間數(shù)據(jù)比較采用獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)，血糖、體質(zhì)量的時(shí)間因素采用ANOVA分析，兩者相關(guān)性采用SPSS相關(guān)性分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 高脂飼料飼喂對(duì)C57BL/6小鼠體質(zhì)量與空腹

血糖的影響

與普通飼料組比較, 造模12周后高脂飼料飼喂組小鼠的體質(zhì)量增長(zhǎng)了2倍以上(表 1，P＜0.01)。同時(shí), 空腹血糖平均水平由高脂飼喂前的6.80 mmol/L增長(zhǎng)到了12.20 mmol/L(表 1，P＜0.001)。ANOVA分析結(jié)果顯示，以時(shí)間為因素，體質(zhì)量與血糖增長(zhǎng)均滿足二次項(xiàng)關(guān)系，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(體質(zhì)量P＜0.01，空腹血糖P＜0.001)。利用SPSS軟件對(duì)C57BL/6小鼠高脂飼料飼喂后體質(zhì)量及空腹血糖的變化進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示兩者呈顯著正相關(guān)(P＜0.01)。

表1 高脂飼料飼喂對(duì)C57BL/6小鼠體質(zhì)量與空腹血糖的影響

2.2 高脂飼料飼喂對(duì)C57BL/6小鼠OGTT的影響

高脂飼料誘導(dǎo)6周和12周后，C57BL/6小鼠OGTT水平均發(fā)生整體上移(圖1A、1B和1C)。統(tǒng)計(jì)曲線下面積后(圖1D)表明，高脂飼料飼喂6周或12周之后，小鼠對(duì)血糖的調(diào)節(jié)能力相比于普通飼料組存在顯著性差異(P＜0.01)。

3 討論

T2DM是一種胰島β細(xì)胞響應(yīng)不足且存在漸進(jìn)性IR的疾病，往往伴隨高脂飲食、低活動(dòng)量、肥胖和高齡等現(xiàn)象[6]。T2DM引起的心血管疾病以及并發(fā)癥例如失明和腎功能衰竭等都會(huì)造成一定的死亡率，而肥胖作為能量攝入與消耗異常引起的疾病與T2DM流行程度緊密關(guān)聯(lián)[7], 該人群往往合并有以IR為特征的糖尿病前期, 并有可能最終演變?yōu)榈湫偷腡2DM。代謝性疾病特別是T2DM與肥胖已經(jīng)成為熱點(diǎn)，良好的動(dòng)物模型是保證工作開(kāi)展的有力工具。目前該領(lǐng)域已有眾多類型的T2DM模型[8]，但高脂飼料誘導(dǎo)仍是探討高脂飲食、肥胖與T2DM之間關(guān)系的良好模擬方式。

圖1 高脂飼料飼喂對(duì)C57BL/6小鼠OGTT的影響Figure 1 Influence of OGTT by high-fat diet in C57BL/6 mice

本研究以6 0%脂肪熱量的高脂飼料誘導(dǎo)C57BL/6小鼠發(fā)生肥胖型T2DM, 為期12周的造模時(shí)間對(duì)小鼠的體質(zhì)量、空腹血糖以及OGTT進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)測(cè)。以空腹血糖12 mmol/L為界線, 12周的造模成功率為51%。小鼠體質(zhì)量與血糖的增長(zhǎng)隨時(shí)間的變化較為線性, 且兩者具有很好的相關(guān)性, 這就從動(dòng)物模型的角度印證了肥胖患者往往伴隨糖尿病前期且最終導(dǎo)致典型T2DM的現(xiàn)象[9,10]。從OGTT水平來(lái)看，高脂飼料誘導(dǎo)6周后小鼠對(duì)血糖的調(diào)節(jié)能力顯著下降(P＜0.001)。隨著誘導(dǎo)時(shí)間延長(zhǎng)至12周,胰島β細(xì)胞受損加劇(P＜0.01)。提示，飲食結(jié)構(gòu)紊亂會(huì)對(duì)胰島造成持續(xù)性的傷害。

綜上，高脂飼料可模擬人類不良飲食結(jié)構(gòu)成功誘導(dǎo)C57BL/6小鼠發(fā)生肥胖及T2DM，良好的造模成功率以及最為貼近實(shí)際情況的造模方式為T2DM和肥胖癥的研究提供了強(qiáng)有力的動(dòng)物模型。

[1] Guariguata L, Whiting DR, Hambleton I, et al. Global estimates of diabetes prevalence for 2013 and projections for 2035[J]. Diabetes Res Clin Pract, 2014, 103(2):137-149.

[2] Kuecker CM, Vivian EM. Patient considerations in type 2 diabetes-role of combination dapagliflozin-metformin XR[J]. Diabetes Metab Syndr Obes, 2016, 9(3):25-35.

[3] Hossain P, Kawar B, EI Nahas M. Obesity and diabetes in the developing world-a growing challenge[J]. N Engl J Med, 2007, 356(3):213-215.

[4] Islam MS, Loots du T. Experimental rodent models of type 2 diabetes: a review[J].Methods Find Exp Clin Pharmacol, 2009, 31(4):249-261.

[5] Srinivasan K, Ramarao P. Animal models in type 2 diabetes research: an overview[J]. Indian J Med Res, 2007, 125(3): 451-472.

[6] Stumvoll M, Goldstein BJ, van Haeften TW. Type 2 diabetes: pathogenesis and treatment[J]. Lancet, 2008, 371(9631): 2153-2156.

[7] Zimmet P, Alberti KG, Shaw J. Global and societal implications of the diabetes epidemic[J]. Nature, 2001, 414(6865): 782-787.

[8] Islam MS. Animal models of diabetic neuropathy: progress since 1960s[J]. J Diabetes Res, 2013, 9(2013):1-9.

[9] Ludwig J, Sanbonmatsu L, Gennetian L, et al. Neighborhoods, obesity, and diabetes-a randomized social experiment[J]. N Engl J Med, 2011, 365(16):1509-1519.

[10] 劉俊, 郭毅, 劉晴, 等. 超重、肥胖與型糖尿病相關(guān)性的分析[J]. 中國(guó)循證醫(yī)學(xué)雜志, 2013, 13(2):190-195.

High-fat Diet Induced Type 2 Diabetes Mellitus and Obesity in C57BL/6 Mice

LIANG Yong-jun, ZHANG Peng, WANG Yue-qian, GAO Li-li, CAO Ting, QIAO Zheng-dong
(Shanghai Pudong Hospital, Fudan Affiliated Pudong Medical Center, Shanghai 201399, China)

ObjectiveTo investigate the effect of high fat diet on Type 2 dialbetes mellitus (T2DM) and obesity, the model of T2DM was established by using prolonged high-fat diet (HFD) feeding on C57BL/6 mice.MethodsC57BL/6 mice were fed with 60F10S diet for 12 weeks, the fasting bloodglucose (FBG) and animal body weight were monitored at six different time points. Moreover, oral glucose tolerance test (OGTT) was carried out to detect the blood glucose regulation ability and reflect the β cells dysfunction.ResultsCompare to the control group, the FBG had significantly increased from fourth week (P＜0.001), while body weight grew steadily until the 12th week to formation of obesity (P＜0.001). Correlation analysis reveals that the changes of FBG and body weight were correlated (P＜0.001). After twelve weeks HFD feeding, the area under the curve of the OGTT (in mmol·h-1·L-1) was extraordinarily enlarged which means that the mice had poorer ability of blood glucose regulation (P＜0.001).ConclusionObese models of T2DM can be successfully induced by 12 weeks’ HFD feeding in C57BL/6 mice. As the simulation of high-fat diet in modern life, this model can reproduces the T2DM caused by diet disorders, and provides a powerful tool for the study of diabetes.

C57BL/6 mice; High-fat diet (HFD); Type 2 diabetes mellitus (T2DM)

Q95-33

A

1674-5817(2016)05-0361-04

10.3969/j.issn.1674-5817.2016.05.007

2016-05-06

上海市浦東新區(qū)重點(diǎn)學(xué)科群(PWZxq2014-08)、上海市浦江人才計(jì)劃(14PJ1407800)、上海市浦東新區(qū)衛(wèi)生系統(tǒng)學(xué)科帶頭人(PWRd2013-08)

梁永俊(1986-), 男, 碩士, 生物化學(xué)與分子生物學(xué),研究方向: 糖尿病發(fā)生發(fā)展機(jī)制研究。

E-mail: 101036669@qq.com

喬正東(1971-), 男, 藥理學(xué), 研究方向: 糖尿病發(fā)生發(fā)展機(jī)制研究。E-mail:928647100@qq.com