2型糖尿病KKAy小鼠動物模型的研究進展

陳薇宇，李雙蕾，謝 婧，賈慧敏，萬亞寧，車日文

（廣西中醫藥大學第一附屬醫院，廣西 南寧 530000）

2型糖尿病KKAy小鼠動物模型的研究進展

陳薇宇，李雙蕾，謝 婧，賈慧敏，萬亞寧，車日文

（廣西中醫藥大學第一附屬醫院，廣西 南寧 530000）

目的探討2型糖尿病KKAy 小鼠在2型糖尿病及其并發癥研究方面的應用價值。方法通過知網、萬方等數據庫，收集近年來運用2型糖尿病KKAy小鼠動物模型在研究治療2型糖尿病及其并發癥方面的相關文獻。結果KKAy小鼠動物模型在2型糖尿病及其并發癥研究方面的使用率高，模型的實用性和科學性優勢突出，相關文獻支持可靠。結論KKAy小鼠是一種以多飲、多食、多尿伴肥胖為主要臨床表現，具有高血糖、高度胰島素抵抗、胰島功能不足，且容易發生腎臟、肝臟等方面病變的理想2型糖尿病動物模型。

KKAy小鼠；2型糖尿病；動物模型；研究進展

糖尿病（diabetes mellitus，DM）是一種病因尚未完全明確的代謝性疾病，中醫上屬于消渴的范疇。2型糖尿病占糖尿病發病數的90%以上，給社會帶來沉重的醫療負擔；因此，建立理想的2型糖尿病動物模型將為其發病機制的研究、并發癥的治療及臨床新藥的研發奠定基礎。KKAy小鼠主要特征為多食、高胰島素血癥、高血糖、胰島素抵抗、脂質代謝紊亂等。本文主要對KKAy小鼠動物模型在2型糖尿病及其并發癥研究方面的應用進行綜述和評價，為讀者提供有關KKAy小鼠的基本信息及研究資料。

1 2型糖尿病動物模型的基本介紹

1.1 2型糖尿病動物模型分類

目前常用的2型糖尿病動物模型分為自發性動物模型和實驗誘導性動物模型。實驗誘導性動物模型常用的誘導方法有胰腺切除術誘導法、食物誘發法、化學藥物誘導法及催肥等。自發性模型是指實驗動物未經任何人工處理，由于在自然條件下或是基因突變，通過遺傳育種保留下來的動物模型。其最大的優點是動物疾病的發生、發展與人類糖尿病相似，且遺傳信息完整，個體差異小，繁育時間短及實驗重復性好，應用價值很高。缺點是來源比較困難、價格較昂貴。常用的自發性2型糖尿病動物模型有GK大鼠、KKAy小鼠、肥胖Zuker大鼠、NSY小鼠、嗜沙肥鼠和OLETF大鼠、基因敲出和轉基因鼠等。

1.2 2型糖尿病動物模型的判定標準

目前國內外尚未有統一公認的2型糖尿病動物模型理想造模方法，判斷模型成功的標準主要為糖尿病癥狀的出現和血糖、尿糖的升高。有的采用空腹血糖（空腹血糖≥11.1 mmol/L或13.9 mmol/L），也有的采用隨機血糖（隨機血糖≥13.9 mmol/L）作為判定標準。而且使用STZ注射后檢測血糖的時間也不盡相同，有的檢測血糖時間為注射后48小時或72小時，有的為1周后檢測。大多數學者采用STZ注射后72小時隨機血糖≧13.8 mmol/L或16.7 mmol/L。

2 KKAY小鼠遺傳學的基本介紹

KK小鼠是一種多基因遺傳性2型糖尿病動物模型鼠，該動物對胰島素不敏感，對葡萄糖耐量小，糖尿病發病率高。KK小鼠編碼基因為a/a純合子時，小鼠毛色呈黑色；而變異為Ay/a雜合子時，小鼠毛色為黃色，同時伴有高血糖和肥胖等代謝異常綜合征。所以，KKAY小鼠是在KK小鼠的基礎上轉入突變基因（ay）而成的另一種2型糖尿病動物模型鼠。KKAY小鼠糖尿病的發生有著遺傳和環境因素的共同作用，這與類2型糖尿病的病因非常相似。KKAY小鼠源于KK鼠，所以黃色KKAY小鼠的糖尿病遺傳背景亦為多基因性遺傳。據相關研究顯示，相同的飼養條件下約有40%～50%的KKAY小鼠8周以后開始出現高血糖、肥胖等糖尿病癥狀，KK小鼠發病率比KKAY 要少，而無此遺傳背景的小鼠卻血糖正常[1]。

3 影響2型糖尿病KKAY小鼠血糖的因素

張曉娟[2]等通過實驗，探討營養、性別及年齡等因素對KKAY小鼠血糖的影響。結果發現在相同的遺傳背景下，飼料中營養成分脂肪的含量可以影響KKAY 小鼠的血糖值。且實驗組雄性小鼠的血糖平均值明顯高于雌性小鼠（除了10周齡小鼠外）。但對照組KKAY小鼠血糖平均值＞10.4 mg/dL，血糖＞16.6 mg/dL的雄性小鼠占總數的百分比等指標不具有規律性和可比性。8月齡小鼠對照組小鼠的血糖值為最低，實驗組小鼠在飼喂高脂飼料的條件下，可延長高血糖的時間；且飼喂普通繁殖飼料時（除8月齡小鼠外），血糖平均值高于其血糖正常值。并且對照組高血糖是在一定年齡范圍內（10月齡之前）。可見，同樣攜帶ay黃色肥胖糖尿病基因的遺傳作用條件下，飼料中的營養成分是影響小鼠血糖的主要因素，動物的年齡是影響血糖的另一因素；而性別對動物血糖的影響不大。

4 KKAY小鼠動物模型在研究治療2型糖尿病方面的相關應用

吳錦銀[3]等研究發現了吡格列酮能夠增加KKAY小鼠胰島素敏感性，改善其胰島素抵抗；而這些作用機制可能與Pio增加附睪脂肪組織及肝臟的PPARγ蛋白表達，激活胰島素信號轉導通路的蛋白有關。劉率男[4]等研究發現二甲雙胍能恢復胰島素分泌功，并顯著改善KKAY小鼠β細胞功能紊亂；其作用機制考慮可能與降低胰腺中的炎癥反應、調節鈣離子和胰腺激素的穩態作用有關。劉泉[5]等發現磷酸西格列汀能改善KKAY小鼠的糖脂代謝紊亂，機制與其抑制轉錄因子FoxO1的活性、調節肝臟糖異生及脂肪酸合成關鍵酶的表達有關。

5 KKAY小鼠動物模型在研究2型糖尿病并發癥方面的相關應用

5.1 2型糖尿病KKAY 小鼠大血管病變模型

2型糖尿病大血管病變是導致糖尿病患者致殘和死亡的首要原因。KKAY 小鼠由于遺傳因素的作用及高脂飲食的飼養，在8周以后開始出現高血糖、肥胖等糖尿病癥狀；但關于其何時能夠出現大血管病變尚不明確。李海東[6]等采用KKAY 小鼠作為誘發糖尿病大血管病變的實驗對象，觀察其腹主動脈的組織形態學變化后發現，模型組16周齡和20周齡的小鼠并沒有出現血管病變，但從小鼠24周齡開始，出現了腹主動脈內膜輕度增厚，內膜下可見成纖維細胞少量增殖。觀察至28周齡后，模型組小鼠出現了典型動脈粥樣硬化的表現。通過監測結果發現，模型組KKAY小鼠的隨機血糖和體重都明顯高于對照組，并隨時間的延長而逐漸升高，并在28周齡時可以達到最高值；這與2型糖尿病患者動脈粥樣硬化與其長期高血糖伴體重增加的相關報道相符[7]。

5.2 2型糖尿病KKAY小鼠糖尿病腎病模型

目前，研究人員通常采用高脂飲食加鏈脲佐菌素（STZ）注射的方法制備2型糖尿病腎病（DN）的動物模型，但其成模后的個體差異較大，且不能體現遺傳因素的作用，STZ的腎臟毒性也會對實驗結果產生影響。陳麗萌等[8]發現BUN、Cr的升高，但觀察到了其腎臟的病理改變，目前DN動物模型的缺陷是在研究周期內沒有GFR下降。其原因為：①KKAY小鼠血Cr濃度遠低于人類，采用堿性苦味酸法檢測，在Cr濃度低時易受其他因素干擾，所以據此評價腎功能并不可靠。②由于需維持3～8個月的高血糖狀態，小鼠才會逐漸出現腎功能的損害，但多數實驗都開始于小鼠DN的早期，所以觀察時間相對較短；且腎盂積水可在KKAY小鼠28周齡時出現，并伴有血糖升高， 酮癥酸中毒的病死率也相對較高；可見KKAY小鼠在研究DN終末期腎衰方面并不具優勢，但可作為胰島素抵抗、脂代謝紊亂、典型DN病理改變、早期 DN干預等方面研究的理想動物模型。

5.3 2型糖尿病KKAY小鼠肝損害模型

糖尿病患者由于脂質和糖代謝紊亂，導致糖尿病常與肝病并存。婁金麗[9]等選用糖尿病KKAY小鼠模型，觀察了肝損害情況。結果表明，KKAY小鼠通過高脂飲食喂養28周后，血糖明顯升高，且TG、ALT、TC、AST均高于正常組，這與2型糖尿病常合并脂肪肝血清指標變化的理論相符。觀察發現其肝組織切片病理形態中肝細胞呈彌漫性脂肪變性；TUNNEL法染色可見肝細胞凋亡等，提示2型糖尿病可出現肝損，且小鼠肝組織中IL-1β、TNF-α的含量升高，此炎性因子可能啟動細胞的氧化應激反應，導致肝細胞的肝纖維化和凋亡等損害。

6 討 論

綜上所述，KKAY小鼠由于遺傳因素的作用，會自發的出現多飲、多食、多尿的臨床特點，并伴有肥胖、中高度高血糖、高度胰島素血癥、胰島功能不足以及腎臟、肝臟等病變；其最大優點是疾病的發生、發展與人類糖尿病極其相似，遺傳信息完整、個體差異小，具有較高的應用價值。雖然目前國內外并沒有統一公認的2型糖尿病理想造模標準，但在2型糖尿病及其并發癥的研究中，越來越多的研究者選擇KKAY 小鼠作為理想的動物模型，它們為實驗的順利完成及數據的收集做出了貢獻。綜述里也提到目前關于2型糖尿病動物模型達到糖耐量受損及糖尿病的具體血糖數值并沒有統一明確的標準，這使相關實驗研究的結果缺乏科學性和嚴謹性；因此，在這一領域數據資料的完善，還有待學者們的進一步研究探討。

[1] 郭清華,陸菊明,潘長玉.飲食能量對Kkay及Kk小鼠2型糖尿病發病的影響[J].軍醫進修學院學報,2005,02:140-142.

[2] 張曉娟,田玉書,劉云波.影響Ⅱ型糖尿病動物模型KK/Upj-A～y/J小鼠血糖的因素[J].中國比較醫學雜志,2007,01:15-17.

[3] 吳錦銀,陳思凡,李文學,陳建玲,朱 偉,馮 翔.吡格列酮對KKAy小鼠胰島素敏感性的影響及機制[J].熱帶醫學雜志,2014,08:1012-1016.

[4] 劉率男,劉 泉,孫素娟,侯少聰,王 悅,申竹芳.二甲雙胍對2型糖尿病KKAy小鼠胰島β細胞功能的影響及初步作用機制探討[J].藥學學報,2014,11:1554-1562.

[5] 劉率男,劉 泉,侯少聰,王 悅,申竹芳.磷酸西格列汀改善2型糖尿病KKAy小鼠糖脂代謝及作用機制探討[J].中國臨床藥理學雜志,2015,03:206-211.

[6] 李海東,莊曉明,王 泳.2型糖尿病Kkay小鼠大血管病變模型的建立[J].中國動脈硬化雜志,2014,11:1167-1169.

[7] 張 彥,馬雙陶,楊永健,等.糖尿病合并動脈粥樣硬化小鼠模型的建立[J].中國動脈硬化雜志,2014,22(2):186-189.

[8] 陳麗萌,李學旺,黃利偉,等.2型糖尿病小鼠(KKAy)動物模型的鑒定和早期腎臟病理改變[J].中國醫學科學院學報,2002,24(1):71-75.

[9] 婁金麗,王 謙,楊 碩,張 錦,鄭 宏,黃啟福.糖尿病KKA～y小鼠的肝損害[J].細胞與分子免疫學雜志,2008,09:902-903.

R587.1

A

ISSN.2095-8242.2017.054.10681.02

廣西名老中醫民族醫傳承工作室建設項目桂衛中[2014]9號文件，廣西省自然科學基金立項課題（編號：2015jjAA40340）

本文編輯：趙小龍