肾病糖尿病模型(糖尿病肾病临床诊断标准)

• 1、糖尿病肾病模型：动物模型、二维细胞模拟及三维类器官模型
• 2、动物模型 | 糖尿病肾病动物模型
• 3、有氧运动可改善糖尿病肾病模型小鼠肾脏的氧化应激损伤

糖尿病肾病模型：动物模型、二维细胞模拟及三维类器官模型

文题释义：

糖尿病肾病：是糖尿病晚期最严重的微血管并发症之一，多见于病史超过10年的糖尿病患者，临床症状以蛋白尿及持续的肾功能下降为主；主要病理改变包括系膜基质增生、细胞外基质过度沉积、肾小球硬化及肾小管间质纤维化。

肾脏类器官：是由干细胞产生的、能够在体外自发形成包含足细胞、近端小管细胞、远端小管细胞及血管内皮细胞等在内的多种固有细胞的器官样结构，具有稳定的遗传背景；可用于探索肾脏发育过程、疾病建模和药物筛选。

背景：近几年来，人类多能干细胞衍生的肾类器官及糖尿病肾病啮齿动物模型取得了一定的进展。然而，由于糖尿病肾病发病受环境因素及遗传因素共同作用，发病机制复杂，并且对于此类患者的临床治疗方法需要因人而异。因此，需要开发更灵活和综合的方法，从而发现强有力的临床前证据，以支持对糖尿病肾病患者进行更有针对性的干预。

目的：从动物模型、二维细胞培养模拟及三维类器官模型等方面综述了糖尿病肾病模型的研究进展，为进一步的研究提供线索和思路。

方法：以“糖尿病，糖尿病肾病，糖尿病肾病模型，糖尿病肾病动物模型，类器官，肾脏类器官，糖尿病肾病细胞模型，糖尿病肾病病证结合动物模型”为中文检索词，“Diabetes，diabetic nephropathy，diabetic kidney diseases，diabetic nephropathy models，diabetic nephropathy animal models，organoids，diabetic and organoids，diabetic and kidney organoids，kidney organoids，diabetic nephropathy cell models，diabetic nephropathy syndrome combined animal models”为英文检索词，检索中国知网及PubMed数据库，最终纳入101篇文献进行综述分析。

结果与结论：糖尿病肾病体内模型和体外模型是深入研究糖尿病肾病发病机制的有力工具。动物模型可以观察到多系统之间的相互作用；二维细胞培养操作简便且成本较低；新兴的肾类器官填补了二维和整体水平之间的空白，无种属差异且一定程度模拟了人肾脏的复杂性。随着类器官技术的不断发展，肾类器官有望为探索糖尿病肾病的发病机制、病理生理过程和药物筛选提供一个新的视角。

https://orcid.org/0009-0003-1469-1223(钱足平)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 糖尿病肾病, 肾脏类器官, 糖尿病肾病类器官, 细胞模型, 动物模型, 中医病证结合糖尿病肾病模型, 工程化组织构建

引用本文：钱足平, 陈 勇, 冉 燕, 达静静, 查 艳. 糖尿病肾病模型：动物模型、二维细胞模拟及三维类器官模型[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(17): 3632-3640.

糖尿病肾病模型：动物模型、二维细胞模拟及三维类器官模型

动物模型 | 糖尿病肾病动物模型

糖尿病肾病（diabetic nephropathy，DN） 是糖尿病主要的慢性并发症之一，也是导致终末期肾病的主要原因。控制血糖及血压能够减缓糖尿病患者向终末期肾病转化，但目前临床上尚缺乏新的治疗方法医治糖尿病肾病。建立适当的动物模型，可以为研究DN的病因、发病机制和病理生理改变提供重要的线索，同时也为临床治疗DN提供理论依据。

DN动物模型分为诱发性DN动物模型、自发性动物模型和基因工程小鼠模型。

造模方法

一 诱发性DN动物模型

诱导性建模常用大鼠品系以Wister和SD为主。

1化学药物诱导DN模型

目前该类模型最常见的是由链脲佐菌素（STZ） 、四氧嘧啶（ATX） 作为主要药物诱导而成。STZ应用较为广泛，适用于多种大小鼠模型且DN模型制备时间短，但此类模型肾脏病变比较温和，而且STZ本身的非特异性毒性会干扰实验结果判断。

造模方法：STZ腹腔注射剂量为50～75mg/kg体质量，病程为4～24 周。动物从4周开始出现肾脏早期病变，系膜基质扩张，基底膜增厚。随病程延长，后期可出现肾间质小血管玻璃样变等肾小管及间质病理改变，模型鼠尿蛋白排泄率增加。

缺点：化学诱导动物模型只能简单地模拟早期人类肾病模型。STZ本身的非特异性毒性会干扰实验结果判断。

2合并性诱导 DN 模型

研究者对原有单一药物诱导的DN模型加以改进，结合单侧或部分肾切除、高糖高脂诱导等手段，加速糖尿病肾病进展。

造模方法：选取DN相对耐受的 C57Bl /6 小鼠中，利用STZ结合单侧肾切除术，成功地建立了Ⅰ型糖尿病肾病模型。具体方法是：选取6周龄C57BL6/J小鼠行左侧肾切除术后，每只小鼠隔日注射50mg/kgSTZ，共3次。12周后，与对照组相比，模型组小鼠血糖水平差异显著，24h蛋白尿明显增加；模型组小鼠肾小球肥大且损伤严重，肾小球系膜基质扩张，TGF-β1、cTGF、Collagen Ⅳ等纤维化标志物的表达水平明显升高。

二 自发性动物模型

自发性动物模型是没有经过任何人为干预，在自然情况下由于基因突变或染色体畸变等发生的DN模型。

1NOD（ non-obese diabetic mouse）小鼠

NOD小鼠来源于ICR小鼠，它通过自身免疫系统破坏胰岛细胞，小鼠胰腺在4～5 周自发出现不同程度的炎症反应，到24～30周龄时多数胰腺β细胞遭到破坏出现糖尿病，37周龄时NOD小鼠可发展为DN，主要表现为蛋白尿增加、肾脏病理学变化、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、最后出现肾小球硬化。

2胰岛素-2 Akita 小鼠

此小鼠在 Ins2（C96Y）中有一个突变，导致胰岛素2A、B链间无法正确地形成二硫键，导致胰岛素构象发生剧烈的变化，同时对胰腺β细胞产生蛋白毒性，导致β 细胞团减少，分泌胰岛素的能力减弱。4周龄Akita小鼠就出现明显的高血糖症、高水平的白蛋白尿以及持续的组织学变化。另外，Akita小鼠还会出现高血压及心脏衰竭等糖尿病并发症。

3KK-Ay小鼠

这种小鼠最早由日本学者近藤恭司和西村正彦将Ay基因导入KK小鼠体内建立。与K小鼠相比，KK-Ay小鼠早期会出现重度肥胖及高血糖，且模型小鼠肾脏损伤与人类2型糖尿病肾脏损伤非常相似，可作为2型糖尿病模型动物。因KK-Ay小鼠体毛呈黄色，也有人称其为yellow KK。KK-Ay 小鼠肾小球的病理变化与人类DN早期阶段的病理变化一致。该研究发现，KK-Ay小鼠的尿蛋白/肌酐比率明显高于非糖尿病的BALB/c小鼠，其 HbA1c的含量也明显高于BALB/c小鼠（p＜0. 001）。AS和酸-甲胺银染色结果表明，20周龄KK-Ay小鼠的肾小球中发生节段性硬化，而且AGEs和TGF-β定位在肾小球系膜区。

4BB 大鼠

此种大鼠是由 Wistar大鼠经筛选而得，可作为自身免疫性胰岛素依赖性糖尿病动物模型，其肾脏病理改变较轻微且周期较长，18个月才出现肾小球基底膜增厚，系膜容量增加。而尿蛋白及白蛋白排泄没有出现明显的改变，GFR却明显增加。

优缺点：自发性动物模型虽然可以较形象地模拟人类DN，但其培养困难，造价高昂。

三基因工程小鼠模型

1eNOS敲除鼠

在db/db 小鼠中，eNOS基因敲除会导致高血压和内皮功能障碍，并加速肾脏的损伤，可表现为早发性蛋白尿、小动脉透明质化以及肾小球滤过率下降50%。26周后其病理改变表现为肾小球系膜基质扩张、伴小动脉瘤的肾小球系膜溶解及 kimmelstiel wilson 结节性改变。

2OVE26小鼠

在FVB背景下，OVE26小鼠2月龄时出现蛋白尿，9月龄时表现出肾小球结节性硬化，并且蛋白尿增加了十倍。OVE26小鼠单侧肾切除会促使多种DN特征包括蛋白尿、炎细胞浸润、纤维化和基因表达的变化的产生。

缺点：基因工程小鼠遗传背景清晰，造模时间短、成模效果较好，但大多数基因工程小鼠与人类 DN仍然存在一定的差距。

总结

将致病基因与易感模型鼠结合可以快速地建立糖尿病肾病模型，其中一些模型表现出人类DN的基本特征包括高水平的白蛋白尿、结节性肾小球硬化和高血压，这可能是未来糖尿病肾病动物模型的发展方向。模型动物能真实地模拟和反映人类DN相似的肾脏病理生理学变化，是人类糖尿病肾病研究的重要基础。此外，将系统生物学、基因组学及代谢组学研究方法结合起来，不断完善模型制备技术并增强DN复杂病因的转化研究，有助于模拟出更接近人类DN的动物模型。因此，未来结合不同技术手段，从发病机制着手构建与人类DN发病病因、病程及病理相似的动物模型，依旧是今后糖尿病肾病领域的研究重点。

有氧运动可改善糖尿病肾病模型小鼠肾脏的氧化应激损伤

摘要：

核因子E2相关因子2(nuclear factor E2-related factor 2，Nrf2)：属于转录因子亮氨酸拉链转录激活因子(CNC)家族成员，为细胞防御多种应激损伤的关键因子。Nrf 2 是诱导Ⅱ相酶基因表达的必需调节因子。

有氧运动：是指人体在氧气充分供应的情况下进行的耐久性运动，其特点是强度低、时间长、不中断、有节奏，能够改善胰岛素抵抗、降低血糖，对糖尿病具有一定的疗效。

背景：研究证实，长期有规律的有氧运动能够有效降低血糖，改善胰岛素抵抗，是治疗糖尿病肾病的重要措施，但有关其具体机制不明。

目的：探讨有氧运动对糖尿病肾病小鼠肾脏氧化应激损伤的影响及其与核因子E2相关因子2(Nrf2)/血红素氧合酶1(HO-1)信号通路的关系。

方法：雄性C57/BL6小鼠随机分为正常对照组、糖尿病肾病组及有氧运动治疗组，每组8只。除正常对照组外，其他2组小鼠均采用多次小剂量腹腔注射链脲佐菌素(40 mg/kg，连续注射5 d)建立糖尿病小鼠模型(4周后24 h尿蛋白含量>30 mg提示糖尿病肾病造模成功)。糖尿病小鼠造模成功8周后，有氧运动治疗组小鼠进行为期8周的跑台有氧运动，1 h/d，5 d/周。治疗8周后，测量尾动脉收缩压、24 h尿微量白蛋白排泄率、血糖、血脂及血肌酐、血尿素氮水平；取肾脏组织匀浆，测定丙二醛水平及总超氧化物歧化酶活性；观察肾脏组织肾小球系膜区细胞外基质积聚情况，并检测肾脏组织活性氧水平及核因子E2相关因子2核蛋白和血红素氧合酶1蛋白表达。实验方案经河南省中医药研究院动物实验伦理委员会批准(批准号为HPHT2015019)。

结果与结论：①与正常对照组比较，糖尿病肾病组小鼠24 h尿微量白蛋白排泄率、血糖、血肌酐、尿素氮、总胆固醇、三酰甘油、低密度脂蛋白-胆固醇以及尾动脉收缩压等指标水平显著增加，肾脏肾小球系膜区细胞外基质显著积聚，活性氧水平和丙二醛水平显著增加；与糖尿病肾病组比较，有氧运动治疗组上述各项指标显著降低；②与糖尿病肾病组比较，有氧运动治疗组小鼠总超氧化物歧化酶活性增强，肾小球系膜区细胞外基质积聚显著减少，肾脏组织细胞核蛋白核因子E2相关因子2和总蛋白血红素氧合酶1的表达上调；③结果说明，有氧运动能够降低糖尿病肾病小鼠肾脏氧化应激损伤，可能与Nrf2/HO-1通路激活有关。

ORCID: 0000-0003-1328-3575(刘晓晨)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 有氧运动, 糖尿病肾病, 氧化应激, Nrf2/HO-1信号通路

文章来源:刘晓晨, 王改凤, 张社峰. 有氧运动可改善糖尿病肾病模型小鼠肾脏的氧化应激损伤[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(17): 2712-2717.