1型糖尿病大鼠模型(1型糖尿病大鼠实验室造模的原理)

• 1、AMPK/PGC-1α在有氧运动改善2型糖尿病大鼠骨骼肌萎缩中的作用
• 2、糖尿病(DM)大鼠模型的建模方法
• 3、不同运动强度干预2型糖尿病模型大鼠的内脂素及糖代谢变化

AMPK/PGC-1α在有氧运动改善2型糖尿病大鼠骨骼肌萎缩中的作用

摘要：

腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)：是生物能量代谢调节的关键分子，AMPK在低氧、缺血、运动和营养缺乏等条件下易被激活，是研究糖尿病及其他代谢相关疾病的核心因子。

肌萎缩：宏观上表现为肌肉体积和质量的降低，微观上表现为肌纤维数目或直径减少。骨骼肌是摄取和利用葡萄糖的重要组织，肌萎缩的发生将增加2型糖尿病等代谢性疾病的发病风险。

背景：腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated kinase，AMPK)对线粒体能量代谢功能的调节障碍是导致肥胖和2型糖尿病患者脂肪堆积的重要原因，长期慢性炎症反应还将进一步诱导骨骼肌萎缩的发生，有氧运动可以提高AMPK的活性并调节能量代谢，但是通过有氧运动提高AMPK改善2型糖尿病骨骼肌萎缩的作用机制尚不明确。

目的：探究有氧运动对2型糖尿病大鼠骨骼肌萎缩的影响，以及AMPK在其中的作用机制。

方法：采用高脂饲养联合链脲佐菌素注射建立2型糖尿病大鼠模型20只，建模后将大鼠分为糖尿病组(n=8)和糖尿病运动组(n=12)，同时将正常大鼠15只分为安静对照组(n=6)和运动组(n=9)，其中安静对照组和糖尿病组继续饲养4周，运动组和糖尿病运动组进行有4周有氧运动干预(跑速16 m/min，60 min/d，5 d/周)，运动干预后取大鼠比目鱼肌免疫组织化学染色观察各组肌萎缩情况，Western blot检测AMPK、PGC-1α、MAFbx和MuRF1蛋白表达情况。实验已于2016-06-25通过北京体育大学运动科学实验伦理委员会批准(批准号：2016014)。

结果与结论：①高脂饲养联合链脲佐菌素注射建立的2型糖尿病模型大鼠血糖显著升高、体质量和胰岛素水平显著下降(P < 0.01)；②糖尿病组大鼠比目鱼肌肌纤维平均横截面积较安静对照组显著降低(P < 0.01)，糖尿病运动组大鼠比目鱼肌肌纤维平均横截面积较糖尿病组显著升高(P < 0.01)；③糖尿病组大鼠比目鱼肌中AMPK和PGC-1α表达水平较安静对照组显著降低，MAFbx和MuRF1表达水平较安静对照组显著升高(P < 0.01)；糖尿病运动组大鼠AMPK表达水平较糖尿病组显著升高，MAFbx和MuRF1的水平较糖尿病组显著降低(P < 0.01)；④上述结果说明，有氧运动通过激活AMPK/PGC-1α信号通路，提高线粒体功能，抑制MAFbx和MuRF1表达水平，改善骨骼肌萎缩，在一定程度上恢复了2型糖尿病的代谢平衡。

ORCID: 0000-0003-0979-7741(王继)

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, 2型糖尿病, 大鼠, 骨骼肌, 肌萎缩, AMPK, PGC-1α, MAFbx, MuRF1

文章来源:王 继, 杨中亚, 张 龙, 李文博, 周 越. AMPK/PGC-1α在有氧运动改善2型糖尿病大鼠骨骼肌萎缩中的作用[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(20): 3180-3185.

糖尿病(DM)大鼠模型的建模方法

来源：链脲佐霉素（STZ）诱导的糖尿病

模式动物品系：SD大鼠（SPF），雄性，周龄为4w~6w，体重为180g~200g。

实验分组：

实验分六组：正常对照组、模型组、阳性药组、受试药组三个剂量组，每组15只动物。

实验周期：4w

建模方法：主要试剂及配制方法 柠檬酸、柠檬酸三钠、链脲佐霉素(Streptozocin, STZ) 1. 柠檬酸钠缓冲液配制：将2.10 g柠檬酸加入双蒸水100 ml配成柠檬酸母液， 称为A液； 将2.94g柠檬酸三钠加入双蒸水100 ml配成柠檬酸钠母液，称为B液； 将A、B液按1:1.32比例混合，pH计测定pH值，调定溶液pH=4.0，即是所需配制STZ的0.1 mol/L柠檬酸钠缓冲液。 2. STZ溶液的配制：将STZ溶于0.1 mol/L柠檬酸钠缓冲液中，新鲜配制成10 mg/mL浓度的STZ溶液，并用0.22μm滤菌器过滤除菌。注意避光配制，现用。

建模方法 1.术前12h禁食 2. 模型组大鼠按照55 mg/kg 剂量的STZ 进行腹腔注射，对照组给予给予相同剂量的柠檬酸钠缓冲液。 3. STZ注射7 d后，测空腹血糖，选择血糖为13.5-25mmol/L纳入正式实验。 4. STZ注射后，每周测血糖，称体重，观察体重血糖变化。 5. 第4周检测各组大鼠的体重和空腹血糖值后，摘眼球采血，室温静置2h后于4℃ 3000r离心10分钟提取血清，放入-80冰箱冻存。同时取黄脂，皮下脂肪，骨骼肌，白脂，肝脏，肺脏，心脏，肾脏用于病理和分子生物学检测。

应用：疾病模型

模型评价 1. 大体观察：正常组大鼠体型适中，精神状态良好，动作自如，反应灵敏，毛发平伏有光泽。而糖尿病大鼠体重变轻，精神萎靡，反应迟钝，毛竖无光泽，动作迟缓，弓背捲体，尿量显著增加。糖尿病大鼠较正常组体重显著减轻，心脏系数、肝脏系数较正常组有显著增加，且有统计学意义。 2. 空腹血糖、甘油三酯和总胆固醇水平的变化： 正常对照组的空腹血糖、甘油三酯和总胆固醇水平在实验前后均无显著差异； DM组的空腹血糖、甘油三酯和总胆固醇水平显著高于对照组。

组织病理学 1.糖尿病大鼠心脏组织形态学的变化 经HE染色可见正常对照组大鼠心肌纤维排列整齐，致密，结构清晰，细胞核染色质分布均匀，细胞外间质较少，微血管结构正常，可见少量成纤维细胞，间质无明显的炎症细胞浸润；DM模型组大鼠心肌纤维排列紊乱，心肌细胞肥大，细胞间隙增大，结构不清晰，有的细胞核膜皱缩，核固缩，并有炎症细胞浸润，肌细胞间也可见成纤维细胞浸润 4.糖尿病大鼠肺脏组织形态学的变化 HE染色显示，对照组大鼠肺组织结构清晰，肺泡分布均勾，肺泡隔、支气管 壁完整，肺间质分布均勻，少见炎性细胞浸润；DM组大鼠肺组织结构紊乱，部分肺泡腔萎缩、塌陷，可见肺大泡，支气管壁增厚，肺间质和血管周围细胞外基 质增多，成纤维细胞增多，并有大量炎症细胞浸润， 2.糖尿病大肾脏组织形态学的变化 HE染色显示，DM组大鼠肾小球肥大增生，肾小球系膜基膜增厚，肾小管空泡变性，胞质空亮。 3.糖尿病大鼠肝脏组织形态学的变化 经油红O染色可见DM组大鼠肝内脂滴较大，红色脂滴明显，肝脏可见显著的脂质沉积。

不同运动强度干预2型糖尿病模型大鼠的内脂素及糖代谢变化

文题释义：

运动强度：指单位时间移动的距离或速度，或肌肉单位时间所做的功。

2型糖尿病：由于胰岛β细胞分泌胰岛素不足或靶细胞对胰岛素不敏感所致，亦称非胰岛素依赖型糖尿病。

背景：内脂素具有胰岛素样的降糖作用，在2型糖尿病的治疗中可能有着积极的意义，不同运动强度对其的影响也不同。

目的：观察6周不同强度有氧运动干预2型糖尿病大鼠糖代谢的效应及内脂素变化的特点并探讨其关系。

方法：采用高脂饲料喂养并注射链脲佐菌素的方法，建立雄性SD大鼠2型糖尿病模型，将造模成功的43只大鼠随机分为糖尿病安静对照组10只，糖尿病运动Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ组各11只。此3个运动组大鼠运动强度分别为10，15，20 m/min，运动量均为1 h/d，每周5 d，持续运动6周后采集血样，检测糖代谢相关指标、血清及内脏脂肪内脂素水平。

结果与结论：①实验中3个运动组糖代谢相关指标(空腹血糖、糖化血清蛋白、胰岛素及胰岛素抵抗指数等)均出现了改善，同时糖尿病运动Ⅰ，Ⅱ组血清内脂素水平均出现非常显著性降低(P < 0.01)，而糖尿病运动Ⅲ组虽有一定程度下降，但无显著性意义(P > 0.05)；②糖尿病运动Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ组内脏脂肪内脂素水平出现了显著性下降(P < 0.05)，其中糖尿病运动Ⅱ内脏脂肪内脂素下降最显著(P < 0.01)；③结果证实，中、低强度有氧运动能更有效改善2型糖尿病大鼠胰岛素抵抗状态，降低血糖浓度，且与内脏脂肪减少和内脂素分泌减少有关，内脂素可能起了积极的作用。

ORCID: 0000-0001-9865-1802(李颖)

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, 大鼠, 2型糖尿病, 内脂素, 内脏脂肪, 胰岛素抵抗, 高脂饮食, 胰岛素, 糖代谢, 链脲佐菌素

文章来源：李 颖, 林文弢, 翁锡全.不同运动强度干预2型糖尿病模型大鼠的内脂素及糖代谢变化 [J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(26): 4196-4200.