STZ诱导的大鼠糖尿病模型
Micro-CT检测STZ诱导的糖尿病大鼠牙槽骨微结构改变
论著Micro-CT检测STZ诱导的糖尿病大鼠牙槽骨微结构改变易子欣，易婷，姚心雨，祝贝贝，贲亚琍，张雯（江汉大学医学院口腔医学系，湖北武汉430000）摘要目的：通过Micro-CT观察糖尿病大鼠牙槽骨微结构的变化。
方法：雄性SD大鼠随机分为2组：对照组（n=4）和STZ（糖尿病）组（n=4）。
糖尿病组大鼠腹腔内注射55mg/kg链脲佐菌素。
饲养12周后处死大鼠，上颌骨Micro-CT扫描分析，并进行HE染色。
结果：HE染色可见STZ组牙槽骨边缘吸收明显，牙周膜纤维排列紊乱，牙龈上皮有明显的炎症细胞浸润。
STZ 组相较正常对照组CEJ-ABC距离明显增加（P<0.05）。
Micro-CT分析STZ组Tb.N值减小（P<0.01），Tb.sp值增加（P< 0.05）。
Micro-CT图像三维重构后可见STZ组牙槽骨吸收。
结论：STZ诱导的糖尿病大鼠牙槽骨组织损伤明显，Micro-CT技术呈现了牙周骨组织微结构改变。
关键词Micro-CT；STZ；1型糖尿病；牙槽骨中图分类号R781.42文献标志码A doi：10.3969/j.issn.2096-3351.2021.02.003Micro-CT detection of microstructure changes of alveolar bone in rats withdiabetes induced by streptozotocinYI Zixin，YI Ting，YAO Xinyu，ZHU Beibei，BEN Yali，ZHANG WenDepartment of Stomatdogy，Medical College of Jianghan University，Wuhan430000，Hubei Provine，ChinaAbstract Objective：To investigate the microstructure changes of alveolar bone in diabetic rats by micro-CT. Methods：Male Sprague-Dawley rats were randomly divided into control group and diabetes group，with4rats in each group.The rats in the diabetes group were given intraperitoneal injection of55mg/kg streptozotocin.The rats were sacrificed after12weeks of feeding，and micro-CT scan and HE staining were performed for the maxillary bone.Results：HE staining showed marked absorption of the edge of alveolar bone，disordered arrangement of peri⁃odontal membrane fibers，and marked inflammatory ceils infiltration in the gingival epithelium in the diabetes group. Compared with the control group，the diabetes group had a significant increase in distance from the cemento-enamel junction to the alveolar bone crest(P<0.05).Micro-CT analysis showed a significant reduction in Tb.N value(P< 0.01)and a significant increase in Tb.sp value in the diabetes group(P<0.05).Micro-CT three-dimensional image reconstruction showed alveolar bone absorption in the diabetes group.Conclusion：Marked alveolar bone injury is observed in rats with STZ-induced diabetes，and micro-CT technique displays the microstructure changes of peri⁃odontal bone tissue.Keywords Micro-CT；Streptozotocin；Type1diabetes；Alveolar bone基金项目：湖北省教育厅科学研究计划指导性项目(B2018258)第一作者简介：易子欣，本科生。
高脂饮食联合小剂量STZ诱导2型糖尿病大鼠及小鼠模型眼表角膜病变的形态学观察
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ Ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｃｏｒｎｅａ ｏｆ ｒａｔｓ ａｎｄ ｍｉｃｅ ｗｉｔｈ ｔｙｐｅ ２ｄｉａｂｅｔｅｓ ｍｅｌｌｉｔｕｓ ｉｎｄｕｃｅｄ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ－ｆａｔ ｄｉｅｔ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｌｏｗ－ｄｏｓｅ ＳＴＺ ａｎｄ ｃｌａｒｉｆｙ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｒｎｅａｌ ｉｎｊｕｒｙ ｉｎ ｒａｔ ａｎｄ ｍｏｕｓｅ ｍｏｄｅｌｓ ｗｉｔｈ ｄｉａｂｅｔｅｓ ａｎｄ ｅｙｅ ｄｉｓｅａｓｅｓ．Ｍｅｔｈｏｄｓ Ａｎｉｍａｌｓ ｗｅｒｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｒｏｕｐｓ ａｎｄ ｍｏｄｅｌ ｇｒｏｕｐｓ．Ｈｉｇｈ－ｆａｔ ｄｉｅｔ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｉｎｔｒａｐｅｒｉｔｏｎｅａｌ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｗ－ｄｏｓｅ ＳＴＺ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｉｎｄｕｃｅ ｔｙｐｅ ２ｄｉａｂｅｔｉｃ ｒａｔ ａｎｄ ｍｏｕｓｅ ｍｏｄｅｌｓ．Ａｆｔｅｒ １６／１２ｗｅｅｋｓ，ｆａｓｔｉｎｇ ｂｌｏｏｄ ｇｌｕｃｏｓｅ，ｆｒｅｅ ｆａｔｔｙ ａｃｉｄｓ ａｎｄ ｔｏｔａｌ ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｏｌ ｌｅｖｅｌｓ ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｗｉｔｈ ｏｘｉｄａｓｅ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｅｎｚｙｍｅ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｈｉｓｔｏｐａｔｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｒｎｅａ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｌｉｇｈｔ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ．Ｒｅｓｕｌｔｓ Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｒｏｕｐｓ，ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｃｈａｎｇｅ ｉｎ ｂｏｄｙ ｗｅｉｇｈｔｓ ｏｆ ｒａｔｓ ａｎｄ ｍｉｃｅ ｉｎ ｍｏｄｅｌ ｇｒｏｕｐｓ（Ｐ＞０．０５）；ｂｕｔ ｔｈｅ ｆｏｏｄ ｉｎｔａｋｅ，ｆａｓｔｉｎｇ ｂｌｏｏｄ ｇｌｕｃｏｓｅ ａｎｄ ｌｉｐｉｄ ｌｅｖｅｌｓ ｏｆ ｒａｔｓ ａｎｄ ｍｉｃｅ ｉｎ ｍｏｄｅｌ ｇｒｏｕｐｓ ｗｅｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ （Ｐ＜０．０１）．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｒｏｕｐｓ，ｔｈｅ ｃｏｒｎｅａｌ ｅｐｉｔｈｅｌｉｕｍ ａｎｄ ｓｔｒｏｍａ ｉｎ ｍｏｄｅｌ ｇｒｏｕｐｓ ｗｅｒｅ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｅｄｅｍａ．Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ Ｂｏｔｈ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄｉａｂｅｔｉｃ ｍｏｄｅｌｓ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｈｉｇｈ－ｆａｔ ｄｉｅｔ ａｎｄ ｌｏｗ ｄｏｓｅ ｏｆ ＳＴＺ ｉｎ ｒａｔｓ ａｎｄ ｍｉｃｅ ｈａｖｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄａｍａｇｅ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｒｎｅａ ａｆｔｅｒ １６／１２ ｗｅｅｋｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｙｐｅ ２ｄｉａｂｅｔｅｓ ｍｅｌｌｉｔｕｓ；ｄｉａｂｅｔｉｃ ｅｙｅ ｄｉｓｅａｓｅ；ｏｃｕｌａｒ ｄｉｓｅａｓｅｓ；ｃｏｒｎｅａ
STZ糖尿病模型(来自丁香园)
造模方法（1）链脲佐菌素（Streptozotocin）诱导大鼠糖尿病模型方法将大鼠禁食12h，按60mg/kg体重腹腔注射STZ，每日1次，连续2次，成功制备Ⅰ型糖尿病大鼠模型，并且该模型具有高血糖、体重减轻、多饮多食多尿的特点，与临床Ⅰ型糖尿病吻合；但在此实验中，若造模组只腹腔注射STZ一次，并给予高热量饲料饲养12周，则可制备Ⅱ型糖尿病动物模型，且按该法制备出的模型具有超重、糖耐量减低、血脂升高、血清胰岛素升高及胰岛素受体结合力降低伴胰岛素抵抗的特点，类似于Ⅱ型糖尿病病人的临床特征。
Ⅰ型糖尿病与Ⅱ型糖尿病动物模型的制备可能与STZ注射的剂量有关系：大剂量（常为120mg/kg）注射时，由于直接引起胰岛β细胞的广泛破坏，可造成Ⅰ型糖尿病模型；而注射较少量STZ时，由于只是破坏一部分胰岛β细胞的功能，造成外周组织对胰岛素不敏感，同时给予高热量饲料喂养，两者结合便诱导出病理、生理改变都接近于人类Ⅱ型糖尿病的动物模型。
/bbs/actions/archive/post/5636508_0.html（2）你还是采用腹腔的比较好！按65或是70给都可以。
最好是给STZ后7天开始测定血糖分组为好，这样血糖已经稳定了！我给我的一个朋友用ALLOXAN，尾静脉。
大鼠，50mg/kg,全都死亡了！给STZ前有的说禁食，有的说不用，但还是禁的好些，给STZ后，也不要立即给予食物，1小时后再给。
还有腹腔注射的手法要正确！！给STZ要快，最好在冰水中冷却溶液！/bbs/actions/archive/post/672237_0.html（3）链脲霉素（STZ）诱导的高血糖动物模型STZ水溶液不稳定，对小鼠的生物半衰期仅有5min左右，需要快速静脉注射。
造型剂量犬50mg/kg，静注，可引起糖尿病，动物死亡率较高；如15mg/kg，连续3天也可。
大鼠60-80mg/kg，iv或ip，小鼠100-200mg/kg，iv或ip。
糖尿病大鼠模型
［13］郑里翔.STZ和alloxan联合使用复制实验性糖尿病大鼠模型［J］.中国病理生理杂志,1999,15(8)：758
2.2.1 链脲佐菌素（streptoxolocin,STZ）
STZ是一种广谱抗菌素，具有抗菌、抗肿瘤的性能和致糖尿病的副作用，对实验动物的胰岛β细胞具有高度选择性的毒性作用【5】。STZ诱导的糖尿病因给药方式不同，其成模效果也有所差别，如采用小剂量分次给药的方法，则建立与人类1型糖尿病表现相似的大鼠模型，如采用较大剂量一次性注射的给药方法，则建立与人类2型糖尿病表现相似的大鼠模型，其原理可能与胰岛的损伤程度有关【6】。
1型糖尿病模型（IDDM模型）：静脉或腹腔一次大剂量注射STZ所制得的速发型糖尿病系胰岛β细胞直接受损害所致：按55mg/kg给大鼠腹腔内注射STZ，由于STZ对胰岛β细胞的直接损害，胰岛的分泌减少而致血糖升高，出现糖尿病的各种表现【6】。多次小剂量注射所制得的迟发型糖尿病模型则与T淋巴细胞介导的β细胞不断破坏有关：应用30mg/kg多次注射STZ诱导大鼠DM，逐渐加重胰岛功能损伤，终达失代偿，可有效模拟糖尿病病程及发病机理，并降低动物模型的死亡率【7】。这样建立的动物模型与人类IDDM更接近。
［6］黄 波,刘学政,庞东渤.不同途径注射链脲佐菌素致大鼠糖尿病模型的研究［J］.锦州医学院学报,2003,24(1):19.
［8］司晓晨，尚文斌，卞慧敏，等.链脲佐菌素加高脂膳食诱导2型糖尿病大鼠模型［J］.安徽中医临床杂志,2003,15(5)：383.
［9］郭啸华，刘志红，李 恒，等高糖高脂饮食诱导的2型糖尿病大鼠模型及其肾病特点［J］.中国糖尿病杂志,2002,10(5)：290.
尾静脉注射STZ制备1型糖尿病大鼠模型实验的技巧
（ ．辽宁中医药大学，辽宁 沈阳 １０ ３ ；２ １ １０ ２ ．辽宁医学院 ，辽 宁 锦州 １ １０ ２ ００）
摘 要 ：目的
探讨 ＳＺ尾 静脉 不同给 药方法和补造模 时不 同给 药剂量致大鼠糖尿病成模状况的差异。方法 Ｔ
本 实验通
过尾静脉 不同的给 药方法 （ 非盐水导入组 、盐水导入组 ） 以建立 大鼠糖尿 病模型 。以及 未成模 的大鼠给 予不 同剂量的 Ｓ Ｚ Ｔ 补造模 （ 全量组 、２ ３全 量组 ） ／ 。观 察给药后 大鼠成模情况 、一般状况及检测各组 成模 后 ３ｄ 、８Ｗ血糖值的 变化 。结 、４Ｗ 果 盐水 导入 方法可以大幅度 降低 Ｓ Ｚ尾静脉 注射造模 时的死亡 率 （ ． ２ ，并提 高成模率 （ ３ ９ 。补造模 时 ２ ３剂 Ｔ ６ ５ ％） ７ ． ％） ／
ｉ ａ ｔｏ ｉ ｅ ｅ ｔａ ｄｔ ｎ ｍｏ ｎ ｓｏ Ｔ ｎ ｔｅ ｉ ｄ ｃｉｎ ｏ ｉ ｅｉ ｄ ｌ ａ ｓ ｂ ｅｖ ｄ ｍｐ ｃ ｆ ｆ ｒ ｎ ｄ ｉ ｏ ａ ａ ｕ ｔ ｆＳ Ｚ ｏ ｕ ｔ ｆｄａ ｔ ｍｏ ｅ ｓ ａ ｏ ｏ ｓ ｒ ｅ ．Ｔ ｅ ｐ ｒ ｅ ｔｇ ｆ ｉｂ ｔ ｄ ｌ ， ｄ ｉ ｌ ｈ ｎ ｏ ｂ ｃ ｗ ｌ ｈ ｅ ｃ ｎ ａ ｅ ｏ ａ ｅｉ ｍｏ ｅｓ ｄ ｃ
盐 水 导 入 的尾 静 脉 给 药方 量组 死 亡 率 降低 （ ．７ ，Ｐ ０ ０ ） 且 成 模 后 血 糖 各 组 间 ，各 时 间点 无 差 异 （ ００ ） ６６％ ＜ ．５ Ｐ＞ ． ５ 。结 论 法是 注射 链 脲 佐 茵素 致 大 鼠糖 尿 病 模 型 的 最佳 途 径 ，补 造 模 时 以 ２ ３剂 量 为 宜 。 ／ 关 键 词 ：链 脲 佐 茵素 ；盐 水 导 入 法 ；糖 尿 病 模 型 ； 大鼠
四氧嘧啶诱导大鼠糖尿病模型的建立
四氧嘧啶诱导大鼠糖尿病模型的建立目的研究四氧嘧啶造大鼠糖尿病模型的最适给药方案。
方法分别给大鼠不同的造模给药方案，在30 d内测定空腹血糖值，并统计实验期间动物的体重及存活率。
第1组给药方案：腹腔注射四氧嘧啶（160 mg/kg BW）;第2组给药方案：腹腔注射四氧嘧啶（120 mg/kg BW），24 h后第2次给药，腹腔注射四氧嘧啶（100 mg/kg BW）;第3组给药方案：腹腔注射四氧嘧啶（120 mg/kg BW），24 h后第2次给药，腹腔注射四氧嘧啶（100 mg/kg BW）。
第1次腹腔注射四氧嘧啶后，将饮水更换为20%葡萄糖溶液。
并维持高糖饮水1周。
对照组给予同等体积生理盐水。
结果第1组的大鼠存活率为60%，模型成功率为20%;第2组的大鼠存活率为65%，模型称功率为55%;第3组的大鼠存活率为100%，模型成功率为85%。
结论采用2次小剂量注射四氧嘧啶，并在给药后高糖饮水可以大大提高糖尿病大鼠造模的存活率及模型成功率。
标签：四氧嘧啶;双相血糖调节;大鼠;糖尿病糖尿病是一类以高血糖及慢性血糖水平升高为特征的代谢性疾病[1]。
它会对人体的眼、肾、神经及心血管造成长期损害，导致功能不全和衰竭[2]。
研究糖尿病的治疗以及预防一直是科研工作者的重要任务。
糖尿病大鼠模型的应用对研究糖尿病具有不可替代的作用。
因此快速、准确的建立糖尿病大鼠模型具有重要的意义。
目前糖尿病大鼠造模方法以化学药物诱导最为常见。
常用的诱导药物包括四氧嘧啶（Alloxan，ALX）和链脲佐菌素（Streptozocin，STZ）。
其中四氧嘧啶最为经济，但是受到造模方案的影响，其模型的成功率以及造模过程的死亡率相差较大。
所以运用有效的造模方案建立糖尿病大鼠模型尤为重要。
该文主要讨论的是四氧嘧啶诱导大鼠糖尿病模型过程中不同给药方案对造模成功率以及大鼠死亡率的影响，以寻找最佳的造模方案，现报道如下。
1资料与方法1.1实验动物及饲养条件SPF级SD大鼠，雄性，体重（180±200）g，购自上海斯莱克实验动物有限责任公司，实验动物生产许可证号为SCXK（沪）2012-0002。
STZ诱发的糖尿病动物模型构建技术原理
STZ诱发的糖尿病动物模型构建技术原理
STZ全称链脲佐菌素，这种药物的亚硝基脲结构能够选择性地损伤胰岛β细胞，损伤后的胰岛重构，继而纤维化。
显然，STZ的剂量是关键因素，注射剂量大则完全损伤胰岛，胰岛素绝对缺乏，形成1型糖尿病。
(STZ分子结构)
大鼠需要禁食不禁水12h，尽可能使用雄性，因为雌性对STZ的反应并不均一，这可能与雌激素水平有关。
STZ一般是现用现配2%浓度，采用单次腹腔注射即可，注射量50mg/kg(一定要注意回抽，严格禁止注入胃肠道)。
注射STZ溶液2天或者3天后，连续3天采用尿糖检测试纸检测尿糖水平，血糖水平采用葡萄糖氧化酶法检测即可，若尿糖≥3+，血糖持续升高，说明注射是没问题。
一周后大鼠可出现三多一少症状，再次检测，若尿糖≥3+，血糖≥16.67mmol/L，说明造模成功。
注意事项：
（1）尽量不用小鼠，因为小鼠对STZ敏感度不高，容易造成组内差异较大。
（2）上面提到的血糖、尿糖指标以及测定时间是比较很多资料后得出的，公认性也较强，是可用的。
（3）单次大剂量注射才是可取的，小剂量只会造成胰岛炎。
（4）血糖越高，动物死亡率越高，因此要严格控制STZ的注射剂量，预实验摸索条件是必须的；可以适当的补充胰岛素，防止低血糖导致的大量动物死亡。
（5）STZ造模比较适合长期观察，因为这种药物导致的胰岛损伤不易修复，大鼠不易代偿。
（6）静脉注射的死亡率比腹腔注射高。
STZ诱导大鼠1型糖尿病进行性脑萎缩的磁共振成像及组织化学研究
STZ诱导大鼠1型糖尿病进行性脑萎缩的磁共振成像及组织化学研究黄微;曹子玉【摘要】1型糖尿病(T1DM)是一种慢性代谢疾病，主要表现为胰岛素分泌量较正常情况下降，会对人体的多个器官和系统造成持续性的损伤．关于糖尿病的横向研究发现糖尿病患者相比于正常人存在着显著的脑萎缩，但关于糖尿病引起的脑萎缩随时间发生进行性改变的研究比较少见．实验采用腹腔注射链脲佐菌素(STZ)来诱导建立大鼠的1型糖尿病模型，运用磁共振成像(MRI)的方法对萎缩的脑区进行定位并在造模后12周和20周两个时间点对脑萎缩的程度进行对比分析，然后运用组织化学染色的方法观察在MRI上出现进行性萎缩的脑区中的神经元所发生的病理改变．MRI的结果表明：STZ诱导的T1DM大鼠相比于正常对照组大鼠出现了显著性的全脑体积、灰质体积和白质体积的萎缩，并且在多个白质脑区和灰质脑区均出现了萎缩程度随着病程的延长而逐渐加重．组织化学染色的结果发现， STZ 诱导的T1DM大鼠相对于正常对照组大鼠在体感皮层、运动皮层和海马CA3区，均出现明显的神经元萎缩现象．%Type 1 diabetes mellitus (T1DM) is a chronic metabolic disease characterized by insulin deficiency. ChronicT1DM causes damages to multiple organs. Numerous cross-sectional studies have shown that T1DM patients had significant cerebral atrophy, compared to normal subjects. However, few previous studies investigated progressive changes of cerebral atrophy over time in T1DM. In this study, a rat model of T1DM was established by a single dose of intraperitoneal injection of streptozotocin (STZ). Magnetic resonance imaging (MRI) was employed to measure the volumetric changes of the brain at 12 weeks and20 weeks after STZ induction to follow the progressive brain atrophy assessment between these two time points. Histochemical staining was used assess neuropathologic changes in the brain regions showing progressive atrophy. The MRI results demonstrated that the STZ-treated rats had significantly reduced volume of grey matter (GM), white matter (WM) and whole brain, as compared to control. Voxel-wise analysis revealed significant effect of group×time interaction in multiple GM and WM regions. Results of Nissl staining and hematein-eosin staining (HE) indicate significant neuronal abnormality in the brain regions showing progressive atrophy, including somatosensory cortex, motor cortex and hippocampal CA3 region.【期刊名称】《波谱学杂志》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】11页(P439-449)【关键词】磁共振成像(MRI);1型糖尿病(T1DM);链脲佐菌素;组织化学染色;进行性脑萎缩【作者】黄微;曹子玉【作者单位】中国科学院生物磁共振分析重点实验室，波谱与原子分子物理国家重点实验室，武汉磁共振中心中国科学院武汉物理与数学研究所，湖北武汉430071; 中国科学院大学，北京100049;中国科学院生物磁共振分析重点实验室，波谱与原子分子物理国家重点实验室，武汉磁共振中心中国科学院武汉物理与数学研究所，湖北武汉 430071; 中国科学院大学，北京 100049【正文语种】中文【中图分类】O482.53糖尿病是一种因体内胰岛素绝对或者相对不足所导致的一系列临床综合症．随着生活水平的提高、生活行为方式的改变以及社会老龄化程度的提高，糖尿病的患病率正在呈快速上升的趋势，成为继心血管疾病和肿瘤之后的另一个严重危害人类健康的重要慢性非传染性疾病．世界卫生组织2010年的报告指出全世界有3.46亿人患有糖尿病，估计有340万人死于高血糖引起的并发症，超过80%的糖尿病死亡发生在低收入和中等收入国家[1]．糖尿病一般分为4种类型：1型糖尿病、2型糖尿病、妊娠期糖尿病和其他类型糖尿病．虽然每种类型的糖尿病的症状都是相似甚至相同的，但是导致疾病的原因和它们在不同人群中的分布却不同．T1DM是一种由胰岛素分泌不足而引起代谢紊乱的慢性疾病，主要引起肾、眼睛、神经系统的综合症[2]，通常在临床上以儿童及青少年患者最为常见．自从Nielsen于1965年提出糖尿病脑病的概念[3]用于描述由T1DM所诱发的中枢神经系统的病理变化以后，关于糖尿病脑病的研究就一直没有停止过．早期的研究工作主要集中在分子、细胞以及生化的层面，对T1DM所引起的神经系统病变进行了大量详细的记录和分析．多项研究均表明：长期暴露于高血糖的环境中会造成神经元胞体中的线粒体功能出现异常并导致氧化应激，进而引起相关脑区的神经元出现大量非正常情况的凋亡[4–6]．关于T1DM动物模型的研究，发现高血糖浓度会引起发育中的大脑出现神经元脱髓鞘现象[7]．而另一些研究，则发现在T1DM患者[8,9]和动物模型[10–13]中均存在着神经元的凋亡，并认为兴奋性毒性和细胞程序性死亡可能是造成这种现象的原因[14–16]．还有研究发现糖尿病模型大鼠血浆中不饱和脂肪酸的含量显著上升[17]．近年来，伴随着核磁共振技术的不断进步，MRI作为一种无损的、多功能性的检测手段，在糖尿病脑病的临床诊断和研究中被广泛的应用，越来越多的文章采用了MRI的方法来观察糖尿病脑病在大脑解剖结构，微观病理改变以及代谢异常方面的信息[18]．在Tiehuis的研究中，对血糖浓度和糖尿病病龄进行了定量的统计和分析，发现更高的血糖浓度和更长的糖尿病病龄对应更为严重的脑萎缩程度[19]．在Ferguson等人[20]的研究中发现，儿童期（平均年龄5岁）的T1DM会造成显著的智力下降和轻度的脑萎缩．而在Pell等人的研究中，对年青的T1DM患者（平均年龄20岁）的观察发现，在岛叶、豆状核、中央前回、中央后回、海马、丘脑、颞叶、扣带和壳核等多个脑区，均存在脑萎缩和T2值的下降，并认为这些脑结构的改变可能是由于T1DM对大脑发育造成影响，导致在青少年晚期和成年早期出现了异常[21]．另外在Brands等人[22]的研究中，发现年龄较大的T1DM患者（年龄>50岁）并没有表现出显著性的脑萎缩，但却表现出轻微的认知功能障碍．T1DM对大脑的影响是广泛的，前人的工作涵盖了分子、细胞、生化以及影像、临床心理学和行为学等多个层面的探讨和分析，对T1DM所引起的脑功能和结构的改变进行了详细的研究．基于前人的研究成果，我们将MRI和组织化学染色的方法结合起来分析STZ诱导的T1DM大鼠模型的脑萎缩情况，并纵向的从发病时间的角度观察糖尿病引起的脑萎缩随着病程延长所发生的改变．而临床上关于糖尿病患者进行性脑萎缩的研究非常少见，这对于控制糖尿病脑萎缩的进一步发展具有重要意义，因此我们的研究结果对于进一步的临床研究和糖尿病脑萎缩的控制具有一定的指导作用．1.1 动物模型的建立和筛选实验全部采用雄性SD大鼠（购买于武汉中南医院动物实验中心），年龄约8周龄，体重在300~350 g范围内．在实验开始前均在SPF级动物房（温度为24±2 ℃，相对湿度50±5%，光照条件为12 h光照/12 h黑暗）饲养一周，以适应实验环境，期间给予啮齿动物饮食．关于大鼠的所有实验操作均符合中国实验动物使用伦理委员会的要求．25只大鼠分为2组，分别是注射生理盐水的正常对照组10只和注射STZ的糖尿病模型组15只．在注射前一天对所有大鼠空腹处理（禁食14~16 h），注射前测量体重和血糖并作记录，对正常对照组大鼠进行一次性腹腔注射0.9% NaCl溶液（剂量：0.55 mL/只），糖尿病模型组则根据体重一次性腹腔注射链脲佐菌素溶液（剂量：62 mg/kg，溶液浓度为30 mg/mL）．腹腔注射后3天测量空腹体重和血糖，模型组大鼠以空腹血糖浓度大于13 mmol/L判定为初步造模成功，空腹血糖浓度低于13 mmol/L的2只大鼠被剔除掉，之后分别于第2周、4周、8周和12周监测所有大鼠的空腹血糖和体重．到第12周通过剔除血糖回落（空腹血糖浓度低于13 mmol/L）的1只大鼠和感染死亡的2只大鼠，模型组和对照组大鼠分别剩下10只用于MRI，成像数据采集完成后分别取5只对照组大鼠和2只模型组大鼠用于组织化学染色实验．之后继续于第16周和20周检测所有大鼠的空腹血糖和体重，到第20周通过剔除感染死亡的1只大鼠，模型组剩下7只而对照组剩下5只大鼠分别用于MRI，成像数据采集完成后，分别取对照组大鼠和模型组大鼠各3只用于组织化学染色实验．1.2 MRIMRI在配备有直径为20 cm的梯度线圈的瑞士Bruker公司生产的Biospec 7T/20 cm动物成像仪上完成．用体线圈作为发射线圈，以及单通道表面线圈作为信号接收线圈．成像使用RARE序列获得高分辨的解剖结构像，参数设置如下：视野大小为3.5 cm×3.5 cm，采集矩阵为512×384，片厚为0.58 mm，片数为54，TR = 5 800 ms，T2eff = 40 ms，RARE因子为4．数据处理步骤如下：1) 使用MatLAB程序将原始IMG图像进行裁剪，矩阵大小由512×384×54变为312×184×54，分辨率保持不变：0.68×0.91×5.8；2) 使用SPM工具箱中的segment工具，将裁剪后的IMG图像进行分割，得到了灰质、白质、脑脊液概率密度图像，并利用得到的结果将 IMG图像进行“剥皮”；3) 使用 SPM工具箱中的DARTEL工具，将上面得到的灰质、白质、脑脊液概率密度图像配准到标准空间，图像矩阵变为313×245×461，分辨率变为0.68×0.68×0.68；4) 对配准后的灰质、白质、脑脊液概率密度图像进行平滑，平滑尺度为原分辨率0.68×0.68×0.68的3倍左右，即2×2×2；5) 对上面平滑后得到的图像进行方差分析(ANOVA)，得到年龄、疾病、年龄×疾病等因素的统计结果．统计分析使用SPSS 18（已购买使用版权），数据结果以平均值±标准误差(mean ± SD)的形式表示，组间的统计差异用方差分析(ANOVA)检验来分析．当p <0.05时，结果被认为具有显著性差异．所有的数据使用origin 8.5（已购买使用版权）作图．另外所有基于体素的形态学分析(voxel-based morphometry, VBM)的结果均做了全脑斜变量分析．1.3 组织化学染色对用于组织化学染色的大鼠进行灌流，并断头取脑，将新鲜的脑组织置于4%多聚甲醛固定液中固定3天，然后将固定后的脑组织进行石蜡包埋和切片．根据MRI的结果选取相应脑区的切片，并分别进行尼氏染色和HE染色．尼氏染色步骤如下：1) 组织切片脱蜡并复水；2) 放进甲苯胺蓝液中染色30 min；3) 蒸馏水水洗；4) 放进冰醋酸液进行分化；5) 蒸馏水水洗，并吹干；6) 二甲苯透明，中性树胶封片．HE染色步骤如下：1) 组织切片脱蜡并复水；2) 蒸馏水水洗，放入苏木精溶液中染色数分钟；3) 放入酸水及氨水中进行分色，时间各数秒钟；4) 用流水冲洗1 h后放入蒸馏水中片刻；5) 放在70%和90%酒精中脱水各10 min；6) 放入酒精伊红染色液中染色2~3 min；7) 放入纯酒精脱水，二甲苯透明；8) 将已透明的切片滴上加拿大树胶，盖上盖玻片封固．待树胶略干后，贴上标笺，切片标本就可使用．2.1 空腹血糖和体重的监测如图1所示，通过对所有大鼠的空腹血糖浓度和体重的持续监测，我们发现：从造模第3天开始，STZ模型组大鼠的体重出现持续性的下降，而正常对照组大鼠的体重则表现为持续的上升，两组大鼠的体重相比具有显著性的差异；同时从造模第3天开始，STZ模型组大鼠的血糖浓度均处于较高的水平(≥20 mmol/L)，而正常对照组大鼠的血糖浓度在整个实验过程中均处于正常范围内（维持在5 mmol/L 左右），两组大鼠的血糖浓度值相比具有显著性的差异．从这个结果中，我们可以明确的看到STZ模型组大鼠表现出典型的1型糖尿病特征：远远高于正常水平的血糖浓度(≥20 mmol/L)，同时持续下降的体重也排除了2型糖尿病的可能性．这个结果表明：在整个实验周期中，腹腔注射STZ的建模结果是合格的，糖尿病模型组大鼠能够有效的模拟1型糖尿病的病理特征．2.2 全脑体积、脑灰质和脑白质体积的变化如图2所示，通过对大鼠的全脑体积、脑灰质体积和脑白质体积的统计和分析，我们发现：不论是在12周(w)还是20周的时候，相比于正常对照组，糖尿病模型组大鼠的全脑体积、脑灰质和脑白质体积均表现出显著性的下降．其中在12周的时候，糖尿病大鼠相比于对照组大鼠表现出的白质体积下降的程度较轻(p <0.05)．而不管是糖尿病模型组还是正常对照组，对比12周和20周两个时间点，全脑体积、脑灰质和脑白质体积都没有发生显著性的改变．在前人的研究中，曾报道过糖尿病患者相比于正常人出现了显著的全脑体积、脑灰质和脑白质体积的萎缩[23]，而本实验的结果在大鼠上进一步验证了这一现象．同时，前人的研究成果也反过来证明了本实验中腹腔注射STZ建立糖尿病模型大鼠是成功的，STZ模型组大鼠不仅能有效的模拟1型糖尿病的生理生化指标，同时在MRI成像结果上与糖尿病患者也有着一定程度的相似性．2.3 糖尿病萎缩脑区的分布如图3所示，在体素水平上的T检验结果显示出STZ诱导的糖尿病模型组大鼠相比于正常对照组大鼠在全脑的多个脑区中均表现出显著性的萎缩．萎缩的脑区即包括白质脑区也包括灰质脑区．在前人的研究中，发现1型糖尿病患者相比于正常人群在双侧颞叶上回、左侧角回、左侧颞叶中间回、左侧额叶中间回和左侧丘脑多个脑区均表现出显著性的萎缩[24]．相比于前人的结果，STZ模型组大鼠出现萎缩的脑区的数量更多，分布范围更广，在多个灰质脑区和白质脑区均出现了显著性的萎缩．分析产生这种差异的因素，一个可能的原因是本实验中STZ模型组大鼠的血糖浓度没有得到控制，一直维持在一个较高的水平(≥20 mmol/L)．而临床上的糖尿病患者，一般会采用口服降糖药或注射胰岛素来维持血糖浓度在一个相对正常的范围内，因此 STZ模型组大鼠表现出的脑萎缩更为严重．尽管存在着差异，在糖尿病患者脑萎缩的报道中比较常见的海马、运动皮层、体感皮层和丘脑等脑区，在STZ模型组大鼠中均表现出了显著性的萎缩．基于这一点，本实验中STZ模型组大鼠在MRI上的脑萎缩模式与临床上的糖尿病患者具有一定程度的可比性．2.4 糖尿病萎缩脑区随病程的进行性改变如图4所示，在体素水平上的双因素交叉分析结果表明，在多个灰质脑区和白质脑区均表现出显著的年龄和疾病的交叉效应，即伴随着糖尿病所出现的脑萎缩会随着病程的增加发生显著的改变．从结果中，我们可以看到并不是所有在STZ模型组大鼠中出现萎缩的脑区都会随着病程的增加而出现萎缩程度的进一步加重，事实上只有一些特定的脑区才会表现出萎缩程度随病程延长而改变，而其它的脑区则对病程的增加表现得较为不敏感．这个结果表明：在动物模型上，对伴随着糖尿病所出现的脑萎缩进行干预是有必要的，以防止某些特定脑区的萎缩程度随着病程的增加而进一步加重．而这些特定脑区的萎缩程度加重会对其功能产生何种影响仍需进一步研究．将这些对病程较为敏感的特定脑区列举出来，并与前人的研究结果进行对比分析，我们发现了一些有意思的特点．在STZ模型组大鼠中，扣带(cg)、伏隔核(NAc)、初级感觉皮层(S1)和导水管周围灰质(PVG)均表现出随着病程增加而出现萎缩程度的显著加重，这几个脑区是典型的慢性痛相关脑回路中最常被报道的几个脑区[25]．而这与临床上所熟知的慢性非控制糖尿病通常会导致慢性疼痛症状的情况恰好也是一致的．对比以上的相关研究，我们推测在STZ诱导的糖尿病大鼠中可能存在着慢性痛的现象，同时在整个病程中持续存在的慢性痛，可能是造成MRI上看到这种进行性萎缩的原因之一．另外，海马(Hip)、海马伞(fi)、海马腹侧联合(vhc)和海马背侧联合(dhc)这几个脑区也表现出进行性萎缩现象．研究表明：海马参与记忆的形成，海马受损会导致人和动物的短期记忆能力严重下降[26,27]．在临床上，长期慢性糖尿病会导致患者出现海马脑区的显著性萎缩以及认知能力的下降[28]．结合前人的研究结果，海马脑区的进行性萎缩暗示了本实验中STZ诱导的糖尿病大鼠可能存在短期记忆力或认知能力的下降．2.5 组织化学染色依据MRI的结果，在表现出显著的进行性萎缩的脑区中，我们选取了最为感兴趣的几个脑区分别进行尼氏染色和HE染色，结果如图5所示：STZ诱导的1型糖尿病大鼠在运动皮层[图5(a)]、体感皮层[图5(b)]和海马CA3区[图5(c)]中出现明显的神经元萎缩现象，而且这种神经元的萎缩现象在Nissl染色和HE染色中的结果是一致的；而对照组大鼠在相应脑区均没有出现大量明显的神经元萎缩现象．同时，在海马CA3区，STZ诱导的1型糖尿病大鼠的神经元数量明显少于对照组大鼠．尼氏染色和HE染色的结果，虽然不能作为典型的判断神经元凋亡的指标，但是可以反应出神经元中存在的一些功能异常和病理改变，在一定程度上提示神经元出现凋亡的可能性．我们在运动皮层、体感皮层和海马CA3区所看到的这种明显的神经元萎缩现象，表示STZ模型组大鼠在这些脑区中出现了神经元的功能异常和病理改变．这个结果和我们在MRI上看到的这些脑区所表现出的进行性萎缩现象是一致的．因此我们推测：在MRI上出现的进行性萎缩背后的生物学原因，可能是在这些脑区中出现了神经元的功能异常和病理改变．我们采用腹腔定量注射链脲佐菌素的方法，成功的建立了1型糖尿病大鼠的动物模型，对体重和空腹血糖浓度长达5个月的监测结果显示出，模型组大鼠能有效的模拟临床上人类1型糖尿病的基本体征和生理生化指标．然后运用MRI的方法对糖尿病模型大鼠的脑萎缩分布情况进行仔细的定位，相比于临床上通常采用的手动绘制感兴趣区域(region of interest, ROI)对单个脑区进行一一定位和分析，基于体素的形态学分析(VBM)结果显示出更为广泛的脑萎缩分布区域，而对比在糖尿病中比较常见的萎缩脑区，模型组大鼠与临床上的糖尿病患者有较好的相似性，因此从 MRI影像的角度建立了可比性．在此基础上，采用双因素交叉分析的方法对糖尿病大鼠随病程的增加所出现的改变进行分析，发现一些特定的脑区会随着病程的延长出现萎缩程度的进一步加重．最后我们选取了3个感兴趣脑区进行尼氏染色和HE染色，发现在这3个脑区中存在明显的神经元萎缩现象，提示神经元的功能异常和病理改变可能是导致MRI上出现进行性萎缩现象背后的生物学原因．【相关文献】[1] Alberti K, Zimmet P, Shaw J. 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STZ诱导的大鼠糖尿病模型
糖尿病（diabetes mellitus，DM）是胰岛素抵抗和胰岛素缺乏导致的以高血糖为主要特征表现的代谢紊乱综合征，易发生心、脑、肾等并发症。
糖尿病状态下血浆游离脂肪酸异常增高，心肌耗能增加，葡萄糖代谢下降，脂肪酸代谢增加，心脏内过量的脂肪酸摄取和氧化导致心肌内脂肪代谢产物的积聚引起心脏脂质毒性，并在此基袖上出现氧化应激，导致细胞调亡、内皮功能紊乱、炎症反应增加，同时出现心肌的损伤，心肌的结构和功能均发生改变，最后导致糖尿病患者的死亡。
1.实验动物
SPF级SD小鼠，雄性，周龄为4w~6w，体重为180g~200g。
2.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。
3. 模型周期
4W
4.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，现用现配。
5.建模方法
1.术前12h禁食
2. 模型组小鼠按照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。
6.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，
3.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，
5.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。
6.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。
表1 4W取材时各组大鼠血糖、体重及脏器指数的变化（n=10 x ±ｓ）组别对照组糖尿病组血糖（mmol/L） 6.2±0.1 30.5±0.38* 体重（g）387.4±11.6 234.9±24.1* 肝重/体重*100 3.63±0.19 4.77±0.44*
注：与对照组相比，*P<0.05
Control DM heart
lung
kidney
图1 心脏、肺脏、肾脏HE染色图。