来自保加利亚Trakia University的学者近日在 Veterinary Sciences 期刊发表研究成果，建立了一种基于高脂饮食与链脲佐菌素 (STZ) 诱导的T2DM大鼠模型。研究发现，高血糖、HOMA-IR、脂肪指数 (AI)、总胆固醇、甘油三酯及低/极低密度脂蛋白的升高，是长期高脂饮食诱导前驱糖尿病状态的重要代谢标志。随着糖尿病的发展，出现了持续性高血糖、高胆固醇、高甘油三酯、尿酸及氧化应激产物 (AOPP) 升高，同时胰岛β细胞功能 (HOMA-β) 下降。研究强调，结合多种易获取的代谢指标，有助于精准评估大鼠T2DM模型的进展。
对照组和实验组HOMA-IR (n = 7)
研究过程与结果
为了模拟2型糖尿病 (T2DM) 的病理特征，保加利亚Trakia University的研究团队在 Veterinary Sciences 期刊上发表了一项系统性的动物实验研究。他们采用高脂饮食联合链脲佐菌素 (STZ) 处理，建立了大鼠T2DM模型，并详细监测了其在代谢、氧化应激和组织学等方面的变化。
实验共使用70只6–7周龄、初始体重为160–180 g的雄性Wistar大鼠，随机分为对照组和实验组各35只。所有大鼠在恒温恒湿环境下饲养，自由摄食饮水。实验组在适应期后给予为期4周的高脂饲料，该饲料每100g含能量445.6 kcal，脂肪供能比例达43%；随后，实验组大鼠注射亚糖尿病剂量的STZ (35 mg/kg)，成功诱导糖尿病。研究遵循保加利亚食品安全局批准的动物伦理标准。
研究在多个时间节点 (实验初期、饮食干预4周后，STZ注射后的第1、3、5、10天) 进行血样采集与指标测定，包括血糖、胰岛素、总胆固醇、甘油三酯、脂蛋白、尿酸、氧化蛋白产物 (AOPP)，并计算HOMA-IR (胰岛素抵抗指数)、HOMA-β (β细胞功能) 和脂肪指数 (AI)。此外，还进行了肝脏和胰腺的组织学切片观察。
实验结果表明，高脂饮食显著促进了胰岛素和血糖水平的升高，为糖尿病的发展奠定基础。STZ注射后，实验组大鼠血糖迅速升高，第10天达到27.55 ± 5.59 mmol/L。胰岛素在STZ处理后第3天达到高峰 (17.05 μIU/mL)，随后略有下降。HOMA-IR呈持续升高趋势，显示出明显的胰岛素抵抗；与此同时，HOMA-β显著下降，提示β细胞功能损伤。
脂质谱方面，高脂饮食组大鼠总胆固醇 (TC)、甘油三酯 (TG)、极低密度脂蛋白 (VLDL)、低密度脂蛋白 (LDL) 水平均显著高于对照组，尤其在STZ处理第5天，TG达到8.32 mmol/L、VLDL为3.81 mmol/L，均具统计学意义 (p < 0.001)。第10天略有回落但仍高于初始水平。HDL虽有升高趋势，但变化不显著。
此外，尿酸水平和AOPP在STZ处理后迅速上升，并在整个实验期间维持高水平，说明糖尿病状态下氧化应激显著增强。脂肪指数 (AI) 在第5天达峰值后略有下降，BMI数据也表现出与高脂饮食和糖尿病状态密切相关的波动。
组织学观察进一步揭示了T2DM模型大鼠在肝脏和胰腺层面的显著病理变化。高脂饮食结束后，实验组大鼠肝细胞体积增大，细胞形态改变，胞浆中可见明显脂滴，核膜及核仁染色增强。STZ注射后第5天，肝小叶结构大体完整，但中心静脉充血扩张，窦状隙明显扩张，门管区出现脂肪变性、核固缩以及中性粒细胞浸润和Kupffer细胞数量增加等病理改变。第10天虽炎症有所减轻，但仍可见轻度毛细血管扩张。
胰腺方面，高脂饮食后胰腺结构基本保持正常，但出现脂肪细胞聚集。STZ处理后，第5天观察到胰岛形态不规则、密度下降甚至缺失，并伴有导管扩张与明显的中性粒细胞浸润。第10天部分区域胰岛结构有所恢复，但炎症仍存在，个别腺泡区域胰岛完全缺失。
本研究从代谢、生化到组织学三个层面，全方位揭示了高脂饮食联合STZ处理在大鼠中成功诱导2型糖尿病的过程，并为后续糖尿病研究与药物干预提供了科学的动物模型依据。
研究总结
本研究构建的2型糖尿病 (T2DM) 大鼠模型，基于两大关键致病机制：由高脂饮食诱导的胰岛素抵抗，以及链脲佐菌素 (STZ) 引起的胰腺β细胞功能损伤。研究团队选择持续4周的高脂饮食作为第一步干预手段，使脂肪供能比例达43%，以诱导肥胖及胰岛素抵抗。之后单次给予亚糖尿病剂量的STZ (35 mg/kg)，以模拟β细胞功能进行性丧失的过程。
值得指出的是，相较于人类肥胖需要长时间积累，啮齿动物在高热量饮食干预下可在数周内诱导肥胖。实验中加入猪油作为脂肪源，依据Buettner等人观点，该类脂肪含有较多的饱和和单不饱和脂肪酸，能更有效诱导代谢异常。
尽管部分研究尝试采用更短时间的高脂饮食诱导方案，但并未在血糖方面观察到显著变化。而本研究结果表明，仅4周的高脂饮食 (脂肪供能 > 40%) 即可引发葡萄糖代谢紊乱，是肥胖—胰岛素抵抗—β细胞功能减退这一糖尿病进程链条中的关键起始环节。
研究对比了多种与肥胖相关的指标，发现在Wistar大鼠中，传统的指标如体重、身长、腹围或BMI并不能准确反映实验诱导的肥胖状态。在整个实验过程中，对照组与实验组的大鼠在这些参数上并无显著差异，推测其变化主要与自然生长发育有关，而非高脂饮食的作用。
相比之下，研究所用的脂肪指数 (AI) 更具判别力——该指标基于解剖后测量的腹股沟脂肪、附睾脂肪及肾周脂肪质量与总体体重的比值计算而得。AI在实验初期为4.08 ± 0.18%，在高脂饮食及STZ处理后均明显升高，提示内脏脂肪积聚加剧，是评估大鼠肥胖状态更为可靠的指标。
此外，实验组大鼠在高脂饮食与STZ处理后，表现出明显的胰岛素抵抗 (HOMA-IR从5.06上升至14.80)，而β细胞功能 (HOMA-β) 则持续下降，反映出胰岛素分泌虽未完全丧失，但功能已显著受损。胰岛素水平的变化 (第3天升高，第10天趋于对照水平) 以及组织学上胰岛中胰岛结构的破坏与保留并存，进一步支持该结论。
在疾病进展过程中，实验组大鼠的血清生化指标发生显著改变。高脂饮食及STZ注射后，第5与第10天血清出现混浊，提示乳糜微粒及VLDL水平升高，与脂蛋白脂酶活性下降密切相关。同时，甘油三酯、总胆固醇、LDL和VLDL水平均显著升高，脂质代谢紊乱特征明显。这种失衡源于胰岛素无法有效抑制激素敏感性脂肪酶活性，游离脂肪酸 (FFA) 浓度升高，进一步诱发脂肪组织和骨骼肌胰岛素抵抗，并在肝脏中积累为脂滴，导致肝组织脂肪变性。
氧化应激相关指标亦出现动态变化。尿酸作为嘌呤代谢终产物，其水平在STZ注射第1天即升高，并持续维持高位，被认为是糖尿病发展过程中的早期预警因子。研究还观察到AOPP (晚期氧化蛋白产物) 在第3天急剧上升，并于第5和第10天维持高水平，是蛋白氧化损伤的重要标志物。既往文献也证实，AOPP在糖尿病患者中普遍升高，表明其在T2DM氧化应激过程中发挥关键作用。
研究结论指出：该模型以高脂饮食诱导胰岛素抵抗，以STZ选择性破坏β细胞，成功模拟了T2DM发展的主要病理过程。高血糖、HOMA-IR、AI、TC、TG、VLDL、LDL、尿酸及AOPP的升高，以及HOMA-β的下降，是疾病发展的关键指标。建议结合多项易获取的生化参数，用于动态监测糖尿病进展及药物干预效果评估。
阅读英文原文：https://www.mdpi.com/2370686
期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/vetsci
Veterinary Sciences 期刊介绍
主编：Patrick Butaye, Ghent University, Belgium; City University of Hong Kong, China
发表与兽医科学领域相关的原创研究文章、评论、通讯和简短说明，主题包括动物疾病、紊乱和损伤的预防、诊断和治疗。
2024 Impact Factor：2.3
2024 CiteScore：3.5
Time to First Decision：21.1 Days
Acceptance to Publication：2.7 Days
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