一、切除胰腺的DM模型

常采用狗、貓和大鼠等造模，全部或大部分切除實驗動物的胰腺，但保存胰十二指腸動脈吻合弓。如果連續(xù)兩天血糖值超過11.1mmol／Ｌ或者葡萄糖耐量試驗120min時的血糖值仍未恢復(fù)到注射前水平則認(rèn)為DM造模成功。其機(jī)制是全部或大部分切除胰腺后,β細(xì)胞缺失而產(chǎn)生永久性DM。

二、化學(xué)藥物誘發(fā)的DM模型

采用鏈脲佐菌素腹腔注射或四氧嘧啶靜脈注射可誘發(fā)DM，常用動物有小鼠、大鼠、家兔和狗。鏈脲佐菌素（streptozotocin STZ）的參考劑量為50～150mg／kg；四氧嘧啶（alloxan）的參考劑量為60～110mg／kg。

STZ是一種含亞硝基的化合物，進(jìn)入體內(nèi)可通過以下機(jī)制特異性地破壞胰島β細(xì)胞：

（1）STZ直接破壞胰島β細(xì)胞：主要見于注射大劑量STZ后。STZ注射后可引起β細(xì)胞內(nèi)輔酶I（NAD）的濃度下降，NAD依賴性能量和蛋白質(zhì)代謝停止，導(dǎo)致β細(xì)胞死亡；

（2）通過誘導(dǎo)一氧化氮（NO）的合成，破壞胰島β細(xì)胞；

（3）STZ激活自身免疫過程，進(jìn)一步導(dǎo)致β細(xì)胞的損害：小劑量注射STZ可破壞少量胰島β細(xì)胞，死亡的胰島β細(xì)胞可作為抗原被巨噬細(xì)胞吞噬，產(chǎn)生TH1刺激因子，使TH1細(xì)胞系占優(yōu)勢而產(chǎn)生IL-2及IFN-γ，在胰島局部促使炎性細(xì)胞浸潤，并活化釋放IL-1、TNF-α、IFN-γ、NO和H2O2等物質(zhì)殺傷細(xì)胞。死亡細(xì)胞又可作為自身抗原，再次遞呈給抗原遞呈細(xì)胞進(jìn)行處理，釋放細(xì)胞因子，放大細(xì)胞損傷效應(yīng)，最終誘發(fā)DM。

四氧嘧啶進(jìn)入體內(nèi)后能迅速被胰島β細(xì)胞攝取，影響細(xì)胞膜的通透性和細(xì)胞內(nèi)ATP的產(chǎn)生，抑制葡萄糖介導(dǎo)的胰島素分泌。四氧嘧啶主要通過產(chǎn)生氧自由基破壞β細(xì)胞結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)胞的損傷及壞死，從而阻礙胰島素的分泌，使血清胰島素水平降低。因為四氧嘧啶導(dǎo)致糖尿病的同時也造成肝、腎組織中毒性損害并且部分采用四氧嘧啶制造的DM動物模型可自發(fā)緩解，因此目前已經(jīng)很少應(yīng)用。

三、自發(fā)性糖尿病動物模型

該模型絕大多數(shù)采用有自發(fā)性DM傾向的近交系純種動物，如BB（Biobreeding）鼠、NOD（non-obesity diabetes）小鼠、G（Goto-kakisaki）鼠和中國地鼠（chinese hamster）等動物造模。自發(fā)性DM動物模型是指動物未經(jīng)過任何有意識的人工處置，在自然情況下發(fā)生DM的動物模型。已用于研究的自發(fā)性DM動物約有20種，可分為兩類：

一類為缺乏胰島素，起病快、癥狀明顯，并伴有酮癥酸中毒，如BB（Biobreeding）鼠、NOD（non-obesity diabetes）小鼠和LETL大鼠，它們可以作為1型DM的動物模型使用。這些動物沒有肥胖，發(fā)病之初呈現(xiàn)胰腺炎的癥狀，人類組織相關(guān)性抗原（MHC）參與發(fā)病過程，這些都與人1型DM的特征相似。利用這些模型可以對人1型DM的發(fā)病機(jī)制進(jìn)行深入研究；

另一類為胰島素抵抗性高血糖癥，其特點是病程長，不發(fā)生酮癥酸中毒，為2型DM動物模型。常用的2型DM自發(fā)性動物模型有中國地鼠(Chinese hamster)、GK(Goto-Kakisaki Wistar rats)大鼠、NSY (Nagoya-Shibata-Yasuda) 鼠和OLETF大鼠。

（一）1型糖尿病動物模型

1、BB大鼠

BB鼠是常用的1型DM模型動物，是由加拿大渥太華Biobreeding實驗室培育而成。大約50%～80%BB鼠可發(fā)生DM，雄性與雌性大鼠發(fā)病率相當(dāng)。BB大鼠一般于60～120日齡時發(fā)生DM，發(fā)病前數(shù)天可見糖耐量異常及胰島炎。

發(fā)病的大鼠具有1型DM的典型特征：體重減輕、多飲、多尿、糖尿、酮癥酸中毒、高血糖、低胰島素、胰島炎、胰島β細(xì)胞減少，需依賴于胰島素治療才能生存。

BB大鼠另一個特點是其血液中淋巴細(xì)胞減少，易于感染。此外，BB大鼠發(fā)生淋巴細(xì)胞甲狀腺炎的頻率較高，其血清?？蓹z測出抗平滑肌、骨骼肌、抗壁細(xì)胞和抗甲狀腺球蛋白的自身抗體。

2、NOD小鼠

NOD小鼠為一種自發(fā)性非肥胖DM小鼠，其發(fā)病年齡和發(fā)病率有著較為明顯的性別差異，雌鼠發(fā)病年齡較雄鼠明顯提早，發(fā)病率亦遠(yuǎn)高于雄鼠，NOD小鼠3-5周齡時開始出現(xiàn)胰島炎，浸潤胰島的淋巴細(xì)胞常為CD4+或CD8+淋巴細(xì)胞，于13～30周齡時發(fā)生明顯DM。

與BB大鼠不同的是，NOD小鼠一般不出現(xiàn)酮癥酸中毒，無外周血淋巴細(xì)胞減少，但同樣需要胰島素治療以維持生存。

在NOD鼠胰島炎初期，血漿和胰島灌注液中胰島素的基礎(chǔ)值和對葡萄糖的反應(yīng)值均減低，同時胰高血糖素和胰高血糖素樣物質(zhì)的免疫活性增加，NOD小鼠葡萄糖激酶、丙酮酸激酶等活性下降，葡萄糖－6－磷酸脫氫酶和丙酮酸激酶的活性增加，肝組織中轉(zhuǎn)氨酶、乳酸脫氫酶、支鏈氨基酸以及腎臟組織中的β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、α-葡萄糖苷酶和α-甘露糖苷酶等活性也均降低。

NOD小鼠伴發(fā)DM是遺傳、免疫和自由基損傷多因素綜合作用的結(jié)果，NOD小鼠這些特點與1型DM患者相似，是研究關(guān)于1型DM遺傳學(xué)、免疫學(xué)、病毒學(xué)特征及其預(yù)防和治療等方面的良好動物模型。

3、 LETL（long evans tukushima lean）大鼠

LETL也是一種1型DM模型的動物，通常于8～20周齡時發(fā)生DM，雄性大鼠發(fā)病率約為21%，雌性大鼠發(fā)病率約為15%，如果在5～7周齡時使用環(huán)磷酰胺處理大鼠則其在16周齡時，DM發(fā)病率增加一倍。LETL大鼠無外周血淋巴細(xì)胞減少，在明顯DM癥狀發(fā)生前4～5天，胰島可見有明顯的淋巴細(xì)胞浸潤。

（二）2型糖尿病動物模型

1、嗜沙肥鼠(Psammonys Obesus，PO)　

PO大鼠是生活在沙漠地區(qū)的嚙齒類動物，該鼠具有明顯的胰島素抵抗，在高熱量飲食條件下（數(shù)天～兩周），90% 的PO大鼠可自發(fā)出現(xiàn)高胰島素血癥，并伴有明顯的高血糖，隨后出現(xiàn)胰島素水平降低。PO大鼠的DM發(fā)病大致可分為以下四個階段：

①起始階段：該階段內(nèi)血糖及血清胰島素水平均正常；

②高胰島素血癥期：該期血糖仍保持正常，但血清胰島素明顯升高；

③高胰島素和高血糖期：該期內(nèi)血糖＞11.1mmol/L；

④低胰島素高血糖期：該期由于胰島β細(xì)胞分泌功能損害導(dǎo)致低胰島素和高血糖，大鼠需應(yīng)用胰島素治療以維持生存。Duhault等發(fā)現(xiàn)PO大鼠在2型DM晚期呈胰島素依賴性，胰腺組織學(xué)顯示有胰島炎存在，說明其具有遲發(fā)1型DM(Latent autoimmune diabetes mellitus in adult，LADA)的特點，故PO大鼠可能適用于LADA的研究。

2、中國地鼠

自發(fā)性DM地鼠模型是將健康的中國地鼠通過近親繁殖而獲得。這種模型以輕、中度高血糖為特征，動物為非肥胖型，血清胰島素表現(xiàn)多樣，胰島病變程度不一，類似于人類的2型DM。多數(shù)地鼠DM發(fā)病在1歲齡以內(nèi)，群體發(fā)病率約為20.88%。

3、 ＧＫ大鼠(Goto-Kakisaki Wistar Rats)

GK大鼠是一個常用的自發(fā)性非肥胖2型DM模型動物，GK雌、雄鼠發(fā)病率相當(dāng)，一般于3～4周齡時發(fā)生明顯的DM。在高血糖發(fā)生前，常有一段血糖正常時期（從出生后到斷奶），相當(dāng)于人類的DM前期。其特征有：

葡萄糖刺激的胰島素分泌受損，β細(xì)胞數(shù)目減少60%，肝臟對胰島素的敏感性降低，導(dǎo)致肝糖生成過多；

肌肉和脂肪組織呈中度胰島素抵抗。GK大鼠血壓也較正常wistar大鼠高（低鹽攝入約高15mmHg，高鹽攝入約高24mmHg）。

此外，GK大鼠具有與人類2型DM微血管并發(fā)癥相似的改變?nèi)邕\動神經(jīng)傳導(dǎo)速率減慢、神經(jīng)纖維有節(jié)段性脫髓鞘、軸突變性、視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）表達(dá)增加、視網(wǎng)膜局部血流減少、白蛋白尿、腎小球基底膜增厚、腎小球肥大和硬化等。

4 、Zucker DM肥胖(zucker diabetic fatty，ZDF )大鼠

ZDF大鼠是常用的2型DM模型動物，該鼠由于瘦素受體突變導(dǎo)致多食、肥胖同時伴有高胰島素血癥、高脂血癥和中度高血壓。

雄性ZDF大鼠一般于8～10周出現(xiàn)DM，有DM的典型癥狀如多飲、多尿和體重增加緩慢，并可出現(xiàn)神經(jīng)病變。

雄性ZDF大鼠肌肉GLUT4表達(dá)明顯降低，其胰島β細(xì)胞GLUT2表達(dá)也明顯下調(diào)，這可能是ZDF大鼠發(fā)生2型糖尿病的機(jī)制。組織學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，6周齡大鼠胰島即表現(xiàn)有結(jié)構(gòu)紊亂和纖維化、胰島β細(xì)胞脫顆?，F(xiàn)象，同時胰島β細(xì)胞數(shù)量遠(yuǎn)低于相同周齡的非DM ZDF大鼠。

5 、NSY(Nagoya-Shibata-Yasuda)小鼠

NSY小鼠是從jcl ICR遠(yuǎn)交系小鼠根據(jù)葡萄糖耐量選擇繁殖產(chǎn)生的，具有年齡依賴性自發(fā)發(fā)生DM的特征。該鼠在任何年齡都無嚴(yán)重的肥胖，也無很高水平的高胰島素血癥，但在第24周齡出現(xiàn)顯著的葡萄糖刺激的胰島素分泌功能的減弱。病理學(xué)上未見胰島增生或炎性改變等形態(tài)學(xué)異常，提示NSY小鼠發(fā)生2型DM的原因可能是胰島β細(xì)胞對葡萄糖誘發(fā)的胰島素分泌功能改變。胰島素抵抗可能在其發(fā)病機(jī)理中發(fā)揮一定的作用。NSY小鼠將有助于人們對2型DM遺傳學(xué)傾向及病理發(fā)生的進(jìn)一步研究。

6、 OLETF(Ostuka Long-Evans Tokushima Fatty)大鼠

OLETF大鼠是河野等利用Long-Evans系大鼠建立的自發(fā)性2型DM模型動物。該鼠由于膽囊收縮素(CCK)-A受體mRNA的表達(dá)完全缺失，導(dǎo)致其食欲亢進(jìn)和肥胖，消化道對CCK-8刺激無反應(yīng)，胰腺的內(nèi)、外分泌功能均降低。此模型具有2型DM的特征如多食、肥胖、多飲和多尿，能緩慢地自然產(chǎn)生2型DM。OLETF大鼠自8周齡起血清甘油三酯、膽固醇和餐后血糖均明顯高于對照鼠，隨著年齡的增長，血清甘油三酯和餐后血糖不斷升高。

12周齡起出現(xiàn)明顯的胰島素抵抗；18周齡時，胰島素敏感性約為對照組的20%；24周齡時，血漿胰島素代償性增加；30周齡時，血TG水平達(dá)到對照組的5倍；40周齡以后，胰島的分泌功能降低；65周以后，血糖值高達(dá)25mmol/L，而免疫反應(yīng)性胰島素(IRI)水平卻低于40pmol/L。OLETF大鼠尿蛋白自30周齡起明顯增多，且隨年齡的增加而迅速增加，雄性鼠55周齡時，尿蛋白含量可達(dá)800mg/d以上。

組織學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，OLETF大鼠胰腺呈進(jìn)行性纖維化。20周齡時，胰腺即有明顯的纖維化、胰島增大；40周齡時，胰島被結(jié)締組織取代；70周齡時，胰腺極度萎縮，胰腺組織被脂肪和結(jié)締組織代替。

此外，OLETF大鼠在22周齡時，即可出現(xiàn)腎小球基底膜增厚；40周齡以后，雄性O(shè)LETF大鼠腎小球增大，腎小球膜基質(zhì)增生及腎小球基底膜增厚；70周齡時，幾乎在每一個腎小球周圍都可見被擴(kuò)張的毛細(xì)血管包圍的PAS-陽性結(jié)節(jié)，這種結(jié)節(jié)性的改變膨脹到腎小球膜基質(zhì)，OLETF大鼠的腎臟變化很類似人的DM結(jié)節(jié)性腎小球硬化癥。以上胰腺和腎臟不同階段的病理變化，與臨床2型DM患者的病理表現(xiàn)極為相似，為研究2型DM及其并發(fā)癥的發(fā)病機(jī)制和胰島素抵抗干預(yù)措施的評價提供了良好的實驗動物模型。

7 、db/db小鼠

db/db小鼠糖尿病發(fā)病系瘦素受體突變所致，呈常染色體隱性遺傳。 該鼠在10～14日齡時就出現(xiàn)多食、高胰島素血癥，但4周齡時血糖仍維持正常，隨后該鼠體重逐漸增加，出現(xiàn)高血糖。2～3月齡時盡管胰島素水平為正常時的6～10倍，但血糖水平可達(dá)22～33mmol/L。

約3～6月齡時胰島素水平逐漸下降至低于正常水平，該期小鼠體重明顯下降，并出現(xiàn)酮癥，組織學(xué)顯示顯著的β細(xì)胞壞死，如缺乏胰島素治療，該小鼠存活不超過10月。db/db小鼠另一個特點為：其血清胰高糖素的水平較正常對照升高2倍以上。db/db小鼠是適用于研究2型糖尿病發(fā)病機(jī)制的動物模型。

8、 ob/ob小鼠

ob/ob小鼠為2型糖尿病模型動物，屬常染色體隱性遺傳。ob/ob小鼠糖尿病發(fā)病是由于ob基因突變，造成其編碼的蛋白leptin缺乏，引起肝脂肪生成和肝糖原異生顯著增加，高血糖又刺激胰島素分泌,引起胰島素抵抗，刺激脂肪的形成。ob/ob小鼠體重可達(dá)90克之多。ob/ob小鼠癥狀的輕重取決于遺傳背景

。純合體動物表現(xiàn)為肥胖，明顯的高血糖及高胰島素血癥。ob/ob/6J小鼠胰島素水平可達(dá)正常小鼠的10～50倍，但其血糖常只有輕度的升高。組織學(xué)顯示ob/ob小鼠胰島β細(xì)胞顯著增生、肥大，而胰島A細(xì)胞、D細(xì)胞及PP細(xì)胞數(shù)量明顯減少。

9 、KK鼠

KK小鼠是一種輕度肥胖型2型糖尿病動物，它與C57BL/6J小鼠雜交，并進(jìn)行近親繁殖，得到Toronto－KK(T－KK)小鼠。

將黃色肥胖基因(即Ay)轉(zhuǎn)至KK小鼠，KKAy鼠，與KK小鼠相比，KKAy鼠有明顯的肥胖和糖尿病癥狀。KK小鼠有明顯的多食，從5周齡起血糖、血胰島素水平逐步升高，至5月齡時體重可達(dá)50克，非空腹血糖常低于17mmol／L，非空腹血胰島素可達(dá)1200ug／mL；1歲齡時多食、高血糖、高胰島素血癥、肥胖及肝臟對胰島素的敏感性可自發(fā)恢復(fù)正常，但糖尿病KK小鼠生命常明顯縮短。此外，KK小鼠空腹胰高糖素水平升高，且不受葡萄糖抑制。組織學(xué)顯示β細(xì)胞有脫顆粒和糖原浸潤，隨后出現(xiàn)胰島肥大和肝脂肪化和脂肪組織增多。

四、其他DM動物模型

（一）激素性DM動物模型：注射垂體前葉提取物、生長素、腎上腺皮質(zhì)激素、甲狀腺素或胰高血糖素均可直接或間接產(chǎn)生DM。

（二）病毒性DM動物模型：利用腦-心肌炎病毒（EMC-M病毒）和柯薩基病毒等使某些種屬的小鼠胰島β細(xì)胞脫顆粒、壞死，導(dǎo)致胰島β細(xì)胞破壞，產(chǎn)生類似的1型DM。

（三）免疫性DM動物模型：靜脈注射抗胰島素抗體或用同種或異種胰島素的弗氏佐劑復(fù)合物及抗血清免疫;或用同種或異種胰腺+弗氏佐劑免疫動物均可在數(shù)小時后產(chǎn)生一過性高血糖。其機(jī)制是內(nèi)源性胰島素與輸入的抗體結(jié)合導(dǎo)致內(nèi)源性胰島素降低而致DM。

（四）下丘腦性DM動物模型：用電凝法或注射硫代葡萄糖金損傷丘腦下部腹內(nèi)側(cè)核（VMH）飽中樞，可使成熟動物產(chǎn)生過度攝食、肥胖，直至產(chǎn)生DM。

五、轉(zhuǎn)基因糖尿病動物模型

轉(zhuǎn)基因動物（transgenic animal）技術(shù)是通過遺傳工程的手段對動物基因組的結(jié)構(gòu)或組成進(jìn)行人為的修飾或改造，并通過相應(yīng)的動物育種技術(shù)使得這些經(jīng)修飾改造后的基因組在世代間得以傳遞和表現(xiàn)。

利用這一技術(shù)，人們可以在動物基因組的特定位點引入所設(shè)計的基因突變，模擬造成人類遺傳性疾病的基因結(jié)構(gòu)或數(shù)量異常?？梢酝ㄟ^對基因結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾，在動物發(fā)生、發(fā)育的全過程中研究體內(nèi)基因的功能及其結(jié)構(gòu)功能的關(guān)系。有關(guān)1型、2型DM和青少年發(fā)病的成人型糖尿?。╩aturity-onset diabetes of youth，MODY）的轉(zhuǎn)基因DM動物均有報道。

（一）MKR小鼠動物模型

MKR小鼠是由Fernández等培育出的2型DM轉(zhuǎn)基因動物模型。該小鼠骨骼肌過度表達(dá)失活的IGF-1受體，失活的IGF-1受體與內(nèi)源性IGF-1受體及胰島素受體形成雜合受體，干擾這些受體的正常功能，導(dǎo)致明顯胰島素抵抗。該小鼠2周齡即有明顯的的高胰島素血癥，5周齡后空腹及進(jìn)食后血糖逐漸升高，7～12周齡即有明顯糖耐量異常。PPAR- 激動劑 WY14、643治療可糾正MKR小鼠糖代謝異常。

（二）MODY2動物模型

zhang等利用基因敲除技術(shù)制得肝臟葡萄糖激酶(GCK) -小鼠，發(fā)現(xiàn)隨著時間延長，該鼠血糖逐漸升高，糖耐量減退，6周齡小鼠空腹血糖顯著高于對照組小鼠，這種肝細(xì)胞GCK活性減退所引起的疾病與人MODY相似，可作為MODY的動物模型。

（三）線粒體糖尿病

Silva等發(fā)現(xiàn)β細(xì)胞Tfam(mitochondrial transcriptionfactor A)突變的小鼠，大約5周齡時發(fā)生糖尿病，表現(xiàn)為嚴(yán)重mtDNA耗竭，氧化磷酸化不足和7~9周時胰島內(nèi)可觀察到異常的線粒體，呈現(xiàn)線粒體糖尿病的改變。

（四）GDM(妊娠糖尿病)模型

妊娠期胰島素抵抗可引起妊娠糖尿病，患者胎兒典型特征是巨大兒，成年后患肥胖和2型糖尿的概率上升。Yama***a等發(fā)現(xiàn)雜合體C57BL/PKsJ-db/+小鼠發(fā)生GDM。妊娠引起PI3K與IRS-1解離，與IR結(jié)合活性增加，胰島素介導(dǎo)的精氨酸磷酸化增多而IRS-1表達(dá)及其酪氨酸磷酸化減少從而使IRS-1結(jié)合及激活PI3K能力下降，胰島素功能不能發(fā)揮,出現(xiàn)胰島素抵抗[。

（五）為了研究B淋巴細(xì)胞

在1型DM發(fā)病中的作用，Wong等利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)制得了NOD-RIP-B7-1（Nonobese Diabetic-Rat Insulin Promoter-B7-1）轉(zhuǎn)基因小鼠，該小鼠由于過度表達(dá)輔助刺激因子B7.1而致DM發(fā)病時間較正常NOD小鼠明顯提前，在12周齡即發(fā)生DM。

隨著對DM研究的逐步深入，相應(yīng)的DM動物模型發(fā)展勢在必然，轉(zhuǎn)基因動物的建立將為DM研究提供更科學(xué)有效的工具。