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糖尿病作为一种慢性代谢性疾病 ，通常不会在患者身上自力保存 ，而常与其他诸多非康健状态或疾病并存 ，在这个数病齐发的历程中糖尿病往往是“开路先锋” ，据统计全球高达4亿多人饱受糖尿病困扰 ，其中我国糖尿病患病人数居全球之首 ，已超1.3 亿。为相识决糖尿病这个“甜蜜肩负” ，我们需要探讨糖尿病的发病机制 ，针对每一类糖尿病构建合适的动物模子 ，开发对症的药物。今天 ，小编就为各人先容一下糖尿病研究常用的模子。
图1.全球糖尿病患者统计
糖尿病简介
糖尿病是以高血糖为特征的慢性代谢性疾病 ，且难以治愈一样平常需要终生服药。糖尿病的恐怖在于其会导致眼、肾、心脏、血管、神经等组织器官的慢性损伤和功效障碍 ，并有概率引起州并发症 ，如失明、肾衰竭、心脏病、中风和下肢截瘫等。据《中国2型糖尿病防治指南（2020版）》指出 ，我国糖尿病患病率已上升至11.2% ，也就是说我国每10个成年人就有1个糖尿病患者 ，这对小我私家和社会都是极重的肩负[1]。
图2.糖尿病并发症
临床上关于糖尿病的病因分型 ，现在应用最为普遍、概略上最被公认是1999年天下卫生组织（WHO）宣布的这4类 ，即1型糖尿�。═1DM）、2型糖尿�。═2DM）、特殊类型糖尿病和妊娠期糖尿�。℅DM）。2019年WHO又在此基础上 ，将成人隐匿性自身免疫糖尿�。↙ADA）和酮症倾向T2DM归类为“混淆型糖尿病” ，且添加了“未分类糖尿病” ，从而将糖尿病分为6种类型[5]。每种类型糖尿病的特征如下：
T2DM是糖尿病患者中最主要的群体 ，其主要发病缘故原由是胰岛素对抗及胰岛素渗透相对缺乏。
T1DM是由于胰岛β细胞破损、胰岛素渗透缺乏所致 ，特征是胰岛功效差 ，终身需要依赖胰岛素治疗。
继发性糖尿病是一类由特定疾病或药物等相关因素引起血糖升高的糖尿病类型。
GDM是指与妊娠状态相关的糖代谢异常 ，但未抵达非孕人群糖尿病诊断标准 ，GDM患者糖代谢大都于产后能恢复正常 ，但未来患II型糖尿病概率也会增添。
单基因糖尿病由影响胰岛β细胞发育、功效或胰岛素作用的单个基因突变所致 ，约占所有糖尿病的1%~5% ，迄今已发明70余个单基因糖尿病的致病基因 ，大大都通过影响胰岛β细胞功效而致血糖异常。
未定型糖尿病指部分糖尿病患者体现不典范 ，凭证其症状、体征和已经完成前述的胰岛功效、胰岛自身抗体及基因检测等效果仍不可分型者。
现在 ，市面上已有多款治疗差别糖尿病的药物 ，这些药物有用改善了众多糖尿病患者的生涯质量 ，但现有的治疗战略无法阻止糖尿病的希望和慢性并发症的爆发 ，且大部分药物针对的都是最常见的T2DM和T1DM ，其他类型的糖尿病人缺乏足够的治疗手段。因此 ，糖尿病的研究依然任重道远。
糖尿病动物模子
糖尿病实验动物模子作为主要的科研工具 ，在糖尿病机理研究 ，药物筛选以及药物临床前实验都施展了主要作用。现在 ，随着生物医学手艺的一直前进 ，糖尿病动物模子造模所用的实验动物种类和造模手段日呈多元化生长 ，糖尿病动物模子的构建也能更好地模拟人类糖尿病的爆发生长。针对差别因素导致的糖尿病 ，研究职员应选择与之研究主体相靠近的糖尿病模子作为研究工具。小编在此归纳总结了目今糖尿病研究的主要啮齿类模子 ，以飨读者。
图3.小鼠模子
2.1 自觉性糖尿病模子
自觉性糖尿病动物模子是指在自然条件下 ，未经由人工处置惩罚而爆发糖尿病的实验动物 ，且其子女仍或许率患糖尿病。常见的自觉性糖尿病有NOD小鼠、ob/ob小鼠、db/db小鼠、BB大鼠、LETL大鼠等。自觉性模子动物糖尿病的爆发生长历程与人类的糖尿病相似 ，在糖尿病研究上应用普遍 ，常用自觉性糖尿病巨细鼠模子如下表所示。
2.2 诱发性糖尿病模子
化学药物诱导：已发明多种化合物可在动物模子诱发糖尿病 ，其中链脲佐菌素(Streptozotocin,STZ)和四氧嘧啶(Alloxan,ALX)是最常用的 ，这两种药物都是细胞毒性葡萄糖类似物 ，对GLUT2转运体具有高度亲和力 ，主要破损胰岛β细胞[2]。比起ALX ，STX因其具有更好的稳固性和更小的毒性而更受接待。若在巨细鼠有身时代 ，举行STZ诱导则可以构建GDM模子。但这种要领保存一定的危害 ，可能导致孕鼠流产 ，且STZ对胰岛的破损是不可逆的 ，而一样平常GDM患者血糖在产后能恢复正常 ，因此实验动物可以在产后再移植一个正常的胰岛 ，可是这个手术难度高且本钱不菲。
图4.STZ破损胰岛β细胞原理图[6]
饮食诱导（DIO）：饮食诱导的动物糖尿病模子与人类糖尿病相似 ，常用来研究饮食、基因等因素与肥胖/糖尿病等疾病历程之间的关系。例如C57BL/6小鼠一连高脂饮食饲喂14周左右 ，检测糖尿病相关指标 ，这类模子可用于肥胖、II型糖尿病研究。
图5.DIO肥胖小鼠
手术诱导：直接所有或大部分切除实验动物的胰腺 ，若是一连两天血糖值超11.1mmol/L或者葡萄糖耐量试验120min时的血糖值仍未恢复到注射前水平则以为DM造模乐成。该手艺必需经由专门手艺训练且需配套的手术装备 ，还需消除外渗透胰腺消化酶和其他胰岛激素的混杂效应的影响 ，因此其普遍应用受到限制[4]。
2.3 基因修饰糖尿病模子
使用基因修饰手艺对特定DNA片断举行定点敲除、敲入以及替换来实现基因表达的上调或下调 ，从而构建相关基因型的糖尿病动物模子。这类模子可以稳固遗传 ，有利于研究糖尿病及其并发症的发病机制 ，并可用于糖尿病药物的筛选和药理药效研究。
Ins2-C96Y点突变小鼠
研究发明若小鼠胰岛素A链中的第七个氨基酸Cys96（TGC）变为Tyr（TAC） ，会导致胰岛素A链和B链之间的一个要害二硫键无法形成 ，从而导致小鼠proinsulin-2卵白的过失折叠这些过失折叠的卵白的积累最终会导致内质网应激和胰岛β细胞凋亡[3]。这个突变是Akita小鼠自觉糖尿病的缘故原由 ，据此我们构建了Ins2-C96Y点突变小鼠模子 ，并视察到从4周龄最先 ，Ins2-C96Y杂合子小鼠就体现出多食、多饮、高血糖、体重不增的显着糖尿病症状 ，且症状随着年岁增添而加重 ，上述研究效果批注Ins2-C96Y小鼠可作为I型糖尿病研究的动物模子。
Ins2-C96Y的详细先容可以移步我们往期推文：
疾病小鼠模子系列之I型糖尿病篇（上）
图6.Akita小鼠发病基来源理
胰腺特异性敲除PRLR小鼠
孕鼠STZ诱导构建GDM模子的难度较高 ，因此有研究者实验构建基因修饰的GDM模子。2019年 ，NteebaJ等构建了PRLR-flox小鼠 ，催乳素受体（PRLR）是孕期维持体内血糖稳态的要害分子 ，敲除PRLR基因能导致妊娠期β细胞不可正常扩增 ，体内葡萄糖稳态受损。将PRLR-flox小鼠和pdx1-Cre（胰岛特异性Cre工具鼠）交配 ，获得的阳性子代在有身时能乐成视察到GDM的表型[10]。
GK/IRS-1双基因敲除小鼠
IRS-1-/-小鼠体现为胰岛素对抗 ，但由于β细胞代偿性增生 ，胰岛素渗透增多 ，糖耐量正常。β细胞特异GK表达降低的小鼠 ，显示轻度糖耐量异常。两者杂交爆发的GK/IRS-1双基因剔除小鼠 ，体现Ⅱ型糖尿病症状 ，既有胰岛素对抗又有糖耐量异常。
Gck敲除/Hnf4a敲除/Abcc8敲除等模子
Gck、Hnf4a、Abcc8等基因与胰岛β细胞发育、功效或胰岛素信号通路有关 ，这些由基因突变导致的糖尿病统称为单基因糖尿病。它们的临床症状与T2DM和T1DM类似 ，常被误诊 ，导致患者得不到准确的治疗。
葡糖激酶基因（Gck）被称为“葡萄糖感受器” ，不但是糖代谢历程中要害的限速酶 ，在β细胞中它还可以通过感受血糖水平调理胰岛素的渗透。Gck突变会导致轻度空腹血糖升高和轻度胰岛渗透功效异常[9]。
Hnf4a主要表达于肝脏 ，但在胰腺和肾脏上也有表达 ，该基因编码的转录因子通过多种途径影响糖代谢 ，Hnf4a突变会导致高胰岛素血症和重大儿的症状[10]。
Abcc8基因编码在胰岛素渗透中起主要作用的KATP通道的SUR1调理亚单位 ，其突变可影响钾离子通道关闭和β细胞膜的去极化、抑制胰岛素渗透 ，导致常染色体显性遗传性糖尿病[11]。
构建上述要害基因的敲除模子和条件性敲除模子 ，可用于单基因糖尿的机制研究 ，是提高单基因糖尿病个体化精准诊治水平的要害。
GLP-1R人源化模子
胰高血糖素样肽-1受体（glucagon-like peptide-1 receptor, GLP-1R）普遍漫衍在胰岛、胃、小肠、心脏、肾脏、肺、大脑等组织器官中 ， 当它被GLP-1某人工合成的GLP-1R激动剂激活后 ，便能施展多种差别的心理功效。GLP-1R的主要作用是和胰高血糖素样肽-1团结 ，调理血糖 ，它是治疗2型糖尿病最有用的靶点之一[8]。若是能在小鼠上敲入人源的GLP-1R基因 ，让小鼠表达人源GLP-1R ，就可以直接使用小鼠来筛选糖尿病药物 ，并起源剖析候选药物的药理药效 ，把一经要到自愿者身上才华验证的一些药物性能提前到小鼠上实现 ，可以大大节约药物开发的本钱和时间。
关于GLP-1R人源化模子的详细先容可以查阅腾博会官网往期推文：
GLP-1R丨2型糖尿病治疗的明星靶点
图7.GLP-1R的心理功效
优吉鼠库糖尿病动物模子
南模生物优吉鼠模子资源库含多种自主构建的基因修饰糖尿病研究模子 ，可用于糖尿病的基础研究和药物开发 ，详细模子信息见下表：
*：疾病展望数据是基于已揭晓文献中的近似模子 （与公司模子具有相似的构建战略或基因型）展望获得。
南模生物深耕基因编辑领域 ，提供全方位模式生物效劳 ，包括基因修饰制品模子供应、个性化模子定制、饲养繁育、表型剖析、药效评价等 ，知足差别实验室需求。
参考文献：(上下转动审查更多)
[1]中国2型糖尿病防治指南（2020版）
[2]KachapatiK,AdamsD,BednarK,etal.Thenon-obesediabetic(NOD)mouseasamodelofhumantype1diabetes.MethodsMolBiol.2012;933:3-16.
[3]LeMayC,ChuK,HuM,etal.Estrogensprotectpancreaticbeta-cellsfromapoptosisandpreventinsulin-deficientdiabetesmellitusinmice.ProcNatlAcadSciUSA.2006Jun13;103(24):9232-7.
[4]KleinertM,ClemmensenC,HofmannSM,etal.Animalmodelsofobesityanddiabetesmellitus.NatureReviewsEndocrinology,2018,14(3).
[5]https://www.who.int/zh/news-room/fact-sheets/detail/diabetes
[6]WuJ,YanLJ.Streptozotocin-inducedtype1diabetesinrodentsasamodelforstudyingmitochondrialmechanismsofdiabeticβcellglucotoxicity.DiabetesMetabSyndrObes.2015Apr2;8:181-8.
[7]NteebaJ,KubotaK,WangW,etal.Pancreaticprolactinreceptorsignalingregulatesmaternalglucosehomeostasis.JEndocrinol.2019;241(1):71–83.doi:10.1530/JOE-18-0518
[8]Laviola L, Leonardini A, Melchiorre M, et al. Glucagon-like peptide-1 counteracts oxidative stress-dependent apoptosis of human cardiac progenitor cells by inhibiting the activation of the c-Jun N-terminal protein kinase signaling pathway. Endocrinology, 2012, 153 : 5770–5781. DOI:10.1210/en.2012-1461
[9]McDonald, T. J. & Ellard, S. Maturity onset diabetes of the young: identification and diagnosis. Annals of clinical biochemistry 50,403-415,doi:10.1177/0004563213483458 (2013).
[10] Anik, A., Catli, G., Abaci, A. & Bober, E. Maturity-onset diabetes of the young (MODY): an update. Journal of pediatric endocrinology & metabolism : JPEM 28, 251-263, doi:10.1515/jpem-2014-0384 (2015).
[11]Wen, X. & Yang, Y. Emerging roles of GLIS3 in neonatal diabetes, type 1 and type 2 diabetes. Journal of molecular endocrinology 58, R73-R85, doi:10.1530/JME-16-0232 (2017).
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