链脲佐霉素（STZ）诱导的1型糖尿病动物模型：检测项目详解
一、模型原理与动物选择
- 原理： 链脲佐霉素（Streptozotocin, STZ）是一种氨基葡萄糖-亚硝基脲化合物，对胰腺β细胞具有高度选择性毒性。它通过葡萄糖转运体（GLUT2）进入β细胞，引起DNA烷基化损伤，激活PARP酶和氧化应激途径，最终导致β细胞大量凋亡或坏死，胰岛素合成与分泌严重受损，模拟1型糖尿病（T1DM）的胰岛素绝对缺乏状态。
- 常用动物：
- 小鼠 (Mouse)： 常用品系如C57BL/6、ICR、BALB/c等。通常采用多次小剂量注射（如连续5天，40-50 mg/kg/day，腹腔注射）以诱发T细胞介导的自身免疫反应破坏β细胞（模拟T1DM发病机制），或单次大剂量注射（如150-200 mg/kg，腹腔注射）快速摧毁β细胞。
- NOD小鼠 (Non-Obese Diabetic Mouse)： 自发性T1DM模型。STZ可在其糖尿病前期（如8-12周龄）给予亚致病剂量（如多次低剂量：20-40 mg/kg/day，连续5天）加速或同步糖尿病发病，增强模型的一致性。
- 大鼠 (Rat)： 常用品系如SD、Wistar。通常采用单次大剂量注射（如55-65 mg/kg，腹腔或静脉注射）快速诱导高血糖。多次低剂量方案也可用，但不如小鼠普遍。
二、核心检测项目（重点）
模型建立后，需通过一系列检测指标确认糖尿病状态、评估β细胞功能损伤程度、监测代谢紊乱及相关并发症。
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1. 基础状态监测（常规、必测）：
- 体重 (Body Weight)： 糖尿病动物常出现体重下降或增长停滞。每周监测1-2次。
- 摄食量 (Food Intake) & 饮水量 (Water Intake)： “三多一少”症状（多饮、多食）的客观指标。显著增加提示高血糖状态。每日或隔日记录。
- 非空腹血糖 (Non-fasting Blood Glucose)： 快速筛查高血糖状态。通常于注射后72小时开始监测，每周1-2次。血糖仪检测尾尖血。>16.7 mmol/L (300 mg/dL) 常作为糖尿病成模标准。
- 空腹血糖 (Fasting Blood Glucose)： 更准确反映基础血糖水平。实验前禁食4-6小时（小鼠）或6-8小时（大鼠），检测尾尖血或眼内眦采血。>11.1 mmol/L (200 mg/dL) 是常用糖尿病诊断阈值。
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2. 胰岛β细胞功能评估（关键）：
- 血清/血浆胰岛素 (Serum/Plasma Insulin)： 直接反映β细胞分泌能力。糖尿病模型胰岛素水平显著降低（绝对缺乏）。需在空腹状态下采集血液，采用特异性免疫学方法（如ELISA）检测。动态监测（如糖耐量过程中）更有价值。
- 血清/血浆C肽 (Serum/Plasma C-peptide)： 与胰岛素等摩尔分泌，不受外源性胰岛素干扰，更准确反映内源性β细胞功能。在评估接受胰岛素治疗的模型或研究内源性胰岛素分泌时尤为重要。检测方法同胰岛素。
- 口服葡萄糖耐量试验 (Oral Glucose Tolerance Test, OGTT)： 评估机体对葡萄糖负荷的处理能力及胰岛素分泌反应。
- 方法： 空腹动物，灌胃给予葡萄糖溶液（小鼠：2 g/kg；大鼠：2-3 g/kg）。于给糖前（0 min）及给糖后15、30、60、120 min（根据实验设计调整）检测血糖（有时也测胰岛素）。
- 结果分析： 糖尿病模型表现为血糖峰值显著升高，血糖曲线下面积 (AUC) 显著增大，血糖降至基线水平延迟；胰岛素/C肽分泌曲线低平或缺失。
- 胰岛素耐量试验 (Insulin Tolerance Test, ITT)： 评估外周组织（肌肉、脂肪、肝脏）对胰岛素的敏感性。
- 方法： 空腹动物，腹腔注射胰岛素（小鼠：0.75-1.0 IU/kg；大鼠：0.5-1.0 IU/kg）。于注射前（0 min）及注射后15、30、60、120 min检测血糖。
- 结果分析： 计算血糖下降速率或曲线下面积。在单纯STZ诱导的T1DM模型中，由于胰岛素缺乏是主要矛盾，外周胰岛素敏感性可能正常甚至代偿性增加（除非存在严重高血糖毒性或病程较长出现并发症）。主要用于排除显著胰岛素抵抗的存在。
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3. 胰腺组织学与形态学分析（直观证据）：
- 苏木素-伊红染色 (Hematoxylin and Eosin Staining, H&E)： 观察胰腺组织基本结构，胰岛大小、数量、形态，炎症细胞浸润情况（尤其在多次低剂量模型中更明显）。
- 胰岛β细胞特异性染色：
- 胰岛素免疫组化染色 (Insulin Immunohistochemistry, IHC)： 直接显示存活的β细胞数量和分布。糖尿病模型胰岛内胰岛素阳性染色面积和强度显著减少或消失。
- 胰高血糖素、生长抑素、胰多肽等染色： 评估其他胰岛内分泌细胞（α, δ, PP细胞）的变化，通常影响较小。
- β细胞凋亡/坏死检测：
- TUNEL染色 (TdT-mediated dUTP Nick-End Labeling)： 标记凋亡细胞核DNA碎片。
- 活性Caspase-3染色： 检测凋亡执行阶段的关键蛋白酶。STZ模型中β细胞凋亡显著增加。
- 胰岛炎评分 (Insulitis Score)： 特别适用于多次低剂量模型和NOD小鼠背景模型。根据炎症细胞（淋巴细胞为主）浸润胰岛的程度进行分级（如：0级无浸润，1级<25%浸润，2级25-50%浸润，3级>50%浸润，4级完全浸润/胰岛破坏）。
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4. 代谢紊乱相关指标：
- 糖化血红蛋白 (Glycated Hemoglobin, HbA1c)： 反映过去2-3个月的平均血糖水平，是评估长期血糖控制的金标准。需要采集足量血液（如小鼠需心脏穿刺或大血管采血）。糖尿病模型HbA1c显著升高。
- 血脂谱 (Lipid Profile)： 包括总胆固醇 (TC)、甘油三酯 (TG)、高密度脂蛋白胆固醇 (HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇 (LDL-C)。糖尿病常伴随脂代谢紊乱（高TG、高LDL-C、低HDL-C）。
- 血/尿酮体 (Blood/Urine Ketones)： 严重胰岛素缺乏导致脂肪分解增加，酮体生成过多。血酮或尿酮阳性提示存在酮症倾向或酮症酸中毒风险，尤其在急性期或血糖极高时。
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5. 氧化应激与炎症指标（机制研究）：
- 胰腺/血清氧化应激标志物： 丙二醛 (MDA，脂质过氧化产物)、超氧化物歧化酶 (SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶 (GSH-Px)、过氧化氢酶 (CAT) 活性等。STZ主要通过诱导氧化应激损伤β细胞。
- 血清炎症因子： 如白细胞介素-1β (IL-1β)、肿瘤坏死因子-α (TNF-α)、干扰素-γ (IFN-γ) 等。在多次低剂量模型和NOD小鼠模型中，炎症反应参与β细胞破坏。
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6. 并发症相关指标（根据研究目的选测）：
- 糖尿病肾病： 尿微量白蛋白/肌酐比值 (ACR)、血清肌酐 (Cr)、尿素氮 (BUN)、肾脏组织学（PAS染色、Masson染色观察肾小球硬化、肾小管间质纤维化）。
- 糖尿病神经病变： 神经传导速度、痛觉/温觉阈值行为学测试（如热板试验、von Frey细丝测机械痛阈）、坐骨神经形态学。
- 糖尿病视网膜病变（大鼠更常用）： 视网膜血管造影、视网膜组织学（观察血管渗漏、新生血管、神经节细胞丢失）。
三、模型验证要点
- 成模率与稳定性： 记录达到糖尿病诊断标准（空腹血糖>11.1 mmol/L 或 非空腹血糖>16.7 mmol/L）的动物比例。监测血糖是否持续稳定在糖尿病水平（通常需维持1-2周以上）。
- 体重变化： 成功的T1DM模型通常伴有体重下降或增长明显低于对照组。
- 胰岛素/C肽显著降低： 这是T1DM的核心特征，必须得到验证。
- 胰腺β细胞破坏的组织学证据： 胰岛素免疫组化染色显示β细胞数量显著减少或消失是金标准。
四、注意事项
- 剂量与方案： 不同动物种属、品系、性别、年龄、注射途径对STZ敏感性差异极大，必须严格预实验确定最佳造模剂量和方案（单次大剂量 vs 多次低剂量）。
- 动物福利： STZ具有肾毒性、肝毒性。密切监测动物状态（体重、摄食饮水、活动度、毛色），对血糖极高（>25-30 mmol/L）、严重脱水、濒死动物应及时人道处理。提供充足饮水和易获取的食物。
- 血糖监测时机： 注射后72小时是血糖开始显著升高的关键点。大剂量模型血糖上升快，低剂量模型可能需1-2周。
- 空腹要求： 进行空腹血糖、胰岛素、OGTT、ITT检测时，严格遵守禁食时间，否则结果不可靠。
- 样本采集与处理： 胰岛素、C肽、炎症因子等检测样本需及时分离血清/血浆并冻存于-80°C。组织样本按要求固定或速冻。
- NOD小鼠特殊性： 其自发病程受环境影响大（微生物群、饲养条件）。使用STZ加速时，需设置仅用STZ处理的非NOD小鼠对照组（如C57BL/6）和未处理的NOD小鼠对照组，以区分STZ效应和自发免疫效应。
总结：
链脲佐霉素诱导的1型糖尿病模型是研究T1DM发病机制、治疗药物（如胰岛素、胰岛移植、免疫调节剂、β细胞保护剂）和并发症的重要工具。建立可靠模型的关键在于选择合适的动物、精确的STZ给药方案以及系统全面的检测评估体系。其中，血糖（空腹/非空腹）、胰岛素/C肽水平、糖耐量试验（OGTT）和胰腺β细胞的组织学检查（特别是胰岛素免疫组化） 是确认糖尿病状态和评估β细胞损伤的核心检测项目。根据具体研究目的，可进一步拓展至代谢指标（HbA1c, 血脂）、氧化应激/炎症标志物以及并发症相关检测。严谨的实验设计、规范的检测操作和对动物福利的关注是获得可靠研究结果的基础。