链脲佐菌素链(Streptozocin, STZ)诱导的糖尿病动物模型

糖尿病(diabetes mellitus, DM)是由多种疾病因素复合导致的以慢性血糖水平增高为特征的全身慢性代谢性疾病，与家族遗传、环境因素以及自身免疫相关，已成为严重危害人类健康的公共卫生问题，其并发症不仅严重影响糖尿病患者的生活质量，同时也是致残、致死的重要原因，但其具体的发病机制目前尚未完全阐明。因此，建立合适的糖尿病动物模型，阐明DM及其并发症的发病机制就显得尤为重要。目前，DM动物模型制备方法主要有：手术切除胰腺、化学药物诱导、自发性糖尿病动物模型、转基因动物等。

目前，采用较多的是利用Streptozocin链脲佐菌素链(STZ)诱导的糖尿病疾病模型，适合长期观察。STZ是一种含亚**的化合物，进入体内可通过以下机制特异性地破坏胰岛β细胞：

（1）STZ直接破坏胰岛β细胞：主要见于注射大剂量STZ后。STZ注射后可引起β细胞内辅酶I（NAD）的浓度下降，NAD依赖性能量和蛋白质代谢停止，导致β细胞死亡；

（2）通过诱导一氧化氮(NO)的合成，破坏胰岛β细胞；

（3）STZ激活自身免疫过程，进一步导致β细胞的损害：小剂量注射STZ可破坏少量胰岛β细胞，死亡的胰岛β细胞可作为抗原被巨噬细胞吞噬，产生TH1刺激因子，使TH1细胞系占优势而产生IL-2及IFN-γ，在胰岛局部促使炎性细胞浸润，并活化释放IL-1、TNF-α、IFN-γ、NO和H₂O₂等物质杀伤细胞。死亡细胞又可作为自身抗原，再次递呈给抗原递呈细胞进行处理，释放细胞因子，放大细胞损伤效应，最终诱发DM。

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1. STZ诱导糖尿病模型的构建标准SOP

1.1 动物的准备

尽量选用雄性动物，雌性含有激素影响建模效率。有研究显示，雌性动物成模率差，而且可能会比雄性出现更高死亡率，尤其是I型。

I型糖尿病(Type I diabetes) 一般按照体重选择即可，推荐大鼠170-200g，小鼠17-22g，适应性喂养1~2周后空腹注射STZ，成模率相对理想。

II型糖尿病(Type II diabetes) 对于大鼠（比如SD/Wistar），选取4-5周龄，体重在90-100g，高脂高糖饲料喂养4-6周体重约达240-280g。对于小鼠（比如C57/ICR/昆明小鼠），选取4-5周龄，体重在16-20g，高脂高糖饲料喂养4-6周体重约达30-35g。对于新购入动物或更换饲养环境需要先用普通饲料适应性喂养一周，然后再选择适合周龄/体重动物转用高脂高糖饲料继续喂养。从模型建立成功率来看，大鼠推荐用SD，小鼠推荐C57。
1.2 造模前的喂养

造膜前的喂养，Ⅰ型糖尿病模型成模比较快，通常大鼠在普通饲料适应性喂养2周后即可开始造模；Ⅱ型糖尿病模型：高脂饮食诱导加小剂量STZ，造模前喂以高脂高糖饲料，诱发出胰岛素抵抗。
1.3 试剂的准备

①高脂高糖饲料

由基础鼠饲料加蔗糖、炼猪油和蛋黄按质量比搭配制作高脂高糖饲料：其比例为猪油10 %，蔗糖20 %，蛋黄粉10%，胆酸钠0.5%，基础饲料59.5%。

②STZ－柠檬酸钠缓冲液的配制

A液和B液的配制：称取柠檬酸(MW: 210.14) 2.1 g加入双蒸水100 mL中配成A液；称取柠檬酸钠(MW: 294.10) 2.94 g加入双蒸水100 mL中配成B液。

柠檬酸钠缓冲液的配制：将A、B液按一定比例混合（1：1.32或1:1），调节pH值到4.2－4.5，用0.22 μm滤膜过滤除菌，即是所需柠檬酸钠缓冲液，建议现配现用。

称取STZ冻干粉，放置干燥无菌瓶中，用锡箔纸包好，置于冰上，加入预冷的柠檬酸钠缓冲液(1% w/v)溶解，用0.22 μm滤膜过滤除菌。

注意：①STZ冻干粉从−20°C冰箱取出后，室温干燥避光放置10 min左右，使其彻底解冻（很重要）。②STZ不稳定，易失活，快速称取后剩余试剂仍要求干燥避光，推荐用干燥铝箔(或锡箔)纸包裹。③注射时若操作不熟练，切忌不可一次性溶解完STZ。建议根据操作熟练度，分组溶解STZ，比如10只或15只鼠/组。亦可提前将STZ按动物分组的所需量称重，分装。
1.4 注射

按动物空腹体重腹腔或尾静脉注射，与腹腔注射相比，尾静脉注射药物利用效率更高，但操作难度较大。如果注射操作技术不熟练，应两组交替注射，注射应在30 min内完毕。

Ⅰ型糖尿病模型：大鼠剂量建议为70～65mg/kg，Ⅱ型糖尿病模型：高糖高脂喂养1～2个月的大鼠，剂量建议在25～40mg/kg。

注意：实验前应进行预实验，确定合适药量，因为动物均重、空腹抗药力、禁食时间、注射手法和饲养过程皆不一样，不要盲目按照文献用药量直接进行实验。

1.5 注射后

注射完STZ后要给予动物足够的水、食物（糖尿病鼠的基本生活特征），需每日换垫料，保持鼠笼干燥。饲养时，注意避免强日光照射。尽可能勤消毒。

注意：STZ造模后，明显血糖水平波动呈现3个时相，一时性高血糖(1-2 h)、短暂低血糖(6-10 h)、持续高血糖(>72 h)。必须适当补给胰岛素和葡萄糖。

1.6 未达标模型如何补救

模型不达标者，在动物稳定后补注STZ（以10－20 mg/kg剂量腹腔注射，根据实际情况选择合适剂量），或者待血糖恢复正常后再按常规剂量注射。但想要达到理想效果，往往是要恢复到正常状态下重新造模。

2. STZ诱导糖尿病模型建模效果评估指标

1、一般性指标：出现多饮、多食、多尿现象，体重下降；

2、其他指标：空腹血糖、空腹血清胰岛素水平、血清胰岛素水平、胰岛素敏感性、糖耐量等；

3、血清生化指标：T-Cho、TG、HDL-C、LDL-C、CR、BUN、Alt等；

4、病理切片：胰腺组织病理切片；

3. STZ诱导糖尿病模型的失败的可能原因

1、STZ的品质差，建模用STZ纯度应不低于98%（HPLC检测）。

2、STZ失效：STZ易潮解，应干燥保存，避免受潮。粉末避免长时间室温放置，溶解的STZ非常不稳定，在中性pH值的半衰期为15 min，应现配现用。注意用酸性pH值溶解STZ，最好放在冰浴里。

3、腹腔注射是否注射到肠子等脏器。

模型不达标者，建议再观察3天，若仍不成模型，重新注射一次。

（了解更多STZ的使用，可查看：https://www.yeasen.com/products/detail/1002 ）

4. STZ诱导小/大鼠死亡率高的原因解析

1、鼠的体重过低；

2、饮水量不足；

3、高血糖和低血糖都会造成鼠死亡，可以通过注射胰岛素或暂时补糖降低死亡率：

①常见为血糖过高。补胰岛素法，补一些中效胰岛素。例如给诺和灵n或NPH(中性鱼精蛋白锌胰岛素)，每次2-3个单位，3-5天后大鼠一般死亡率就低了；

②补糖法，禁食后的鼠，注射的时候已经处于低血糖状态，造模4 h后腹腔注射20%的葡萄糖，可避免因注射时血糖过低死鼠；

4、动物自相残杀。食物缺乏和供水不足的情况下，会互相撕杀、啃食同类，所以食物和饮水要供应充足，最好是两路供应;

5、感染。糖尿病大鼠尿量多，垫料潮湿，需要勤换垫料，所以糖尿病大鼠较其他大鼠容易出现感染，特别是泌尿道感染和腹腔感染。腹腔注射、皮下注射及采血测血糖等侵入性操作前后，要注意消毒工作。如每次采血测血糖后可用四环素(或金霉素眼药膏)局部涂抹处理伤口预防感染。

5. 糖尿病建模的影响因素

糖尿病疾病模型的影响因素包括STZ建模试剂的质量、动物状况及给药方式等。其中，试剂主要性能为纯度、稳定性、溶解特性等，动物状况主要包括遗传背景，雌雄，性别，体重，饲养环境，饮食结构等，给药方式包括给药时间、给药间隔和给药途径。差异化的因素带来差异化的建模效果。

6. 高建模成功率STZ使用指南

STZ保存、溶解、分装等使用注意事项，详见https://www.yeasen.com/products/detail/1002

相关产品信息

使用本产品相关文献:

Xi Z, et al. Dual-modified nanoparticles overcome sequential absorption barriers for oral insulin delivery. J Control Release. 2022 Feb;342:1-13. (PMID: 34864116, IF:7.727)