2型糖尿病大鼠骨质疏松模型的建立

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.40.017

中国组织工程研究 ›› 2016, Vol. 20 ›› Issue (40): 6041-6047.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2016.40.017

• 内分泌系统损伤与修复动物模型 Animal models of endocrine system injury and repair • 上一篇下一篇

2型糖尿病大鼠骨质疏松模型的建立

张燕¹，杨秋萍²，赵燕¹，赵豫梅¹，谭洪¹，杜思成¹

昆明医科大学第一附属医院，¹糖尿病科，²干部病房科，云南省昆明市 650032

修回日期:2016-07-14 出版日期:2016-09-30 发布日期:2016-09-30
通讯作者: 杨秋萍，硕士，主任医师，教授，昆明医科大学第一附属医院干部病房科，云南省昆明市 650032
作者简介:张燕，女，1989年生，云南省大理市人，汉族，昆明医科大学在读硕士，主要从事内分泌代谢临床工作。
基金资助:
云南省科技厅-昆明医科大学应用基础研究联合专项(2013FZ270)；昆明医科大学研究生创新基金(2014N04)

Establishing a rat model of type 2 diabetes: its bone metabolism level

Zhang Yan¹, Yang Qiu-ping², Zhao Yan¹, Zhao Yu-mei¹, Tan Hong¹, Du Si-cheng¹

¹Department of Diabetes, ²Department of Cadre’s Ward, First Affiliated Hospital of Kunming Medical University, Kunming 650032, Yunnan Province, China

Revised:2016-07-14 Online:2016-09-30 Published:2016-09-30
Contact: Yang Qiu-ping, Master, Chief physician, Professor, Department of Cadre’s Ward, First Affiliated Hospital of Kunming Medical University, Kunming 650032, Yunnan Province, China
About author:Zhang Yan, Studying for master’s degree, Department of Diabetes, First Affiliated Hospital of Kunming Medical University, Kunming 650032, Yunnan Province, China
Supported by:
the Joint Special for Applied Basic Research of Yunnan Provincial Science and Technology Department-Kunming Medical University, No. 2013FZ270; the Innovation Foundation for the Postgraduate in Kunming Medical University, No. 2014N04

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：

骨质疏松模型大鼠的建立：大鼠卵巢切除所造成的骨质疏松模型是一个优秀的模型，它正确的模拟了成年妇女激素缺乏的临床特性及对激素替代疗法的反应。未交配的6-10月龄的雌性大鼠是预防研究的最佳选择。而10-11月龄的雌性大鼠对研究峰值骨量以后的骨丢失有重要价值。如果实验的目的是研究成年人骨病进程的特点，10月龄的雌性大鼠被切除卵巢造成的骨丢失是首选的动物模型，此时它已达骨峰值，且同成人女性骨质疏松有极相似的临床表现。雄性去睾丸及维甲酸诱导的大鼠骨质疏松模型也是研究原发性骨质疏松的成熟造模方法。

胰岛素抵抗：即胰岛素的敏感性和反应性减低，指胰岛素作用的靶器官(主要是肝脏、肌肉和脂肪组织)对胰岛素作用的敏感性降低，单位胰岛素产生的生物学效应低于预期正常水平而于产生的一系列病理变化和临床表现。它是2型糖尿病发生和进展的驱动因素，并贯穿于2型糖尿病全过程。

摘要

背景：目前认为长期高血糖、降糖药物的使用、饮食控制、雌激素、胰岛素样生长因子、瘦素、体质量、性别、年龄等因素可能在糖尿病发生骨质疏松的病理生理过程中起着重要作用。

目的：建立2型糖尿病骨质疏松模型，探讨2型糖尿病对骨代谢的影响。

方法：雄性SD大鼠采用高脂高糖饮食联合小剂量链脲佐菌素(35 mg/kg)诱导2型糖尿病大鼠模型为糖尿病组；对照组予相同剂量的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液一次性左下腹腔注射作为正常对照组。成模4周后，糖尿病组7只，正常对照组13只进入结果分析。采用双能X射线检测大鼠骨密度，检测血清空腹血糖、胆固醇、三酰甘油、血钙、血磷、碱性磷酸酶、空腹胰岛素、骨钙素、Ⅰ型胶原交联C末端肽，观察骨形态学变化。

结果与结论：与正常对照组比较，①糖尿病组大鼠体质量下降、空腹血糖明显升高(P < 0.05)，并呈持续状态；②糖尿病组大鼠血胆固醇、三酰甘油、空腹胰岛素、碱性磷酸酶、胰岛素抵抗指数明显升高，而胰岛素敏感指数下降(P < 0.05)；③糖尿病组血清磷、血钙、骨钙素、Ⅰ型胶原交联C末端肽，差异无显著性意义(P > 0.05)；④苏木精-伊红染色显示糖尿病组大鼠骨小梁稀疏，数量减少，间隙增大，小梁变细，连续性破坏，常见游离断增多；⑤糖尿病组全身骨密度、腰椎+双股骨+盆骨骨密度，胸腰椎骨密度均明显下降(P < 0.05)。⑥结果说明，高糖高脂喂养5周基础上联合小剂量链脲佐菌素(35 mg/kg)可以诱导2型糖尿病大鼠模型。该模型具有高糖、高脂、胰岛素抵抗及骨密度下降，骨形态学检查呈骨吸收增加改变的特点。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植；肝移植；移植；心脏移植；组织移植；皮肤移植；皮瓣移植；血管移植；器官移植；组织工程

ORCID: 0000-0002-6808-8614(张燕)

关键词: 实验动物, 内分泌系统损伤与修复动物模型, 2型糖尿病, 骨质疏松, 骨密度, 骨形态

Abstract:

BACKGROUND: Diabetes mellitus can give rise to bone metabolic disorders that may involve long-term hyperglycemia, hypoglycemic agents, diet control, estrogen, insulin-like growth factor, leptin, body mass, sex and age.

OBJECTIVE: To establish type 2 diabetic rat models, and to explore the influence of type 2 diabetes on bone metabolism.

METHODS: High-fat and high-glucose diets combining with 35 mg/kg streptozotocin were used to induce type 2 diabetic model in seven male Sprague-Dawley rats (diabetic group). Thirteen rats in control group were given intraperitoneal injection of the same amount of citric acid and sodium citrate buffer. At 4 weeks after modeling, the bone density of rats was serum detected by dual-energy X-ray, levels of fasting blood-glucose, cholesterol, triacylglycerol, serum calcium, phosphate, alkaline phosphatase, fasting insulin, osteocalcin and C-terminal telopeptide-I were measured, and morphology of bone was observed.

RESULTS AND CONCLUSION: Compared with control group, (1) the rat body mass and fasting blood-glucose kept on an overt rise in the diabetic group (P < 0.05); (2) levels of cholesterol, triacylglycerol, fasting insulin and alkaline phosphatase, as well as insulin resistance index were significantly increased, but insulin sensitivity index was significantly decreased in the diabetic group (P < 0.05). (3) There were no significant differences in the levels of serum calcium, phosphate, alkaline phosphatase, osteocalcin and C-terminal telopeptide-I between two groups (P > 0.05). (4) In the diabetic group, thinner and sparse bone trabeculae were split presenting more free broken ends; (5) the bone density in lumbar spine, double femoral, pelvic and thoracolumbar spine were all significantly decreased (P < 0.05). (6) In conclusion, the type 2 diabetic rat model can be successfully induced by 5-week feeding high-fat and high-glucose diets combining with intraperitoneal injection of 35 mg/kg streptozotocin; these mode rats hold some characters, such as hyperglycemia, dyslipidemia, insulin resistance, diminished bone density, and accelerated bone resorption.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植；肝移植；移植；心脏移植；组织移植；皮肤移植；皮瓣移植；血管移植；器官移植；组织工程

Key words: Diabetes Mellitus, Type 2, Osteoporosis, Bone Density, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

张燕，杨秋萍，赵燕，赵豫梅，谭洪，杜思成. 2型糖尿病大鼠骨质疏松模型的建立[J]. 中国组织工程研究, 2016, 20(40): 6041-6047.

Zhang Yan, Yang Qiu-ping, Zhao Yan, Zhao Yu-mei, Tan Hong, Du Si-cheng. Establishing a rat model of type 2 diabetes: its bone metabolism level[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2016, 20(40): 6041-6047.

图/表（结果） 4

2.1 造模成功动物数量及过程 造模动物流程表见图1。

2.2 模型更接近人类或临床实践/模型稳定性 2型糖尿病是复杂的多因素的代谢性疾病，与遗传因素和坏境因素密切相关，环境因素如饮食、肥胖在2型糖尿病发病中的作用，但仅饮食干预实验成本较高，稳定性较差，且造模时间长^[14]。研究表明小剂量链脲佐菌素注射加特殊膳食诱导可获得较为满意的2型糖尿病模型^[15]，通过高脂饮食诱导大鼠胰岛素抵抗后，再注射小剂量链脲佐菌素损伤胰岛功能，引起血糖升高，胰岛素抵抗为其显著性特征，明显区别与1型糖尿病，成功的模拟了人类2型糖尿病的发病过程^[16]。

2.3 大鼠血糖、体质量的比较 见表1。糖尿病组SD大鼠血糖显著升高(P < 0.001)，体质量明显低于正常对照组(P < 0.001)。

2.4 大鼠各生化指标的比较 见表2。

与正常对照组比较，糖尿病组大鼠胆固醇、三酰甘油、丙氨酸氨基转移酶、空腹胰岛素、胰岛素抵抗指数、肝指数、碱性磷酸酶明显升高，胰岛素敏感指数下降，差异有显著性意义(P < 0.05)，而血清磷、血钙、I型胶原交联C末端肽、骨钙素、天冬氨酸转氨酶、血肌酐差异无显著性意义(P > 0.05)。

2.5 大鼠骨密度的比较 与正常对照组比较，糖尿病组大鼠无论全身还是局部骨密度均明显下降(P < 0.001)，见表3。

2.6 大鼠股骨骨形态学比较 正常对照组大鼠骨苏木精-伊红染色可见：骨小梁均匀、排列密集，互相连接成网状结构，小梁宽大较粗，小梁间距较小；糖尿病组大鼠骨苏木精-伊红染色可见：骨小梁明显稀疏，数量减少，间隙增大，小梁变细，连续性破坏，常见游离断增多。见图2。

参考文献

[1] Whiting DR, Guariguata L, Weil C, et al. IDF diabetes atlas: global estimates of the prevalence of diabetes for 2011 and 2030. Diabetes Res Clin Pract. 2011; 94(3):311-321.
[2] 孙权,姜广建,张文生.骨质疏松症治疗药物的研究进展[J].中国综合临床,2014,30(13):103-105.
[3] 高照华.内分泌代谢疾病相关性骨质疏松的研究进展[J].中国实验诊断,2013,17(3):590-593.
[4] Abdulameer SA, Sulaiman SA, Hassali MA, et al. Osteoporosis and type 2 diabetes mellitus:what do we know, and what we can do? Patient Prefer Adherence. 2012;6:435-448.
[5] Montagnani A,Gonnelli S.Antidiabetic therapy effects on bone metabolism and fracture risk. Diabetes Obes Metab.2013;15(9):784-791.
[6] Ceccarelli E, Guarino EG, Merlotti D, et al. Beyond glycemic control in diabetes mellitus: effects of incretin-based therapies on bone metabolism.Front Endocrinol (Lausanne) .2013;18(4):73-85.
[7] Abd El Dayem SM, El-Shehaby AM, Abd El Gafar A, et al. Bone density, body composition, and markers of bone remodeling in type 1 diabetic patients.Scand J Clin Lab Invest. 2011;71(5):387-393.
[8] Prisby RD,Swift JM,Franke S,et al. Altered bone mass, geometry and mechanical properties during the development and progression of type 2 diabetes in the zucker diabetic fatty rat. J Endocrinol. 2008;199(3): 379-388.
[9] Vestergaard P. Discrepancies in bone mineral density and fracture risk in patients with type 1 and type 2 diabetes--a meta-analysis.Osteoporos Int.2007;18(4): 427-444.
[10] Suzuki K, Ishida H, Takeshita N,et al.Circulating levels of tartrate-resistant acid phosphatase in rat models of non-insulin-dependent diabetes mellitus. J Diabetes Complications. 1998;12(3):176-180.
[11] Takeshita N, Ishida H, Yamamoto T, et al. Circulating levels and bone contents of bone gamma-carboxyglutamicacid-containing protein in rat models of non-insulin-dependent diabetes mellitus. Acta Endocrinol (Copenh). 1993;128(1):69-73.
[12] Guo Z, Zhang R, Li J,et al.Effect of telmisartan on the expression of adiponectin receptors and nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase in the heart and aorta in type 2 diabetic rats. Cardiovasc Diabetol. 2012;11:94.
[13] 李光伟,潘孝仁,Lillioja S,等.检测人群胰岛素敏感性的一项新指数[J].中华内科学杂志,1993,32(10): 656-660.
[14] 沈继平,何晓烨,胡予.高能高脂与限能高脂饮食对大鼠糖脂代谢及胰腺β细胞的影响[J].复旦学报:医学版,2013, 40(3):339-344.
[15] Gilbert ER, Fu Z, Liu D. Development of a nongenetic mouse model of type 2 diabetes. Exp Diabetes Res. 2011,2011:416254
[16] Huang BW, Chiang MT, Yao HT, et al. the effect of high-fat and high-fructose diets on glucose tolerance and plasma lipid and leptin levels in rats.Diabetes Obes Metab. 2004;6(2):120-126.
[17] Bowe JE, Franklin ZJ, Hauge-Evans AC, et al. Metabolic phenotyping guidelines: assessing glucose homeostasis in rodent models. J Endocrinol. 2014; 222(3):13-25.
[18] Berlanga A, Guiu-Jurado E, Porras JA, et al. Molecular pathways in non-alcoholicfattyl iver disease.Clin Exp Gastroenterol.2014;7:221-239.
[19] Hamann C, Goettsch C, Mettelsiefen J, et al. delayed bone regeneration and low bonemass in a rat model of insulin-resistant type 2 diabetes mellitus is due to impaired osteob last function.Am J Physiol Endocrinol Metab. 2011;301(6):E1220-1228.
[20] 王燕,李宝新,刘岩,等.2型糖尿病骨质疏松大鼠骨重建研究[J].基础医学与临床,2011,7(31):778-782.
[21] 张萌萌.骨重建中的骨代谢指标[J].中国骨质疏松杂,2013, 19(8):866-873.
[22] 张丽萍,荣海钦,季虹,等. 2 型糖尿病大鼠骨代谢和骨生物力学的观察[J].中国骨质疏松杂志,2008,5(14): 318-323.
[23] Cosman F, Combination therapy for osteoporosis: a reappraisal. Bonekey Rep.2014;3:518-526.
[24] 王亮,马远征,曾晓,等. 2型糖尿病大鼠模型建立及骨密度特点研究[J].中国骨质疏松杂志,2010,5(16):331-333.
[25] Espallargues M,Sampietro-Colom L,Estrada MD, et al. Identifying bone-mass-related risk factors for fracture to guide bone densitome try measurements: a systematic review of the literature.Osteoporos Int. 2001:12(10):811-822.
[26] Barrera G, Bunout D, Gattás V,et al.A high body mass index protects against femoral neck osteoporosis in healthy elderly subjects.Nutrition.2004;20(9):769-771.
[27] Gower BA, Casazza K.Divergent effets of obesity on bone health.Journal of clinical densitometry.2013;16(4): 450-454.

引言

根据IDF估计2013年全世界糖尿病患者约有3.66亿，到2030年可能增加到5.52亿^[1]，成为威胁人类健康的主要疾病之一。骨质疏松是以骨强度下降、骨折危险性增加为特征的全身性骨骼疾病，随着社会的老龄化，骨质疏松患者逐渐增多，据统计世界超过2.2亿的人口患有骨质疏松，发病率已经成为全球常见病、多发病的第6位^[2]。因此，糖尿病及骨质疏松是目前危害人类健康的两大慢性非感染性疾病，随社会老龄化的来临，其危害更加显突，加重了社会的经济负担。

虽然骨质疏松症和糖尿病通常被认为是2个独立的疾病，但目前有许多研究表明糖尿病患者发生骨质疏松的风险明显高于非糖尿病患者，流行病学调查资料显示糖尿病患者骨质疏松的发病率为40%-60%^[3]，其发病机制尚未完全阐明，且存在许多争议。目前认为长期高血糖、胰岛素相对不足或缺乏、糖尿病多脏器、血管和神经病变的并发症的发生^[4]、降糖药物的使用、饮食控制、雌激素、胰岛素样生长因子、瘦素、体质量、性别、年龄等因素可能在糖尿病发生骨质疏松的病理生理过程中起着重要作用^[5-6]。

目前骨密度降低与1型糖尿病的相关性已被许多研究证实^[7]，而2型糖尿病对骨密度及骨代谢的特点存在着许多争议。有研究表明2型糖尿病患者的骨密度与正常对照组比较下降^[8]，无明显差异或高于正常对照组^[9]，这可能与研究方法、骨密度测量差异、2型糖尿病病程、血糖控制情况、胰岛素水平、雌激素水平及糖尿病慢性并发症等影响因素有关。2型糖尿病大鼠骨代谢特点主要是成骨细胞的活性下降，骨形成不足^[10-11]，而对骨吸收的变化未有定论。

因此构建2型糖尿病骨质疏松动物实验模型，对其进行深入的研究意义重大。文章通过高脂高糖饮食联合小剂量链脲佐菌素的方法制备了2型糖尿病大鼠模型，观察2型糖尿病大鼠骨密度、骨形态学及生化指标，探讨2型糖尿病对骨结构的影响，为糖尿病骨代谢的变化提供动物实验依据。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植；肝移植；移植；心脏移植；组织移植；皮肤移植；皮瓣移植；血管移植；器官移植；组织工程

材料方法

1.1 造模动物及材料 实验于2014年5月至2015年2月在昆明医科大学动物实验中心、昆明医科大学第一附属医院完成。

实验动物：健康雄性SD大鼠90只，体质量(200±24) g，由昆明医科大学实验动物中心提供，动物生产许可证号：SCXK(滇)2011-0004。大鼠自由摄食、摄水，饲养室室温23-25 ℃。

试剂：链脲佐菌素购自calbiochem公司。大鼠血清胰岛素、骨钙素及Ⅰ型胶原交联C末端肽的酶联免疫试剂盒购自硕阳生物工程技术有限公司(板内、板间变异系数均小于15%)。

普通饲料：由昆明医科大学动物实验中心加工提供。

自制高脂高糖饲料：参照Guo等^[12]配方：10%猪油、20%蔗糖、2%胆固醇、1%胆酸钠、67%普通饲料，由昆明医科大学实验动物中心专人加工。

1.2 2型糖尿病模型的建立及分组 健康雄性SD大鼠，按照随机数字表法分为正常对照组(20只)，高脂高糖饲料组(70只)。分别给予普通料及高脂高糖饲料喂养5周。禁食12 h，高糖高脂饲料喂养组大鼠，一次性左下腹腔注射链脲佐菌素35 mg/kg；对照组予相同剂量的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液一次性左下腹腔注射。成模大鼠共58只，随机选13只作为糖尿病组，选取正常对照组13只作为正常对照组，每周观察大鼠尿量、饮食量、体质量、血糖。

1.3 造模成功检测标准 高脂高糖饲料喂养组大鼠一次性左下腹腔注射链脲佐菌素35 mg/kg 72 h后测随机血糖≥ 16.7 mmol/L为造模成功。

1.4 骨密度测定 造模成功4周末，应用乙醚吸入式全身麻醉大鼠，待大鼠处于昏睡状态，四肢肌肉松弛，仰卧位置于双能X射线骨密度仪(DXA)探头下，固定四肢，使椎体保持竖直，双侧股骨保持水平状态，测定全身、腰椎、股骨、骨盆的骨密度。

1.5 标本采集及检测 造模成功4周后，3%戊巴比妥钠麻醉大鼠，心房内取血，3 500 r/min速度离心15 min，取血清置于无菌EP管中，-20 ℃冰箱保存。OlympasAU2700全自动生化分析仪检测空腹血糖(FPG)、胆固醇、三酰甘油、血磷、血钙、碱性磷酸酶。酶联免疫法检测空腹胰岛素(FIS)、Ⅰ型胶原交联C末端肽、骨钙素。稳态模式评估法测定的胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)=FINS×FPG/22.5；胰岛素敏感指数(ISI)，选择李光伟^[13]提出的1/(FINS×FPG)，取其自然对数作为胰岛素敏感性指数(ISI)，胰岛素敏感指数(ISI)= Ln[1/(FBGxFINS)]。血糖检测使用雅培血糖仪测(RV1204)。取大鼠肝脏称质量，计算肝指数=(肝质量/体质量)×100%。取大鼠左侧股骨放入体积分数4%中性甲醛固定，苏木精-伊红染色。

1.6 病理切片观察 用体积分数4%的甲醛固定大鼠股骨。置于脱钙液(36%盐酸、冰醋酸、水杨酸、蒸馏水)中脱钙48 h。沿股骨矢状面切成5 μm薄片，苏木精-伊红染色。光学显微镜下，观察骨组织形态学变化。观察骨小梁面积、骨小梁宽度及骨小梁间距。彩色数码照像系统进行图像采集。

1.7 主要观察指标 各组大鼠糖代谢、骨代谢指标、骨密度。

1.8 统计学分析 用SPSS 11.5统计软件进行分析，所有数据进行正态性检验，正态分布或近似正态分布的计量资料描述以x(_)±s表示，非正态分布计量资料以中位数(四分位数间距)M(QR)表示，正态分布采用两样本的T检验，若方差不齐采用T检验，非正态分布数据者采用秩和检验。检验水准取值 0.05(α=0.05)，P < 0.05 为差异有显著性意义。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植；肝移植；移植；心脏移植；组织移植；皮肤移植；皮瓣移植；血管移植；器官移植；组织工程

讨论

3.1 2型糖尿病大鼠模型建立 2型糖尿病与遗传因素和坏境因素密切相关。高血糖、胰岛素抵抗是2型糖尿病的病理生理基础。胰岛素抵抗是2型糖尿病最明显的特征^[17]，是引发2型糖尿病的始发因素，贯穿于2型糖尿病全过程，是区别1型和2型糖尿病大鼠模型的标准，高糖饮食能引起大鼠高胰岛素血症^[16]，而高脂饮食可使大鼠胰腺分泌胰岛素功能受损及糖耐量降低，高脂高糖饲养是诱导大鼠出现胰岛素抵抗的关键。

实验通过前期预实验及参考相关文献，予大鼠高脂高糖饲料(配方参照Guo Z^[12])饲养5周，以诱导胰岛素抵抗，使用小剂量链脲佐菌素(35 mg/kg)损害其部分胰岛β细胞，构建2型糖尿病大鼠模型。在注射链脲佐菌素后72 h，造模组的大鼠血糖水平明显上升(> 16.7 mmol/L)，且血糖升高持续存在。并渐渐出现多饮、多食、多尿及体重下降等表现。空腹血糖、空腹胰岛素、胰岛素抵抗指数、三酰甘油、胆固醇均高于正常对照组，体质量、胰岛素敏感指数低于正常对照组，差异具有显著性意义。表现出高血糖伴有高血脂、高胰岛素血症及胰岛素抵抗。至实验结束，糖尿病组空腹血糖提示高血糖持续存在，表明2型糖尿病大鼠造模成功。

研究中2型糖尿病大鼠肝指数明显升高，这可能是由于胰岛素抵抗和脂代谢异常引起外周脂肪分解增加，血清游离脂肪酸增多^[18]，进入肝脏的游离脂肪酸增加，游离脂肪酸酯化为三酰甘油增多，肝脏三酰甘油释放减少，导致肝细胞脂肪沉积，导致脂肪肝，但明确诊断还需行肝脏病理学检查。肝功能检测丙氨酸氨基转移酶、天冬氨酸转氨酶增高，提示有肝脏功能的损害，进一步支持2型糖尿病造模的成功。

3.2 2型糖尿病大鼠骨代谢 机体内不断进行着骨重建，当骨吸收和骨形成的动态平衡被打破，就会引起骨代谢异常。目前研究认为2型糖尿病大鼠骨代谢特点主要是成骨细胞的活性下降，骨形成不足，呈低转换型骨量减少和骨强度下降^[10-11]，而对骨吸收的变化未有定论，存在争议。而研究中血钙、血磷水平、反映骨形成的骨钙素较对照降低及反映骨吸收的Ⅰ型胶原交联C末端肽较照组升高，但差异无显著性意义。血清碱性磷酸酶明显高于正常对照组，既往研究报道不完全一致^[19-20]。

Hamann等^[19]研究发现2型糖尿病大鼠骨密度下降，而反映成骨细胞功能的相关因子碱性磷酸酶、骨形态生成蛋白2、骨钙素、骨桥蛋白活性是降低的，而反映破骨细胞功能的抗酒石酸酸性磷酸酶活性却没有太大变化，认为2型糖尿病大鼠导致骨量减少及骨再生障碍的主要机制是成骨细胞功能障碍所致的骨形成减少。导致这样的差异可能是由于成模时间较短，因为骨钙素是成熟成骨细胞分泌的一种特异非胶原骨基质蛋白^[21]，保持骨的正常矿化速率，是成骨细胞晚期的敏感、特异性标志物，Hamann等^[19]所研究的2型糖尿病大鼠病程已21周，而本研究中糖尿病大鼠病程仅4周，骨钙素虽已低于正常组，但仍未达到统计学意义。Ⅰ型胶原交联C末端肽是骨重建过程中Ⅰ型胶原降解后释放入血的片断^[21]，当破骨细胞活性增强，Ⅰ型胶原大量被降解，形成C-末端肽，进一步降解为Ⅰ型胶原交联C末端肽，可作为反映骨吸收指标。

研究中糖尿病组Ⅰ型胶原交联C末端肽高于正常对照组，提示骨吸收增加，但仍未达到统计学意义，可能是由于样本量较小，且骨生化指标在不同个体间差异很大，不同的骨代谢生化指标在不同的骨代谢疾病的使用中敏感性、特异性也是不同的。王燕等^[20]研究高糖高脂小剂量链脲佐菌素双侧卵巢切除建立Wistar大鼠2型糖尿病骨质疏松模型，检测骨碱性磷酸酶糖尿病组降低，去卵巢导致血清骨碱性磷酸酶升高。造成差异的原因可能是与此次实验检测的是血清总碱性磷酸酶有关。血清总碱性磷酸酶的检测除骨细胞功能影响外，还受其他组织细胞功能的影响，如肝脏受损，引起血清碱性磷酸酶升高。而研究诱导的2型糖尿病模型，存在脂代谢异常及胰岛素抵抗，肝功能受损。血清总碱性磷酸酶升高，缺乏组织特异性。应检测特异性更强的血清骨碱性磷酸酶。

3.3 2型糖尿病大鼠骨形态学及骨密度改变 研究骨苏木精-伊红染色检查提示糖尿病组骨小梁明显稀疏，数量减少，间隙增大，小梁变细，连续性破坏，常见游离断增多，提示糖尿病组骨吸收增加，与张丽萍等^[22]的研究一致。临床上最常用骨密度作为标准诊断骨质疏松症，DEXA法测量骨密度是评价骨密度的常用方法^[23]，实验运用美国GE公司Prodigy Advance型骨密度仪测量大鼠骨密度，发现2型糖尿病大鼠无论全身还是局部骨密度低于正常对照组，且差异具体统计学意义。提示2型糖尿病引起了骨量的减少，与王亮等^[24]研究一致。提示此次研究2型糖尿病骨质疏松模型建立成功，为2型糖尿病骨质疏松的进一步研究奠定良好的基础。

2型糖尿病高血糖可引起渗透性利尿^[4]，大量的钙、磷、镁被排出体外，肾小管对钙、磷、镁的重吸收障碍，低血钙、低血镁刺激甲状旁腺，使甲状旁腺激素分泌增加，使骨质吸收增加，导致骨吸收大于骨形成，从而导致骨密度下降。国外研究发现低体质量指数和骨密度的减少相关^[25]，超重和肥胖成为了2型糖尿病骨密度的保护性因子，其机制可能是肥胖导致雌激素、瘦素水平升高^[26]，睾酮水平降低从而刺激成骨细胞活性，且高体质量时使骨所承受的负荷增加^[27]，促进骨形成，减少了骨吸收，增加骨密度。研究中2型糖尿病大鼠体质量明显下降，其骨密度也下降。因此，研究中2型糖尿病大鼠骨密度下降可能与高血糖引起骨吸收增加所致，但也与体质量明显的下降相关。

综上所述，高糖高脂喂养的基础上联合小剂量STZ(35 mg/kg)5周可以诱导2型糖尿病大鼠模型。该模型具有高糖、高脂、胰岛素抵抗及骨密度下降，骨形态学检查呈骨吸收增加改变的特点。骨代谢指标血清骨钙素升高、Ⅰ型胶原交联C末端肽降低，但与对照比无统计学差异。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植；肝移植；移植；心脏移植；组织移植；皮肤移植；皮瓣移植；血管移植；器官移植；组织工程

2型糖尿病大鼠骨质疏松模型的建立

Establishing a rat model of type 2 diabetes: its bone metabolism level

PDF

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表（结果） 4

参考文献

相关文章 15

引言

材料方法

讨论

文章快阅

延伸阅读

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	唐辉, 姚志浩, 罗道文, 彭双麟, 杨双林, 王浪, 肖金刚. 高脂高糖饮食结合链脲佐菌素建立2型糖尿病性骨质疏松症大鼠模型[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1207-1211.
[2]	李中峰, 陈明海, 凡一诺, 魏秋实, 何伟, 陈镇秋. 右归饮治疗激素性股骨头坏死作用机制的网络药理学分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1256-1263.
[3]	侯广原, 张继学, 张志军, 孟祥晖, 段文, 高维陆. 骨水泥强化椎弓根螺钉内固定治疗伴骨质疏松腰椎退行性疾病的1年随访[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(6): 878-883.
[4]	杨卫强, 丁童, 杨卫可, 蒋振刚. 组合式可变应力接骨板内固定干预山羊股骨骨折断端的骨组织细胞功能及骨密度变化[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(6): 890-894.
[5]	李时斌, 赖渝, 周毅, 廖建钊, 章晓云, 张璇. 激素性股骨头坏死发病机制及相关信号通路的靶点效应[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(6): 935-941.
[6]	肖方骏, 陈树东, 栾继耀, 侯宇, 何坤, 林定坤. 丹参干预骨质疏松症：网络药理学解释的作用机制[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(5): 772-778.
[7]	刘波, 陈祥和, 杨康, 余慧琳, 陆鹏程. DNA甲基化在运动干预骨质疏松中的作用机制[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(5): 791-797.
[8]	邓桢翰, 黄勇, 肖璐璐, 陈昱霖, 朱伟民, 陆伟, 王大平. 骨形态发生蛋白在关节软骨再生过程中的作用与应用[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(5): 798-806.
[9]	聂少波, 李建涛, 孙基恩, 赵喆, 赵燕鹏, 张里程, 唐佩福. 内侧支撑髓内钉置入支撑治疗严重骨质疏松性股骨转子间骨折的力学稳定性[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(3): 329-333.
[10]	钟远鸣, 万通, 钟锡锋, 吴卓檀, 何炳坤, 吴思贤. 弯角与单侧椎弓根入路椎体成形治疗骨质疏松性椎体压缩骨折有效性与安全性的Meta分析 [J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(3): 456-462.
[11]	谢程欣, 王维, 王成龙, 李清龙, 尹东. 骨形态发生蛋白治疗急性胫骨骨折的系统评价及Meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(3): 486-492.
[12]	陈子扬, 蒲锐, 邓爽, 袁凌燕. 外泌体对运动介导胰岛素抵抗类疾病的调控作用[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(25): 4089-4094.
[13]	朱云, 陈渝, 邱皓, 刘盾, 靳国荣, 陈诗谋, 翁政. 对侧皮质锁定螺钉治疗骨质疏松股骨骨折的有限元分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(24): 3832-3837.
[14]	冯冠成, 方剑明, 吕浩然, 张东升, 韦家冬, 俞兵兵. 骨水泥弥散分布方式如何影响经皮椎体成形后的早期疗效[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(22): 3450-3457.
[15]	刘畅, 李大同, 刘元, 孔令擘, 郭瑞, 杨利学, 郝定均, 贺宝荣. 急性症状性骨质疏松性胸腰椎压缩骨折椎体强化手术后疗效欠佳：与骨水泥、骨密度、邻近骨折的关系[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(22): 3510-3516.