宋巧巧，龐榮清，阮光萍，王金祥(綜述)，潘興華※(審校)

(1.解放軍昆明總醫(yī)院干細(xì)胞與組織器官工程研究中心，云南省干細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)室，昆明650032;2.昆明醫(yī)科大學(xué)臨床學(xué)院，昆明650031)

代謝綜合征(metabolic syndrome，MS)是一組涉及肥胖、胰島素抵抗、血脂紊亂及高血壓的臨床綜合征［1］。通過引發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化，導(dǎo)致嚴(yán)重的心腦血管疾病及其并發(fā)癥。近年來隨著人們生活方式的改變，特別是飲食中高脂肪、高膽固醇物質(zhì)等高熱量飲食的過量攝入以及缺乏運(yùn)動(dòng)等原因，造成MS的發(fā)病率逐年升高。據(jù)流行病學(xué)資料統(tǒng)計(jì)，在美國(guó)MS的成人患病率達(dá) 23%［2］。由MS及其引發(fā)的相關(guān)疾病日益威脅著人類的健康，使得MS成為近年來醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)。建立MS相關(guān)動(dòng)物模型是進(jìn)行MS防治研究的前提和基礎(chǔ)，成功地建立MS動(dòng)物模型，可為MS的基礎(chǔ)研究和治療藥物的篩選與評(píng)價(jià)提供平臺(tái)。

1 誘發(fā)性模型

誘發(fā)性模型根據(jù)誘發(fā)物質(zhì)的不同分為食物誘發(fā)性模型、化學(xué)物質(zhì)誘發(fā)性模型、喂養(yǎng)+化學(xué)物質(zhì)誘發(fā)性模型。

1.1 食物誘發(fā)性模型 通過模擬人類不健康的生活方式，給予實(shí)驗(yàn)動(dòng)物高熱量飲食并限制其運(yùn)動(dòng)，使其發(fā)生腹型肥胖、胰島素抵抗或高血糖、血脂紊亂和高血壓等。造模實(shí)驗(yàn)動(dòng)物多選用Wistar大鼠、SD大鼠、C57BL/6J小鼠等，其中以 Wistar大鼠最多見。常用的方法有高糖、高脂、高糖高脂、高脂高鹽飲食等。飲食誘導(dǎo)性MS模型因其造模方法簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、成模率高，且更能體現(xiàn)出環(huán)境因素對(duì)MS發(fā)病的影響，與人類MS發(fā)病情況較為接近，因此得到廣泛應(yīng)用。由于動(dòng)物品系個(gè)體間差異大，造模所需飲食要求不同，模型不穩(wěn)定，成模時(shí)間長(zhǎng)。

1.1.1 高糖飲食誘導(dǎo) 高糖飲食一般選用果糖、蔗糖等，其中以果糖多用，可采取高果糖飲食喂養(yǎng)或飲用含果糖水，過量攝入可引起血脂紊亂、胰島素抵抗或高血糖、腹型肥胖、高血壓等MS表現(xiàn)。Singh等［3］建立了60%高果糖飲食Wistar大鼠模型，與對(duì)照組相比，高果糖組喂養(yǎng)20 d后餐后血糖、餐后血漿胰島素水平、收縮壓均顯著升高，口服葡萄糖耐量試驗(yàn)、胰島素敏感指數(shù)、細(xì)胞 β功能也相應(yīng)升高。Kim等［4］報(bào)道用65%果糖成功地建立了血脂、血糖、收縮壓較對(duì)照組明顯升高的Wistar大鼠MS模型。Moura等［5］研究表明，高果糖飲食在成年Wistar鼠較幼鼠易成模，且在食物中加入果糖比飲用水中加入果糖成模率高。Pérez-Torres等［6］也成功建立了用蔗糖誘導(dǎo)的MS模型。

1.1.2 高脂飲食誘導(dǎo) 高脂飲食一般于飲食中加入大量的飽和脂肪(如豬油、牛奶、蛋黃粉)、膽固醇等，高脂的攝入可致中心性肥胖及胰島素抵抗。其動(dòng)物多選用Wistar大鼠、SD大鼠。Chen等［7］用含49.5%高脂飲食喂養(yǎng)成年Wistar大鼠12周后，大鼠體質(zhì)量、收縮壓、餐后血糖、餐后血三酰甘油均顯著升高，具有典型的MS特征。Fujikawa等［8］建立了用高脂飲食誘導(dǎo)而成的MS模型，選用4周齡的SD大鼠，高脂飲食喂養(yǎng)13個(gè)月后，與對(duì)照組比較，高脂飲食組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體質(zhì)、內(nèi)臟(腎周、附睪)脂肪顯著升高，血糖、血胰島素水平、血非酯化脂肪酸均明顯升高，脂肪細(xì)胞因子瘦素升高、脂聯(lián)素降低。董麗等［9］報(bào)道以高脂飲食喂養(yǎng)Wistar大鼠4周后，與對(duì)照組比較，高脂飲食模型組血清總膽固醇、三酰甘油、空腹血糖、血清胰島素均顯著升高，具有明顯的MS特征。

1.1.3 高脂高鹽飲食誘導(dǎo) 高脂高鹽飲食可建立一種具有穩(wěn)定高血壓的MS模型。龍惠東等［10］成功建立了高脂高鹽飲食誘導(dǎo)的MS動(dòng)物模型，選用3周齡的雄性Wistar大鼠，高鹽高脂飲食持續(xù)喂養(yǎng)18周后，與對(duì)照組相比，高鹽高脂模型組體質(zhì)量、血壓、血脂明顯升高，有明顯的胰島素抵抗。曹廷兵等［11］用8周齡雄性Wistar大鼠造模，模型組以高鹽高脂飲食喂養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示模型組的體質(zhì)量、內(nèi)臟脂肪、血壓、胰島素、三酰甘油均較對(duì)照組顯著增加，并表現(xiàn)出顯著的胰島素抵抗，提示高脂高鹽飲食誘導(dǎo)的MS模型成功并接近臨床。

1.1.4 高脂高糖飲食誘導(dǎo) Poudyal等［12］用高脂高糖飲食誘導(dǎo)8周齡的雄性Wistar大鼠，持續(xù)喂養(yǎng)8周后，高脂高糖模型組體質(zhì)量，內(nèi)臟脂肪明顯升高，血總膽固醇、非酯化脂肪酸升高，并出現(xiàn)高尿酸，具有明顯的胰島素抵抗。另外，夏燕萍等［13］也報(bào)道用高脂高糖飲食成功地建立了MS模型。Chen等［14］研究表明，在高脂高糖飲食誘導(dǎo)的Wistar大鼠MS模型中未見高膽固醇、高三酰甘油，胰島素抵抗，且肌肉脂質(zhì)累積，脂肪細(xì)胞的大小與對(duì)照組無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，這可能是由于高脂飲食可抑制大鼠體內(nèi)糖類反應(yīng)元件結(jié)合蛋白的表達(dá)，降低糖類轉(zhuǎn)化為脂肪。

1.2 化學(xué)物質(zhì)誘發(fā)性模型 通過給予特殊的化學(xué)物質(zhì)模擬MS動(dòng)物模型，具有制作方法簡(jiǎn)單、成模率高的優(yōu)點(diǎn)。MS是一種復(fù)雜的多種病理生理機(jī)制的綜合征，并非單個(gè)病理因素所致。由于不完全符合臨床MS的病理特征，使得此種方法受到一定的局限，所采取的化學(xué)物質(zhì)有鏈脲佐菌素(streptozotocin，STZ)、四氧嘧啶、地塞米松等，其中以STZ最多用。STZ是N-乙酰葡萄糖胺的類似物，可以選擇性破壞胰腺β細(xì)胞，能導(dǎo)致許多動(dòng)物產(chǎn)生糖尿病，一般采用大鼠和小鼠為動(dòng)物模型，雄性大鼠較雌性大鼠對(duì)STZ更為敏感。采用一次性大劑量注射STZ 24 h后即可出現(xiàn)穩(wěn)定的高血糖，其病理顯示損傷了大部分胰島β細(xì)胞，病理機(jī)制類似于人類的1型糖尿病［15］。不同于2型糖尿病的胰島素抵抗機(jī)制，目前此法已較少應(yīng)用。

1.3 喂養(yǎng)+化學(xué)物質(zhì)誘發(fā)性模型 單一的食物誘導(dǎo)性MS模型受到諸多因素的影響，在MS成模時(shí)間及特征方面具有一定的差異。由于后天的環(huán)境因素導(dǎo)致的MS發(fā)病率逐漸增加，且化學(xué)物質(zhì)誘發(fā)性模型操作方便簡(jiǎn)易，高熱量飲食誘導(dǎo)的基礎(chǔ)上輔以化學(xué)物質(zhì)的方法顯示出良好的前景。常用的化學(xué)物質(zhì)為STZ，給予小劑量(如腹腔注射多為25～40 mg/kg)的STZ輕微地破壞胰島β細(xì)胞，再配合高熱量飲食，可在短期內(nèi)致使外周組織胰島素抵抗，誘導(dǎo)出病理、生理改變都接近于人類MS的動(dòng)物模型。陳紅等［16］用6周齡的SD大鼠，高脂高糖和高脂高糖高鹽飲食喂養(yǎng)10周后，腹腔注射STZ 25 mg/kg后繼續(xù)高熱量飲食喂養(yǎng)至12周。結(jié)果顯示與對(duì)照組相比，模型組體質(zhì)量、腹圍血糖、血三酰甘油顯著升高。王保偉等［17］研究表明在高熱量飲食造模4周，注射STZ，成模率最高，此方法可縮短單純食物誘導(dǎo)模型造模時(shí)間、性狀統(tǒng)一、成模率高，是較為理想的造模方法。

2 轉(zhuǎn)基因和基因剔除性模型

轉(zhuǎn)基因和基因剔除性模型，即在活體借助生物工程手段控制實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的特定基因組分及其表達(dá)，對(duì)其進(jìn)行基因修飾。其中基因剔除法多用，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物多為小鼠。但是，MS是多基因與環(huán)境因素共同控制的結(jié)果，并非少數(shù)基因的作用，且建模技術(shù)要求高、成本大、周期長(zhǎng)，使其應(yīng)用受到一定的限制。有文獻(xiàn)報(bào)道［18］，胰島素受體(insulin receptor，INSR)基因剔除模型中小鼠INSR缺乏，出生后會(huì)出現(xiàn)酮癥酸中毒，幾天后β細(xì)胞功能衰竭，接著會(huì)因酮癥酸中毒而死亡。因此，由于INSR剔除所導(dǎo)致的致死性表型，不能對(duì)成年鼠各組織中INSR的功能進(jìn)行分析，制備組織特異性剔除模型，分析INSR在不同組織中所起的作用，如剔除肝臟INSR小鼠稱LIRKO，可出現(xiàn)胰島素抵抗和糖耐量減低;剔除胰島β細(xì)胞INSR小鼠稱βIRKO，可出現(xiàn)葡萄糖耐量受損;剔除棕色脂肪組織INSR小鼠稱BATIRKO，可出現(xiàn)β細(xì)胞衰竭。

3 結(jié)語

上述各類模型都具有一定的MS特點(diǎn)，具有各自的優(yōu)點(diǎn)和局限性，其中以食物誘發(fā)性模型最能模擬人類不健康的生活方式，出現(xiàn)人類MS基本特征，但是存在造模時(shí)間長(zhǎng)、模型穩(wěn)定性差的缺點(diǎn);轉(zhuǎn)基因和基因剔除性模型可以分析并找出與人類MS相近的病理生理變化規(guī)律及控制這些變化的遺傳基礎(chǔ)，但是價(jià)格昂貴、周期長(zhǎng)且對(duì)喂養(yǎng)要求高;比較而言，喂養(yǎng)+化學(xué)物質(zhì)誘發(fā)性模型具有造模時(shí)間短、性狀統(tǒng)一、來源方便、價(jià)格低廉、喂養(yǎng)簡(jiǎn)單和便于管理的特點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛。由于MS是多基因與環(huán)境因素共同導(dǎo)致的結(jié)果，上述各類模型只具備了MS的部分特點(diǎn)，仍與人類MS的實(shí)際情況有一定差距。

近年來隨著分子生物學(xué)的快速發(fā)展，對(duì)MS的發(fā)病機(jī)制與影響因素的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，發(fā)現(xiàn)與MS相關(guān)的致病基因越來越多，因此還需要結(jié)合分子生物學(xué)技術(shù)，從分子水平探索各相關(guān)致病基因的病理機(jī)制，尋求新的MS治療策略。因此，應(yīng)當(dāng)建立一種協(xié)同基因和環(huán)境因素的MS動(dòng)物模型，嘗試?yán)没蚺c環(huán)境因素協(xié)同誘導(dǎo)的方法來建立MS模型，使得MS動(dòng)物模型更加完善，建立更接近于人類MS特征的、穩(wěn)定可靠的MS模型，以便為開展MS的臨床防治提供良好的平臺(tái)。

［1］ Reaven GM.Banting lecture 1988.Role of insulin resistance in human disease［J］.Diabetes，1988，37(12):1595-1607.

［2］ Ford ES，Giles WH，Diets WH，et al.Prevalence of the metabolic syndrome among us adults:finding from the third National Health and Nutrition Examination Survey［J］.JAMA，2002，287(3):356-359.

［3］ Singh I，Singh PK，Bhansali S，et al.Effects of three different doses of a fruit extract of Terminalia chebula on metabolic components of metabolic syndrome，in a rat model［J］.Phytother Res，2010，24 (1):107-112.

［4］ Kim HY，Okubo T，Juneja LR，et al.The protective role of amla (Emblica officinalis Gaertn.)against fructose-induced metabolic syndrome in a rat model［J］.Br J Nutr，2010，103(4):502-512.

［5］ Moura RF，Ribeiro C，Oliveria JA，et al.Metabolic syndrome signs in Wistar rats submitted to different high-fructose ingestion protocols［J］.Br J Nutr，2009，101(8):1178-1184.

［6］ Pérez-Torres I，El Hafidi M，Pavón N，et al.Effect of gonadctomy on the metabolism of arachidonic acid in isolated kidney of a rat model of metabolic syndrome［J］.Metabolism，2010，59(3): 414-423.

［7］ Chen JJ，Wang R，Li XF，et al.Bifidobacterium longum supplementation improved high-fat-fed-induced metabolic syndrome and promoted intestinal RegⅠgene expression［J］.Exp Biol Med，2011，236(7):823-831.

［8］ Fujikawa T，Hirata T，Wada A，et al.Chronic administration of Eucommia leaf stimulates metabolic function of rats across several organs［J］.Br J Nutr，2010，104(12):1868-1877.

［9］ 董麗，劉敏，宋光耀，等.銀杏葉提取物對(duì)高脂喂養(yǎng)胰島素抵抗大鼠胰島B細(xì)胞凋亡的保護(hù)作用［J］.實(shí)用醫(yī)學(xué)雜志，2009，25 (22):3761-3763.

［10］ 龍惠東，林云恩，曾昭華，等.一種新的代謝綜合征大鼠模型的建立［J］.中國(guó)臨床藥理學(xué)與治療學(xué)，2010，15(12):1326-1329.

［11］ 曹廷兵，閆振成，沈成義，等.代謝綜合征動(dòng)物大鼠模型的建立及其相關(guān)基因表達(dá)變化的研究［J］.解放軍醫(yī)學(xué)雜志，2005，30 (8):702-705.

［12］ Poudyal H，Panchal S，Brown L.Comparison of purple carrot juice and b-carotene in a high-carbohydrate，high-fat diet-fed rat model of the metabolic syndrome［J］.Br J Nutr，2010，104(9):1322-1332.

［13］ 夏燕萍，陳剛，愈茂華.高糖高脂飲食誘導(dǎo)建立SD大鼠代謝綜合癥模型［J］.中華現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志，2009，19(17):2607-2614.

［14］ Chen GC，Huang CY，Chang MY，et al.Two unhealthy dietary habits featuring a high fat content and a sucrose-containing beverage intake，alone or in combination，on inducing metabolic syndrome in Wistar rats and C57BL/6J mice［J］.Metabolism，2011，60(2): 155-164.

［15］ Damiano F，Mercuri E，Stanca E，et al.Sreptozotocin-induceed diabetes affects in rat liver citrate carrier gene expression by transcriptional and posttranscriptional mechanisms［J］.The Int J Biochem Cell Biol，2011，43(11):1621-1629.

［16］ 陳紅，王延蛟，焦誼，等.代謝綜合征大鼠模型的實(shí)驗(yàn)研究［J］.新疆醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，33(9):1028-1030.

［17］ 王保偉，李穎，劉曉紅，等.高脂飼料喂養(yǎng)時(shí)間及鏈脲佐菌素劑量對(duì)實(shí)驗(yàn)型2型糖尿病大鼠造模的影響［J］.衛(wèi)生研究，2011，40(1):99-106.

［18］ Kitamural T，Kahn CR，Accili D.Insulin receptor knockout mice［J］.Annu Rev Physiol，2003，65(5):313-332.