今天师兄告诉我，如果我们实验室要研究糖尿病，应该主要研究2型糖尿病，这让我听到之后愣在了那里，原来在研究糖尿病上面我还年轻着呢（暗自说道）。
那，2型糖尿病是不是也需要相对应的动物模型来支持研究呢？师兄能帮忙讲讲嘛？（我厚着脸皮问道）。
糖尿病主要分为1型和2型糖尿病，其中2型糖尿病约占90%，已经成为继癌症、心血管疾病之后的第三大严重威胁人类健康的重大疾病，因此对其研究也越发重要，理想的动物模型是研究疾病病理和治疗疾病的关键。
2型糖尿病简介
2型糖尿病（Type2diabetes,T2D)主要表现为胰岛素相对不足或胰岛素分泌正常但存在胰岛素抵抗，血糖升高。超重、高血压、血脂异常、年龄增加、工作压力大、高热量饮食等是诱发2型糖尿病的主要因素。
常见2型糖尿病动物模型
建立2型糖尿病的动物模型的主要发生机制是引发胰岛素抵抗和（或）β细胞功能障碍为主，主要包括以下几种模型：
①单基因肥胖模型，如常见的ob/ob和db/db大小鼠，ZDF大鼠；
②多基因肥胖模型；
③饮食诱导模型，主要指高脂饲料诱导型；
④其他非肥胖型模型；
⑤其他β细胞功能障碍模型。
如下表1所示，列举了上述常见的糖尿病模型，诱导机制及应用。接下来我们就经典的糖尿病动物模型作详细介绍。
表1.2型糖尿病啮齿动物模型
单基因肥胖模型如上表所示主要包括：ob/ob和db/db小鼠，ZDF大鼠，Mc4rKO大小鼠等。其中ob/ob和db/db小鼠目前已经成为应用最为广泛的2型糖尿病模型，下面以它们为主作详细介绍。
1.ob/ob和db/db大小鼠
ob/ob小鼠：即Lepob/ob，是瘦素（Leptin,Lep）基因纯合突变的小鼠。
Leptin为肥胖基因（ob）编码产物，是脂肪细胞分泌的蛋白质类激素，在调节能量平衡、摄食行为起重要作用。若ob基因突变，食欲大增，体重剧增，产生严重的肥胖特征，多用于肥胖症的研究。
db/db小鼠：即Leprdb/db，代表瘦素受体（Leptinreceptor,Lepr）基因纯合突变的小鼠。Lepr，又名OBR，是由db基因编码产物，为Leptin受体。若Lepr缺失，导致高血糖症和胰岛素抵抗症，有类似ob/ob小鼠症状，现已广泛用于肥胖和2型糖尿病的研究。
模型特征：2周时，超重和食欲大增，开始出现高胰岛素血症；
4周时，明显高血糖，血糖浓度继续上升，峰值在3-5个月；
期间伴随代谢异常包括高脂血症，严重肥胖、多食、易渴、多尿、体温调节紊乱和活动能力下降。
注意：该纯合子小鼠是不育的。
模型判定：4周龄后检测血糖，空腹血糖>7mmol/L，餐后血糖>11.1~16.7mmol/L。
数据展示：如下图所示为邦耀实验室构建的Lepr基因点突变大鼠数据[1]。
图1.Lepr点突变大鼠表型特征。左：突变鼠和野生鼠的体型特征；右：在组织学水平对脂肪组织和肝组织染色的结果[1]
应用范围
①肥胖症：抑制食欲，能量消耗研究；
②糖脂代谢：如高血脂症，2型糖尿病的胰岛素抵抗的治疗；
③肝肾疾病：肝硬化，脂肪肝，糖尿病肾病；
④生殖发育，如不孕不育症；
⑤免疫炎症，肥胖和糖尿病都伴随着炎症的加剧；
⑥代谢综合征；
⑦糖尿病的并发症治疗。
2.MC3R、MC4R大小鼠模型
基因功能
黑皮质素受体3（Melanocortin-3receptor,MC3R）和黑皮质素受体4（Melanocortin-4receptor,MC4R）属于视紫红质样G蛋白偶联受体家族。
MC3R主要表达在中枢神经系统，调节能量平衡；
MC4R广泛表达于整个中枢神经系统，也表达于外周组织，如脂肪组织，MC4R参与调节摄食行为和能量消耗，并且MC4R基因的突变是单基因肥胖的人类最常见的原因。Mc4r和Mc3r敲除（KO）大鼠小鼠模型现已作为糖尿病和肥胖的动物模型，广泛应用在疾病病理研究和药物开发中。
模型特征
如表2所示，Mc3rKO大鼠食欲增加，脂肪量增加，体重却减轻，没有糖尿病症状；Mc3rKO小鼠基本与大鼠表型一致。Mc4rKO小鼠显示出肥胖，饮食过多，高血糖和高胰岛素血症；
Mc4r和Mc3r-Mc4r双敲除（DKO）大鼠和Lepr大鼠一样，均食欲过强，在4周开始出现肥胖症、胰岛素抵抗，血糖和瘦蛋白水平升高，诱发糖脂代谢紊乱和糖尿病并发症。
表2.黑皮质素受体敲除大小鼠的表型比较
邦耀实验室技术团队首次利用CRISPR-Cas9技术敲除SD大鼠，并繁殖得到三种基因敲除大鼠（Mc3rKO、Mc4rKO和双KOMc3rMc4r），并通过确定其各自的表型，比较了他们之间表型的异同。
图2.Mc3r-/-,Mc4r-/-和Mc3r-/-Mc4r-/-大鼠体型和餐后血糖比较示意图[2]
②糖脂代谢，如2型糖尿病的胰岛素抵抗的机制研究和治疗；
②肥胖症,增加能量消耗，影响脂肪合成，开发减肥产品；
③中枢神经系统调节机制研究，尤其黑皮质受体家族系统研究；
④代谢综合征的研究与治疗；
⑤肝肾疾病：肝硬化，脂肪肝，慢性肝炎；
⑥糖尿病并发症的预防与治疗，如糖尿病肾病，糖尿病足等；
⑦免疫炎症；
⑧药物研究与开发。
3.ZDF大鼠
①2型糖尿病、葡萄糖不耐症、高胰岛素血症，如雄性瘦素受体缺失ZDF大鼠(ZDF/CrlCrlj)；
②心血管疾病，如早期微血管病变；高血脂症；肥胖症。
除了上述常用到的基因突变的大小鼠，饮食诱导的糖尿病模型，也同样广泛应用于2型糖尿病的研究。
特点：需要制备或者购买高脂饲料，饲料代价昂贵，造模需要周期较长，但造模相对简单。
1.单纯高脂饲料诱导
高脂饲料诱导肥胖模型在模拟人类2型糖尿病发病病因独具优势，尤其模拟了肥胖合并糖尿病病人的发病特点，不会由于化学药物诱导导致体内重要器官受损，广泛用于各种病因病理研究（肥胖症、非酒精性脂肪肝、高血脂症、心血管等疾病），特别是营养过剩和肥胖的2型糖尿病研究中。
2.高脂饲料＋STZ
高脂饲料＋STZ诱导模型与单纯高脂饲料诱导模型相比，造模周期缩短，成模率高，多用于2型糖尿病药物筛选和评价的动物模型。
下面以高脂饲料＋STZ诱导型模型为例介绍其构建方法（以ICR小鼠为例）：
①8-10W小鼠喂养ResearchDiets公司的60%高脂饲料（highfatdiet，HFD）至少3周，诱导胰岛素抵抗；
②小鼠饥饿5～12h后，腹腔注射80mg/kg（其他相似剂量也可以）的STZ（Sigma）诱导部分胰岛素分泌障碍；
③一般2～3天检测空腹血糖水平和餐后血糖水平，衡量血糖是否升高；
③体重相同、符合标准的糖尿病小鼠即可用于下一步实验。
如图3所示，邦耀实验室已成功建立该模型并用于药物筛选评价[3]
图3.成功构建HFD/STZ小鼠并用于药物筛选。A,B分别是药物治疗8周内的空腹血糖（FBG）和餐后血糖（PBG)[3]
图4.TGR5激动剂在db/db糖尿病小鼠的降糖效果。A,B分别是治疗4周的空腹血糖（FBG）和餐后血糖（PBG)，C,D是血清的糖化血红蛋白(HbA1c)水平[3]
综上所述为2型糖尿病研究中应用最广泛的几类动物模型，回顾一下主要包括基因突变类（ob/ob和db/db小鼠，Mc4rKO大小鼠及ZDF大鼠等）及高脂饲料诱导的模型等。
参考文献
[1]ChenY,LuW,GaoN,etal.Generationofobeseratmodelbytranscriptionactivator-likeeffectornucleasestargetingtheleptinreceptorgene[J].ScienceChinaLifeSciences,2016:1-6.
[2]YouP,HuH,ChenY,etal.EffectsofMelanocortin3and4ReceptorDeficiencyonEnergyHomeostasisinRats[J].ScientificReports,2016,6.
[3]ZhengC,ZhouW,WangT,etal.AnovelTGR5activatorWB403promotesGLP-1secretionandpreservespancreaticβ-cellsintype2diabeticmice[J].PloSone,2015,10(7):e0134051.
[4]DivortyN,MackenzieAE,NicklinSA,etal.Gprotein-coupledreceptor35:anemergingtargetininflammatoryandcardiovasculardisease[J].FrontiersinPharmacology,2015:41-41.
[5]StenebergP,RubinsN,BartoovshifmanR,etal.TheFFAreceptorGPR40linkshyperinsulinemia,hepaticsteatosis,andimpairedglucosehomeostasisinmouse[J].CellMetabolism,2005,1(4):245-258.
[6]RayasamGV,TulasiVK,DavisJA,etal.Fattyacidreceptorsasnewtherapeutictargetsfordiabetes[J].ExpertOpiniononTherapeuticTargets,2007,11(5):661-671.
[7]KolarGR,GroteS,YostenGL,etal.TargetingorphanGprotein-coupledreceptorsforthetreatmentofdiabetesanditscomplications:C-peptideandGPR146.[J].JournalofInternalMedicine,2016.
[8]HAR,HongE,SanchezmunozF,etal.ExpressionoftheorphanreceptorsGPR22,GPR162,GPR27andGPR17incardiovasculartissuesofdiabeticrats(1051.7)[J].TheFASEBJournal,2014.