Diabetes mellitus (DM), en systemisk kronisk metabolisk sjukdom som kännetecknas av kroniskt förhöjt blodsocker orsakat av en kombination av flera sjukdomsfaktorer, är en global hälsoepidemi och relaterad till familjegenetik, miljöfaktorer, och autoimmunitet. Även om DM känt i årtusenden och stora framsteg har uppnåtts i dess diagnos och hantering, finns det för närvarande inget botemedel mot sjukdomen och dess folkhälsokonsekvenser bara växer. Därför är det särskilt viktigt att etablera en lämplig djurmodell av DM och klargöra patogenesen av DM och dess komplikationer. De vanligaste DM-djurmodellerna är kirurgisk resektion av bukspottkörteln, kemiskt inducerad diabetes, spontan diabetes djurmodell och transgena djur, etc.
För närvarande är diabetessjukdomsmodellen inducerad av Streptozotocin (STZ) används ofta, lämplig för långtidsobservation. STZ är en nitrosoureaförening som, när den väl är inne i kroppen, specifikt kan förstöra pankreatiska β-celler genom följande mekanismer:
(1) Injektion av högdos STZ kan orsaka minskningar av koncentrationen av intracellulärt koenzym I (NAD) i β-celler och därmed hämma NAD-beroende energi- och proteinmetabolism, vilket resulterar i celldöd;
(2) STZ ökar kväveoxid (NO) produktion, som har visats delta i β-cellskada;
(3) Administreras i en låg dos kan STZ utlösa en autoimmun process som leder till förstörelse av β-cellerna i pankreasöarna: döda β-celler, på grund av en låg dos av STZ, kan fagocyteras av makrofager som antigener för att producera Th1-stimulerande faktor, vilket gör lymfocyter av Th1-typ dominerande. Sedan producerar lymfocyter av Th1-typ IL-2 och IFN-y, vilket orsakar infiltration av inflammatoriska celler i ön och frisättning av IL-1 och TNF-α, IFN-y, NO och H2O2 för att döda celler, vilket så småningom inducerar DM.
Yeasen Biotech ger hög framgångsfrekvens STZ (Katt#60256ES) för modellering: hög renhet ≥ 98 % (HPLC).
1 Standard SOP för konstruktion av STZ-inducerad diabetesmodell
1.1 Djurpreparat
Det finns markant sexuell dimorfism och män är mer mottagliga för att utveckla diabetes. Eftersom östrogen interfererar med STZ-verkan är hondjur mindre känsliga för diabetogen effekt av STZ än hanar. Studier har visat att kvinnor har en dålig modellfrekvens och en högre dödlighet än män, särskilt typ I.
Typ I diabetes (T1DM): Råttor (170-200 g) och möss (17-22 g) rekommenderas. Efter en veckas adaptiv utfodring, snabba djur i 12 timmar följt av intraperitoneal injektion av STZ, som lätt kan hanteras och med hög framgångsfrekvens.
Typ II diabetes (T2DM): Råttor (ålder 4-5 veckor, vikt 90-100 g, t.ex. SD eller Wistar) och möss (ålder 4-5 veckor, vikt 16-20 g, t.ex. C57, ICR eller Kunming) bör utfodras med diet med hög fetthalt och hög sockerhalt i 4-6 veckor före STZ-administrering, och kroppsvikten kan vara 4-0g individuellt. 30-35 g. SD rekommenderas för råttor och C57 för möss.
1.2 Utfodring av djur före administrering av STZ
T1DM: Tillåt alla möss eller råttor fri tillgång till standarddiet för gnagarfoder och vatten 1-2 veckors adaptiv matning före STZ-behandling.
T2DM: Konsumtion av en diet med hög fetthalt och hög sockerhalt för att göra insulinresistent före STZ-behandling.
1.3 Reagensberedning
① Diet med hög fetthalt och hög sockerhalt
Dieten med hög fetthalt och hög sockerhalt görs genom att blanda råttfoder med sackaros, raffinerat fläskfett och äggulapulver i ett massförhållande: proportionerna är 10 % fläskfett, 20 % sackaros, 10 % äggulapulver, 0,5 % natriumcholat och 59,5 % basfoder.
② STZ-natriumcitratbuffert
Framställning av lösning A och lösning B: Väg 2,1 g citronsyra (molekylvikt: 210,14) och lös den i 100 ml dubbeldestillerat vatten för att göra lösning A; väg upp 2,94 g natriumcitrat (molekylvikt: 294,10) och lös det i 100 ml dubbeldestillerat vatten för att göra lösning B.
Beredning av natriumcitratbuffert: Blanda lösningar A och B i ett visst förhållande (1:1,32 eller 1:1), justera pH till 4,2-4,5 och filtersterilisera med ett 0,22 μm filtermembran. Detta ger den erforderliga natriumcitratbufferten; det rekommenderas att förbereda och använda det omedelbart.
Väg det STZ lyofiliserade pulvret, placera det i en torr, steril flaska, slå in med aluminiumfolie och lägg det på is. Tillsätt förkyld natriumcitratbuffert (1 % vikt/volym) för att lösas upp och filtersterilisera med ett 0,22 μm filtermembran.
【Obs】① Efter att STZ-pulvret har tagits ut ur kylskåpet ska det förvaras i rumstemperatur och borta från ljus i cirka 10 minuter tills det är helt tinat. ② Efter vägning måste flaskan som innehåller provet av STZ täckas med aluminiumfolie för att skydda den från ljus, eftersom STZ är instabil. ③ Lös inte STZ på en gång om du inte är skicklig på injektion. Det rekommenderas att lösa upp STZ i grupper efter operationsskicklighet. Förbered STZ-lösning för en grupp åt gången, såsom 10 eller 15 råttor/möss per grupp.
1.4 STZ-injektion
Administrera injektionen intraperitonealt eller via svansvenen baserat på djurets fastande vikt. Jämfört med intraperitoneal injektion har svansveninjektion en högre effektivitet i läkemedelsanvändningen men är mer tekniskt utmanande. Om injektionstekniken inte är skicklig, växla mellan två grupper för injektionen, och injektionen ska slutföras inom 30 minuter.
T1DM: För möss rekommenderas en enstaka hög dos på 100-200 mg/kg och flera låga doser på 20-50 mg/kg under fem dagar i följd; för råttor föreslås dosen vara 40-70 mg/kg, administrerad i en enda injektion.
T2DM:Efter utfodring med en diet med hög socker och hög fetthalt i 1-2 månader, för möss, rekommenderas en dos på 70-120 mg/kg, administrerad i en enda injektion; för råttor är den föreslagna dosen 25-40 mg/kg, administrerad i en enda injektion.
【Obs!】 Det rekommenderas att utföra förexperiment för att bestämma lämplig dos av STZ, på grund av olika vikt, läkemedelstolerans, fastetid, injektionsmetod och utfodringsprocess för försöksdjur. Utför inte experimentet i blindo direkt enligt doseringen i litteraturen.
1.5 Efter injektion
Efter injektionen av STZ, låt djuren fria till vatten och mat. Byt stoppning varje dag. Håll buren ren och torr. Undvik starkt solljus. Desinficera så ofta som möjligt.
【Obs!】 Efter STZ-injektion kommer djurens blodsockernivå att visa tre faser: övergående hyperglykemi (1-2 timmar), övergående hypoglykemi (6-10 timmar) och kontinuerlig hyperglykemi (>72 timmar). Insulin och glukos måste tillhandahållas korrekt.
1.6 Botemedel mot djurmodellering
För modeller som inte uppfyller kriterierna kan STZ administreras ytterligare när djuret har stabiliserats (med en intraperitoneal injektion i en dos på 10-20 mg/kg, val av lämplig dos baserat på den faktiska situationen), eller vänta tills blodsockernivåerna återgår till det normala och sedan injicera med rutindosen. Men för att uppnå önskad effekt är det ofta nödvändigt att starta om modelleringsprocessen efter att ha återgått till ett normalt tillstånd.
2 Utvärdering av STZ inducerade DM djurmodeller
① Allmänna egenskaper: förlust av kroppsvikt, polydypsi, polyfagi och polyuri.
② Fasteblodsocker (FGB), seruminsulinnivå (FINS), oral glukostolerans (OGT), fasteinsulin (FSI) och insulinkänslighet.
③ Serum biokemiska index: T-Cho, TG, HDL-C, LDL-C, CR, BUN, Alt, etc.
④ Pankreas patologi: H&E-färgning.
3 Möjliga orsaker till misslyckandet av STZ-inducerad DM-modell
① Dålig kvalitet på STZ. Renheten hos STZ för modellering ska inte vara mindre än 98 % (HPLC-detektion).
② STZ-nedbrytning. STZ är lättfuktad lösning, bör förvaras torrt för att undvika fukt. Pulvret undviker lång placering i rumstemperatur, och den lösta STZ är mycket instabil, med en halveringstid av neutralt pH på 15 min, och bör användas på plats. Vänligen lös upp STZ med ett surt pH-värde, helst i ett isbad.
③ STZ-lösning injicerades i tarmar eller andra organ.
Om modellen inte klarar DM-standarden, rekommenderas att observera i ytterligare 3 dagar. Om det fortfarande misslyckas, upprepa injektionsproceduren.
4 Orsakerna till hög dödlighet hos djur inducerad av STZ
① Djur är underviktiga.
② Otillräcklig tillgång på dricksvatten.
③ Hyperglykemi eller hypoglykemi, vanligtvis hyperglykemi. Detta kan lindras genom insulininjektion eller tillfälligt glukostillskott.
Insulintillskottsmetod: om till exempel Novolin N eller NPH (neutralt protamin zink insulin) ges för 2-3 enheter varje gång, kommer den allmänna dödligheten hos råttor att vara lägre efter 3-5 dagar.
Glukostilläggsmetod: Intraperitoneal injektion av 20 % glukos 4 timmar efter STZ-injektion kan undvika att råttor dör på grund av lågt blodsocker orsakat av fasta.
④ Försöksdjur dödar varandra på grund av brist på mat och vatten.
⑤ Infektion. DM-djur är mer infektionsbenägna än andra, särskilt urinvägsinfektion och bukinfektion, på grund av polyuri. Det är nödvändigt att desinficera före och efter invasiva operationer såsom intraperitoneal injektion, subkutan injektion och bloduppsamling. Till exempel kan tetracyklin (eller aureomycin ögonsalva) appliceras på såret efter blodsockermätning varje gång för att förhindra infektion.
5 faktorer som påverkar diabetesmodellering
Faktorer som påverkar diabetessjukdomsmodellen inkluderar kvaliteten på STZ-modelleringsreagenset, djurens tillstånd och administreringssättet. Reagensens huvudsakliga prestandaegenskaper inkluderar renhet, stabilitet och löslighet. Djurens tillstånd innefattar främst genetisk bakgrund, kön, kön, vikt, avelsmiljö och koststruktur. Administreringsmetoder inkluderar tidpunkt för administrering, intervall mellan doser och administreringsvägar. Differentierade faktorer åstadkommer differentierade modelleringseffekter.
6 Produkt rrekommendation
| Produktnamn | Katt# | Specifikation |
| 60256ES60 | 100 mg | |
| 60256ES76 | 500 mg | |
| 60256ES80 | 1 g | |
| Citronsyra, Monohydrat | 60347ES25 | 25 g |
| Citronsyra Trinatriumsalt, Dihydrat | 60348ES25 | 25 g |
| Lösningsmedel för streptozocin STZ | 60750ES76 | 500 ml |
[1] Xi Z, et al. Dubbelmodifierade nanopartiklar övervinner sekventiella absorptionsbarriärer för oral insulintillförsel. J Styrfrigöring. 2022 feb;342:1-13. (PMID: 34864116, IF:7,727)