โรคเบาหวาน (DM) โรคเรื้อรังทางระบบเมตาบอลิซึมที่มีลักษณะเป็นระดับน้ำตาลในเลือดสูงเรื้อรังซึ่งเกิดจากปัจจัยโรคหลายอย่างร่วมกัน เป็นโรคระบาดทางสุขภาพทั่วโลกและเกี่ยวข้องกับพันธุกรรมในครอบครัว ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม และภูมิคุ้มกันตนเอง แม้ว่าโรคเบาหวานจะเป็นที่รู้จักกันมานานหลายพันปีและมีความก้าวหน้าอย่างมากในการวินิจฉัยและการจัดการ แต่ปัจจุบันยังไม่มีวิธีรักษาโรคนี้และผลกระทบต่อสุขภาพของประชาชนก็มีแต่จะเพิ่มมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้น จึงมีความสำคัญเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องสร้างแบบจำลองสัตว์ที่เหมาะสมสำหรับโรคเบาหวานและชี้แจงถึงการเกิดโรคและภาวะแทรกซ้อนของโรคนี้ แบบจำลองสัตว์สำหรับโรคเบาหวานที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การผ่าตัดตับอ่อน โรคเบาหวานที่เกิดจากสารเคมี แบบจำลองสัตว์ที่เป็นโรคเบาหวานโดยธรรมชาติ และสัตว์ดัดแปลงพันธุกรรม เป็นต้น

ปัจจุบันแบบจำลองโรคเบาหวานที่เกิดจาก สเตรปโตโซโทซิน (STZ) มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย เหมาะสำหรับการสังเกตในระยะยาว STZ เป็นสารประกอบไนโตรโซยูเรีย ซึ่งเมื่อเข้าสู่ร่างกายแล้วจะสามารถทำลายเซลล์เบต้าของตับอ่อนได้โดยเฉพาะผ่านกลไกดังต่อไปนี้:

(1) การฉีด STZ ขนาดสูงอาจทำให้ความเข้มข้นของโคเอนไซม์ I (NAD) ภายในเซลล์ในเซลล์เบตาลดลง และส่งผลให้การเผาผลาญพลังงานและโปรตีนที่ขึ้นอยู่กับ NAD ถูกยับยั้ง ส่งผลให้เซลล์ตายได้

(2) STZ เพิ่มไนตริกออกไซด์ (NO) การผลิตซึ่งได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีส่วนร่วมในความเสียหายของเซลล์เบต้า

(3) เมื่อให้ยา STZ ในขนาดต่ำ เซลล์เบต้าในเกาะตับอ่อนอาจกระตุ้นกระบวนการสร้างภูมิคุ้มกันตนเองที่นำไปสู่การทำลายเซลล์เบต้าในเกาะตับอ่อน เซลล์เบต้าที่ตายแล้วอาจถูกแมคโครฟาจจับกินเป็นแอนติเจนเนื่องจากได้รับยา STZ ในขนาดต่ำ เพื่อสร้างปัจจัยกระตุ้น Th1 ทำให้ลิมโฟไซต์ประเภท Th1 โดดเด่น จากนั้นลิมโฟไซต์ประเภท Th1 จะสร้าง IL-2 และ IFN-γ ทำให้เซลล์อักเสบแทรกซึมในเกาะตับอ่อนและปลดปล่อย IL-1 และ TNF-α, IFN-γ, NO และ H₂โอ้₂ เพื่อฆ่าเซลล์ จนทำให้เกิด DM ในที่สุด

Yeasen ไบโอเทค มีอัตราความสำเร็จสูง STZ (หมายเลขรหัสสินค้า 60256ES) สำหรับการสร้างแบบจำลอง: ความบริสุทธิ์สูง ≥ 98% (HPLC)

1 มาตรฐานปฏิบัติสำหรับการสร้างแบบจำลองโรคเบาหวานที่เกิดจาก STZ

1.1 การเตรียมสัตว์

มีความแตกต่างทางเพศอย่างชัดเจนและตัวผู้มีความเสี่ยงต่อโรคเบาหวานมากกว่า เนื่องจากเอสโตรเจนไปรบกวนการทำงานของ STZ สัตว์ตัวเมียจึงมีความอ่อนไหวต่อการทำงานของ STZ ที่ทำให้เกิดโรคเบาหวานน้อยกว่าตัวผู้ จากการศึกษาพบว่าตัวเมียมีอัตราการสร้างแบบจำลองที่ไม่ดีและมีอัตราการเสียชีวิตสูงกว่าตัวผู้ โดยเฉพาะชนิดที่ 1

เบาหวานประเภท 1 (T1DM):หนู (170-200 ก) และหนู (17-22 g) แนะนำให้ใช้ หลังจากให้อาหารแบบปรับตัวเป็นเวลา 1 สัปดาห์ ให้สัตว์อดอาหารเป็นเวลา 12 ชั่วโมง แล้วจึงฉีด STZ เข้าช่องท้อง ซึ่งสามารถดำเนินการได้ง่ายและมีอัตราความสำเร็จสูง

โรคเบาหวานประเภทที่ 2 (T2DM):ควรให้อาหารที่มีไขมันและน้ำตาลสูงแก่หนู (อายุ 4-5 สัปดาห์ น้ำหนัก 90-100 กรัม เช่น SD หรือ Wistar) และหนูตะเภา (อายุ 4-5 สัปดาห์ น้ำหนัก 16-20 กรัม เช่น C57, ICR หรือ Kunming) เป็นเวลา 4-6 สัปดาห์ก่อนการให้ STZ โดยแต่ละรายมีน้ำหนักตัวอยู่ที่ประมาณ 240-280 กรัมและ 30-35 กรัม แนะนำให้ให้ SD สำหรับหนูตะเภา และ C57 สำหรับหนูตะเภา

1.2 การให้อาหารสัตว์ก่อนการบริหาร STZ

T1DM: ให้หนูทุกตัวเข้าถึงอาหารสำหรับสัตว์ฟันแทะมาตรฐานและน้ำได้อย่างอิสระเป็นเวลา 1-2 สัปดาห์ก่อนที่จะได้รับการรักษาด้วย STZ

T2DM: การบริโภคอาหารที่มีไขมันและน้ำตาลสูงเพื่อให้ดื้อต่ออินซูลินก่อนการรักษาด้วย STZ

1.3 การเตรียมสารเคมี

① การรับประทานอาหารที่มีไขมันและน้ำตาลสูง

อาหารที่มีไขมันและน้ำตาลสูงนั้นทำขึ้นโดยผสมอาหารหนูพื้นฐานกับซูโครส ไขมันหมูขัดสี และไข่แดงผงในอัตราส่วนมวล โดยมีไขมันหมู 10% ซูโครส 20% ไข่แดงผง 10% โซเดียมโคเลต 0.5% และอาหารพื้นฐาน 59.5%

② STZ-โซเดียมซิเตรตบัฟเฟอร์

การเตรียมสารละลาย A และสารละลาย B: ชั่งกรดซิตริก 2.1 กรัม (มก.: 210.14) และละลายในน้ำกลั่นสองครั้ง 100 มิลลิลิตรเพื่อทำสารละลาย A; ชั่งโซเดียมซิเตรต 2.94 กรัม (มก.: 294.10) และละลายในน้ำกลั่นสองครั้ง 100 มิลลิลิตรเพื่อทำสารละลาย B

การเตรียมบัฟเฟอร์โซเดียมซิเตรต: ผสมสารละลาย A และ B ในอัตราส่วนที่กำหนด (1:1.32 หรือ 1:1) ปรับค่า pH เป็น 4.2-4.5 และกรองด้วยแผ่นกรองขนาด 0.22 μm เพื่อทำให้ปราศจากเชื้อ วิธีนี้จะทำให้ได้บัฟเฟอร์โซเดียมซิเตรตตามที่ต้องการ แนะนำให้เตรียมและใช้ทันที

ชั่งน้ำหนักผง STZ แบบแห้ง ใส่ในขวดที่แห้งและผ่านการฆ่าเชื้อแล้ว ห่อด้วยกระดาษฟอยล์อลูมิเนียม แล้ววางบนน้ำแข็ง เติมโซเดียมซิเตรตบัฟเฟอร์ (1% w/v) ที่เย็นตัวแล้วลงไปเพื่อละลาย จากนั้นกรองเพื่อฆ่าเชื้อโดยใช้เมมเบรนกรองขนาด 0.22 ไมโครเมตร

【หมายเหตุ】① หลังจากนำผง STZ ออกจากตู้เย็นแล้ว ควรเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้องและห่างจากแสงประมาณ 10 นาที จนกว่าจะละลายหมด ② หลังจากชั่งน้ำหนักแล้ว ต้องปิดขวดที่บรรจุตัวอย่าง STZ ด้วยกระดาษฟอยล์เพื่อป้องกันแสง เนื่องจาก STZ ไม่เสถียร ③ ห้ามละลาย STZ ในครั้งเดียว หากคุณไม่ชำนาญในการฉีด แนะนำให้ละลาย STZ เป็นกลุ่มตามความชำนาญในการดำเนินการ เตรียมสารละลาย STZ สำหรับกลุ่มละกลุ่ม เช่น หนู 10 หรือ 15 ตัวต่อกลุ่ม

1.4 การฉีด STZ

ฉีดเข้าช่องท้องหรือผ่านเส้นเลือดที่หางตามน้ำหนักของสัตว์ขณะอดอาหาร เมื่อเทียบกับการฉีดเข้าช่องท้อง การฉีดเข้าหลอดเลือดดำที่หางมีประสิทธิภาพในการใช้ยาสูงกว่า แต่มีความท้าทายทางเทคนิคมากกว่า หากเทคนิคการฉีดไม่ชำนาญ ให้สลับกันฉีดระหว่าง 2 กลุ่ม และควรฉีดให้เสร็จภายใน 30 นาที

T1DM: สำหรับหนู ขอแนะนำให้ใช้ยาขนาดสูงครั้งเดียวที่ 100-200 มก./กก. และขนาดต่ำหลายครั้งที่ 20-50 มก./กก. เป็นเวลา 5 วันติดต่อกัน สำหรับหนู แนะนำให้ใช้ยาขนาด 40-70 มก./กก. โดยฉีดครั้งเดียว

T2DM:หลังจากให้อาหารที่มีน้ำตาลและไขมันสูงเป็นเวลา 1-2 เดือน สำหรับหนู แนะนำให้รับประทานยาขนาด 70-120 มก./กก. โดยฉีดครั้งเดียว สำหรับหนู ขนาดที่แนะนำคือ 25-40 มก./กก. โดยฉีดครั้งเดียว

【หมายเหตุ】ขอแนะนำให้ทำการทดลองล่วงหน้าเพื่อกำหนดขนาดยา STZ ที่เหมาะสม เนื่องจากน้ำหนัก ความทนต่อยา เวลาในการอดอาหาร วิธีการฉีด และกระบวนการให้อาหารของสัตว์ทดลองแตกต่างกัน อย่าทำการทดลองตามขนาดยาที่ระบุในเอกสารโดยตรงอย่างไม่ไตร่ตรอง

1.5 หลังฉีด

หลังจากฉีดยา STZ แล้ว ให้สัตว์ได้ดื่มน้ำและอาหารตามต้องการ เปลี่ยนแผ่นรองกรงทุกวัน รักษากรงให้สะอาดและแห้ง หลีกเลี่ยงแสงแดดแรงๆ ฆ่าเชื้อให้บ่อยที่สุด

【หมายเหตุ】หลังจากฉีด STZ ระดับน้ำตาลในเลือดของสัตว์จะแสดง 3 ระยะ ได้แก่ ภาวะน้ำตาลในเลือดสูงชั่วคราว (1-2 ชั่วโมง) ภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำชั่วคราว (6-10 ชั่วโมง) และภาวะน้ำตาลในเลือดสูงต่อเนื่อง (>72 ชั่วโมง) จะต้องให้อินซูลินและกลูโคสอย่างเหมาะสม

1.6 แนวทางแก้ไขการสร้างแบบจำลองสัตว์

สำหรับแบบจำลองที่ไม่ตรงตามเกณฑ์ สามารถให้ STZ เพิ่มเติมได้เมื่อสัตว์มีอาการคงที่ (โดยฉีดเข้าช่องท้องด้วยขนาดยา 10-20 มก./กก. โดยเลือกขนาดยาที่เหมาะสมตามสถานการณ์จริง) หรือรอจนกว่าระดับน้ำตาลในเลือดจะกลับสู่ปกติ แล้วจึงฉีดในขนาดยาปกติ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ตามต้องการ มักจำเป็นต้องเริ่มกระบวนการสร้างแบบจำลองใหม่หลังจากกลับสู่สภาวะปกติ

2 การประเมินผล DM ที่เกิดจาก STZ แบบจำลองสัตว์

① ลักษณะทั่วไป : น้ำหนักลด อ้วนมาก กลืนมาก ปัสสาวะบ่อย

② ระดับน้ำตาลในเลือดขณะอดอาหาร (FGB) ระดับอินซูลินในซีรั่ม (FINS) ระดับกลูโคสในเลือดขณะอดอาหาร (OGT) อินซูลินในซีรั่มขณะอดอาหาร (FSI) และความไวของอินซูลิน

③ ดัชนีชีวเคมีในซีรั่ม: T-Cho、TG、HDL-C、LDL-C、CR、BUN、Alt เป็นต้น

④ พยาธิวิทยาของตับอ่อน: การย้อมสี H&E

3 สาเหตุที่เป็นไปได้สำหรับความล้มเหลวของแบบจำลอง DM ที่เกิดจาก STZ

① คุณภาพของ STZ ต่ำ ความบริสุทธิ์ของ STZ สำหรับการสร้างแบบจำลองจะต้องไม่น้อยกว่า 98% (การตรวจจับด้วย HPLC)

② การสลายตัวของ STZ STZ เป็นสารละลายที่ชื้นได้ง่าย ควรเก็บไว้ในที่แห้งเพื่อหลีกเลี่ยงความชื้น ผงนี้ช่วยให้หลีกเลี่ยงการวางไว้ที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลานาน และ STZ ที่ละลายแล้วนั้นไม่เสถียรมาก โดยมีครึ่งชีวิตของ pH ที่เป็นกลางคือ 15 นาที และควรใช้ในสถานที่นั้น โปรดละลาย STZ ด้วยค่า pH ที่เป็นกรด โดยควรใช้ในน้ำแข็ง

③ สารละลาย STZ ถูกฉีดเข้าไปในลำไส้หรืออวัยวะอื่น

หากแบบจำลองไม่ผ่านมาตรฐาน DM แนะนำให้สังเกตต่อไปอีก 3 วัน หากยังไม่ผ่าน ให้ทำตามขั้นตอนการฉีดซ้ำ

4 สาเหตุของการตายของสัตว์สูงที่เกิดจาก STZ

① สัตว์มีน้ำหนักต่ำกว่าเกณฑ์

② แหล่งน้ำดื่มมีไม่เพียงพอ

③ ภาวะน้ำตาลในเลือดสูงหรือภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ มักเป็นภาวะน้ำตาลในเลือดสูง สามารถบรรเทาได้ด้วยการฉีดอินซูลินหรืออาหารเสริมกลูโคสชั่วคราว

วิธีการเสริมอินซูลิน: เช่น ถ้าให้ Novolin N หรือ NPH (neutral protamine zinc insulin) ครั้งละ 2-3 หน่วย อัตราการตายของหนูโดยทั่วไปจะลดลงหลังจาก 3-5 วัน

วิธีการเสริมกลูโคส: การฉีดกลูโคส 20% เข้าช่องท้อง 4 ชั่วโมงหลังฉีด STZ สามารถหลีกเลี่ยงการตายในหนูเนื่องจากระดับน้ำตาลในเลือดต่ำที่เกิดจากการอดอาหารได้

④ สัตว์ทดลองฆ่ากันเองเนื่องจากขาดอาหารและน้ำ

⑤ การติดเชื้อ สัตว์ที่เป็นโรคเบาหวานจะติดเชื้อได้ง่ายกว่าสัตว์ชนิดอื่น โดยเฉพาะการติดเชื้อทางเดินปัสสาวะและช่องท้อง เนื่องจากมีปัสสาวะบ่อย จำเป็นต้องฆ่าเชื้อก่อนและหลังการผ่าตัด เช่น การฉีดเข้าช่องท้อง การฉีดใต้ผิวหนัง และการเก็บเลือด เช่น อาจทาเตตราไซคลิน (หรือขี้ผึ้งตาออริโอไมซิน) ที่แผลหลังการวัดระดับน้ำตาลในเลือดทุกครั้งเพื่อป้องกันการติดเชื้อ

5 ปัจจัยที่ส่งผลต่อการสร้างแบบจำลองโรคเบาหวาน

ปัจจัยที่มีผลต่อแบบจำลองโรคเบาหวาน ได้แก่ คุณภาพของสารเคมีจำลอง STZ สภาพของสัตว์ และวิธีการให้ยา ลักษณะการทำงานหลักของสารเคมี ได้แก่ ความบริสุทธิ์ ความเสถียร และความสามารถในการละลาย สภาพของสัตว์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยภูมิหลังทางพันธุกรรม เพศ น้ำหนัก สภาพแวดล้อมในการเพาะพันธุ์ และโครงสร้างอาหาร วิธีการให้ยา ได้แก่ ช่วงเวลาการให้ยา ช่วงเวลาระหว่างการให้ยา และเส้นทางการให้ยา ปัจจัยที่แตกต่างกันก่อให้เกิดผลการสร้างแบบจำลองที่แตกต่างกัน

6 ผลิตภัณฑ์ รคำแนะนำ

ชื่อสินค้า	แมว#	ข้อมูลจำเพาะ
สเตรปโตโซซิน (STZ)	60256ES60	100 มก.
	60256ES76	500 มก.
	60256ES80	1 กรัม
กรดซิตริก, โมโนไฮเดรต	60347ES25	25 กรัม
เกลือไตรโซเดียมกรดซิตริก ไดไฮเดรต	60348ES25	25 กรัม
ตัวทำละลายสำหรับสเตรปโตโซซิน STZ	60750ES76	500 มล.

[1] Xi Z และคณะ อนุภาคนาโนที่ได้รับการดัดแปลงคู่ช่วยเอาชนะอุปสรรคการดูดซึมตามลำดับสำหรับการส่งอินซูลินทางปาก J Control Release. 2022 ก.พ.;342:1-13. (PMID: 34864116, ถ้า:7.727-