胰岛淀粉样变(Islet Amyloidosis)是2型糖尿病(T2DM)的重要病理特征,通常伴随着胰岛β细胞的丢失和功能衰退。然而,由于缺乏适合的动物模型,限制了对胰岛淀粉样变形成机制及其在糖尿病进展中作用的研究。本文详细介绍一种通过部分胰腺切除、激素干预和抗高血糖药物治疗,成功诱导猫胰岛淀粉样变的实验模型的建立方法。
一、实验动物选择与术前准备
- 实验动物的选择
- 使用8只健康的去势雄性短毛家猫,体重范围为4.2–5.6 kg,年龄为24–29个月。
- 实验前,确认所有动物的血糖耐受性正常,无胰岛淀粉样变,且体检结果(血常规、生化分析、尿液分析)正常。
- 术前准备
- 禁食12小时以减少术中风险。
- 动物安置在单独的不锈钢笼中,提供标准猫粮和自由饮水,维持正常代谢状态。
二、手术操作:部分胰腺切除
- 目标
- 通过移除部分胰腺(脾叶),减少胰岛β细胞总量,为糖尿病的诱导创造条件。
- 手术过程
- 在全身麻醉下(异氟烷吸入麻醉),进行腹部开腹手术。
- 精细分离胰腺脾叶及相关血管,避免损伤其他器官。
- 移除胰腺脾叶并保留其他胰腺组织以维持部分内分泌和外分泌功能。
- 术后将切下的胰腺组织进行固定和切片检查,确保无胰岛淀粉样变或其他病理改变。
- 术后恢复
- 猫术后恢复两个月,给予充足护理和监测,确保切除手术的成功并避免感染。
三、糖尿病诱导
- 激素干预
- 激素用药:每天皮下注射1 mg牛生长激素,同时口服1.5 mg地塞米松。
- 目标:诱导胰岛素抵抗并造成血糖调节异常,逐步进入糖尿病状态。
- 时间:经过约4个月的持续激素干预,所有猫均表现出持续性高血糖,表明糖尿病状态已稳定。
- 治疗前观察期
- 停止激素干预后,观察3周,确保糖尿病状态稳定并排除外界干扰因素。
四、抗高血糖药物干预
- 实验分组
- 稳定糖尿病状态后,随机将猫分为两组:
- 格列吡嗪组:口服格列吡嗪(5 mg),每天2–3次。
- 胰岛素组:皮下注射中效胰岛素(1.5单位/kg),每天2次。
- 治疗持续18个月,以评估不同治疗方法对胰岛淀粉样变的影响。
- 稳定糖尿病状态后,随机将猫分为两组:
- 血糖与IAPP监测
- 每周测量空腹血糖,并定期进行糖化血红蛋白(gHb)检测,评估血糖控制效果。
- 每8周进行静脉葡萄糖耐量试验(IVGTT),测定胰岛素和胰岛淀粉样多肽(IAPP)的基础水平和刺激后的分泌量。
五、组织学与病理学分析
- 胰腺取样
- 实验结束后,通过静脉注射戊巴比妥对猫实施安乐死。
- 收集胰腺组织,包括治疗期间未涉及的胰腺区域。
- 组织处理与染色
- 胰腺组织固定于10%中性缓冲甲醛溶液中,随后转移至70%乙醇中。
- 进行常规石蜡包埋,切片厚度为4 μm。
- 使用Congo红染色观察淀粉样变,并在偏光显微镜下检查典型的绿色双折射现象。
- 采用胰岛淀粉样多肽(IAPP)的免疫组化染色,明确淀粉样物质的来源。
- 评分与统计
- 根据胰岛淀粉样变的范围和严重程度,将病变程度分为0–4级:
- 0级:无病变;
- 1级:轻微病变(<10%胰岛受影响);
- 4级:严重病变(>50%胰岛受影响)。
- 计算每张切片中含有淀粉样沉积物的胰岛百分比。
- 根据胰岛淀粉样变的范围和严重程度,将病变程度分为0–4级:
六、实验结果与应用
- 胰岛淀粉样变的形成
- 格列吡嗪组的所有猫(4/4)均出现明显的胰岛淀粉样变,其中50%以上的胰岛受影响。
- 胰岛素组仅1只猫(1/4)出现轻微的淀粉样变。
- IAPP分泌与病变的相关性
- 格列吡嗪组猫的IAPP水平显著高于胰岛素组,提示IAPP分泌增加可能是胰岛淀粉样变的关键因素。
- 研究意义
- 该模型首次成功在猫中诱导胰岛淀粉样变,为研究2型糖尿病及其相关病理提供了重要工具。
- 结果支持“胰岛β细胞过度工作假说”,为相关药物研究和糖尿病治疗策略提供了科学依据。
参考文献:
Hoenig, Margarethe, Gregory Hall, Duncan Ferguson, Katherine Jordan, Michael Henson, Kenneth Johnson, and Timothy O’Brien. “A feline model of experimentally induced islet amyloidosis.” The American journal of pathology 157, no. 6 (2000): 2143-2150.