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糖尿病是一种严重危害人类健康的慢性代谢疾病,主要特征是胰岛β细胞分泌的胰岛素相对或绝对不充分引起的高血糖。糖尿病患者中2型糖尿病患者约占90%左右。糖尿病及其并发症已经成为严重影响人类健康生活重大问题。此外,糖尿病还因其治疗成本高,发病时间长甚至发展成终身疾病,给患者自身以及家庭和社会都带来严重的负担。因此,阐明糖尿病的发病机制从而进行针对性治疗具有重要意义。 研究糖尿病发病机制首先应选择合适的动物模型。特殊膳食诱发糖尿病小鼠造模是指给小鼠饲喂特殊食物(多数为高脂肪和糖类)饲喂,诱导小鼠产生肥胖、高血糖和胰岛素抵抗等糖尿病相关特征。食物诱发的糖尿病小鼠模型不仅在发病因素和疾病特征等方面与人类2型糖尿病相似,且模型小鼠饲喂条件和成本较低、操作简便,具有较高的科学和使用价值。 糖尿病的发病机制十分复杂,涉及到肥胖、衰老、精神因素、遗传因素和表观遗传因素等。近年来关于2型糖尿病表观遗传机制的研究越来越多,比如组蛋白修饰和DNA甲基化等。表观遗传是指在不改变DNA序列情况下影响基因表达并产生可遗传表型。其中,DNA甲基化发生在富含CpG的基因启动子区,一般情况下基因启动子区的高甲基化会负调控该基因表达,并且这种修饰能通过影响糖尿病相关基因的表达而最终影响糖尿病的发生发展。 本研究选择C57BL/6J雄性小鼠给予高脂高糖食物饲喂,并在食物诱导过程中检测体重、血糖、血脂、胰岛素和瘦素等相关生理生化指标,以判断小鼠是否发展成为糖尿病。在经过特殊膳食饲喂后,发现实验组表现出高血糖和高胰岛素水平,以及胰岛素抵抗等糖尿病典型特征,但在继续饲喂9个月后发现实验组的血糖和胰岛素水平都显著下降,基本恢复到正常水平,其胰岛素抵抗亦消失。这表明单纯对小鼠进行高脂高糖食物诱导可能不会产生稳定的糖尿病小鼠模型。 此外,本研究还选择了糖代谢相关基因进行DNA甲基化和RNA表达关系的研究,结果发现肝脏中相关基因(GLUT2、PPARGC1A、INSR、GCK和PKLR)、胰腺中相关基因(GLUT2、INS2和PDX-1)、肌肉和脂肪组织中相关基因(LEP、PPARGC1A、INSR和GLUT4)的表达均会受到高脂高糖食物处理的影响。在此基础上,随机检测了肝脏(GLUT2)、胰腺(INS2和PDX-1)和脂肪(LEP)中关键基因启动子区甲基化状况,发现肝脏GLUT2基因(-321bp)、胰腺INS2基因(-1664bp和-1633bp)和PDX-1基因(-1667bp和-1590bp),以及脂肪LEP基因(-181bp)启动子区 CpG位点的甲基化,可能影响了其所驱动基因的表达。这些基因的表达状态与糖尿病关系密切,表明GLUT2、INS2、PDX-1和LEP基因启动子区的甲基化可能与糖尿病发病密切相关。 本研究通过单纯饲喂高脂高糖食物能否诱发模型小鼠发生糖尿病进行了探索,结果证明单纯饲喂高脂高糖食物在一定时期内(6个月)可诱导 C57BL/6J小鼠产生肥胖和胰岛素抵抗等2型糖尿病的典型特征,导致肝脏 GLUT2基因(-321bp)、胰腺 INS2基因(-1664bp和-1633bp)和 PDX-1基因(-1667bp和-1590bp),以及脂肪LEP基因(-181bp)启动子区CpG位点的甲基化并下调这些基因表达,但经过一定时间(9个月)后这些异常特征又自动恢复正常。提示单纯饲喂高脂高糖食物不能诱发C57BL/6J雄性小鼠发生糖尿病,要成功构建该鼠种糖尿病模型还可能需要同时施加其他诱发因素(如STZ、精神紧张胁迫等),使其超过糖稳态调控阈值,产生不可恢复的病例和生理变化,才能构建稳定的糖尿病C57BL/6J小鼠模型。