動(dòng)物模型是研究糖尿病病理機(jī)制、探尋其抑制策略的重要實(shí)驗(yàn)工具。Streptozotocin（STZ，鏈脲佐菌素，AbMole，M2082）是當(dāng)前1型及2型糖尿病動(dòng)物造模的首選工具化合物之一，被廣泛用于糖尿病研究。AbMole為全球科研客戶提供高純度、高生物活性的抑制劑、細(xì)胞因子、人源單抗、天然產(chǎn)物、熒光染料、多肽、靶點(diǎn)蛋白、化合物庫(kù)、抗生素等科研試劑，全球大量文獻(xiàn)專利引用。

一、STZ誘導(dǎo)大鼠糖尿病的機(jī)制
動(dòng)物糖尿病模型的特征是血糖水平升高并伴有其他器官功能障礙或并發(fā)癥，動(dòng)物1型糖尿病是由β細(xì)胞過(guò)度凋亡引起的，而2型糖尿病主要是由胰島素抵抗增加造成的。鏈脲佐菌素（STZ，AbMole，M2082）最初是由土壤微生物鏈霉菌中分離而來(lái)，并顯示出廣譜抗生素活性^[1]。在結(jié)構(gòu)上，它類(lèi)似于2-脫氧葡萄糖，但在C2位置被N-甲基-N基團(tuán)取代，一端連接著甲基，另一端連接著葡萄糖分子。Streptozotocin可經(jīng)過(guò)GLUT2（葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 2）在胰腺β細(xì)胞中積累，Streptozotocin可在胞內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)橹氐�甲烷（DAM，一種烷化劑）^[1]，引起 DNA 甲基化并導(dǎo)致β細(xì)胞功能障礙。除此之外，STZ 還通過(guò)多種機(jī)制誘導(dǎo)糖尿病，例如STZ本身也是NO供體，NO的過(guò)量產(chǎn)生也是 STZ誘導(dǎo)動(dòng)物糖尿病的重要機(jī)理之一，NO可以抑制DNA保護(hù)酶（如Aconitase），可間接加劇DNA損傷^[2]；Streptozotocin還會(huì)在β細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生尿酸，在此過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種活性氧（ROS）、活性氮（RNS）并引起β細(xì)胞內(nèi)的氧化應(yīng)激和死亡^[3]。Streptozotocin還能夠耗竭煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）、誘導(dǎo)ATP 水平的降低以及胰島素合成和分泌的連續(xù)減少^{[2, 4]}、抑制O-GlcNAcase（OGA）的活性進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和β細(xì)胞凋亡^[4]。

二、STZ的研究應(yīng)用
1.STZ的溶解
Streptozotocin（STZ，鏈脲佐菌素，AbMole，M2082）是可溶于水、醇和酮的親水性化合物。STZ 在4.5的酸性 pH 值下保持穩(wěn)定，一旦pH值超過(guò)4.5會(huì)導(dǎo)致其降解。因此，STZ應(yīng)該用偏酸性的緩沖液進(jìn)行配制，例如0.1 M 冰冷的檸檬酸鹽緩沖液（pH 4.5）^[6]。STZ的配制還應(yīng)該嚴(yán)格遵循現(xiàn)配現(xiàn)用的原則，新鮮配制的STZ溶液應(yīng)在15-20分鐘內(nèi)完成注射，以免降解。如果在2-8℃下避光儲(chǔ)存1周，每天都會(huì)減少一定比例的STZ^[6]。在一項(xiàng)以小鼠為模型的實(shí)驗(yàn)中，新鮮制備的STZ溶液誘導(dǎo)的β細(xì)胞損傷明顯比經(jīng)過(guò)保存的STZ組更高^[5]。

2.實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的選擇
Streptozotocin（STZ，鏈脲佐菌素，AbMole，M2082）誘導(dǎo)動(dòng)物糖尿病模型的效果因物種、性別和動(dòng)物年齡而有所差異。已有大量文獻(xiàn)通過(guò)STZ成功構(gòu)建了小鼠、大鼠、豚鼠、倉(cāng)鼠、兔子的糖尿病模型^[7]。上述嚙齒動(dòng)物可表達(dá)GLUT2，它特異性地將STZ攝取到β細(xì)胞中并加強(qiáng)STZ的糖尿病誘導(dǎo)作用。由于體積小、易于處理和成本效益高，Streptozotocin誘導(dǎo)糖尿病中最常用到的模式動(dòng)物是小鼠和大鼠。對(duì)小鼠多次施用低劑量的STZ會(huì)導(dǎo)致胰島損傷、炎癥過(guò)程增加和β細(xì)胞活性喪失，并會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)鼠的胰島素缺乏和高血糖癥，即1型糖尿病。STZ在CD-1和C57BL/6小鼠模型更容易造模成功；對(duì)于大鼠而言，比較適合的種屬是Sprague Dawley（SD）、Wistar和Sherman大鼠，其中SD大鼠最為常用。在STZ誘導(dǎo)的糖尿病模型中，雄性嚙齒動(dòng)物比雌性更容易造模成功，這可能是由于性別之間的荷爾蒙差異^[7]。值得注意的是，8-10周齡的小鼠和大鼠對(duì) STZ 的敏感性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于老年動(dòng)物^[6]。

3.STZ的處理劑量
在較低劑量下，Streptozotocin（STZ，鏈脲佐菌素，AbMole，M2082）可能不會(huì)引起所需的糖尿病誘導(dǎo)，但在高劑量下，它又可能導(dǎo)致動(dòng)物死亡。因此，應(yīng)根據(jù)個(gè)體動(dòng)物的體重優(yōu)化STZ的劑量，以便于成功誘導(dǎo)糖尿病模型，且又不會(huì)造成實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的死亡。另外一方面，要建立穩(wěn)定的糖尿病模型，還應(yīng)給實(shí)驗(yàn)動(dòng)物制定合適的飲食計(jì)劃，例如在STZ注射前，小鼠應(yīng)禁食4小時(shí)，大鼠禁食6-8小時(shí)。胃部和腸道的強(qiáng)酸性環(huán)境限制了STZ的經(jīng)口給藥，因此一般多采用腹腔注射或靜脈注射。以大鼠為例，單次腹腔注射STZ，劑量為60 mg/kg，，在2-4天內(nèi)大鼠表現(xiàn)出1型糖尿病指標(biāo)，證實(shí)造模成功^[6]。一般而言，大鼠的STZ使用范圍在25-100 mg/kg之間，具體的濃度實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)結(jié)合鼠齡、體重等進(jìn)行調(diào)整^[8]。
2型糖尿病因涉及胰島素抵抗，往往在造模時(shí)還要結(jié)合高脂飲食。例如，高能量飲食 （HED；58% 脂肪、25% 蛋白質(zhì)和 17% 碳水化合物） 的大鼠和小鼠會(huì)導(dǎo)致胰島素抵抗，此時(shí)再進(jìn)一步給予低劑量Streptozotocin（STZ，鏈脲佐菌素，AbMole，M2082） （大鼠 35 mg/kg，小鼠 150 mg/kg）即可誘導(dǎo)動(dòng)物產(chǎn)生2型糖尿病^[8]。2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國(guó)家心血管研究中心和美國(guó)哥倫比亞大學(xué)用于動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，相關(guān)科研成果發(fā)表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。


三、范例詳解
1. Sci Adv. 2020 Jul 10;6(28):eaba7260.     
北京化工大學(xué)的實(shí)驗(yàn)人員在上述文章中究了一種集成的微針貼片（Integrated Microneedle Patch, IMP），該貼片能夠模擬生理性的胰島素分泌模式，用于控制糖尿病動(dòng)物模型的餐后血糖波動(dòng)。文章詳細(xì)描述了這種微針貼片的設(shè)計(jì)、制備、體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，以及其在糖尿病研究中的潛在應(yīng)用。由AbMole提供的Streptozotocin（STZ，鏈脲佐菌素，M2082） 在上述文章中用于誘導(dǎo)糖尿病大鼠模型^[10]。


2.Chemical Engineering Joumnal 497(2024)154522
重慶醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院的實(shí)驗(yàn)人員在上述研究中，設(shè)計(jì)了一種負(fù)載鍶（Sr）的硫辛酸涂層，它可以與Ti植入物（Ti-Ta@Sr）之間形成牢固結(jié)合。該涂層有效地消除了高糖環(huán)境中產(chǎn)生的過(guò)量活性氧，并可恢復(fù)高糖條件下成骨細(xì)胞的成骨能力和增殖能力。相關(guān)實(shí)驗(yàn)人員使用AbMole提供的Streptozotocin（STZ，鏈脲佐菌素，M2082） 成功構(gòu)建了糖尿病大鼠模型^[11]。

3.Bioengineered. 2021 Dec;12(1):5491-5503.
中南大學(xué)湘雅醫(yī)院、海南醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院的科研人員在上述論文中研究S14G-humanin（HNG）對(duì)鏈脲佐菌素（STZ）誘導(dǎo)的糖尿病小鼠心臟功能障礙的保護(hù)作用。研究發(fā)現(xiàn)，HNG能夠減輕STZ誘導(dǎo)的心肌肥大，顯著改善心臟功能，并降低心肌損傷指標(biāo)的水平，包括肌酸激酶-MB（CK-MB）、天門(mén)冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（AST）、乳酸脫氫酶（LDH）以及心臟和血漿中的腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白細(xì)胞介素-6（IL-6）水平。此外，HNG還能抑制NF-κB信號(hào)通路的激活。AbMole的Streptozotocin（STZ，鏈脲佐菌素，M2082）在這篇文章中作為一種誘導(dǎo)劑，用于建立糖尿病小鼠模型。通過(guò)STZ誘導(dǎo)糖尿病后，小鼠出現(xiàn)了高血糖、心肌肥大、心臟功能障礙等糖尿病并發(fā)癥的特征^[12]。
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