注意:可溶性淀粉的配制:3g淀粉+10ml水,边加热边搅拌,至煮熟(大量气泡消失,溶液正透明状)。以0.1ml/10g体重灌胃给药。可溶性淀粉需煮沸,与被试药研磨,并适当控制温度防止烫伤动物及温度过低淀粉凝固。
(3)胰岛素敏感性评价药物对胰岛素抵抗的改善作用可从以下几个实验说明。
①血清胰岛素测定
【原理】测定血清或血浆中胰岛素含量有助于判断药物治疗糖尿病的作用机制,如磺酰脲类降糖药,由于刺激胰岛B细胞分泌胰岛素而使血胰岛素水平升高;双胍类降糖药主要作用于外周组织,所以对血胰岛素几乎无影响;胰岛素增敏剂类抗糖尿病药物,由于主要在于改善组织细胞对胰岛素的敏感性而使血糖降低,能使具有胰岛素抗性的动物高胰岛素水平下降。
【方法】常用竞争放射免疫分析法(试剂盒),近年也采用ELISA法。
注意:具有刺激胰岛素分泌的药物,可选用正常动物或自发性糖尿病动物进行血清胰岛素水平测定。
②胰岛素释放实验
【原理】胰岛素释放实验是用于检查胰岛功能的实验,有助于糖尿病的诊断分型与治疗,通过此实验可以将1型和2型糖尿病区分。1型糖尿病动物模型的空腹胰岛素水平很低,表明胰岛B细胞破坏严重,胰岛功能衰竭。2型糖尿病动物模型的空腹胰岛素水平可正常或稍高,刺激后能分泌胰岛素。
【方法】动物禁食过夜后,口服或皮下注射葡萄糖,观察0min、30min、60min和120min的胰岛素值,计算胰岛素曲线下面积。面积越小,说明胰岛素敏感性越高。
③血糖钳夹实验
【原理】血糖钳技术被公认为是评价机体胰岛素抵抗的金指标,其原理是输注胰岛素以维持血胰岛素在一个高水平,以抑制外源性胰岛素分泌。同时输注葡萄糖以维持血糖水平在基础线上,由于输注的高胰岛素使血糖不断代谢,要维持血糖在基础水平,需不断调节培养液输注速率,当输注速率与代谢速率达到平衡时,葡萄糖输注速率就等于体内组织在外源胰岛素的作用下摄取代谢葡萄糖的速率。所以,血糖钳夹实验中的葡萄糖输注速率(GIR)反映组织对外源性胰岛素的敏感性,GIR值低,敏感性就低,否则反之。与放射性核素失踪技术或荧光相结合如输注标记(2-脱氧葡萄糖或3-甲氧葡萄糖)和非标记葡萄糖,还可定量评价药物对肝脏糖生成等的影响,从而更加有效地评价不同组织对胰岛素的反应性。
【方法】取禁食4~6h的大鼠,称重,腹腔注射戊巴比妥钠溶液50mg/kg麻醉,仰位固定于37℃恒温板,手术分离左侧颈静脉,插入充满50U/ml肝素溶液的管,输入1000U/ml肝素抗凝后,插管接三通,其一端口连接微量注射器以恒速输注胰岛素;另一端口连接蠕动泵,以输注葡萄糖。股动脉插管以采血测定血糖。待手术及输注装置安装完毕后,用血糖仪监测血糖水平。调节葡萄糖的输注速率,使血糖稳定在95±5mg/dl范围内,达到稳态后每5min测定血糖,取稳态下5~6次葡萄糖输注速率的平均值作为葡萄糖输注速率(GIR)。常选取噻唑烷二酮类胰岛素增敏剂做阳性药。
④胰岛素耐量实验
【原理】一次定量注射胰岛素后观察血糖降低情况,血糖下降越快,幅度越大,对胰岛素越敏感。
【方法】选取具有胰岛素抵抗的动物,实验时禁食动物先给药,继续禁食2h后取血(为零时),然后,皮下注射速效胰岛素(0.3~0.5U/ml,根据动物的胰岛素抵抗程度调整)测定胰岛素负荷后20min、40min、80min及120min的血糖值或计算血糖曲线下面积。一般选用罗格列酮(10mg/kg)作为阳性药。
⑤胰岛素敏感指数:常用动物空腹血糖与血胰岛素水平乘积的倒数表示。以评价药物对机体胰岛素抵抗的改善作用,敏感指数高,表明机体对胰岛素的反应性敏感。
(4)糖化蛋白水平
【原理】蛋白质在高糖环境中发生非酶糖基化形成糖化蛋白,继而引起一系列病理改变,是糖尿病一些慢性并发症发生发展的主要环节之一。糖化蛋白一般指糖化血红蛋白(HbAlc)和糖化血清蛋白(果糖胺),两者的古量可反映近2周和近2~3个月的血糖水平,其含量测定不受血糖暂时波动的影响。
【方法】果糖胺的测定一般采用比色法,糖化血红蛋白的测定一般采用HPLC法、琼脂凝胶电泳法、等电点聚焦法或亲和色谱微柱法等。
(5)糖原合成
【原理】糖尿病时,机体内糖原合成过程中的某些酶活性低下,糖原合成较少而导致血糖升高。一些抗糖尿病药物可通过改善或增强糖原的合成使血糖降低。
【方法】常用蒽酮法,一般测定肝糖原含量,也可测定肌肉中肌糖原的含量。
(6)糖异生
【原理】糖尿病时,血中非糖物质(如氨基酸、乳酸、甘油和丙酮酸等)增多而糖异生增强,使血糖水平处在较高水平,某些降血糖药物能抑制糖异生过程使血糖下降。
【方法】动物禁食较长时间(10~12h)后,给予非糖物质(常使用丙酮酸),测定血糖变化,观察糖异生作用的强弱。
(7)与糖尿病并发症相关的指标
①与多元醇通路有关的:醛糖还原酶活性(常用紫外法或荧光法)、山梨醇含量测定;
②与非酶糖基化终末产物通路相关:血清AGEs(竞争性ELISA法),NO(硝酸还原酶法);
③血液生化测定:Na+,K+-ATP酶活性;
④与氧化应激相关的:各胱甘肽、脂质过氧化物质、抗氧化酶活性;
⑤肾功能测定:尿微量白蛋白、尿N-乙酰-B-D氨基葡萄糖苷酶、尿α1,微球蛋白、尿肌酐、血肌酐、血尿素氮等;
⑥肝功能测定:丙氨酸转氨酶(ALT)或称谷丙转氨酶(GPT)、门冬氨酸转氨酶(AST)或称谷草转氨酶(GOT)、碱性磷酸酶(ALP)、γ谷氨酰转肽酶(GGT)、总胆汁酸、白蛋白/球蛋白(A/G)、总胆红素(T-Bil)和直接胆红素(D-Bil);
⑦血小板聚集和血液流变学:全血黏度、血浆黏度、红细胞压积、血沉、纤维蛋白原、红细胞聚集指数;
⑧晶体浑浊度(白内障)。
2.细胞水平降糖药物筛选方法
(1)细胞葡萄糖消耗实验可采用原代培养的脂肪细胞、骨骼肌细胞和肝细胞,或可定向分化的细胞系如3T3-L1前脂细胞、L6成肌细胞、C2C12成肌细胞及HepG2肝癌细胞等。
【方法】在96孔板中培养的细胞,以含有0.2%BSA的DMEM培养基培养12h,换以含0.2%BSA及不同浓度药物的DMEM培养基培养24h和48h,以葡萄糖氧化酶法检测每孔培养液中葡萄糖的含量,与未接种细胞的空白孔的糖含量均值相减,计算葡萄糖的消耗。
(2)细胞葡萄糖转运实验
【方法】培养于24孔板中的细胞在实验前12h换新鲜培养基并加入不同浓度梯度的药物。PBS洗细胞3次,每孔加1ml无血清DMEM培养基继续培养2h;用PBS洗细胞3次,换含0.1%BSA的KRP Buffer(含lOmmol/L Hepes、136mmol/L NaCl、4 7mmol/L KCL、1.25mmol/L CaCl2、1.25mmol/L MgSO4、10mmol/L NaH2PO4,pH7.4)每孔0.9ml,于37℃培养20min。加入速效胰岛素10nmol/L继续培养30min。每孔加2mmol/L D-deoxyglucose(含3.7×10的4次方Bq/ml3H-D-deoxyglucose)100ul;同时,在非特异性结合的对照孔加入1mol/L葡萄糖。温室放置6min,用含10mmol/L葡萄糖的冷PBS洗3次,每孔加1%SDS 200ul作用1h裂解细胞。加400ul液体闪烁液,室温放置4h后,用液闪同位素计数仪计数。以其计数值与非特异结合对照组的均值之差.
(3)胰岛B细胞的促胰岛素分泌实验可采用原代培养的胰岛B细胞或NIT-1、INS-1等胰岛B细胞系等。
【方法】细胞用KRP buffer预解30min后,分别加入含有0mmol、5.5mmol/L、16.5mmol/L葡萄精的KRP buffer,10min后分组加入不同浓度梯度的药物。以上各组继续孵育70min,留取上清液,-20℃冻存,待测胰岛素含量。
3.分子水平降糖药物筛选方法
随着科学技术的快速发展,2型糖尿病的发生发展机制越来越清楚,其中有许多蛋白质已成为降糖药物发展的靶点。如α-葡萄糖苷酶、诱导型一氧化氨合酶、蛋白质酪氨酸磷酸酶-1B(PTP1B)、葡萄糖激酶(GK)、磷酸二酯酶、二肽基肽酶IV(DPP4)等。
(1)以α-葡萄糖苷酶为靶点的抑制剂筛选阿卡波糖、米格列醇等药物能可逆性抑制小肠黏膜的α-葡萄糖苷酶活性,降低消化多糖和蔗糖的速度,延缓糖类的吸收,可有效降低餐后血糖。
【方法】用PNPG(p-Nitrophenyl-alpha-D-glucopyranoside,Sigma)作为底物,PNPG在α-葡萄糖苷酶的作用下生成PNP和葡萄糖,而PNP在400nm有吸收峰。以0.1mol/L磷酸缓冲液作为空白对照,阿卡波糖作为阳性对照。