
这几年从降糖,到减重,再到脂肪肝、心血管风险、代谢综合征,GLP-1 相关研究已经不只是“糖尿病药物”这么简单。
对科研课题和临床前药效评价来说,问题也随之而来:同样是 GLP-1 方向,到底该做肥胖模型,还是糖尿病模型?是选 DIO,还是 db/db?如果还想看脂肪肝或胰岛保护,又该怎么设计?
这篇文章我们从实验设计角度,把 GLP-1 相关研究中常用的肥胖/糖尿病动物模型讲清楚。
研究目的 | 优先考虑模型 | 重点观察指标 |
看减重效果 | DIO 高脂饮食诱导肥胖模型 | 体重、摄食量、脂肪重量、体脂、血脂 |
看早期胰岛素抵抗 | 高脂饮食模型 | 空腹血糖、空腹胰岛素、OGTT、ITT |
看明确降糖效果 | db/db 小鼠、HFD+STZ 模型、ZDF 大鼠 | 血糖、HbA1c、OGTT、胰岛素 |
看胰岛保护 | HFD+低剂量 STZ、db/db 不同病程阶段 | 胰岛面积、β 细胞比例、胰岛素染色 |
看脂肪肝/MASH 改善 | 高脂/高糖/高胆固醇饮食模型 | 肝脏 HE、Oil Red O、炎症、纤维化指标 |
DIO,也就是高脂饮食诱导肥胖模型,是 GLP-1 减重方向最常用的动物模型之一。
常用造模方法:使用 6 周龄的 C57BL/6J 小鼠(一般使用雄性),给予高脂饲料喂养一段时间,使动物出现体重增加、脂肪堆积、糖耐量受损和胰岛素抵抗。
这个模型适合回答几个问题:
① 给药后体重是否下降?
② 摄食量是否减少?
③ 脂肪组织重量是否降低?
④ 糖耐量和胰岛素敏感性是否改善?
⑤ 肝脏脂质沉积是否减轻?
DIO 模型的优势是更接近“饮食诱导的肥胖和代谢异常”,适合研究肥胖、减重、脂肪代谢和早期胰岛素抵抗。
但它也有部分限制:
①造模周期比较长,通常需要数周到数月。
②单纯 DIO 模型的血糖升高不一定很严重,如果项目重点是“强降糖”,只做 DIO 可能不够。
所以,DIO更适合 GLP-1 减重方向,不适合单独承担所有糖尿病药效评价任务。
db/db 小鼠是经典 2 型糖尿病模型,具有肥胖、高血糖、胰岛素抵抗等明显表型。
和 DIO 相比,db/db 的优势是表型更稳定,血糖升高更明显,造模等待时间更短,适合做降糖药效评价。
它适合观察:
① 空腹血糖;
② 随机血糖;
③ HbA1c;
④ OGTT;
⑤ 血清胰岛素;
⑥ 胰腺病理;
⑦ 胰岛素免疫组化;
⑧ 肝脏和脂肪组织代谢变化。
但 db/db 是遗传性肥胖/糖尿病模型,和普通人群中由饮食、环境、多基因因素共同造成的肥胖和 2 型糖尿病并不完全一样。
因此,如果项目要证明“药物能快速降低血糖”,db/db很合适;如果项目要证明“药物改善饮食诱导的肥胖和代谢异常”,DIO 更合适;如果想让证据链更完整,可以考虑 DIO + db/db 两类模型互相补充。
HFD+STZ 是另一类常见 2 型糖尿病模型。
造模思路:先用高脂饮食诱导胰岛素抵抗,再用低剂量 STZ 损伤部分胰岛 β 细胞,使动物出现更明显的高血糖状态。
这个模型适合 GLP-1 课题中关于胰岛功能和降糖作用的研究,例如:
① 药物是否降低血糖?
② 是否改善糖耐量?
③ 是否减轻胰岛素抵抗?
④ 是否保护胰岛结构?
⑤ 是否改善 β 细胞功能?
这个模型的关键点在于 STZ 剂量,如果 STZ 剂量太高,β 细胞破坏太严重,模型会更接近胰岛素缺乏状态。
所以HFD+STZ 模型要重点控制:
① STZ 剂量;
② 注射次数;
③ 造模后血糖筛选标准;
④ 给药起始时间;
⑤ 动物死亡率;
⑥ 胰岛剩余功能。
如果课题重点是“降糖 + 胰岛保护”,可以考虑HFD+STZ;如果课题重点是“减重 + 摄食调控”,通常更优先选择DIO 。
GLP-1 热度升高后,越来越多课题开始关注肥胖、糖尿病和脂肪肝/MASH 的交叉方向。
如果要评价脂肪肝/MASH 改善,建议关注:
① 肝脏重量;
② ALT、AST;
③ 肝脏 HE 染色;
④ Oil Red O 染色;
⑤ 炎症细胞浸润;
⑥ Masson 或 Sirius Red 观察纤维化;
⑦ 脂代谢、炎症、纤维化相关分子检测。
GLP-1 相关实验更完整的评价体系可以分成 4 层:
第一层:基础表型
① 体重;
② 摄食量;
③ 饮水量;
④ 空腹血糖;
⑤ 随机血糖;
⑥ 血脂;
⑦ ALT、AST。
第二层:糖代谢功能
① OGTT;
② ITT;
③ 空腹胰岛素;
④ HbA1c;
⑤ HOMA-IR。
第三层:组织病理
① 肝脏 HE;
② 肝脏 Oil Red O;
③ 脂肪组织 HE;
④ 胰腺 HE;
⑤ 胰岛素 IHC/IF;
⑥ 必要时增加 Masson 或 Sirius Red。
第四层:机制验证
① 胰岛素信号通路;
② GLP-1R 相关通路;
③ 脂肪生成和脂解相关分子;
④ 炎症因子;
⑤ 氧化应激指标;
⑥ 肝脏脂代谢和纤维化相关分子。

可以按照下面这个逻辑判断:

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