本文描述了以高脂饮食喂养小鼠以建立饮食诱导的胰岛素抵抗和肥胖模型的方法，并对其代谢特征进行表征。此外，文中提供了进行口服葡萄糖耐量试验和胰岛素耐量试验的详细实验方案，用于监测机体整体葡萄糖代谢的变化。 体内.
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本文内容
摘要
摘要
肥胖是2型糖尿病发病过程中最重要的单一风险因素，该疾病以胰岛素刺激的葡萄糖摄取抵抗和全身性葡萄糖代谢严重失代偿为特征。尽管在葡萄糖代谢机制的理解方面已取得显著进展，但其在健康与疾病状态下调控的分子机制仍研究不足，同时迫切需要开发预防和治疗糖尿病的新方法。饮食来源的葡萄糖可刺激胰腺分泌胰岛素，胰岛素在进食状态下作为细胞合成代谢过程的主要调节因子，从而平衡血糖水平以维持全身能量稳态。长期过度进食可引发代谢性炎症（meta-inflammation），导致外周胰岛素受体相关信号通路发生改变，进而降低对胰岛素介导的葡萄糖清除的敏感性。这些变化最终导致空腹血糖和胰岛素水平升高以及葡萄糖耐量下降，这些指标可作为胰岛素抵抗的重要判断依据。本文介绍了一种构建并进行代谢表征的高脂饮食（HFD）喂养小鼠的实验方案，该模型常用于研究饮食诱导的胰岛素抵抗。我们详细阐述了口服葡萄糖耐量试验（OGTT）的操作流程，该试验用于监测口服葡萄糖负荷后外周组织对葡萄糖的清除能力及胰岛素分泌随时间的变化。此外，我们还提供了一种胰岛素耐量试验（ITT）的方案，用于评估机体整体的胰岛素作用。上述方法及其后续应用共同构成了强有力的工具，可用于表征小鼠的一般代谢表型，并特异性评估葡萄糖代谢的改变。这些方法在胰岛素抵抗、糖尿病和肥胖的广泛研究领域中尤为有用，有助于更深入理解疾病发病机制，并可用于评估治疗干预措施的效果。
引言
在发达国家，由于缺乏体力活动以及过度摄入加工食品，肥胖和糖尿病已达到流行病的程度，而快速的城市化、工业化和全球化加剧了这一趋势。尽管近几十年来针对胰岛素抵抗及其共病（如高脂血症和动脉粥样硬化）的研究日益受到重视，但调控健康与疾病状态下代谢的复杂生物学机制仍未被完全阐明，目前仍迫切需要开发新的治疗手段以预防和治疗这些疾病1。
胰岛素及其反向调节激素胰高血糖素是细胞能量供应和宏量营养素平衡的主要调节因子，同时也维持着正常的全身血糖浓度2。葡萄糖本身是胰岛β细胞分泌胰岛素的主要刺激物之一，而其他宏量营养素、体液因子以及神经输入也会进一步调节这一反应。胰岛素随后通过促进过量血糖向肌肉和脂肪细胞内的扩散，并分别激活糖酵解以及蛋白质或脂肪酸的合成，从而触发进食状态下的合成代谢过程。此外，胰岛素通过抑制糖异生来减少肝脏葡萄糖的输出。长期的能量摄入过剩和代谢性炎症会导致高胰岛素血症和外周胰岛素抵抗，其机制包括胰岛素受体表达下调以及下游信号通路的改变，从而导致胰岛素介导的葡萄糖清除能力受损，以及肝脏葡萄糖生成抑制不足3,4,5,6。
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方案
本文所述所有方法均已获得维也纳医科大学动物护理与使用委员会批准，并依照欧洲实验动物科学协会联合会（FELASA）的规定执行。 请注意，本方案中描述的所有操作必须在获得机构和政府批准后，由具备相应技术能力的人员进行。
1. 高脂饮食喂养的小鼠
注意：所有 C57BL/6J 小鼠均应维持在 12 小时光照/12 小时黑暗循环条件下，并可自由获取食物和水。
- 在6周龄时，将小鼠置于高脂饮食（HFD）（40-60% 脂肪热量）中持续8-12周，以诱导肥胖；同时，对照组瘦小鼠喂食低脂饮食（LFD）（10% 脂肪热量）。
- 每周测定小鼠的体重。两组小鼠的体重增长曲线应呈现相似趋势，其中HFD喂养组的斜率更高。
2. 口服葡萄糖耐量试验（OGTT）
注意：若在口服葡萄糖耐量试验（OGTT）期间选择每15分钟采血一次的时间点，则每次实验最多可同时进行15只小鼠的操作，以确保每只小鼠至少有1分钟的处理时间。
- 口服葡萄糖耐量试验（OGTT）前一日的准备工作
- 将小鼠转移至铺有新鲜垫料的笼子中，并在测试前过夜禁食（14 小时），同时确保小鼠可自由饮水（例如，于次日早晨 8:00 开始实验时，可在前一天晚上 18:0....
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结果
图1 展示了小鼠饮食代谢表型分析的示意图时间表。大约在6周龄时，应将小鼠置于高脂饮食（HFD）中，而低脂饮食（LFD）组可作为对照组。重要的是，应每周测定体重，以观察是否出现预期的体重增加。任何形式的压力（例如，噪音或雄性攻击性行为）都可能干扰体重增长，应立即予以消除。每组用于饮食实验的小鼠数量应至少为10只，因为此类饮食实验耗时较长，且常出现异常值（例如，体重不增加的小鼠或葡萄糖或胰岛素水平异常的小鼠）。在选定的时间段后（取决于研究假设及预期变化的时间点），可进行口服葡萄糖耐量试验（OGTT）和胰岛素耐受试验（ITT），以评估葡萄糖耐受性和胰岛素作用。本文中选择了较晚的时间点进行代谢测试。
重要的是，口服葡萄糖耐量试验（OGTT）和胰岛素耐量试验（ITT）之间应至少有1周的恢复时间，因为这些实验会导致小鼠大量失血，因而对其造成极大的应激。如果减少采血量（<.......
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讨论
鉴于糖尿病及其相关疾病在全球人群中高发，亟需开展针对其分子机制、预防和治疗的研究19. 本文所述方案介绍了高脂饮食（HFD）小鼠模型的成熟制备方法，该模型是代谢研究中广泛使用的可靠动物模型，同时介绍了口服葡萄糖耐量试验（OGTT）和胰岛素耐量试验（ITT）的操作流程，这两种方法是评估全身性代谢改变（如胰岛素抵抗）的有力工具。本文所呈现的方法可用于研究特定基因、环境因素以及药物、饮食、运动或基因治疗对全身葡萄糖代谢的影响。9,10虽然葡萄糖是口服葡萄糖耐量试验（OGTT）中胰岛素分泌的主要刺激物，但本方案可通过联合应用其他已知可调节胰岛素反应的物质（如其他宏量营养素和激素）进行修改2同样，ITT方案也可通过联合应用其他物质进行修改（例如，根据具体的研究问题，还可检测胰高血糖素或儿茶酚胺等指标。所述口服葡萄糖耐量试验（OGTT）和胰岛素耐量试验（ITT）方案的主要检测指标为血糖和胰岛素浓度；然而，根据研究目的的不.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
本研究得到了维也纳市市长医学科学基金和奥地利实验室医学与临床化学学会的资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 小鼠品系：C57BL/6J | 杰克逊实验室 | 664 | LFD/HFD |
| Accu Chek Performa - 血糖仪 | 罗氏 | 6870228 | OGTT/ITT |
| Accu Chek Performa - 试纸 | 罗氏 | 6454038 | OGTT/ITT |
| D-(+)-葡萄糖溶液 | Sigma-Aldrich | G8769 | OGTT |
| Actrapid - 胰岛素 | 诺和诺德 | 417642 | ITT |
| 可重复使用饲喂针头 | 精细科学工具公司 | #18061-22 | OGTT；22号（幼鼠使用24号） |
| Omnifix-Fine定量注射器 | 贝朗 | 9161406V | OGTT/ITT |
| Sterican胰岛素针头（30G x 1/3"; ø 0.30 x 13 mm） | 贝朗 | 304000 | ITT；瘦型小鼠 |
| Sterican（G 27 x 3/4"; ø 0.40 x 20 mm） | 贝朗 | 4657705 | ITT；高脂饮食小鼠 |
| 96孔PCR板，无裙边，柔性 | 布雷因特里科学公司 | SP0016 | OGTT |
| 超敏小鼠胰岛素ELISA试剂盒 | Crystam Chem | 90080 | OGTT |
| 含60%千卡脂肪的啮齿类动物饲料 | Research Diets公司 | D12492 | 高脂饮食小鼠 |
| 含10%千卡脂肪的啮齿类动物饲料 | Research Diets公司 | D12450B | 低脂饮食小鼠 |
| BRAND微量压积毛细管 | Sigma-Aldrich | BR749321 | OGTT/ITT |
| 凡士林乳膏 | Riviera | P1768677 | OGTT/ITT |
参考文献
- Qatanani, M., Lazar, M. A. Mechanisms of obesity-associated insulin resistance: many choices on the menu. Genes Dev. 21 (12), 1443-1455 (2007).
- Wilcox, G. Insulin and insulin resistance. Clin Biochem Rev. 26 (2), 19-39 (2005).
- Reaven, G. M.
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