糖尿病(diabetes mellitus, DM)是一组以慢性血葡萄糖(简称血糖)水平增高为特征的代谢病群,临床以高血糖为主要标志,常见有多饮、多尿、多食、消瘦等症状。该病主要由胰岛素绝对或相对分泌不足,以及靶组织细胞对胰岛素敏感性降低所引起。在高血糖的同时,常伴随蛋白质、脂肪、水和电解质等一系列代谢紊乱,若得不到有效的治疗,可导致身体多系统损害,如糖尿病视网膜病变、糖尿病肾病、糖尿病足、糖尿病神经病变、糖尿病心肌病变等,病情严重者可引起糖尿病酮症酸中毒、糖尿病乳酸性酸中毒、糖尿病非酮症高渗昏迷等。糖尿病的病因目前仍未完全阐明,但公认为是一个多病因的综合病症,与遗传、自身免疫及环境因素等有关。糖尿病的遗传不是单一基因遗传,而是多基因突变,造成对糖尿病的易感性,在某些环境因素的作用下,发生糖尿病。糖尿病是最常见的慢性病之一,随着人们生活水平的提高,人口老龄化以及肥胖发生率的增加,糖尿病的发病率呈逐年上升趋势。糖尿病在中国的发病率达到2%,据统计,中国已确诊的糖尿病患者达4000万,并以每年100万的速度递增。而据预测,至2025年全世界的糖尿病患者将达到3.7亿,因而糖尿病成为严重威胁人类健康的世界性公共卫生问题。
糖尿病分为1型糖尿病、2型糖尿病、其他类型糖尿病和妊娠糖尿病4种,此外,介于正常人与糖尿病患者血糖水平之间的一种中间糖代谢状态:空腹血糖损害(impaired fasting glycemia, IFG)和糖耐量损害(impaired glucose tolerance, IGT)均属于糖尿病前期(pre-diabetes),被称为糖调节受损(impaired glucose regulation, IGR),由于处于此状态的患者是发展成为糖尿病的高危人群,也是进行糖尿病早期干预治疗,保护胰岛细胞功能的最佳时期,所以越来越受到研究者的重视。
在中医药实验研究中,常采用链脲佐菌素(Streptozotocin, STZ)建立DM大鼠模型。鉴于中医临床糖尿病治疗讲究辨证论治,STZ所建立DM大鼠模型(包括1型DM、2型DM、IGR)是否存在其特殊的证候,证候是否会发生演变,有没有复合证候?是否会出现同病异证、异病同证的情况?能不能准确、定量地采集和刻画这样的特征?这关系到中医药的辨证论治及其疗效评价研究,以及辨证论治的基础研究。对此,我们采用STZ建立DM大鼠模型,观察其同病异证和异病同证的现象,现叙述如下。
一、材料与方法
1.实验动物
雌性清洁级SD大鼠72只,体重180~200g,购自上海斯莱克实验动物有限责任公司,实验动物生产许可证号:SCXK(沪)2003-0003。每笼5只,自由饮水和摄食,饲养室明暗周期各12h,室温21±1℃,湿度50±10%。
2.主要仪器
721分光光度计,MP1001型电子天平,数字WMY201型温度计,SQF2EA体视显微镜,3200K(色温)、250W摄像专用光源和普通光源,底部划有6.5cm×7.0cm方格的实验笼,NIKON Coolpix 4500数码相机,YLS-13A型大鼠/小鼠抓力测定仪,Photoshop7.0图像软件,SPSS 11.5统计软件。
3.材料与试剂
链脲佐菌素(STZ)购自Sigma-Aldrich(上海)贸易有限公司;血糖测定试剂盒购自上海荣盛生物技术有限公司;高脂饲料配方为基础饲料54%,猪油16%,绵白糖27%,蛋黄粉2%,胆固醇0.5%,胆酸钠0.5%,委托苏州双狮实验动物饲料科技有限公司合成。
4.造模方法
在归纳整理以往文献报道的基础上,选取3种不同造模方法建立糖尿病大鼠模型,实验共分6组,具体组别和造模方法见表4-6-1。
5.指标检测
(1)四诊指标检测
饮水量(ml),摄食量(g),体重(g),腋温(℃),自然状态心电图,爪、尾显微拍照及图像处理,旷场水平跨格和垂直站立,抓力(g)。分别于第1日、8日、15日、24日、30日、38日、44日、54日、60日、67日、72日对以上指标进行检测。
(2)疾病特殊指标检测
1)检测指标及方法:采用氧化酶法于第16日、第31日、第46日和第74日各测定一次空腹血糖(fasting blood glucose, FBG)及糖耐量2h血糖(mmol/L)。
2)此批动物血糖诊断标准:
1型DM:FBG>16.7mmol/L。
2型DM:16.7mmol/L>FBG>11.1mmol/L或2h血糖>16.7mmol/L。
IGR:FBG高于正常但小于11.1mmol/L或2h血糖高于正常但小于16.7mmol/L。
6.数据处理
鉴于不同批次动物,不同性别、月龄动物,以及不同疾病证候的特殊性,辨证标准要求依据各实验的实测值及其离散程度进行调整,调整后所确立的标准适用于该批次动物不同组别、不同时间检测与辨证,保证标准的一致。此批糖尿病常见证候标准如下:
(1)阴虚程度
阴虚程度=各动物体重/正常组均数
辨证标准:与正常组比较,>1.2为形丰,<0.9为阴虚,<0.8为阴亏,<0.7为阴竭。
(2)阳虚程度
阳虚程度=(各动物腋温/正常温均数)×0.6+(各动物心率/正常组均数)×0.4
辨证标准:与正常组比较,>1.02为阳盛,<0.95阳虚,<0.90阳亏,<0.80为阳竭。
(3)胃热程度
胃热程度=(各动物饮水量/正常组均数)×0.5+(各动物摄食量/正常组均数)×0.5
辨证标准:与正常组比较,>4为胃火盛,>3为胃火,>2为胃热。
(4)气虚程度
气虚程度=各动物抓力/正常组均数
辨证标准:与正常组比较,>1.25为气盛,<0.95为偏气虚,<0.9为气虚,<0.8为气亏,<0.7为气损。
各组计量辨证值大小排序,赋予单证候名,然后组合成复合证候名。单证候名如:形丰、正常、阴虚、阴亏、阴竭;气盛、正常、气虚、气亏、气损;阳盛、正常、阳虚、阳亏、阳损;胃热、胃火、胃火盛;复合证候名如:气阴两虚、阴阳两虚、阴虚胃热等。
7.统计分析
全部数据采用SPSS11.5统计软件进行方差分析,检验水准α=0.05。变量均以-x±s表示。
二、实验结果
1.成模情况
1型DM造模后第16日除1只血糖未升高外,其他全部成1型DM,其中分别
于第55日、第65日自然死亡1只,原因不明。2型DM的1~3组集中于第32日成模,2型DM的4组在第46日成模。其中有个别未达到2型DM标准,成为 IGR(9只,第46日);部分发展成1型DM(10只,第46日),并分别于第60日、第73日自然死亡1只,原因不明。
2.证候演变
(1)阴虚程度
消瘦(体重减轻)是糖尿病阴虚证的主要表现。IGR组阴虚程度在正常组上下波动,且波动幅度不大;1型DM组和2型DM组的阴虚程度持续加重,与正常组比值逐渐缩小,至72日,1型DM组、2型DM组与正常组比较差异显著(P<0.01~P<0.05)(图4-6-1)。
(2)阳虚程度
DM大鼠全身阳气随病情发展,从成模时的偏亢,逐渐演变至阳虚,且程度加重。1型DM最为典型,2型DM有此趋势(图4-6-2)。
(3)胃热程度
IGR组胃热程度在正常组上下波动,至第72日时虽高于正常组,但差异无统计意义。1型DM和2型DM的胃热程度明显高于正常组,第72日时P<0.01,(图4-6-3)。
(4)气虚程度
因本实验抓力仅检测了最后两次,与正常组相比,IGR组有发展为气盛趋势,而2型、1型DM组抓力减弱(P<0.05和P<0.01)(图4-6-4)。
3.同病异证
(1)不同阶段存在证候的演变
以No.61的1型DM大鼠为例:该大鼠第12日按60 mg/kg腹腔注射2% STZ溶液造模,第15日形成1型糖尿病,随时间推移,其阴虚程度、阳虚程度均不同程度持续加剧。图4-6-5动态反映了该大鼠证候的形成与演变,及其严重程度(正常对照组大鼠恒定为1)。
(2)不同1型DM大鼠存在证候的差异
No.61、No.63、No.68大鼠均于第15日形成1型DM,随时间推移,阴虚程度、阳虚程度均不同程度加剧;但三者证候的严重程度有逐渐拉大的趋势,阴虚与阳虚的表现也不一致,存在典型的同病异证。其中,No.61最为严重,No.63次之,No.68最轻(图4-6-6、图4-6-7)。
(3)不同1型DM大鼠同一阶段存在同病异证
同是1型DM大鼠,证候程度相差较大,仍以No.61、No.63、No.68糖尿病大鼠为例,至造模第67日时,No.61表现为气亏、阴阳衰竭;No.63阳亏阴竭;No.68气虚、阴阳两亏。证候程度的严重性为No.61>No.63>No.68(图4-6-8)。经统计,发现随造模时间推移,1型DM大鼠证候差异扩大,标准差逐渐增大,这种现象的出现对辨证论治提出了愈来愈强烈的要求(图4-6-9)。
(4)不同2型DM大鼠同一阶段也存在同病异证
例如:编号为No.57、No.58、No.59的2型DM大鼠,在第67日时出现的证候分别是:No.57阴虚;No.58气阴两亏;No.59阴虚和偏气虚。证候程度的严重性为No.58>No.57>No.59(图4-6-10)。
4.异病同证
(1)不同DM大鼠同一阶段存在异病同证
根据血糖浓度诊断成IGR、2型、1型等不同类型的DM大鼠,同一阶段一些大鼠会出现类似的证候及其严重程度,举例如下:
1)阴虚程度相同。造模后第44日,No.30的2型DM大鼠与No.24的IGR大鼠,其阴虚程度非常接近(图4-6-11);再如No.31的2型DM大鼠与No.40的1型DM大鼠,其阴虚程度亦非常接近,偏阴虚(图4-6-12)。
2)阳虚程度相同。造模后第54日,No.58的2型DM大鼠与No.60的1型 DM大鼠,其阳虚程度非常接近,均在正常范围(图4-6-13)。
3)气虚程度相同。造模后第67日,No.58的2型DM大鼠与No.49的1型 DM大鼠,其气虚程度非常接近,均为气亏(图4-6-14)。
(2)不同DM大鼠不同阶段的异病同证
根据血糖浓度诊断成IGR、2型、1型等不同类型的DM大鼠,不同阶段亦会出现证候程度非常接近的情况。
1)阴虚程度相同。造模后第60日的2型DM大鼠(No.58)与第15日的1型DM大鼠(No.66)均辨证为阴虚,且程度非常接近(图4-6-15)。
2)阳虚程度相同。造模后第30日的2型DM大鼠(No.29)与第67日的 IGR大鼠(No.25)阳虚程度相非常接近,有阳虚倾向(图4-6-16);第60日的2型DM大鼠(No.57)与第54日的1型DM大鼠(No.68)均见阳虚证候(图4-6-17)。
三、讨论
1.关于模型
常用的糖尿病动物模型有实验性DM动物模型和自发性DM动物模型。自发性模型因价格昂贵,饲养、繁殖条件要求严格,未能得到广泛应用。实验性模型则应用比较广泛。常用的诱导方法有:①注射化学药物(如四氧嘧啶,STZ)引起胰岛β细胞损伤。②手术切除胰腺的部分或全部。③注射高糖因子如生长激素。④注射生物制剂引起β细胞损伤。其中化学药物诱导方法操作简单,可行性好。
四氧嘧啶和STZ都是通过破坏胰岛β细胞,使胰岛素分泌减少,血糖升高而形成糖尿病。但是四氧嘧啶会引起肝、肾等组织损伤,造模浓度和剂量较难控制,用量低不易成模,高则易造成动物死亡,甚至所建立的模型部分会自行缓解,因而使用受到限制;而STZ对肝肾等组织损伤性小,诱导的糖尿病模型成模率高,死亡率和自然转阴率均相对较低,应用较多。STZ所诱导DM因给药方式不同,其成模效果也有所差别。如采用较大剂量一次性注射给药的方法,则建立1型糖尿病模型;如采用小剂量一次或分次给药,同时喂饲高脂饲料的方法,多产生2型 DM动物模型。本实验所得结果与以往报道较一致,因大鼠体质差异,STZ的2型DM造模不稳定,相同造模剂量,有小部分会造成为IGR或1型DM;而加大剂量,会形成稳定的1型DM。
2.关于证候
糖尿病属中医“消渴”范畴,古代医家认为糖尿病病机主要责之于阴津亏损、燥热过盛,阴虚为本、燥热为标。归纳DM大鼠证候,可以看出:
1)1型DM成模后证候迅速发展为胃热、阴虚证候,以后这两个证候持续加剧,其严重程度大于2型DM;所不同的是,随病情发展,1型DM从早期的阳气盛,逐渐发展至阳虚、气虚,并逐渐加剧。因此该模型早期证型比较单一,为阴虚胃热;
中晚期发展至阴虚胃热兼气虚、阳虚,出现了比较典型的“有是病便有是证”的现象。
2)2型DM成模约1~2周后才逐渐发展为胃热、阴虚证候,以后这两个证候持续加剧,其严重程度不如1型DM;成模早期有阳气旺盛倾向;以后伴随着胃热、阴虚证候的加剧,阳气旺盛表现消失,逐渐向阳虚、气虚证发展,但程度轻,不典型。因此该模型早期证型比较单一,以胃热和阳气盛为主;中晚期发展至阴虚胃热,兼有气虚、阳虚倾向。
3)IGR有轻度的胃热证候,而且阳气多维持在旺盛水平;没有阴虚消瘦表现。
以上这些表现与人类近似,因而DM大鼠没有必要叠加证候造模。
3.同病异证和异病同证
与人类近似,糖尿病大鼠也表现出典型的同病异证和异病同证,IGR、2型、1型等不同类型DM大鼠均可以见到类似现象。因此,需要并可以开展个体化的辨证论治,本研究提供了辨证论治的依据及评价标准。
曾有学者尝试给DM大鼠辨证用药,但缺少证候诊断计量化方法,评价疗效的依据不充分。本方法能较好地模拟中国临床四诊与辨证,给个体化辨证论治及计量化疗效评价创造了条件。
4.一些不典型的证候现象
随着体检的普及,一些早期糖调节受损及部分2型糖尿病患者在被确诊的时候,患者“三多一少”的阴虚火旺证候尚不明显,DM动物有没有类似的现象?本研究表明,DM大鼠存在类似的现象,这也可以模拟临床那些三多一少的患者,开展辨证论治的研究。
总之,本研究成功复制出IGR、2型、1型的DM大鼠,实现了DM大鼠动态的计量化诊法和辨证,揭示出不同DM大鼠普遍存在的同病异证和异病同证现象,及其严重程度,为DM大鼠的辨证论治及疗效评价奠定了基础。