CN106135133B - 验证食物血糖生成指数动物实验模型的构建方法及其构建的动物模型 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种验证食物血糖生成指数动物实验模型的构建方法及其构建的动物模型,构建方法包括:选取wistar鼠与SD鼠中的雌、雄鼠各至少10只,断食不断水10~16小时,称重计算灌胃的食物量;采用罗氏血糖仪检测空腹血糖,检测灌胃葡萄糖、麦芽糖、绵白糖、蔗糖、乳糖、果糖后于30、60、90、120min时的血糖值,采用积分法计算每组每只大鼠于各时间检测点的食物血糖应答曲线下面积;以葡萄糖实验结果作为GI标准100,其他食物的GI值按下式计算:GI=100*待验证食物血糖应答曲线下面积/葡萄糖血糖应答曲线下面积;对每组大鼠验证出的食物GI值排列顺序与人体中验证出的GI值顺序趋势比较,构建出7‑10周龄、体重210‑350克的SD雄鼠为验证食物血糖生成指数动物实验模型。
Description
技术领域
本发明涉及动物实验模型构建技术领域,具体地说是一种快速高效测试及验证食物血糖生成指数的动物实验模型的构建方法及其构建的动物模型。
背景技术
近几十年来,随着全球经济的发展和营养生活方式的转变,2型糖尿病已成为危害人类健康的最严重慢性非传染性疾病之一。2012年国际糖尿病联盟发布的数据表明,全球糖尿病患者已超过3.71亿人,其中,我国糖尿病患者人数居全球首位,且呈现上升趋势。2型糖尿病不仅直接影响患者的生存质量,其并发症也对患者的健康构成巨大威胁。现有的研究表明,2型糖尿病患者,其白内障、高血压、肾小球硬化症等疾病的风险更高。由此可见,我国糖尿病防治面临着巨大的挑战,如何有效地遏制2型糖尿病进一步蔓延以及如何降低由此带来的并发症风险已成为我国亟待解决的重要公共卫生问题。
目前的证据显示,膳食营养因素在2型糖尿病的发生发展中起着关键的作用。其中,食物血糖生成指数(Glycemic Index,GI)在预防2型糖尿病发生以及指导糖尿病患者合理饮食方面发挥的作用受到了国内外学者一致认可。GI表示含有50g有价值的碳水化合物的食物与相当量的葡萄糖相比,在一定时间内(一般为餐后2小时)引起体内血糖应答水平的百分比值。目前越来越多的研究表明膳食GI大小与患2型糖尿病的风险成正相关,如日本2013年针对64633名45-75岁成年人的队列研究表明,摄入食物的GI越高,患2型糖尿病风险越高。日本的另一项队列研究(1995名35-55岁男性)也发现同样的结果,类似的发现也被澳大利亚、美国、中国等多个国家的队列研究证明。
其次,随着对GI研究的不断深入,越来越多的证据显示,GI在超重肥胖的防治中也具有重要的作用。现有研究表明,摄入高GI食物会增加超重肥胖的发生风险。如89432名20-78岁包括多个国家成人(包括丹麦、德国、意大利、荷兰、英国)的队列研究发现GI与腰围呈正相关关系;日本3931名男学生的横断面研究表明膳食GI与身体质量指数呈正相关关系;191名丹麦女性的前瞻性研究表明膳食GI与体重、身体脂肪百分比、腰围的增长均呈正相关关系。
鉴于GI对2型糖尿病和肥胖的影响,了解各种食物的GI尤为重要。目前,国际上最全面的GI数据库出自于悉尼大学实验室。然而,我国绝大多数的食物并未包括在其中,所以我国食物GI的测定还需我们自己努力。通常来说,利用人体测定食物GI的方法是:首先取血检测受试者的空腹血糖,随即服用50g葡萄糖,并于30、60、90、120min后测量血糖值,利用积分法计算血糖应答曲线下面积,并将葡萄糖GI值作为100进行标准化。两天后,再利用相似的方式检测受试者的空腹血糖,食用含有50g碳水化合物的待测食物,并于30、60、90、120min后测量血糖值,同样方法计算血糖应答曲线下面积,将此面积值除以服用葡萄糖得到的血糖应答曲线下面积,乘以葡萄糖GI值100,得到待测食物的GI值。但利用人体测定食物GI值不仅耗时、耗精力,而且为有创试验,不容易通过伦理学委员会审查,所以建立一种稳定、操作简便、经济高效测定食物大致GI范围且与食物在人体中GI排序趋势相同的动物模型具有重大的意义。
发明内容
针对食物血糖生成指数测定的需求与技术现状,本发明的第一个目的是提供一种能够快速高效测试及验证食物血糖生成指数的动物实验模型的构建方法;第二个目的提供一种用于代替人体验证食物血糖生成指数的动物模型,以解决人体食物血糖生成指数测定困境,为防治2型糖尿病作出贡献。
本发明提供的快速高效测试及验证食物血糖生成指数的动物实验模型的构建方法,包括以下步骤:
(1)选取wistar与SD(Sprague Dawley)雌、雄鼠各至少10只,断食不断水10~16小时,称重计算灌胃的食物量;
(2)对每组每只大鼠分别用血糖仪检测空腹血糖,记录空腹血糖值;
(3)对每组每只大鼠分别灌胃葡萄糖、麦芽糖、绵白糖、蔗糖、乳糖、果糖,且分别于灌胃后30、60、90、120min检测血糖,记录灌胃不同食物于各时间检测点的血糖值,采用积分法计算每组每只大鼠于各时间检测点的食物血糖应答曲线下面积;
(4)以葡萄糖实验结果作为GI标准100,其余各种食物的G I值按下式计算:GI=100×待验证食物血糖应答曲线下面积/葡萄糖血糖应答曲线下面积;
(5)对每组大鼠验证出的各种不同食物GI值排列顺序与上述食物在人体中验证出的GI值顺序趋势比较,选择趋势相同的一组大鼠作为验证食物血糖生成指数动物实验模型。
在本发明的上述技术方案中,灌胃的食物量可按1.9-2.1g碳水化合物/1kg体重计算灌胃,最好按2g碳水化合物/1kg体重计算灌胃。
在本发明的上述技术方案中,不同食物间的灌胃间隔一般为2-3天,即第一种食物灌胃之后,第二种食物灌胃相互间隔为2-3天,第三种、第四种、第五种食物的灌胃时间依次类推,相互间隔2-3天。
在本发明的上述技术方案中,优先采用罗氏血糖仪测试血糖。
采用本发明上述构建方法得到的用于代替人体验证其他食物血糖生成指数GI值的动物模型为:7-10周龄、体重210-350克的SD雄鼠。
本发明提供的测试及验证食物血糖生成指数的动物实验模型的构建方法,是基于国际标准要求进行设计的。国际标准(ISO26642:2010)规定,测定人体中的食物GI,测定每种食物至少要求10个人,实验前测量空腹血糖,尽量采用简便的抽血方式,且在保证有足够血测量血糖的情况下尽量选择出血量少,创口小的采血方式(如手指血),并且同一组内参照食物的血糖曲线下面积变异系数必须小于等于30%。在基于手指毛细血管血样、静脉血样和血浆管抽样检测稳定性等对比基础上,推荐采血量少、稳定性和重复性较好的手指采毛细血管血样为首选。测量血糖的方式有很多,如葡萄糖化学发光免疫法、血糖仪等,ISO26642:2010标准中要求参考食物和被测食物采用的测试方法和仪器均应该一致。
本发明提供的验证食物血糖生成指数的动物实验模型的构建方法,鉴别出了可代替人体测试其他种类食物的血糖生成指数GI的模型动物,即7-10周龄,体重210-350克的SD雄鼠可作为验证食物GI的模型。以7-10周龄体重210-350克的SD雄鼠作为模型,能够快速高效地验证出其他种类的食物在人体中的血糖生成指数GI,解决了目前利用人体测定食物GI值不仅耗时、耗精力,而且不容易通过伦理学委员会审查等的问题,建立起了一种稳定、操作简便、经济高效测定食物GI的可行方法,具有重大的现实意义。
附图说明
图1为本发明构建方法的实验技术路线示意框图。
图2为第一阶段wistar雌鼠6种食物糖耐量实验结果曲线示意图;其对应的原始数据如表1所示。
图3为第一阶段SD雄鼠六种食物糖耐量实验结果曲线示意图,其对应原始数据如表4所示。
图4为动物房饲养条件图。
具体实施方式
动物房条件:温度18℃-29℃、相对湿度40%-80%、光照时长12小时、换气次数8-15次/h、噪声不超过50dB、空气洁度十万级及氨浓度小于20ppm。
实验动物:雌性wistar大鼠、雄性wistar大鼠、雌性SD大鼠、雄性SD大鼠(以上大鼠均购买自成都达硕生物科技有限公司)
原料及辅料:麦芽糖(购买自成都市科龙化工试剂厂)、葡萄糖(购买自成都市科龙化工试剂厂)、绵白糖(购买自博城北方糖业股份有限公司)、蔗糖(购买自成都市科龙化工试剂厂)、乳糖(购买自天津市科密欧化学试剂有限公司)、果糖(购买自成都市科龙化工试剂厂)。
主要设备:罗氏血糖仪(购买自京东商城)、罗氏血糖试纸(购买自京东商城)、灌胃针(16号、直,购买自北京合力科创科技发展有限公司)、计时器、剪刀(16.5cm、直、箭头,购买自深圳市瑞沃德生命科技有限公司)、棉花等。
试剂准备:实验前一天将纯水与葡萄糖、麦芽糖、绵白糖、蔗糖、乳糖或果糖按照1:1比例配制好后,充分混匀、溶解成澄清液体后为试剂配备成功。
本发明验证GI实验模型的构建方法实施方案如下:由成都达硕生物科技有限公司购买7周龄的wistar雌鼠、wistar雄鼠、SD雌鼠、SD雄鼠每组10只,适应性喂养4日后,空腹16小时,称量记录各大鼠空腹体重,根据体重计算糖耐量实验的葡萄糖剂量(2g/kg),如大鼠体重为250g,则50%葡萄糖灌胃量为250×10-3×2/50%=1g。利用酒精棉球消毒大鼠尾巴末端约1厘米,并消毒16.5cm手术剪,剪大鼠尾端1-2mm,弃去第一滴血,利用罗氏血糖仪检测空腹血糖值,采用相同的方式检测30、60、90、120min时的血糖值,并采用积分法计算各大鼠血糖应答曲线下面积(S1),作为GI值标准100。2-3日后,空腹16小时,称量记录各大鼠空腹体重,根据体重计算糖耐量实验的蔗糖剂量(2g/kg),采用上述相同方式测量并记录空腹、30、60、90、120min时的血糖值,并以同样方式计算各大鼠血糖应答曲线下面积(S2),由此计算GI值:GI=100×S2/S1;麦芽糖、绵白糖、果糖实验、乳糖实验如同上述试验方法相似。每隔4星期重复上述6种食物实验,将GI(麦芽糖)>GI(葡萄糖)>GI(绵白糖)GI(蔗糖)>GI(乳糖)>GI(果糖)作为模型构建成功的标准(人体中麦芽糖、葡萄糖、绵白糖、蔗糖、乳糖、果糖的GI分别为105、100、84、65、46、23)。最终验证出7-10周龄,体重210-350克的SD雄鼠可作为验证食物GI范围的模型。
表1 wistar雌鼠第一阶段糖耐量实验原始数据
表2 wistar雄鼠第一阶段糖耐量实验原始数据
表3 SD雌鼠第一阶段糖耐量实验原始数据
表4 SD雄鼠第一阶段糖耐量实验原始数据
表1-表4分别为wistar雌鼠、wistar雄鼠、SD雌鼠、SD雄鼠第一阶段的实验结果的原始数据,首行表示食物种类(葡萄糖、麦芽糖、绵白糖、蔗糖、乳糖、果糖)及实验时对应的大鼠种类及周龄,首列表示血糖测量时间(min),表中数据表示相应食物对应时间下的血糖值(mmol/L),曲线下面积计算方法采用的是微积分方式进行计算,GI值计算方式是以葡萄糖的GI作为100,其余食物GI=100×该对应曲线下面积/葡萄糖曲线下面积,如wistar雌鼠第一阶段蔗糖的GI=100×531.60/554.40=95.89。由表1-表4的数据可知,7-8周龄的wistar雌鼠、wistar雄鼠、SD雌鼠的六种食物不符合GI(麦芽糖)>GI(葡萄糖)>GI(绵白糖)GI(蔗糖)>GI(乳糖)>GI(果糖),而SD雄鼠符合模型要求。
本发明选择大鼠作为验证食物GI范围,该模型可快速高效地测定食物大致GI范围。检测方法操作简便。检测结果稳定高效,能提供与人体中GI排序趋势相同的食物GI值,作为糖尿病高危人群及糖尿病患者选择食物的依据。
Claims (5)
1.一种验证食物血糖生成指数动物实验模型的构建方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)选取wistar鼠与SD鼠中的雌、雄鼠各至少10只,断食不断水10~16小时,称重计算灌胃的食物量;
(2)对每组每只大鼠分别用血糖仪检测空腹血糖,记录空腹血糖值;
(3)对每组每只大鼠分别灌胃葡萄糖、麦芽糖、绵白糖、蔗糖、乳糖、果糖,且分别于灌胃后30、60、90、120min检测血糖,记录灌胃不同食物于各时间检测点的血糖值,采用积分法计算每组每只大鼠于各时间检测点的食物血糖应答曲线下面积;
(4)以葡萄糖实验结果作为GI标准100,其余各种食物的G I值按下式计算:GI=100×待验证食物血糖应答曲线下面积/葡萄糖血糖应答曲线下面积;
(5)对每组大鼠验证出的各种不同食物GI值排列顺序与上述食物在人体中验证出的GI值顺序趋势比较,选择趋势相同的一组大鼠作为验证食物血糖生成指数动物实验模型。
2.根据权利要求1所述的验证食物血糖生成指数动物实验模型的构建方法,其特征在于灌胃的食物量按1.9-2.1g碳水化合物/1kg体重计算。
3.根据权利要求2所述的验证食物血糖生成指数动物实验模型的构建方法,其特征在于灌胃的食物量按2.0g碳水化合物/1kg体重计算。
4.根据权利要求1或2或3所述的验证食物血糖生成指数的动物实验模型的构建方法,其特征在于不同食物间的灌胃间隔为2-3天。
5.权利要求1至4之一所述的构建方法构建的验证食物血糖生成指数的动物模型,其特征在于为7-10周龄、体重210-350克的SD雄鼠,用于代替人体验证其他食物在人体中的GI值。
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