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.2014年5月16日；9（5）：e97302。
doi:10.1371/journal.pone.0097302。 2014年电子收集。

db/db小鼠：糖尿病视网膜神经变性研究的有用模型

帕特里夏·博格达诺夫 1, 丽狄亚Corraliza 1, 约瑟普·维莱纳 2, 安德烈亚·卡瓦略 三, 何塞·加西亚-阿鲁米 三, 大卫·拉莫斯 4, 杰苏斯·鲁伯特 4, 拉斐尔·西蒙 1, 克里斯蒂娜·埃尔南德斯 1
附属公司

db/db小鼠：糖尿病视网膜神经变性研究的有用模型

帕特里夏·博格丹诺夫等。 公共科学图书馆一号. .

勘误表in

  • 公共科学图书馆一号。2014;9（8）：e106227

摘要

背景：描述自发性2型糖尿病小鼠模型（db/db小鼠）视网膜神经退行性变中发生的连续事件。

方法：采用C57BLKsJ-db/db小鼠作为自发性2型糖尿病动物模型，C57BLKsJ-db/+小鼠作为对照组。为了评估异常的时间顺序，在不同年龄段（8周、16周和24周）进行分析。根据形态和功能异常[视网膜电图（ERG）]对视网膜进行评估。用免疫组织化学方法评价神经变性的组织学标志物（胶质细胞活化和凋亡）。此外，还评估了谷氨酸水平和谷氨酸/天冬氨酸转运体（GLAST）的表达。此外，为了确定与早期糖尿病视网膜病变相关的基因表达变化，在8周时进行了转录组分析。此外，还进行了一项额外的干预性研究，以降低血糖水平。

结果：在所有阶段，糖尿病小鼠的胶质细胞活化均高于非糖尿病小鼠（p<0.01）。此外，在糖尿病小鼠中还观察到神经节细胞的逐渐丢失和神经视网膜厚度的显著降低。所有这些神经退行性变的组织学特征在第8周比第16周和第24周更不明显。糖尿病小鼠在第16周和第24周出现明显的ERG异常，但在第8周没有出现。此外，我们观察到糖尿病小鼠中谷氨酸的逐渐积累与GLAST的早期下调有关。通过降低血糖水平消除形态学和ERG异常。最后，在第8周发现了与神经传递和氧化应激有关的几个基因的失调，如UCP2。

结论：我们的结果表明，db/db小鼠再现了人类糖尿病眼中发生的神经退化过程的特征。因此，它似乎是研究糖尿病诱导视网膜神经变性的潜在机制和测试神经保护药物的合适模型。

PubMed免责声明

利益冲突声明

竞争利益：作者声明，他们收到了Novo-Nordisk的资金，但这并没有改变他们对所有PLOS ONE数据和材料共享政策的遵守。

数字

图1
图1。db/+（圆形；n=12）和db/db小鼠（三角形；n=1）的血糖水平（黑色标记）和体重（白色标记）。
数值表示为平均值±标准偏差。*p<0.05**p<0.001。
图2
图2
8周（A）、16周（C）和24周（E）时非糖尿病和糖尿病小鼠的b波隐含时间（ms）。∑OP隐式时间（ms）（G）。在8周（b）、16周（D）和24周（F）时，非糖尿病和糖尿病小鼠的b波振幅（µV）。∑OP振幅（µV）（H）。白条：非糖尿病小鼠。黑条：糖尿病小鼠。数据表示为平均值±标准偏差。*p<0.05**p＜0.01***p<0.001。
图3
图3
非糖尿病和糖尿病小鼠在8周（a）、16周（C）和24周（E）时的a波内隐时间（ms）。在8周（B）、16周（D）和24周（F）时，非糖尿病和糖尿病小鼠的a波振幅（µV）。白色条：非糖尿病小鼠。黑条：糖尿病小鼠。数据表示为平均值±标准偏差。*p<0.05。
图4
图4。视网膜总厚度（A）、外核层（B）和内核层（C）。
在中央视网膜和外周视网膜进行了测量。结果以平均值±标准偏差表示。*在非糖尿病（白色条）和糖尿病（黑色条）小鼠之间，p<0.05。
图5
图5。显示视网膜神经节层（GCL）细胞进行性丢失的图像。
A） 8周、16周和24周龄糖尿病小鼠（上图）和非糖尿病小鼠（下图）的典型病例中，苏木精和伊红染色的中央视网膜。在糖尿病视网膜中观察到GCL中的细胞丢失。B） 对照组和糖尿病小鼠视网膜中央GCL中的细胞数。C） 在8周、16周和24周时，比较糖尿病小鼠（上面板）和非糖尿病小鼠（下面板）代表性样品的TUNEL免疫荧光（绿色）。Nuclei用Hoechst（蓝色）标记。D） 8周、16周和24周时，非糖尿病和糖尿病小鼠GCL中TUNEL阳性细胞的百分比（上图）。ONL：外核层；OPL：外丛状层；INL：内核层；IPL：内网状层；GCL：神经节细胞层。结果以平均值±SD表示。白色条：非糖尿病小鼠；黑条：糖尿病小鼠*非糖尿病小鼠和糖尿病小鼠之间p<0.05，**p<0.001。
图6
图6。在8周、16周和24周时，对来自糖尿病小鼠（上面板）和非糖尿病小鼠（下面板）的代表性样本的裂解caspase-3免疫荧光（绿色）进行比较。
插图显示，在db/db小鼠的神经节细胞层（GCL）细胞中，裂解的胱天蛋白酶-3的表达增加。细胞核用Hoescht（蓝色）复染。ONL：外核层；INL：内部核层；C-：阴性对照；C+：阳性对照小鼠空肠绒毛。比例尺：40µm。
图7
图7。一只8周大的非糖尿病小鼠（左图）和一只糖尿病小鼠（右图）的典型病例的感光细胞透射电子显微照片。
箭头表示核碎裂。比例尺：6.71µm。
图8
图8。胶质活化。
A） 在8周、16周和24周时，比较糖尿病小鼠（上面板）和非糖尿病小鼠（下面板）代表性样本的GFAP免疫荧光（绿色）。在糖尿病视网膜中，Müller细胞的末端显示出丰富的GFAP免疫荧光，整个视网膜内外的放射状突起染色强烈。用DAPI（蓝色）标记细胞核。ONL：外核层；INL：内核层；GCL：神经节细胞层。B） 基于GFAP染色程度的胶质细胞活化定量。
图9
图9。限制性饮食降低血糖对db/db小鼠视网膜神经变性的有益作用。
A） 糖尿病小鼠代表性样本的TUNEL免疫荧光（绿色）比较（db/db）随意（AL）喂食（上面板），一只饮食限制的db/db小鼠（中面板）和一只对照（db/+）小鼠（下面板）在10周时。B） 10周时随意喂食db/db小鼠（黑条）、饮食限制db/db鼠（灰条）和对照（db/+）小鼠（白条）GCL中TUNEL阳性细胞的百分比。每组10人*与db/db喂养AL相比，p<0.05。**与db/+相比，p<0.01。C） 10周时，糖尿病小鼠（db/db）AL喂养组（上面板）、饮食限制组（中面板）和对照组（db/+）小鼠（下面板）的代表性样本视网膜中央GFAP免疫反应性（绿色）的比较。Nuclei用Hoechst（蓝色）标记。ONL：外核层；INL：内部核层；GCL：神经节细胞层。D） 基于评分系统的胶质细胞活化定量（见正文）（每组10例）。E） ∑OP的隐式时间（ms）和F）∑OP的振幅（µV）。白条：饮食干预前。黑条：在饮食干预之后。数据表示为平均值±标准偏差。*p<0.05**p<0.01。
图10
图10。非糖尿病小鼠和糖尿病小鼠代表性样本GLAST免疫荧光的比较。
A） 8周、16周和24周时非糖尿病和糖尿病小鼠代表性样品的GLAST免疫荧光（红色）。Nuclei用Hoechts（蓝色）标记。ONL：外核层；INL：内核层；GCL：神经节细胞层。B） 非糖尿病小鼠（白色条）和糖尿病小鼠（黑色条）GLAST免疫荧光定量。A.U.：任意单位*p<0.05**非糖尿病小鼠和糖尿病小鼠之间p<0.001。
图11
图11。采用实时定量PCR检测糖尿病小鼠（黑条）和对照非糖尿病小鼠（白条）视网膜神经递质（A）和线粒体功能（B）相关基因的相对表达。
结果表示为平均值±SEM，n=9–10/组*p<0.05。
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出版物类型

物质

赠款和资金

本研究得到了Innovacion卫生部（SAF2012-35562）、经济竞争力部（PI10/01219；PI13/00603）、欧洲糖尿病研究基金会（EFSD）和Novo-Nordisk的资助。资助者在研究设计、数据收集和分析、决定出版或编写手稿方面没有任何作用。