全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45 卷 第 14 期 2014 年 7 月 ·2047·

正交试验优化大鼠糖尿病胃轻瘫模型
吴国泰 1, 2，杜丽东 1, 2，景 琪 1，高云娟 1，刘五州 1，李应东 2，任 远 1, 2*
1. 甘肃中医学院 药理学教研室，甘肃 兰州 730000
2. 甘肃省中药药理与毒理学重点实验室，甘肃 兰州 730000
摘 要：目的 通过正交试验优化糖尿病胃轻瘫大鼠模型的制备方法。方法 采用四氧嘧啶（ALX）法复制大鼠糖尿病胃
轻瘫模型；采用 4 因素 3 水平的正交试验设计，以空腹血糖、胃内残留率和血浆胃动素（MOT）水平综合评分为评价指标，
观察不同影响因素对大鼠糖尿病胃轻瘫模型形成的影响。结果 饲料类型对大鼠糖尿病胃轻瘫模型的影响不明显，造模时间、
ALX 剂量对大鼠糖尿病胃轻瘫的形成有决定性影响，3 个影响因素重要性依次为造模时间＞ALX 剂量＞饲料类型。结论 通
过优化试验方法，可有效提高糖尿病胃轻瘫大鼠模型的造模效果，为科学评价糖尿病胃轻瘫的药物研究提供技术平台。
关键词：四氧嘧啶；糖尿病胃轻瘫；正交试验；胃动素；动物模型
中图分类号：R965.1 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2014)14 - 2047 - 04
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2014.14.017
Optimization of diabetic gastroparesis rat model by orthogonal design
WU Guo-tai1, 2, DU Li-dong1, 2, JING Qi1, GAO Yun-juan1, LIU Wu-zhou1, LI Ying-dong2, REN Yuan1, 2
1. Department of Pharmacology, Gansu College of Traditional Chinese Medicine, Lanzhou 730000, China
2. Key Laboratory of Pharmacology and Toxicology of TCM of Gansu Province, Lanzhou 730000, China
Abstract: Objective To optimize the preparation methods of diabetic gastroparesis rat model by orthogonal test. Methods The diabetes
gastroparesis rat model was duplicated with alloxan (ALX) by using four factors and three levels of orthogonal design. The fasting blood
glucose, gastric emptying rate, and plasma motilin level were scored as evaluation indexes, and the influence of different factors on
diabetic gastroparesis model rats was observed. Results The effect of feed type on the diabetic gastroparesis rat model was not obvious,
but the effects of modeling time and modeling agent ALX dose on diabetic gastroparesis rat model were decisive. The order of the
importance was as follows: modeling time > dose of ALX > feed types. Conclusion The optimized test method can effectively improve
the diabetic gastroparesis rat model and provide a technical platform for the study on drug evaluation of diabetic gastroparesis.
Key words: alloxan; diabetic gastroparesis; orthogonal test; motilin; model

糖尿病胃轻瘫是指由于胃肠运动功能障碍所致
胃排空延迟，是糖尿病常见的一种慢性并发症，国
内报道其发病率在 30%左右，临床表现为胃张力下
降，蠕动减慢，收缩力下降及胃排空延迟[1-2]。目前
制备糖尿病胃轻瘫动物模型采用最多的方法是使用
四氧嘧啶或链脲霉素破坏胰岛 β细胞诱导出现糖尿
病，再检测胃动力和胃肠激素的变化，与正常动物
进行比较确定模型是否成功，但在造模剂用量、造
模时间等方面差异较大，模型不稳定，不利于模型
的标准化。本研究利用数理方法设计实验，进行筛
选优化，旨在发现一种稳定性高、评价准确性好，
与临床症状拟合度高的糖尿病胃轻瘫动物模型复制
方法，为实验研究和新药开发提供技术平台。
1 材料
1.1 动物
SD 大鼠 140 只，SPF 级，雌雄兼用，体质量
200～220 g，由甘肃中医学院实验动物中心提供，
合格证号 SCXK（甘）2011-0004。
1.2 药品与试剂
四氧嘧啶（ALX），Sigma 公司；胃动素试剂盒，

收稿日期：2013-09-07
基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目子课题（2011BAI05B0206）；甘肃省自然科学基金项目（1212RJZA079）；甘肃省中药药理与毒理
学重点实验室开放基金项目（ZDSYS-KJ-2012-004）
作者简介：吴国泰（1978—），男，博士生，讲师，研究方向为中药药理与毒理。Tel: 13919102724 E-mail: lzwuguotai@163.com
*通信作者 任 远（1963—），男，教授，博士生导师，研究方向为中药药理与毒理。Tel: (0931)8762653 E-mail: Leyuan816@163.com
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上海锐聪科技发展有限公司；SPF 级大鼠生长发育
标准饲料，北京科澳协力饲料有限公司。
2 方法
2.1 正交试验设计
在动物种属、体质量、饲养条件、给药途径和
指标检测方法相同的情况下，确定考察的主要因素
及水平，设计 3 因素 3 水平正交试验方案，见表 1，
选用正交表 L9(34)安排试验。
表 1 因素与水平
Table 1 Factors and levels
因素 水平
造模时间 (A) / 月 ALX剂量 (B) / (mg·kg−1) 饲料类型
1 0.5 150 标准饲料
2 1.0 200 高脂饲料
3 2.0 250 高糖饲料
2.2 分组与造模
健康 SPF 级 SD 大鼠 140 只，60～80 日龄，体
质量 200～220 g，室内温度（22±2）℃、相对湿
度 40%～50%、标准饲料和双蒸水适应性饲养 7 d。
禁食不禁水 12 h 后测定空腹血糖（FBG），将 FBG
介于 4.0～6.0 mmol/L 的 120 只大鼠，随机分成 10
组，每组 12 只，随机抽取 1 组设为对照组，标准
饲料喂养，其余各组大鼠按表 2 进行实验，造模剂
ALX 采用一次性 ip 给药，造模 5 h 后各大鼠分别 ig
10%葡萄糖溶液 10 mL/kg，各组大鼠足量饲喂、自
由饮水，造模 72 h 后，禁食不禁水 16 h 尾端取血
测定 FBG，将 FBG 低于 11.1 mmol/L 者剔除。高脂
饲料按大鼠标准饲料-猪油-玉米面粉（50∶20∶30）
比例制成，高糖饲料按大鼠标准饲料-白砂糖-小麦
面粉（50∶20∶30）比例制成。
2.3 检测指标及方法
FBG 测定：大鼠禁食不禁水 12 h，尾静脉针刺
取血，血糖仪测定血糖值。胃内残留率测定：大鼠
禁食不禁水 20 h 后 ig 半固体糊（由 1 mL 双蒸水与
0.5 g 标准粉配制而成）0.8 mL/只，30 min 后股动
脉采血，脱颈椎处死动物，立即剖开腹腔，结扎胃
贲门和幽门，取出胃，用滤纸拭干后称胃全质量，
沿胃大弯剪开胃体，洗去胃内容物后拭干，称胃净
质量，计算胃内残留率［胃内残留率＝(胃全质量－
胃净质量)/半固体糊质量］。血浆胃动素（MOT）
水平：大鼠股动脉采血 2 mL，置于预冷的含抑肽酶
（500 U/L）和乙二胺四乙酸二钠（EDTA-Na2，10 g/L）
的塑料指型管中，充分混匀后，4 ℃、3 000 r/min，
离心 10 min，留取血浆−80 ℃保存，采用放免法测
定 MOT 水平，各步骤严格按照说明书操作，对照
组大鼠的指标检测于 2 个月实验结束时进行。
2.4 统计学处理
所有数据以 ±x s 表示，采用 SPPS 17.0 软件进
行分析，组间差异采用 t 检验，对各模型组进行直
观分析和方差分析。
3 结果
3.1 各组造模后相关指标测定结果
造模 72 h 后各组大鼠 FBG 均大于 11.1
mmol/L，糖尿病模型复制成功；造模期间，大部分
糖尿病大鼠出现明显的多饮、多尿和体质量下降，
活动度减少，少部分动物死亡；与对照组比较，各
模型组大鼠 FBG 明显升高，胃内残留率增加，血
浆 MOT 水平升高（P＜0.05、0.01），见表 2。
表 2 各组大鼠 FBG、胃内残留率和血浆 MOT 水平测定结果 ( ±x s )
Table 2 Determination of fasting blood glucose, intragastric residual rate, and plasma motilin level of rats in each group ( ±x s )
试验号 动物 / 只 A B C 空白 FBG / (mmol·L−1) 胃内残留率 / % MOT / (ng·L−1)
1 12 1 1 1 1 16.26±4.35** 43.45± 8.56* 266.84±56.35**
2 12 1 2 2 2 20.50±3.97** 52.38±12.23** 205.60±47.84*
3 10 1 3 3 3 18.81±5.06** 50.87±11.60** 295.71±87.30**
4 12 2 1 2 3 19.90±4.22** 38.60± 9.47 246.42±55.26**
5 11 2 2 3 1 22.50±3.67** 63.24±11.05** 208.28±63.22
6 10 2 3 1 2 25.25±4.62** 58.50± 7.75** 220.91±46.07*
7 11 3 1 3 2 15.06±3.56** 42.85± 8.36 182.50±59.82
8 11 3 2 1 3 17.43±2.87** 35.07±11.10 237.12±40.33**
9 9 3 3 2 1 14.62±3.30** 40.54±10.34 251.64±52.60**
对照 12 5.03±1.22 36.64± 5.38 179.37±33.96
与对照组比较：*P＜0.05 **P＜0.01
*P < 0.05 **P < 0.01 vs control group
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3.2 结果的处理分析
将各组大鼠 FBG、胃内残留率和血浆 MOT 水
平数据进行标准化处理，计算各指标标准化值（各
组平均值/指标最大值），根据各评价指标在条件筛
选中的主次确定相应的加权系数：FBG、胃内残留
率和血浆 MOT 水平的权重系数分别设定为 0.3、0.3、
0.4，计算综合评价指标（Y）值，Y＝FBG×0.3＋胃
内残留率×0.3＋血浆 MOT×0.4，结果见表 3。正
交试验直观分析结果见表 3。6 号实验结果最好，
故大鼠糖尿病胃轻瘫造模的优选条件是 A2B3C1；方
差分析结果见表 4。方差分析中，取 α＝0.05 时，3
因素中饲料类型对大鼠糖尿病胃轻瘫模型的影响
不显著（P＞0.05）；而造模时间、ALX 剂量对大鼠
糖尿病胃轻瘫的形成有显著影响（P＜0.01、0.05），
分析结果与直观分析结果一致。
表 3 正交试验综合评分及直观分析结果
Table 3 Comprehensive score of orthogonal test and direct
analysis result
试验号 A B C 空白 Y 值
1 1 1 1 1 76.03
2 1 2 2 2 77.02
3 1 3 3 3 86.48
4 2 1 2 3 75.29
5 2 2 3 1 84.91
6 2 3 1 2 87.63
7 3 1 3 2 62.91
8 3 2 1 3 69.42
9 3 3 2 1 70.64
K1 239.522 214.220 233.079 231.572
K2 247.827 231.342 222.944 227.556
K3 202.967 244.754 234.293 231.188
R 14.953 10.178 3.783 1.339

4 讨论
糖尿病胃轻瘫是由糖尿病性自主神经病变等
因素所导致的胃动力障碍性疾病，包括胃排空的极
度延缓及与胃排空延迟有关的胃动力紊乱和胃肠
激素水平异常等[3]。目前糖尿病胃轻瘫动物模型的
复制首先以成功复制糖尿病动物模型为基础，其中
I 型糖尿病动物模型制备最常用的方法之一是使用
ALX 对胰岛细胞进行化学损伤，操作简单，成本较
低，模型大鼠有明显的糖尿病症状。ALX 通过产生
超氧自由基与富含-SH 的胰岛 β 细胞特异性结合，
表 4 正交试验方差分析
Table 4 Variance analysis of orthogonal test
方差来源 平方和 自由度 均值 F 值 显著性
A 379.729 2 189.865 115.955 P＜0.01
B 156.158 2 78.079 47.685 P＜0.05
C 25.891 2 12.946 7.906 P＞0.05
误差 3.275 2 1.637
总和 565.054 8

使细胞内 DNA 损伤，并激活多聚 ADP 核糖体合成
酶的活性，导致 mRNA 功能受损，β细胞合成前胰
岛素减少，最终导致胰岛素缺乏[4-5]。ALX 复制糖
尿病大鼠模型本身具有不稳定性，给药剂量、给药
方式、动物体质量、动物性别、禁食时间、个体差
异和饲养环境等是主要的影响因素，单次血管内给
药剂量以 40～70 mg/kg 为主，单次 ip 剂量以 100～
250 mg/kg 为主，还有分次每日 ip 的给药方法，总
剂量不超过 250 mg/kg，动物体质量 180～250 g，
以雄性或雌雄不拘 SD 种或 Wistar 种大鼠多见，通
常以禁食不禁水 12 h 以上给予造模剂，模型成功率
70%～95%，光照时间对成模亦有影响[6-7]。
目前糖尿病胃轻瘫大鼠模型以 ALX 或链脲霉
素首先复制糖尿病大鼠，有关胃肠动力障碍的成模
标准并不具体，多数以试验药物的给药周期为参
照，与正常对照组进行组间比较，发现差异具有统
计学意义界定为造模成功。通过前期实验发现，按
照目前的文献报道的方法制备糖尿病胃轻瘫大鼠
模型[8-9]，效果并不理想，模型重现性差，可能的主
要原因是造模条件不够规范，制备模型时各种影响
因素尚未得到很好的优化。
本研究中，在动物种属、体质量、饲养条件、
给药途径和指标检测方法相同的情况下，确定影响
成模的关键因素，并设定与文献报道相接近的 3 个
水平，探索不同剂量 ALX 在喂养饲料复合作用下
不同时间形成糖尿病胃轻瘫模型的最优方案。本研
究正交试验考察的 3 个因素重要性依次为造模时
间、ALX 剂量和饲料类型。造模时间对糖尿病大鼠
胃动力有显著影响，可能与大鼠糖尿病的发病时间
规律有关，发病初期被破坏的 β细胞数量较少，从
血糖的变化可以看出，模型大鼠 2 个月后出现糖尿
病转阴或者自愈的趋势；ALX 剂量影响糖尿病大鼠
胃动力与胰岛 β细胞损伤程度直接相关，亦与血糖
水平呈正相关；根据文献报道[10-11]，高糖饲料长期
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饲喂可诱发大鼠出现实验性糖尿病模型，本研究发
现，饲料类型对糖尿病胃轻瘫的形成不一定起关键
作用，对实验结果的影响无显著意义。
在实验中大鼠死亡时间比较分散，多为长期饮
食较少，体质衰弱，最后死亡，造模后 6～8 h 补充
葡萄糖，预防一过性低血糖导致动物死亡具有重要
意义。本研究建立了大鼠糖尿病胃轻瘫动物模型规
范化方法，为研究药物对糖尿病胃轻瘫的治疗作用
提供了参考。
参考文献
[1] 罗金燕. 功能性胃肠病与胃肠动力疾病的新概念 [J].
中华消化杂志, 2002, 22(9): 554-557.
[2] 李明贤, 贾 林. 糖尿病胃轻瘫的流行病学及其促动
力治疗进展 [J]. 广州医药, 2004, 35(6): 25-28.
[3] Asnaghi V, Gerhardinger C, Hoehn T, et al. A role for the
polyol pathway in the early neuroretinal apoptosis and
glial changes induced by diabetes in the rat [J]. Diabetes,
2003, 52: 506-511.
[4] 叶燕丽, 王辉云, 王莲桂, 等. 四氧嘧啶制作大鼠糖尿
病模型剂量探讨与方法改进 [J]. 实验动物科学与管
理, 2001, 18(2): 53-55.
[5] 徐梓辉, 周世文, 黄林清. 薏苡仁多糖对四氧嘧啶致大
鼠胰岛 β 细胞损伤的保护作用 [J]. 中国药理学通报,
2000, 16(6): 639-642.
[6] 何学令, 尹海林. 四氧嘧啶剂量和给药途径对制作大
鼠糖尿病模型的影响 [J]. 四川动物 , 2003, 22(4):
255-257.
[7] 杨明华, 柴可夫, 杨苏蓓. 四氧嘧啶致糖尿病大鼠模型
血糖稳定性考察 [J]. 中国比较医学杂志, 2006, 16(8):
482-485.
[8] 傅珍春, 黄妙珍. 枳实消痞颗粒治疗大鼠糖尿病性胃
肠病作用机制的实验研究 [J]. 杭州师范学院学报: 医
学版, 2007, 27(6): 396-399.
[9] Talpur N, Echard B, Ingrain C, et al. Effects of a novel
formulation of essential oils on glucose insulin
metabolism in diabetic and hypertensive rats: a pilot
study [J]. Diabetes Obese Metab, 2005, 7(2): 193-197.
[10] Winzell M S, Ahren B. The high-fat diet-fed mouse: a
model for studying mechanisms and treatment of
impaired glucose tolerance and type 2 diabetes [J].
Diabetes, 2004, 53(3): S215-S219.
[11] Shafrir E, Ziv E, Mosthaf L. Nutritionally induced
insulin resistance and receptor defect leading to β cell
failure in animal models [J]. Ann NY Acad Sci, 1999,
892: 223-246.