简介： 血糖的系统控制可以减缓糖尿病视网膜病变（DR）的进展，但不能阻止或逆转DR的临床症状。此外，虽然还没有被阐明DR的一般机制，研究人员已经发现了关于DR的不同分子途径。在这方面，局部治疗以及全身治疗发病机制为基础的方法是迫切需要防止视力下降等并发症，DR黄斑水肿（ME），玻璃体出血（VH）和牵引性视网膜脱离（TRD）。有效的动物模型能成为我们潜在的有价值的工具，对了解人类疾病的发病机制和评估候选药物治疗。关于DR，有几种动物模型可选用，从斑马鱼到猴子。有些是基于高血糖自发发生或由化学制剂或外科手术引起的；其他模仿DR的临床结果和分享DR的发病机制。不幸的是，目前可用的动物模型有一定的局限性，他们只显示DR的某些方面，并没有反映人类病理依据视网膜结构和中介因素。因此，研究人员应选择适合研究目的的动物模型。

DR的病理变化：很大程度上，根据视网膜新生血管的存在D R分为2个亚型，非增殖性DR（NPDR）及增殖性DR（PDR）。这表明，PDR的状态是伴随视网膜新生血管及其并发症存在。此外，依据视网膜上存在的异常结构，视网膜新生血管的程度和伴随的玻璃体或视网膜前出血，早期治疗研究（ETDRS）将糖尿病视网膜病变定义为轻度、中度、重度NPDR和PDR。轻度NPDR表明只有视网膜微动脉瘤。重度NPDR的特点是视网膜异常出现任何以下一点： 一个象限视网膜超过20个视网膜内出血，在2个或更多的象限出现视网膜静脉串珠样病变。在1个或更多的视网膜象限出现突出的视网膜微血管异常（IRMA）。中度NPDR定义为条件介于轻度和重度NPDR之间。视网膜病变见图：

有效动物模型的条件:  目前，经过验证的动物模型是新的治疗药物和方法发展的核心。在临床试验前，候选药物通过体外实验和体内动物模型接受审查。虽然有很大的必要通过中间阶段的疾病模仿芯片来尽量减少实验动物的使用，但体外实验和体内动物模型的实验仍然缺乏。因此，在研究DR的发病机制和治疗应用研究中，我们不得不依赖有效的动物模型。尽量减少实验动物的轻率使用，同时获得可重复的结果，DR的有效动物模型应该表现出以下特点：1）反映人类病理学。至于微动脉瘤和相应的功能异常，如增加渗透结构异常，研究者认为这些特征是在有效的动物模型上可再现的。2）动物易于照料。太大或太弱的动物需要特殊照料。这些动物不适合稳定的和可重复的结果的重复实验。3）易于诱导糖尿病或其病理条件。基于复杂手术或长期喂养的动物模型可以促进对这些特定治疗方案的研究，但阻碍了动物模型的广泛使用。4）数据解释的验证方法。特别是对模型的治疗效果的评价，研究结果应进行统计学分析，以证明候选药物的治疗潜力。在这个过程中，实验动物和处理数据的适当随机处理是强制性的，以优化研究的预测价值。

DR的动物模型：从斑马鱼到猴子：  由于糖尿病的研究正在积极进行，有几种有效的糖尿病动物模型，他们中的一些被用于调查DR。这些动物模型主要特征基本上表现为诱导性高血糖。换言之，血清中葡萄糖的升高是自发的，化学性或外科手术引起的，导致类似于那些糖尿病和DR患者的病理事件。如前所述，这类动物模型显示结构异常病理特征或视网膜神经血管的分离：1）周细胞丢失，2）BM的增厚，3）去细胞毛细血管和毛细血管脱落， 4）血管通透性增加。不幸的是，在诱导性高血糖的动物模型中，视网膜新生血管的形成不确定。对此，研究者们利用有视网膜新生血管的动物模型研究治疗PDR的潜在候选药物。此外，玻璃体和视网膜下注射，血管生长因子如血管内皮生长因子，也会导致视网膜新生血管或血管通透性增加。

斑马鱼：斑马鱼是一种有价值的工具，用于高通量筛选候选药物和在正常或病理条件下研究细胞与细胞间的相互作用。特别是，在实验室设施处理多个斑马是相对容易鱼，因为他们体积小，占据相对小的空间。此外，斑马鱼FLI1：EGFP的介绍显示血管结构的荧光表达，调查病理条件下血管异常的情况，使斑马鱼模型更具吸引力。

高糖诱导模型：斑马鱼是已知的，同人类和小鼠有类似的葡萄糖代谢调节。每隔一天浸泡斑马鱼在2%葡萄糖溶液中连续28天诱导高血糖。一般来说，高血糖可能导致神经元细胞和血管周围的细胞凋亡及视网膜萎缩。有趣的是，交替暴露在葡萄糖/水溶液导致内网和外核层变薄（分别是IPL和INL）和IPL /INL的比率下降了近45%。此外，通过对感光细胞层明确变性（PL）和锥介导的视网膜电图改变证明：相同的处理显示对视锥感光细胞产生有害影响。该模型有助于研究人员挖掘高血糖的细胞反应和糖尿病视网膜的进一步病理改变。此外，电子显微镜的研究表明：增加胞间连宽度和视网膜毛细血管中的BM厚度提示：模型中神经血管单元和内部BRB的中断。不同分子量示踪剂的注入可用于显示相对血管的通透性。这种斑马鱼模型作为一种动物模型，用于高通量筛选控制血管通透性的候选药物。链脲菌素促进胰腺β细胞的细胞毒性，诱导多种动物包括小鼠和大鼠的高血糖。同样，斑马鱼的链脲菌素腹腔注射导致高血糖进一步表现相应的DR特征如IPL和PL的细化。在回应斑马鱼的高血糖反应使斑马鱼成为一个研究DR发病机理的有效动物模型。

低氧诱导的病理性血管生成和血管改变：在小鼠、大鼠、狗、氧诱导的视网膜病变（OIR）模型被广泛用于视网膜新生血管的研究。虽然这些模型没有显示出高血糖。值得一提的是， DR动物模型是验证的视网膜新生血管的动物模型，PDR突出的临床表现。高氧暴露可导致细胞和组织学反应诱导缺氧返回正常状态。对此，OIR模型可以应用在缺氧的病理性血管生成研究。目前，在斑马鱼中没有使用这一概念的动物模型。然而，斑马鱼放置在缺氧的水中3至10天的结果导致视网膜出现新生血管。如前所述，FLI1：EGFP斑马鱼血管结构很容易可视化。此外，用这个模型，研究人员可以定量分析：应用于斑马鱼有效性被稀释的候选药物。

小鼠和大鼠：大部分DR的动物模型都是基于啮齿类动物，小鼠和大鼠。有趣的是，啮齿类动物模型主要分为3个亚型：1）诱导高血糖模型，2）自发糖尿病模型，3）一定的视网膜新生血管模型。前2个亚组基本上反映了结构上的异常，无增生性特征。相比之下，后者是探讨视网膜新生血管的分子组成和PDR的候选疗法潜在的有价值的工具。

高血糖模型：链脲佐菌素诱导的胰腺β细胞死亡导致的小鼠和大鼠的高血糖。在小鼠中，链脲佐菌素腹腔注射后1天或2天，血糖水平超过350 mg/dl。有趣的是，链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠和小鼠，视网膜毛细血管BM厚度增加。神经血管单元的细胞死亡也在模型中观察到。在链脲佐菌素诱导的小鼠模型，神经节细胞层的神经元细胞（GCL）进行细胞凋亡。除了神经细胞死亡，血糖慢性升高引起链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠变性及视网膜毛细血管周细胞的选择性的损失。此外，链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠导致无长突细胞数量下降。这种神经元细胞的丢失可能是糖尿病视网膜的某些层比正常对照组更薄的现象的原因。如前所述，增加血管通透性，和进一步ME是DR治疗应用的目标。有趣的是，使用一周链脲佐菌素诱导的高血糖促进血管通透性。诱导血管通透性后，候选药物玻璃体腔注射24小时后分析候选药物对血管通透性增加的抑制作用。对链脲佐菌素诱导的通透性模型如图：

自发性糖尿病模型：某些小鼠和大鼠自发表现出高血糖。

db/db 小鼠：在这个模型中，能观察到如周细胞和BM增厚的异常结构。在出生后的8周出现高血糖，到18周结束，该小鼠用于研究研究DR，因为此过程伴随微血管并发症。有趣的是，在这种小鼠模型的玻璃体腔液中，在18至20周时血管内皮生长因子（VEGF）增加。在该模型中，血管内皮生长因子升高和其他病理机制，如氧化应激的可能是诱导血管通透性的因素

非肥胖型糖尿病（NOD）小鼠：NOD小鼠糖尿病，在80%雌性小鼠中30周龄时出现如多尿、烦渴、高血糖、糖尿和高胆固醇血症现象。其他DR的动物模型，这个模型表明神经节细胞凋亡。高血糖会影响神经元存活率和神经血管周围细胞的组成。此外，局灶性血管增生在NOD小鼠视网膜表现突出的视网膜表面玻璃体腔和血管灌注下降。这种特性可能是由于血管生长因子，如VEGF和内皮素-1的表达增加导致。

Akita小鼠：该模型的特点是胰腺内胰岛细胞的逐步丧失和由此产生的高血糖。高血糖最早在4周时开始出现，随着时间的增加可以观察到微血管异常和视网膜新血管。在这个模型中早期糖尿病在GCL，周细胞和无长突细胞的变化包括无细胞毛细血管和神经元细胞的减少。此外，血管渗漏的增加证明血管通透性增加。有趣的是，经过9个月的观察，在外丛状层发现生成一个特色的新血管。虽然在视网膜新生血管通常存在于视网膜内层，在这个模型中视网膜新生血管的形成本身是一个有趣的发现引起了研究人员的兴趣。

Zucker糖尿病肥胖大鼠：糖尿病的遗传倾向只在肥胖的雄性动物模型中表达。通常，大约20周龄大鼠用于实验。在这个模型中类似上述动物模型，视网膜毛细血管的BM的厚度增加。此外，在视网膜毛细血管内皮细胞和周细胞的损失能被观察到，这些特征可被玻璃体腔注射候选药物修饰。

Otsuka long-Evans Tokushima 肥胖大鼠：5个月龄，这个模型表明高血糖和进一步的糖尿病微血管并发症。由于该模型高血糖导致神经细胞损失，INL和PL细化。对应于BR的病理变化，视网膜毛细血管的BM增厚是该模型的另一个特征。然而，值得关注的是，该模型不适用于调查DR的血管病由于无细胞毛细血管周细胞显著增加。

视网膜新生血管确定模型：不幸的是，大多数上述动物模型没有显示视网膜新生血管的形成、发现PDR患者特征。研究者们经常利用一定的视网膜新生血管的动物模型，即使这些模型中的没有高血糖。因此，我们应该更加重视这些模型中的数据的解释，找到有关的研究结果。

Kimba 小鼠：通过DNA显微注射法构建含人VEGF165基因转基因小鼠。有趣的是，在这个模型中的病理特征包括广泛的视网膜新生血管，增加血管渗漏，毛细血管无灌注，提示血管内皮生长因子在这些异常血管发展中的发挥的作用。

OIR小鼠和大鼠：诱导OIR动物模型视网膜新生血管的形成，新生鼠在发育早期阶段暴露于高氧环境中。

Akimba 小鼠：有确定的视网膜新生血管的动物模型通常不能显示高血糖。血管的病变比亲本株增强，表现出严重的毛细血管无灌注和视网膜新生血管。该模型可能是适当的，可以用来调查高血糖和生长因子，如血管内皮生长因子在发病机制中的相互作用。

糖尿病Torii大鼠：该模型表明病理特点模仿PDR如TRD和VH的并发症。在大约20周的时候开始尿糖，几乎所有的雄性大鼠在40周龄时证明有糖尿病。在这个模型组织病理学研究显示TRD有纤维组织增生及前房出血。此外，该模型还表明，如无细胞毛细血管和周细胞丢失。

犬：相比斑马鱼、小鼠和大鼠，狗的实验更难以操纵和维护。此外，因为他们基本上是伴侣动物，有很多的情感抵抗利用狗作为实验动物。然而，在候选治疗学的发展过程和病理事件的调查中，犬动物模型有以下几个优点：1）狗有黄斑，斑马鱼、小鼠和大鼠没有。在这方面，狗有更多的与人类的视网膜结构相似性。2）眼球的大小与人类几乎相同。因此，使用犬动物模型药代动力学特性和各种使用方法的研究变成可能。3）此外，对视网膜结构和功能如光学相干层析成像和视网膜电图的临床应用可以很容易地应用到犬动物模型的评价中。

半乳糖喂养的犬：半乳糖喂养的结果导致病理变化同人类的DR相对应。有趣的是，荧光血管造影显示半乳糖喂养的犬模型出现类似人DR特征如IRMA，微动脉瘤，视网膜内出血和NVD。广泛使用这种模式的一个薄弱点可能是诱导糖尿病的长期喂养期（超过28个月）所致。

OIR犬：同样，类似小鼠和大鼠动物模型，新生犬暴露于95%至100%的氧气连续4天回到正常空气中。在这个模型中，周边视网膜不完全血管化导致VH发展和牵引性视网膜皱褶。

猴：2型糖尿病自发发生在肥胖恒河猴，恒河猴眼结构与人类几乎是相同的，这些猴子病理看起来更类似于人DR患者。在这个模型中的病理表现包括棉絮斑、视网膜内出血、硬性渗出、出血点/印迹，IRMA，微血管瘤。所有的这些特点恰恰是NPDR患者特征。

结论：基于目的的选择合适的动物模型动物模型 加深了我们对疾病的发病机制的认识，并导致了有价值治疗方法的发展来克服疾病的病理后果。然而DR的有效模型还是有限的。