肥胖實驗動物模式
駱正峯 業務專員
樂斯科生物科技股份有限公司
肥胖是現代社會的文明病，根據 WHO 的定義:肥胖是過量脂肪累積，可造成健康的損害，根據 2016 年的統計，全世界18歲以上有 19 億的人口有體重過重的問題，且 6.5 億為肥胖人口。在低收入的國家中，除了要面對原有傳染病及營養不良等問題，還要面對不良飲食習慣所造成的肥胖人口迅速增長，肥胖因此形成嚴重的公衛議題，肥胖導致其它疾病的風險增加，如糖尿病、心血管疾病、關節骨骼疾病和某些癌症的產生。產生肥胖的因素很多，包含高脂及高能的食物攝取增加、遺傳、生活形態的改變、靜態活動的增加、卡路里攝入與消耗的不平衡1，因此研究人員開發各種肥胖的實驗動物模型，來探討肥胖和基因以及環境因子之間的關係，如表一2所示：
目前對肥胖研究最常見的動物模式有基因突變及高脂飼料誘發肥胖 2 大類，臨床觀察的項目可以分為 4 項，飲食量、高血糖、胰島素抗性及能量代謝狀況。基因突變常見的動物模式有 db/db 及 ob/ob 缺陷的小鼠。db 和ob 缺陷的小鼠和 leptin 的調控有關，ob 小鼠模型是 leptin 分泌的缺乏，db 小鼠是 leptin receptor 的缺陷。Leptin 主要是由白脂肪細胞分泌，作用在下視丘，控制並降低食慾。當體內的脂肪細胞增加，會產生較多的 leptin 來抑制食慾，使體重維持恆定。
ob 小鼠的表現型在 4 周齡後體重會迅速地上升，是同周齡一般小鼠的 3倍，除了肥胖及食慾增加外，小鼠還會表現出高血糖，高胰島素、傷口愈合不良的現象、脂肪細胞數量增加及體積變大，db 小鼠的體重也會在 4 周齡後增加，小鼠會產生典型糖尿病的多食、多飲及多尿，血液中的胰島素及血糖升高，小鼠的壽命大約只有 10 個月。
利用高脂飼料誘發小鼠產生肥胖的動物模式，很容易複製成功，疾病的表現也很容易觀察，高脂飼料的熱量比例常見的有 30％、45％ 及 60％，研究人員可以根據實驗設計的需要，選用適當的配方，誘發肥胖動物模式，小鼠品系 C57BL/6 是常用的高脂飼料誘發肥胖的動物品系，雖然飼料誘發肥胖動物模式很容易複製成功，但是有一些事項需要注意。第一、採用配方明確的純化飼料，目前有許多專門的飼料廠商在配製高脂飼料，儘量避免自己使用一般穀物飼料或基礎飼料自行混合脂肪，因為自己混飼料容易使其他營養素比例失調，造成營養問題，發表論文時，也需明確的指出飼料的配方表及來源，第二、脂肪的來源有很多種，有豬油，氫化植物油，奶油等，在試驗前，研究人員應根據自己的需要，選擇脂肪的種類及熱量比例，並不是脂肪含量越高就越容易成功。第三、使用高脂飼料應多注意動物食用狀況，高脂飼料偏軟，所以要注意試驗過程中，是否需要提供豐富化的木條、給予磨牙並定期量體重，注意體重發展的過程，第四、吃高脂飼料的小鼠，毛髮會變得很油，跟餵食一般飼料的不同，屬於表現型正常的現象，如圖一3。
最早高脂飼料誘發肥胖動物模式是 Van Heek 在 1997 年研究肥胖和 leptin 之間的關係 4，他參考 Surwit and West 的配方，委託飼料公司調配出 45％ 高脂飼料就是之後知名的 Van Heek 系列高脂飼料，它的特色是第一、飼料呈顆粒狀，第二、以豬油為主要熱量來源，取代大豆油，第三、飼料由純化配方構成。隨著 Van Heek 的論文不斷發表，Van Heek 系列高脂飼料成為誘發肥胖動物模式的知名模型，之後隨著研究人員調整飼料配方，飼料公司更推出 60％ 高脂飼料來誘發肥胖動物模式。各知名飼料廠商都有相對應的 Van Heek 系列飼料配方表，供研究人員使用。
Van Heek 的研究中亦指出，C57BL/6 老鼠在餵食 45％ 高脂飼料 51 天後，其體重相較於使用10％ 一般脂肪含量飼料的 C57BL/6 老鼠重 25％。這是第一個肥胖動物模型，如圖二4所示。
在肥胖動物模式的研究中，C57BL/6NCrl 在4 周齡時開始量測體重，在 6 周齡時開始投予 60％ 高脂飼料，吃高脂飼料的小鼠，體重明顯比吃一般飼料小鼠重(圖三 A)5，同時研究也指出，吃高脂飼料的小鼠在 24 周齡時，其飯前血糖明顯高於吃一般飼料的小鼠(圖三 B)5，這些臨床的血糖及體重數值，有助於研究人員在建立肥胖動物模式時，有良好的參考，降低因不同飼育設備、管理模式或環境因素所造成的差異。
Rosigitazone 是一種常用的降血糖藥物，其主要的藥理學作用是增加胰島素的感受性及降血糖，研究指出，給予以 60％ 高脂飼料餵養的 C57BL/6 公鼠共 6 周的 Rosigitazone (25 mg/kg) 可以得到兩個結論，第一、Rosigitazone 可以改善口服葡萄糖耐受性，肥胖的公鼠在空腹 16 小時之後，給予管餵
2 g/kg 的葡萄糖，在管餵前及管餵後的 15、30、60、90 及 120 分鐘由尾巴測血糖，由圖可知，藥物治療的肥胖小鼠，葡萄糖耐受性較好 (圖四 A)6。第二、使用藥物治療的肥胖小鼠，胰島素抗性明顯較未治療的小鼠的好 (圖四 B)6。(HOMA-IR 是利用休息狀態的空腹胰島素值及血糖值計算出胰島素抗性，公式為:
肥胖是許多疾病的根源，美國 Dyest 實驗動物飼料及 Charles River Laboratory 的實驗動物，可以依研究人員需要，客製化高脂肪飼料或引進特殊品系小鼠，協助研究人員發展肥胖及肥胖相關疾病如血管粥狀硬化或糖尿病等動物模式，提供各大藥廠及研究機構良好的實驗動物及研究材料。
- https://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs311/zh/
- Curr Protoc Pharmacol. Author manuscript; available in PMC 2013 september01.
- A. https://www.jax.org/strain/000664
B. https://www.jax.org/strain/380050 - J. Clin. Invest. Vol. 99, NO.3, February 1997, 385-390
- https://www.criver.com/sites/default/files/Technical%20Resources/Weight%20of%20Male%20C57BL_6NCrl%20Mice%20Fed%20High%20Fat%20Diet%20D12492.pdf
- https://www.jax.org/jax-mice-and-services/strain-data-sheet-pages/phenotype-information-380050
