一、抗糖尿病药物概述
糖尿病是一种由于体内胰岛素相对或绝对不足而引起糖、脂肪和蛋白质代谢紊乱的全身慢性内分泌代谢性疾病。主要特点是高血糖及糖尿，易并发心血管、肾、视网膜及神经等慢性病变，严重影响患者的劳动力，并威胁患者的生命。据研究表明预计到2025年，世界上的糖尿病患者数目将达到3．8亿。
随着对糖尿病病因和发病机制研究的不断深入，糖尿病分类分型也不断改进和提高。1997年Diabetes care发表了美国糖尿病协会（ADA）对糖尿病分型的新建议。新的分型目前已通行全球。
（一）1型糖尿病
1型糖尿病（以往称胰岛素依赖型）是胰岛B细胞破坏，导致胰岛素绝对缺乏而引起。特征为多数在20岁以前发病，发病急，病情重，三多（多吃、多饮、多尿）症状明显，易发生酮症酸中毒等，血胰岛素水平低于正常下限（4uU／ml），必须用胰岛素治疗才可缓解病情。1型糖尿病的发病率在西方国家约占糖尿病的10％，在中国约占糖尿病的5％。
（二）2型糖尿病
2型糖尿病（以往称非胰岛素依赖型）主要是胰岛素抵抗为主伴相对胰岛素不足，或胰岛素明显缺乏伴胰岛素抵抗。其特征常为无症状或很少症状，血胰岛素水平正常或稍低，甚至高于正常。2型糖尿病患者因为长期无糖尿病症状，疾病呈隐匿性渐进，大部分患者为体检或因其他病（并发症）而就诊时发现。2型糖尿病约占糖尿病患者的90％以上，由于人群老龄化，传染性疾病死亡率降低，肥胖、缺乏体育锻炼、不适当的饮食习惯等，导致其发病率逐年升高。家族倾向性强烈。
目前对糖尿病患者致残致死的主要威胁是来自糖尿病的慢性并发症。糖尿病慢性并发症主要分为微血管病变（如肾病变、视网膜病变、神经病变等）和大血管病变（如高血压、冠心病、动脉粥样硬化、脑栓塞、脑卒中、下肢坏疽等）。这些并发症可单独发生，在发展过程中，也可多种并发症同时发生于同一患者。
糖尿病药物治疗是糖尿病综合治疗的重要组成之一。近20年，随着糖尿病基础和临床研究的不断深入，治疗糖尿病药物已有长足的发展。如用于1型糖尿病的胰岛素在基因重组人胰岛素问世后，又有胰岛素衍生物相继问世，解决了胰岛素易形成多聚体，使吸收不规律等缺点。胰岛素的剂型改革，胰岛移植及探讨糖尿病的基因疗法等可能为1型糖尿病患者带来更大的希望。
在用于2型糖尿病治疗的口服抗糖尿病药物方面，已打破了坚守40余年的磺酰脲类与双胍类的化学结构，新结构、新类型及新机制的药物不断涌现。20世纪90年代末先后上市了非磺酰脲类的刺激胰岛B细胞分泌胰岛素的列奈类药物，其中瑞格列奈是苯甲酸类衍生物，那格列奈是苯丙氨酸衍生物，具有起效快，作用短的特点，被称为“一餐一剂”的降血糖药，便于患者灵活掌握用餐时间。近年来研究开发与使用的胰岛素增敏剂，对于改善2型糖尿病患者的胰岛素抵抗状态，纠正患者异常的糖及脂质代谢有重要意义，因此在治疗2型糖尿病的领域中受到关注。噻唑烷二酮类化合物是这类药物的代表，其中罗格列酮于1999年上市。1990年出现第一个α－葡萄糖苷酶抑制剂－－阿卡波糖，具有降低餐后血糖的特点，从而调节血糖、改善糖代谢异常等，因此被认为是抗糖尿病药物作用的一种新途径。从中药中开发的复方也在改善糖脂代谢方面有着很好的效果，如桑枝颗粒、金糖宁胶囊等。
总之，现有的口服抗糖尿病药物存在着许多不足，结合糖尿病及其并发症的病理生理特点，扩大思路寻找新类型的药物是糖尿病治疗的研究热点。
（一）糖尿病模型
1．动物模型
动物选择：选用健康成年动物，常用小鼠或大鼠，有时也用兔、犬及猴等。要说明动物品种、来源、合格证号及饲养条件，性别不限，但同一批实验中给药组与对照组性别应相同。实验分组时，小鼠每组10～15只，大鼠每组8～10只，大动物每组4～6只。
动物模型及方法的选择：至少选用两种动物及两种以上的实验方法进行主要药效学研究。应注意以下几点。
①降血糖要有刺激胰岛素分泌作用者，不宜选用化学试剂诱发的高血糖动物模型。应进行正常动物或自发性糖尿病动物的血清胰岛素测定。
②糖水解酶抑制剂应进行淀粉或蔗糖等双糖的糖耐量实验。
③胰岛素类药物除用其他方法外，必需做胰岛素生物检定法。
观察指标：给药组动物的血糖值（或糖耐量的曲线下面积）明显低于对照组动物的血糖值（或糖耐量的曲线下面积），血糖下降率≥20％，经统计学处理，给药组与对照组的血糖值有显著性差异（P＜0．05），经3次重复实验后，则可认为该药有降血糖作用。若为降血糖新药，除有确切的降血糖作用外，与已知药对比，应具备特点优于现有药物。
药物在配制和给药途径上有以下注意事项。
①配制：溶下水的药物可配成水溶液，对不溶于水的单一成分，可加少量吐温或0．5％羧甲基纤维素制成混悬液。
②途径：第一类新药应当用两种以上给药途径，其中一种必须是推广临床使用的给药途径。
③剂量：应设高、中、低三个剂量组，按体重给药。
（1）类似1型糖尿病动物模型1型糖尿病的病因主要是胰岛B细胞受到破坏，不能或较少合成和分泌胰岛素，导致自身胰岛素量绝对不足，引起血糖升高。1型糖尿病动物模型主要是通过化学试剂破坏胰岛细胞造模或因为遗传性因素，胰岛B细胞受到细胞介导的自身免疫性破坏而产生的。
①化学试剂诱发的高血糖动物模型：常用四氧嘧啶或链脲霉素，二者皆可选择性破坏胰岛B细胞，诱发动物高血糖，为1型糖尿病模型。给药前应测定动物的血糖值（常用葡萄糖氧化酶法）。选禁食2～8h（根据不同品种动物决定）血清葡萄糖值在180mg／dl以上者。分组时各组动物平均血糖值相差应不大于20mg／dl。
四氧嘧啶高血糖动物模型：
【原理】四氧嘧啶是胰岛B细胞毒剂，通过产生超氧自由基而选择性地破坏B细胞，导致胰岛素缺乏而引起实验性糖尿病。
【方法】给药方式及剂量：四氧嘧啶通常采用静脉给药，也可腹腔注射。根据动物的敏感性、给药途径及试剂来源的不同，剂量各异。
用四氧嘧啶造模有以下几点注意事项。
四氧嘧啶水溶液不稳定，对光敏感，故最好配制使用棕色容器，用生理氯化钠溶液配制，现用现配，造模时溶液冰浴。四氧嘧啶不能引起豚鼠糖尿病。四氧嘧啶糖尿病大鼠模型形成后（2～4周），少数动物的高血糖会自行缓解。四氧嘧啶能使猫、犬形成永久性糖尿病。四氧嘧啶的血浆半衰期为1～2min，故注射时推药的快慢也影响到模型的形成率。
链脲菌素（STZ）高血糖动物模型：
【原理】链脲菌素结构中的亚硝基脲具有细胞毒性，去氧葡萄糖部分使之易于进入B细胞，然后通过自由基损伤B细胞，造成胰岛素缺乏。一次注射较大剂量STZ可致B细胞坏死而无胰岛炎，若以小剂量STZ连续给予动物注射，可产生胰岛炎及相关糖尿病，后者涉及T细胞参与的自身免疫机制。
【方法】给药方式及剂量：大鼠常用量为60～80mg／kg（静脉注射或腹腔注射），小鼠为100～150mg／kg（静脉注射或腹腔注射）。注射72h后，血糖可稳定升高。测定血糖值。作为分组依据。
用链脲菌素造模有以下几点注意事项。
STZ水溶液在室温下极不稳定，所以需用0．1mol／L柠檬酸缓冲液（pH4．0～4．5）临用前冰上配制。
STZ高血糖大鼠模型与四氧嘧啶高血糖大鼠模型比较，高血糖不易自行缓解，因此观察周期较长的实验应选用STZ高血糖大鼠模型。
动物注射STZ前饮食时间的长短与STZ剂量、模型形成率有关，一般禁食过夜较为合适。
②自发性糖尿病动物模型：这种动物有自身免疫病因参与，胰岛B细胞受损，因而胰岛素缺乏，血糖升高。常用于研究1型糖尿病的病因及病理生理等。如NOD小鼠、BB大鼠和LEW．1AR1／zlm－idddm大鼠等。有的尚需从国外进口，培养和饲养条件要求较严格。
（2）类似2型糖尿病动物模型2型糖尿病病因复杂，大多数2型糖尿病的代谢异常为；胰岛素抵抗，胰岛素分泌障碍，肝糖输出增加。在大多数2型糖尿病中，胰岛素抵抗是最先出现的，然后从糖耐量减退（IGT）发展为糖尿病。当B细胞还有胰岛素分泌功能时，在一段时间内胰岛B细胞代偿性增加胰岛素的分泌以维持血精的稳定，但失代偿出现B细胞分泌功能障碍时，逐渐地发展为糖尿病。
①化学试剂诱导（小剂量）STZ＋高热量饲料诱导的糖尿病动物模型
【原理】给予大鼠注射小剂量STZ，造成胰岛B细胞轻度损伤，使多数动物产生糖耐量异常。在此基础上，给动物喂以高热量饲料，动物可有肥胖伴有高血脂、高胰岛素血症及胰岛素抵抗等症状产生，血糖轻度升高。
【方法】给大鼠（Wistar或SD）腹腔注射STZ（25～30mg／kg），2～3周后选取糖耐量异常的动物加喂高热量饲料，约8～10周后形成模型。
这类模型相对较为可靠、稳定，造模成本低于遗传性动物模型，适用于胰岛素增敏剂的筛选及机制研究。
②高脂饮食诱发2型糖尿病动物模型：采用占摄入热量61％的高脂饮食（主要是饱和脂肪酸的动物脂肪），饲养动物8周，大鼠可出现肥胖和高胰岛素血症，并且葡萄糖耐量和胰岛素耐量实验显示产生明显的胰岛素抵抗，甘油二三酯和总胆固醇明显升高，是一种可靠的胰岛素抵抗模型。
用脂肪占总热能60％的高脂饮食喂养C57BL／6小鼠2～3个月，可诱导产生高胰岛素血症、肥胖及血脂代谢异常，胰岛素抵抗症状明显。不足之处是实验成本较高，造模时间较长。
③自发性糖尿病动物模型：国外开发口服抗糖尿病及并发症的新药选用的动物模型，种类较多，大鼠模型有zucker Diabetic Fatty（ZDF）、Goto－Kakizaki（GK）、SHR／N－cp、OLETF大鼠等，小鼠模型有ob／ob，db／db，Nagoya－shibata－yasuda（NSY）、T－KK，yellow－KK、NZO小鼠等。大多自国外引进，在特定条件下培育与饲养。
（3）正常动物某些有刺激胰岛素分泌的降血糖药物（磺酰脲类），不宜选用化学试剂诱发的高血糖动物模型，但可以降低正常动物血糖，因此评价新药时可选用正常动物。
（4）其他动物模型
①肥胖性胰岛素抗性MSG动物模型给出生2天的新生小鼠或大鼠皮下注射大剂量L－谷氨酸钠（MSG）（每天4g／kg），连续7天，第21天后断乳，约8周开始出现肥胖，并逐步出现脂代谢异常、胰岛素抵抗等特征。该模型的局限性在于与人类发病情况相差较远，且模型动物血糖水平并不高。
②高血糖高血脂金黄地鼠模型：以小剂量STZ（30－40mg／kg）给6～10周龄（体重50～80g）金黄地鼠腹腔注射，可使血糖、血脂同时升高。
③糖尿病并发症模型：主要是应用上述类似1、2型糖尿病动物在较长的病程中发展为并发症，以微血管为主。如以STZ诱发高血糖大鼠的神经、肾及眼底病变；以蔗糖诱发SHR－cp大鼠的肾病；以半乳糖形成大鼠的糖性白内障等。建立该类模型需要较长时间。
2．体外模型
根据与糖尿病相关的细胞或分子水平的特异靶点而建立，可作为药物的初筛，也可探讨药物的作用机制。
3．细胞模型
可选用糖尿病、转基因动物或正常动物的组织进行原代细胞培养，也可选用特定的细胞株，如胰岛或B细胞、肝细胞、肌肉细胞及脂肪细胞。
4．酶抑制剂／激动剂筛选模型
这类模型是针对糖代谢不同通路的关键酶进行机制研究时采用的模型。
（三）实验方法
1．降糖药物药效评价方法
（1）血糖值测定实验前动物禁食（自由饮水）2～8h，然后给药，给药后2h取血，测定血清葡萄糖值。给药可采用次性或连续数日给药。葡萄糖含量测定的方法主要有葡萄糖氧化酶试剂盒、己糖激酶试剂盒以及血糖仪。其中己糖激酶相对于葡萄糖氧化酶法的优点是受溶血的干扰影响较小，血糖仪测定方法最方便但价格较贵。
（2）糖耐量实验
①葡萄糖耐量实验
【原理】动物给子一定量葡萄糖负荷后，血糖先升高，经过一定时间后，葡萄糖合成糖原贮存或分解，血糖恢复到空腹水平。如果服用一定量葡萄糖后，间隔一定时间测定血糖，观察血糖浓度的变化，借以推知机体葡萄糖的代谢情况。
【方法】实验时禁食动物先给药，继续禁食2h后取血（为零时），然后，腹腔注射葡萄糖（2g／kg）或口服葡萄糖（2g／kg），测定给糖后30min、60min及120min的血糖值或计算血糖曲线下面积（AUC）。
Auc［mg／（dl·h）］＝（BG0＋BG50）×0．5／2＋（BG30＋BG60）×0．5／2＋（BG60＋BG120）×1／2（BG0、BG30、BG60、BG120分别代表给予胰岛素刺激后0．30、60、120min时的血糖值）。Auc的单位根据所用血糖值的单位不同可表示为mmol（L·h）或mg／（dl·h）。一般正常动物选用优降糖（20mg／kg）作为用性药，高糖动物选用二甲双胍（2mg／kg）作为阳性药。
②口服蔗糖耐量实验
【原理】动物给以一定量蔗糖负荷后，蔗糖在体内转化为葡萄糖，血糖升高，经过一定时间后，葡萄糖合成糖原加以贮存或分解，血糖恢复到空腹水平。如果服用一定量蔗糖后，间隔一定时间测定血糖，观察血糖浓度的变化，借以推知机体蔗糖的代谢情况，这个测定即称为蔗糖耐量实验。同时服用药物，可观察药物对α－糖苷酶的影响。
【方法】实验时动物禁食过夜，取血（为零时），然后同时给药及蔗糖负荷（4g／kg），测定给糖后30min、60min及120min的血糖值或计算血糖曲线下面积。以阿卡波糖（100mg／kg）作为阳性药。
③口服淀粉耐量实验
【原理】动物给予一定量淀粉负荷后，淀粉在体内转化为葡萄糖，血糖升高，经过一定时间后，葡萄糖合成糖原贮存或分解，血糖恢复到空腹水平。如果服用一定量淀粉后，间隔一定时间测定血糖，观察血糖浓度的变化，借以推知机体对淀粉的代谢情况。
【方法】实验时动物禁食过夜，取血（为零时），然后同时给药及淀粉负荷（3g／kg），测定给糖后30min、60min及120min的血糖值或计算血糖曲线下面积。以阿卡波糖（100mg／kg）作为阳性药。
