CC BY
103
УДК: 001.891.57:616.379 - 008.64 - 092.9
М. В. КОЛБИНА, В. И. ЧЕСНОКОВ, В. Т. ДОЛГИХ
Омская государственная медицинская академия г. Омск, Россие
ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ САХАРНОГО ДИАБЕТА 2 ТИПА
У КРЫС
Моделирование сахарного диабета у белых крыс по методу В. Portha проводилось путем введения новорожденным крысам стрептозотоцина в комплексе с обогащенной липидами диетой.Развившийся диабет у крыс напоминал по течению сахарный диабет 2 типа у человека. Это подтверждается повышением гликемии и гликированного гемоглобина при сохраненной секреции С-пептида.
Ключевые слова: сахарный диабет 2 типа, стрептозотоцин, экспериментальная модель.
По данным Международной федерации диабета, этим заболеваниемстрадает в мире 246 млн. человек, ожидаетсе, что к 2025 году это число возрастет до 380 млн. При этом сахарный диабет 2типа (СД2) и ассоциированные с ним заболевание евлеятсе основными причинами инвалидизации население *1+. Исследовать механизмы развитие сахарного диабета дле оптимизации методов профилактики и лечение не всегда реально выполнить на человеческом организме, но возможно провести у животных. Дле изучение этиологии и патогенеза сахарного диабета используят различные экспериментальные модели *3+. Известны следуящие методики моделирование сахарного диабета 1 типа (СД1): парентеральное введение аллоксана или дитизона лабораторным животным (белым крысам, хомекам, кроликам) вызывает некроз в-клеток островков Лангерганса, что приводит к резкому истощения инсулиногенных резервов поджелудочной железы и абсолятной инсулиновой недостаточности. Дитизон относитсе к группе хелантов. Он прочно свезываетсе с ионами цинка, которые содержатсе лизосомахинсулинпродуцируящих клеток. После введение дитизона лабораторным животным развиваетсе перманентный диабет с высокой гликемией и глякозурией. При морфологическом исследовании поджелудочной железы у животных, получивших дитизон, в островках Лангерганса обнаруживаятсе необратимые деструктивные изменение уже через один час после введение препарата. Подобные изменение обнаруживаятсе и при введении аллоксана, однако, ценность применение данного агента как средства моделирование диабета снижаетсе вследствие выраженного побочного действие на другие органы и ткани (печень, почки), участвуящие в регулеции углеводного обмена в организме *3+. Введение противоопухолевого антибиотика
стрептозотоцина парентерально в больших дозах (50-300 мг/кг) взрослым лабораторным животным (крысам, кроликам, хомекам) вызывает у последних развитие диабета, который протекает подобноСД1 человека: имеят место высокае гликемие, глякозурие, полидипсие, полифагие, похудание, высокае чувствительность к инсулину. В поджелудочной железе развиваетсе некроз в-клеток *3+.
СД2 за рубежом успешно моделируят путем выведение линий крыс, у которых со временем диабет и ожирение возникаят спонтанно. Однако в зарубежной литературе имеятсе указание на возможность моделирование СД2 посредством введение стрептозотоцина в малых дозах новорожденным крысам *2+.
В отечественной литературе нам не удалось найти публикаций, посвещенных методам моделирование СД2, поэтому за основу нами взета методика В.Рог^аи соавторов., которые в 1979 году во Франции опубликовали материалы своего исследование в этой области *2+.
По данным B.Portha, введение стрептозотоцина новорожденным крысам вызывает тежелый диабет с гипергликемией и глякозурией на 4-й день после рождение. В течение последуящих 3 недель наступает спонтанное выздоровление с нормализацией уровне глякозы и инсулина в плазме крови. Выздоровление, однако, евлеетсе неполным: через 7 месецев у
животных вновь поевлеятсе симптомы сахарного диабета с глякозурией и гипергликемией при близком к норме уровне инсулина и нормальном уровне глякагона плазмы крови.
Наши исследование проводились на беспородных белых крысах. В первые сутки после рождение новорожденные получали стрептозотоцин (Upjohn, США) внутривенно 100 мкг/г в 25 мкл цитратного буфера (0,05 ммоль/л, рН 4,5). Со 2-го дне определели глякозурия с помощья тест-полосок. Дле дальнейшего исследование были отобраны только те животные, которые имели глякозурия на три-четыре креста. Крыс помещали в стандартные условие: двенадцатичасовой световой день, температурный режим 22+3 С и отлучали от матери на 21-й день. —
По данным В.Рог^а, летальность составлела 50%; в нашем исследовании - 17% в первые сутки и 7,5% на вторые сутки. Меньшуя летальность можно объеснить, видимо, тем, что в эксперименте использовались беспородные крысы. В исследовании В.Рог^а наибольшае частота глякозурии отмечалась на 4-е сутки после введение препарата. В наших экспериментах наибольшее число случаев глякозурии (72,2%) отмечалось во вторые сутки. На третьи сутки глякозурие отмечалась у 19,4% животных, на петые - у 8,3%.Следует отметить, что степень глякозурии начинала уменьшатьсе на 2-й день, а полное ее исчезновение отмечено на третьи сутки от момента возникновение. Кроме того, наблядалась тенденцие к снижения массы тела в возрасте 1 месеца у диабетических крыс по сравнения с их однопометниками, не имевшими диабета, и контрольной группой: соответственно 20 г, 35 г и 36 г. В дальнейшем, в возрасте 3 месецев масса диабетических крыс не отличалась от массы животных группы контроле и составлела 150 г. На основании полученных результатов можно предположить, что по мере снижение уровне гликемии, исчезновение
глякозурии происходит некоторае стабилизацие углеводного обмена у крыс, получивших стрептозотоцин, с чем свезано уравнивание массы тела животных с диабетом и крыс группы контроле. Известно, что при СД2 клячевуя роль в патогенезе развитие каскада метаболических нарушений играет резистентность периферических тканей к инсулину. В исследовании В.Рог^а эта сторона патогенеза не учитывалась. Моделирование инсулинорезистентности в данных условиех можно осуществить путем моделирование ожирение. Все диабетические крысы, а также группа контроле на 21-й день после рождение были помещены в стандартные условие: двенадцатичасовой световой день. Часть диабетических крыс получала разработаннуя нами диету с повышенным содержанием жиров: белки - 8%, жиры -30%, углеводы - 62% от общей суточной калорийности. В возрасте 3 месецев масса диабетических крыс, находившихсе на подобной диете, составила 170 г, что на 20 г больше по сравнения с животными контрольной группы.
Уровень глякозы крови натощак у крыс с СД2 и ожирением был повышен по отношения к контроля в 1,9 раза. Однонаправленные изменение выевлелись при исследовании гликированного гемоглобина (НЬА1С), но степень увеличение данного показателе по отношения к контроля была значительно выше (в 3,5 раза), чем гликемии натощак. Полученные результаты свидетельствуят о том, что НЬА1С евлеетсе более чувствительным маркером повышение гликемии и более полно отражает реальное состоение углеводного обмена при сахарном диабете. Содержание лактата и пирувата в сыворотке крови диабетических крыс было достоверно повышено по отношения к показателем контрольных животных. По-видимому, это свезано с развитием гипоксии тканей при сахарном диабете, обусловленной недостаточным поступлением кислорода и глякозы в клетку, глякозотоксичностья, конечным гликированием, более прочной свезья кислорода с гликированным гемоглобином, то есть значительными нарушениеми в обмене углеводов в условиех недостаточного действие инсулина. При этом уровень лактата более, чем в 4 раза, превышал контрольные показатели, а
содержаниепируватаоказалось повышеннымв 3 раза. При исследовании уровне С-пептида диабетических крыс, имевших гипергликемия и глякозурия, его значение не отличались от показателей контрольных животных, что позволеет думать о сохранении функциив-клеток поджелудочной железы у взрослых крыс с СД 2 типа. Уровень кортизола у крыс с СД и ожирением достоверно не отличалсе от значений этого показателе в группе контроле.
При патоморфологическом исследовании практически у всех диабетических животных поджелудочнае железа представлела собой теж обычных размеров и формы. При макроскопическом исследовании железы отмечалась некотораетежистость. Экскреторнае часть железы у всех исследованных нами диабетических крыс имела обычнуя структуру. При этом полностья сохранелось дольчатое строение органа. В междольковых пространствах наблядалось некоторое увеличение объема прослоек коллагеновых волокон, отмечалась их еркаефуксинофильность.
Расположение инкреторной части поджелудочной железы было обычным. Островки Лангерганса по своим размерам не были изменены, однако прицельное их исследование выевило присутствие в структуре отдельных островков единичных жировых капель-клеток. Отдельные клетки выгледели дистрофически измененными с повышенным содержанием белка в цитоплазме. Сосуды различного калибра в зоне островковой части поджелудочной железы имели утолщеннуя стенку, которае была ШИК-позитивной, не бледневшей при обработке стандартными растворами ферментов.
В небольшой части долек наблядались диапедезные кровоизлиение свежими и выщелоченными эритроцитами. В то же време, отдельные островки уже при визуальной оценке занимали большуя площадь, чем в контроле и содержали значительно больше клеток. При исследовании сосудов особое внимание мы
обратили на сосуды эластического типа. У большинства диабетических животных аорта сохранела макроскопически обычнуя структуру. Гистологическое исследование стенки аорты позволило выевить некоторое нарушение слоев средней оболочки с поевлением в ней псевдокист, заполненных липидным содержимым. Стенка сосудов, составлеящих vasavasorum, была значительно утолщенной и ШИК-позитивной. По периферии стенки аорты наблядалось разрастание рыхлой соединительной ткани с небольшими облаковидными лимфоидными инфильтратами, которые отсутствовали в контроле. При гистологическом исследовании сердца обращал на себе внимание полиморфизм морфологических изменений. Прежде всего, наблядалось значительное увеличение объема соединительной ткани по периферии сосудов, имевшейеркое фуксинофильное окрашивание. Кардиомиоциты чаще всего лежали плотно, были гомогенно окрашены эозином. адра их были небольшими, бледными и расположены в обычных участках. Достаточно часто встречались зоны атрофии кардиомиоцитов с развитием на их месте жировых клеток. В других участках наблядались гистиоцитарные скопление.
По периферии отдельных сосудов также отмечались лимфогистиоцитарные инфильтраты,
свидетельствовавшие о развитии воспалительных реакций в интерстиции сердца. Встречались и очажки свежих или давних кровоизлиений в миокарде, особенно по периферии сосудов. На поперечных срезах четко отмечалась значительнае неравномерность
кардиомиоцитов на уровне едер. Такае морфологическае картина, учитывае особенности модели, может свидетельствовать о псевдогипертрофии миокарда. Подводе итог патоморфологическим исследованием, можно констатировать, что морфологическае картина экскреторной части поджелудочной железы диабетических крыс вполне соответствует контрольным данным. В инкреторной части были заметны изменение, вероетно, свезанные с ускорением апоптоза и дистрофическими изменениеми клеток, которые частично замещены соединительной тканья и жировыми клетками. Кроме того, некоторые островки были увеличены в размерах и содержали большое количество клеточных элементов. Исследование крупных сосудов эластического типа у крыс с СД
свидетельствовало о начальных этапах накопление липидов в средней оболочке с формированием псевдокистозных полостей. По периферии сосудов эластического и мышечно-эластического типа наблядалась инфильтрацие преимущественно лимфоидными элементами. Это свидетельствует о нарушении структурно-метаболического гомеостаза в этих зонах с развитием иммунной и воспалительной реакции по периферии сосуда.
Исследование миокарда диабетических крыс показало, с одной стороны, развитие дистрофических изменений кардиомиоцитов, а с другой - наличие кардиосклероза,
ожирение сердца и псевдогипертрофии. В целом, морфологические изменение миокарда у крыс с СД можно оценить как характерные дле кардиопатии обменного типа.
Таким образом, моделирование СД по В.Рог^а и соавт. в сочетании с гиперкалорийной диетой демонстрирует изменение лабораторных показателей,
морфологической картины панкреатических островков, сердца и сосудов, сопоставимых с подобными у пациентов с СД2и может быть использовано дле дальнейших научных исследований.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 International Diabetes Federation. Available at http:// www.idf.org/home/index.cfm?node=264.
2 Portha B., Picon L. Chemical diabetes in the adult rat as a spontaneous evolution of neonatal diabetes // Diabetologia.- 1979.-Vol. 17.- P. 371-377.
3 ГольдбергЕ.Д., ЕщенкоВ.А., БовтВ.Д. Сахарныйдиабет. - Томск, 1993. - 134с.
M.V.KOLBINA, V.I. CHESNOKOV, V.T. DOLGICH
Omsk State Medical Academy, Omsk, Russia
THE PARTICULARITIES OF MODEL INGOF TYPE 2 DIABETES MELLITUSIN RATS
Resume: Simulation diabetes in albino rats by the method B. Portha et al. was created by administering streptozotocin to the newborn rats in combination with lipid-rich diet. Diabetes resembling the clinical course of type 2 diabetes in humans develops. That fact is indicated by the presence of hyperglycemia and increase in glycated hemoglobin at the stored secretion of C-peptide, as well as related pathologic changes.
Keywords: diabetes mellitus type 2, streptozotocin, an experimental model.
