CC BY
35
АктуальН проблеми сучасно!' медицини
УДК 616-092.9+616.379-008.64+616.37+616-08+615.253.349.7 ванцв О.Р.
ВПЛИВ ТРИВАЛОГО ВВЕДЕННЯ ЕКСЕНАТИДУ ТА 1НСУЛ1НУ НА УЛЬТРАСТРУКТУРНУ ОРГАН1ЗАЦ1Ю ПIДШЛУНКОВОÏ ЗАЛОЗИ ПРИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМУ ЦУКРОВОМУ Д1АБЕТ1
ДВНЗ «1вано-Франмвський нацiональний медичний ушверситет»
Були вивчен морфолог1чн1 змни п'дшлунково'У залози, як розвивалися при експериментальному цук-ровому д'абет'! (ЕЦД) та його л1куванн1 ¡нсул1ном i ексенатидом, тривале введення яких морфологi-чно проявлялося покращенням вуглеводного обмну i посиленням вдновних процесв у остр'вцях ni-дшлунковоУ залози. ГИдтвердження цього е зростання середньоУ площi острiвцiв (мкм2), середньоУ к'тькостi острiвцiв на 1 мм2, сп'тв'дношення 1нсул'1ноцит'1в/глюкагоноцит'1в впродовж експерименту i часткове в'дновлення типово'У ультраструктурно'У оргашзацИ ендокриноцит'в острiвцiв пдшлун-ково'У залози.
Кпючов1 слова: остр1вець пщшлунково!' залози, ¡нсулЫоцит, глюкагоноцит, л1кування, ¡нсулЫ та ексенатид.
Дослiдження, висвтлен у статтi, е фрагментом науково-дослiдноï роботи (НДР) кафедри анатом/У людини, оперативноÏ хiрургiïта топографiчноï анатомп «Оптимiзацiя комплексного лiкування морфолоячних ушкоджень травно'1, ендокринноУта сечостатевоУ систем при цукровому дiабетi» (№ держ. реестрацП 0113U000769), що проводиться згiдно плану виконання комплексних НДР 1вано-Франювського национального медичного ушверситету.
Вступ
Ураження ос^в^в шдшлунково!' залози, при яких зменшуеться ктькють шсулшоципв, остан-шм часом набуло значного поширення i на сьо-годшшнш день посщае 3 мюце пюпя серцево-судинних та онкопопчних захворювань [2, 6]. Доведено, що поп^ерашя цукрового дiабету з використанням рiзних фармакопопчних груп за-рекомендувала себе краще, шж монотерашя [811]. Ми уже вивчали вплив ексенатиду на пере-б^ ЕЦД [4], який ультраструктурно проявлявся посиленням синтетичних процеав в ендокрино-цитах, проте значного покращення вуглеводного обмшу ми не спостер^апи. Тому для корекци останнього було вирiшено додатково вводити пролонгований шсулш гпаргiн, що повинно спри-яти попiпшенню проткання захворювання i вщ-новленню структури ос^в^в.
Мета роботи
Метою роботи було встановити особпивосл ультраструктурних змш пiдшпунковоï залози при експериментапьнiй терапГГ стрептозотоцинового цукрового дiабету щурiв ексенатидом та шсупшом.
Об'ект i методи дослщження
Експеримент проведений на 20 щурах-самцях пiнiï Вютар, яких утримувапи у стандарт-них умовах вiварiю навчально-науково'Г пабора-торiï морфопогiчного анапiзу 1ФНМУ. Утримання тварин та експерименти проводипися вщповщно попожень «бвропейсько' конвенцiï про захист хребетних тварин, як використовуються для ек-спериментiв та шших наукових цiпей» (Страсбург, 2005), «Загальних етичних принципiв екс-перимен^в на тваринах», ухвапених П'ятим на-цiонапьним конгресом з бiоетики (Кив, 2013).
Щурiв розподiпено на двi групи: I контропьну (n=10) - тварини з ЕЦД; II експериментапьну (n=10) - тварини з ЕЦД, яким з 14 доби експе-
рименту розпочинапи медикаментозну терашю шдукованого стрептозотоцином дiабету [5]. Для цього пщдослщним тваринам ранком п/ш вводили шсулш гларгш (Лантус), а ввечерi - ексенатид (Баета). Перерахунок середньотерапевтичноГ кувальноГ дози препара^в на масу тiпа щурiв проводили за константами бiопогiчноï активност кожного з них [3]. Забiр матерiапу для дос™-дження вщбувався на 56 та 70 доби експерименту. Для пстолопчного дослщження пщшлункову запозу фiксувапи в 10% розчиш нейтрального формапiну, виготовпяпи парафiновi блоки, на мiкротомi робипи зрiзи товщиною 5 мкм, пiспя 1х забарвпення вивчали пiд свiтповим мiкроскопом МС 300 i фотографувапи за допомогою цифро-воГ камери для мiкроскопу DCM 900. Для елект-ронномiкроскопiчного доспiдження матерiап фк-сувапи в 2,5% розчиш гпютарового альдепду протягом 24 годин, виготовпяпи епоновi блоки, ультратоню зрiзи робипи на мiкротомi TESLA BS 490 A, контрастування зрiзiв здiйснювапи в 4% розчиш урашпацетату при температурi +40, вивчали пiд мiкроскопом ПэМ-125 К, виготовпяпи епектронограми. Iдентифiкацiю пстоструктур ш-дшпунковоГ залози проводили у вщповщносп з гiстопогiчною термiнопогiею [1]. Морфометрично оцшювапи середню кiпькiсть ос^вщв на 1 мм2, середню ппощу ос^вщв (мкм2), середню ктькють iнсупiноцитiв, гпюкагоноцитiв та Гх стввщ-ношення. Значення отриманих резупьтатiв ста-тистично опрацьовувапи.
Результати дослiдження та ïx обговорення
У всi термши експерименту гiстопогiчна картина шдшлунково! залози характеризуеться од-нотиповою будовою екзокринноГ частини, що представлена часточками, роздтеними мiжчас-точковоми перегородками. Ацинуси, ям входять до складу часточок, утвореш центроацинозними кпiтинами та екзокриноцитами, цитоплазму яких
В1СНИК ВДНЗУ «Укралнсъка медична стоматопог1чна академЫ»
можна розмежувати на базальну (ядровмюна зона) та аткальну (зимогенна зона) частини (рис. 1). Система вивщних проток представлена вставними, внутршньочасточковими, мiжчасточ-ковими, екскреторними протоками, що злива-ються у протоку пщшлунковоТ залози. Острiвцi пiдшлунковоT залози в сукупностi належать до ендокринноТ частини, штини якоТ синтезують гормони i вiдiграють важливу роль в регуляцп метабол1зму.
Рис. 1. Ультраструктура екзокриноцита п'1дшлунково)'залози щура на 56 добу розвитку ЕЦД при лкуванн ексенатидом та '¡нсул'том.
1 - ядро, 2 - цитоплазма, 3 - гранули зимогену, 4 - ендоплазматична стка, 5 - вставна протока. Елект-ронограма. Зб. х 6400.
На 56-у добу експерименту застосування ек-сенатиду та ЫсулЫу в терапи цукрового дiабету показало, що середня ктькють острiвцiв на 1 мм2 складала 5,32±0,21, а середня площа острь в^в - (6428,51±798,24) мкм2, стввщношення ш-сулiноцитiв/глюкагоноцитiв - 4,03±0,13. Рiвень глюкози кровi, у порiвняннi з нелiкованими тва-ринами, знизився в 2,02 рази. Ультраструктурно ктькють ендокриноци^в iз вираженими патоло-гiчними змiнами мембранних органел, порiвняно з контролем, значно зменшувалась. В окремих ЫсулЫоцитах спостерiгалася вакуолiзацiя цито-плазми, розширення цистерн гранулярноТ ендо-плазматичноТ сiтки, трансформацiя мiтохондрiй з деструк^ею гребенiв та гомогенiзацieю матрик-су, злиття «порожых» секреторних гранул у невелим вакуолi. Проте бтьшють iнсулiноцитiв по-лiгональноT форми, середня ктькють Тх стано-вила 68,9±0,21. В них вiдмiчали збереження но-рмальноТ ультраструктурноТ органiзацiT внутрш ньоклiтинних органел: велику кiлькiсть секреторних гранул В-типу в цитоплазму наявнють ль нiйно видовжених м^охондрм. Електронномк-роскопiчна картина бiльшостi ядер та ядерець суттевих змн порiвняно з контролем, не зазна-вала. Поряд iз протоками i посеред ацинуав пь дшлунковоТ залози в^^чали наявнiсть поодино-ких ендокриноцитiв або Тх скупчення, що е свщ-ченням посилення синтетичних процеав у щурiв експериментальноТ групи (рис. 2).
Рис. 2. Поодинокий «протоковий» ендокриноцит з числен-ними секреторними гранулами щура на 56 добу розвитку ЕЦД при л^ванн ексенатидом та Iнсул'том.
1 - ядро, 2 - цитоплазма, 3 - секреторн гранули глюкагоноцита, 4 - плазмолема, 5 - ф'!бробласт, 6 - екзокриноцит.
Електронограма. Зб. х 6400.
ЗмЫи окремих глюкагоноци^в при терапи цукрового дiабету характеризувалися набуханням мтохондрм, просвтенням Тх матриксу, частко-вим руйнуванням гребеыв, неоднородною карю-плазмою ядер, крайовою конденсацiею хроматину, злиттям секреторних гранул А-типу у кон-гломерати. Проте бтьшють глюкагоноцилв збе-рiгали ознаки звичайноТ ультраструктурноТ орга-нiзацiT, середня Тх ктькють у цей термЫ стано-вила 17,1±0,39. Глюкагоноцити в основному були розташованi на периферiT острiвця, мали бь льшi розмiри вщ iнсулiноцитiв, ядра бiднiшi на гетерохроматин, а ультраструктура мембранних органел наближалась до такоТ ж у нормi (рис. 3), тодi як у першм групi без лiкування в цитоплазмi багатьох ендокриноцитiв спостерiгались ознаки балонноТ дистрофiT. При вивченнi секреторних гранул контрольно'!' групи звертало на себе увагу зменшення Тх ктькост та полiморфiзм (перева-жали гранули невеликих розмiрiв, деякi не мю-тили електроннощтьоних речовин).
ж
•а: »■ «.
«Л.Ч*
I
"V
У'-'Фг;
Ч" ■■
- ; -"А: ч '
■ % .V *
Рис. 3. Фрагмент глюкагоноцита остр'!вця п'1дшлунково)' залози щура на 56 добу розвитку ЕЦД при л^уванн ексенатидом та Iнсул'том. 1 - ядро, 2 - ядерце, 3 - гранулярна ендоплазматична стка, 4 - секреторн гранули глюкагоноцита, 5 - м'тохондр'т, 6 - секреторн гранули соматостатино-цита. Електронограма. Зб. х 9600.
Тривале введення ексенатиду та ЫсулЫу при ЕЦД показало, що на 70-у добу вщ початку експерименту рiвень глюкози в кровi тварин скла-дав (7,01±0,36) ммоль/л (що у 2,34 рази менше
Актуальн проблеми сучасно! медицини
вiд контрольно! групи), середня ктькють ocTpiB-qiB на 1 мм2 становила - 5,98±0,81, а середня площа ocтpiвцiв - (6781, 17±932,15) мкм2, ств-вiднoшення Ысулшоци^в/ глюкагoнoцитiв -4,01±0,18. Ультраструктура бтьшост ендокри-нoцитiв щуpiв экспериментально! групи набли-жалася до тако! ж у нормк Бiльшicть шсулЫоци-^в були poзмiщенi компактними групами в центpi ocтpiвцiв, в цитoплазмi вiзуалiзувалocя округле ядро, частково змiщене до одного з по-люciв кттини, в нуклеoплазмi ядерця poзмiщенi ексцентрично бiля нуклеолеми з piвнoмipним розподтом гетеро- i евхроматину. Поруч з ядром виявлялись елементи комплексу Гольдж^ структура бтьшост мiтoхoндpiй збережена, в цитoплазмi наявна велика ктькють секреторних гранул В-типу. На фон мiгpацil секреторних гранул до плазмолеми !х poзмipи зменшувались, що е наcлiдкoм ущiльнення !х вмюту за рахунок втрати води. Проте в деяких Ысулшоцитах щуpiв експериментально! групи збеpiгалиcя дегенера-тивнi змши: в ядрах збiльшений вмicт гетерох-роматину, цитоплазма оптично щiльна, зменше-нi poзмipи клiтин i ктькють секреторних гранул, наявш чиcленнi вакуoлi невеликих poзмipiв. В ек-зокриншй чаcтинi пщшлунково! залози при медикаментозному лкуванш вiдмiчали наявнicть поо-диноких ацинаpнo-ocтpiвцевих клiтин [7], в цито-плазмi яких вiзуалiзувалиcя гранули зимогену i се-кpетopнi гранули В типу, що може бути доказом компенсаторно-вщновних процеав (рис. 4).
Рис. 4. Ацинарно-остр1бцева клтина тдшлунково/ залози щура на 70 добу розвитку ЕЦД при л'куванн'! ексенатидом та ¡нсул1ном.
1 - цитоплазма, 2 - секреторн гранули, характеры! для ¡нсул'/ноцита, 3 - гранули зимогену, 3 - ендоплазматична атка, 4 - м1тохондр1я. Електроно-грама. Зб. х 10000.
У щуpiв контрольно! групи в ендокриноцитах наявш ознаки балонно! дистрофп, а також поси-лювалась дегщрата^я кттин, яка морфолопчно проявлялася зменшенням poзмipiв кттин за рахунок втрати внутршньокттинно! рщини, ущть-неням матриксу мiтoхoндpiй, зниженням ктькос-тi секреторних гранул.
Висновки
1. Тривале введення ексенатиду та ЫсулЫу гларпн щурам з ЕЦД дозволило знизити piвень глкемп у 2,02 та 2,34 рази вщповщно на 56-у та
70-у доби експерименту, в пopiвняннi з контрольною групою.
2. Морфометрично, вщновлення ocтpiвцiв rn-дшлунково! залози вщбувалося за рахунок збь льшення середньо! плoщi ocтpiвцiв 2мкм2), сере-дньо! кiлькocтi ocтpiвцiв на 1 мм , зростання стввщношення iнcулiнoцитiв/глюкагoнoцитiв впродовж медикаментозно! терапп iндукoванoгo дiабету, пopiвнянo з контролем.
3. Ультраструктурно, введення дocлiджуваних препара^в з 56-! до 70-! доби ЕЦД характеризуемся пiдcиленням процеав внутpiшньoклiтиннo! pегенеpацi!, що проявлялася вщновленням типо-во! opганiзацi! переважно ЫсулЫоци^в, появою малих ocтpiвцiв поблизу проток, поодиноких аци-наpнo-ocтpiвцевих клiтин серед ацинуав.
Перспективи подальших дослiджень
Отримаш результати не тiльки розкривають деяк аспекти вiднoвлення ocтpiвцiв пщшлунко-во! залози при ЕЦД, що мае теоретичне значен-ня, а й можуть слугувати базою для розробки схем лкування цукрового дiабету в ендокрино-лoгi!.
Лiтература
1. Пстолопчна теpмiнoлoгiя. Мiжнаpoднi теpмiни з цитологи та пс-тологи людини / Федеративний мiжнаpoдний кoмiтет з анатомь чно! термЫологи: Переклад з англ.вид.; Гicтoлoгiчна термЫоло-гiя. Мiжнаpoднi термЫи з цитологи та пстологи людини. - К. : «Медицина», 2010. - 304 с.
2. Скурихин Е.Г. Дифференцировка стволовых и прогениторных B-клеток поджелудочной железы в инсулинсекретирующие клетки у мышей при сахарном диабете / Е.Г. Скурихин, Н.Н. Ермакова, Е.С. Хмелевская [и др.] // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2013. - Т. 156, № 12. - С. 681686.
3. ДоклУчы дослщження лкарських заcoбiв : методичн рекомен-даци / За ред. член-кор. аМн Укра!ни О. В. Стефанова. - К. : Видавничий дiм «Авщена», 2001. - 528 с.
4. 1ван^в О.Р. Можливост вщновних змЫ ультраструктури пщш-лунково! залози на фoнi медикаментозно! корекци експеримен-тального цукрового дiабету / О.Р. 1ван^в // Галицький лкарсь-кий вicник. - 2015. - Т. 3, № 1. - С. 94-96.
5. Мюьгав В.А. Особливост будови панкреатичних ocтpiвцiв у ста-тевoзpiлих щуpiв та !х перебудова при експериментальному цу-кровому дiабетi 1-типу / В.А. Мюьгав // Вicник проблем бюлоги i медицини. - 2011. - Т. 2, № 2. - С. 185-187.
6. Селезнева Е.В. Современные представления о морфогенезе и регенерации островкового аппарата поджелудочной железы / Е.В. Селезнева // Вестник неотложной и восстановительной медицины.-2005. - Т. 6, № 1. - С. 151-154.
7. Туманский В.А. Патоморфологическая характеристика перестройки ацинарно-островковой ткани при тяжелом фиброзе поджелудочной железы у больных хроническим панкреатитом / В.А. Туманский, И.С. Коваленко // Патолопя. - 2013. - № 2. - С. 72-77.
8. Писарев В. Б. Ультраструктурные изменения р-клеток панкреатических островков при сахарном диабете на фоне введения БАД «Диабета» / В.Б. Писарев, Г.Л. Снигур, А.А. Спасов [и др.] // Морфологические ведомости. - 2010. - № 1. - С. 78-81.
9. Якимова Т.В. Влияние галеги лекарственной на течение экспериментального сахарного диабета / Т.В. Якимова, В.Н. Булко-ва, Т.М. Ухова // Бюлл. сибирской медицины. - 2006. - С. 146147.
10. Barnett A.H. Tolerability and efficacy of exenatide and titrated insulin glargine in adult patients with type 2 diabetes previously uncontrolled with metformin or a sulfonylurea: a multinational, randomized, open-label, two-period, crossover noninferiority trial / A. Barnett, J. Burger, D. Johns // Clin. Ther. - 2007. - Vol. 29. № 11. - P. 2333-2348.
11. Heine R.J. Exenatide versus insulin glargine in patients with suboptimally controlled type 2 diabetes: a randomized trial / R. J. Heine, L. F. Van Gaal, D. Johns [et al.] // Ann. Intern. Med. 2005. -Vol. 143, № 8. - P. 559-569.
В1СНИК ВДНЗУ «Украхнська медична стоматологгчна академЫ»
References
Gistologichna terminologija. Mizhnarodni termini z citologi'' ta gistologiY ljudini / Federativnij mizhnarodnij komitet z anatomichno''' terminologi'': Pereklad z angl.vid.; Gistologichna terminologija. Mizhnarodni termini z citologi''' ta gistologi'' ljudini. - K. : «Medicina», 2010. - 304 s.
Skurihin E.G. Differencirovka stvolovyh i progenitornyh B-kletok podzheludochnoj zhelezy v insulinsekretirujushhie kletki u myshej pri saharnom diabete / E.G. Skurihin, N.N. Ermakova, E.S. Hmelevskaja [i dr.] // Bjulleten' jeksperimental'noj biologii i mediciny. - 2013. - T. 156, № 12. - S. 681-686. Doklinichni doslidzhennja likars'kih zasobiv : metodichni rekomendaci''' / Za red. chlen-kor. AMN Ukra'ni O. V. Stefanova. -K. : Vidavnichij dim «Avicena», 2001. - 528 s. Ivanciv O.R. Mozhlivosti vidnovnih zmin ul'trastrukturi pidshlunkovo''' zalozi na foni medikamentozno'i korekci'' eksperimental'nogo cukrovogo diabetu / O.R. Ivanciv // Galic'kij likars'kij visnik. - 2015. - T. 3, № 1. - S. 94-96.
Mis'kiv V.A. Osoblivosti budovi pankreatichnih ostrivciv u statevozrilih shhuriv ta 'h perebudova pri eksperimental'nomu cukrovomu diabeti 1-tipu / V.A. Mis'kiv // Visnik problem biologi' i medicini. - 2011. - T. 2, № 2. - S. 185-187.
Selezneva E.V. Sovremennye predstavlenija o morfogeneze i regeneracii ostrovkovogo apparata podzheludochnoj zhelezy / E.V.
10.
11.
Selezneva // Vestnik neotlozhnoj i vosstanovitel'noj mediciny.-2005. - T. 6, № 1. - S. 151-154.
Tumanskij V.A. Patomorfologicheskaja harakteristika perestrojki acinarno-ostrovkovoj tkani pri tjazhelom fibroze podzheludochnoj zhelezy u bol'nyh hronicheskim pankreatitom / V.A. Tumanskij, I.S. Kovalenko // Patologija. - 2013. - № 2. - S. 72-77. Pisarev V. B. Ul'trastrukturnye izmenenija r-kletok pankreaticheskih ostrovkov pri saharnom diabete na fone vvedenija BAD «Diabeta» / V.B. Pisarev, G.L. Snigur, A.A. Spasov [i dr.] // Morfologicheskie vedomosti. - 2010. - № 1. - S. 78-81.
Jakimova T.V. Vlijanie galegi lekarstvennoj na techenie jeksperimental'nogo saharnogo diabeta / T.V. Jakimova, V.N. Bulkova, T.M. Uhova // Bjull. sibirskoj mediciny. - 2006. - S. 146147.
Barnett A.H. Tolerability and efficacy of exenatide and titrated insulin glargine in adult patients with type 2 diabetes previously uncontrolled with metformin or a sulfonylurea: a multinational, randomized, open-label, two-period, crossover noninferiority trial / A. Barnett, J. Burger, D. Johns // Clin. Ther. - 2007. - Vol. 29. № 11. - P. 2333-2348.
Heine R.J. Exenatide versus insulin glargine in patients with suboptimally controlled type 2 diabetes: a randomized trial / R. J. Heine, L. F. Van Gaal, D. Johns [et al.] // Ann. Intern. Med. 2005. -Vol. 143, № 8. - P. 559-569.
Реферат
ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ВВЕДЕНИЯ ЭКСЕНАТИДА И ИНСУЛИНА НА УЛЬТРАСТРУКТУРНУЮ ОРГАНИЗАЦИЮ ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ САХАРНОМ ДИАБЕТЕ Иванцив О.Р.
Ключевые слова: островок поджелудочной железы, инсулиноцит, глюкагоноцит, лечения, инсулин и эксенатид.
Были изучены морфологические изменения поджелудочной железы, которые развивались при экспериментальном сахарном диабете и его лечении инсулином и эксенатидом, длительное введение которых морфологически проявлялось улучшением углеводного обмена и усилением восстановительных процессов в островках поджелудочной железы. Подтверждением этому является рост средней площади островков (мкм2), среднего количества островков на 1 мм2, соотношения инсулиноцитов / глюкагоноцитов в течение эксперимента и частичное обновление типовой ультраструктурной организации эндокриноцитов островков поджелудочной железы.
Summary
INFLUENCE OF LONG-TERM ADMINISTRATION OF EXENATIDE AND INSULIN ON ULTRASTRUCTURAL ORGANIZATION OF PANCREAS IN MODELLED DIABETES MELLITUS Ivanziv O.R.
Key words: pancreatic islet, beta cells, alpha cells, treatment, and insulin exenatide.
The paper describes the morphological changes of the pancreas, which developed in experimental diabetes and its therapy with insulin and exenatide whose long-term administration resulted in morphologically marked improving carbohydrate metabolism and increasing regenerative processes in pancreatic islets. This was proven by the increase in the average area of the islands (^m2), the average number of islands per 1 mm , the relationship between beta cells and alpha cells during the experiment and partial reconstruction of typical ultrastructural endocrinocytes of pancreatic islands.
7
8
2
9
3
4
5
6
