РОЛЬ інсулярний І контрінсулярнихгормонів В ПАТОГЕНЕЗІ аллоксановим цукрового діабету У ЩУРІВ В ЕКСПЕРИМЕНТІ - Сучасні проблеми науки та освіти (науковий журнал)

бібліографічна ПОСИЛАННЯ

1 Михайличенко В.Ю. 1 Столяров С.С. 1

1 Медична академія імені С.І. Георгіївського Федерального державного автономного освітнього закладу вищої освіти «Кримський федеральний університет імені В. І. Вернадського» Міністерства освіти і науки Російської Федерації

Цукровий діабет - група метаболічних порушень, які характеризуються синдромом хронічної гіперглікемії внаслідок порушення секреції ендогенного інсуліну в підшлунковій залозі і / або обмеження його дії на периферії. У патогенезі цукрового діабету 1 типу крім нестачі інсуліну важливу роль відіграють контрінсулярних гормони. Спочатку при нормальних показниках інсуліну і С-пептиду рівень кортикостерону знаходиться на низькому (нормальному) рівні, але при тривалому перебуванні інсуліну і С-пептиду на показниках нижче норми, концентрація кортикостерону прогресивно збільшується, навіть якщо інсулярного гормони і залишаються стабільні на низькому рівні. Патологічна низька концентрація інсулярний гормонів призводить до дисфункціональним патологічного росту рівня кортикостерону і зменшення концентрації тироксину і трийодтироніну. Під час гістологічного дослідження через 1 місяць після початку експерименту в підшлунковій залозі тварин при експериментальному ЦД відзначалося різке зниження числа острівців Лангерганса, а збережені острівці мали неправильну форму, невеликі розміри, складалися переважно з альфа-клітин.

інсулярного і контрінсулярних гормони

цукровий діабет

1. Диференціація стовбурових і прогеніторних β-клітин підшлункової залози в інсулінсекретірующіе клітини у мишей при цукровому діабеті / О.Г. Скурихин, М.М. Єрмакова, Е.С. та ін. // БЕБМ. - 2013. - № 5. - С.681-687.

2. Мельниченко Г.А. «Інші типи» діабету: контрінсулярних гормони і генетична схильність, нові можливості діагностики та лікування / Г.А. Мельниченко, І.В. Глинкина, Д.М. Суровцева // Вісник РАМН. - 2012. - № 1. - С.50-53.

3. Трансплантація культури клітин підшлункової залози при аллоксановим діабеті (повідомлення 1) / О.І. Міміношвілі, В.Ю. Михайличенко, А.Г. Попандопуло та ін. // Вісник невідкладної і відновної медицини. - 2003. - Т.4. - № 3. - С.530-533.

4. Черкасова О.П. Адренокортікальная і ренін-ангіотензинової системи в динаміці експериментального діабету / О.П. Черкасова, В.Г. Селятіцкая // Біомедична хімія. - 2013. - 59. - № 2. - С.183-191.

5. Черкасова О.П. Активність адренокортікальной системи при експериментальному діабеті у щурів / О.П. Черкасова, Н.В. Кузнєцова, Н.А. Пальчикова, В.Г. Селятіцкая // Цукровий діабет. - 2011. - № 2. - С.37-40.

Цукровий діабет (ЦД) - група метаболічних порушень, які характеризуються синдромом хронічної гіперглікемії внаслідок порушення секреції ендогенного інсуліну в підшлунковій залозі і / або обмеження його дії на периферії. У патогенезі цукрового діабету 1 типу крім нестачі інсуліну важливу роль відіграють контрінсулярних гормони, які блокують дію інсуліну на клітинному рівні, зменшують його вироблення в підшлунковій залозі і прискорюють руйнування інсуліну в печінці під дією ферменту інсулінази (соматотропін, тироксин, трийодтиронін, глюкокортикоїдних гормони і андрогени ) [5]. При СД посилюється продукція глюкокортикоїдних гормонів, які, індукуючи синтез ферментів глюконеогенезу, сприяють підвищенню синтезу глюкози в печінці. Це є компенсаторною реакцією на нестачу глюкози в клітинах в умовах гіпоінсулінемія або інсулінорезистентності і призводить до обваження вираженості метаболічних порушень при цукровому діабеті [2]. Питання про функціональну активність адренокортікоідной системи при діабеті набуває особливого значення, коли експериментальні моделі СД-1 використовуються для вивчення впливу стресу на ураження підшлункової залози і печінки хімічними діабетогенний (алоксаном, стрептозотоцід і ін.), Оскільки глюкокортикоїдних гормони грають провідну роль в підтримці реактивності організму до зовнішніх впливів. У зв'язку з цим дослідження окремих ланок патогенезу ЦД і його ускладнень, перевірки ефективності нових препаратів і способів лікування діабету в динаміці розвитку захворювання, що визначається тісними взаєминами інсуліну і глюкокортикоїдних гормонів в регуляції процесів метаболізму [1,3,4].

Метою роботи було вивчити роль інсулярного і контрінсулярних гормонів в патогенезі розвитку аллоксановим цукрового діабету у щурів в експерименті.

Матеріал і методи дослідження. Експериментальне дослідження виконано на 20 щурах самцях масою 200-250 г. Цукровий діабет викликали шляхом підшкірного введення розчину аллоксана тетрагідрат фірми Fluka-Sigma (Німеччина) з розрахунку 20 мг на 100 г маси тіла, попередньо 2 доби голодуючим тваринам. Вміст глюкози, холестерину і тригліцеридів визначали за допомогою програмованого фотометра Eppendorf Epac 6140, використовуючи відповідні набори реактивів виробництва «Диякон ДС» (Росія), «Diasys» (Німеччина), «LaChema» (Чехія). Співвідношення фракцій ліпопротеїдів визначали електрофотометріческім методом із застосуванням системи для електрофорезу «Helena» (Франція), в якості носія використовувалися плівки з ацетату целюлози. Концентрацію глюкози визначали глюкозоксідазним методом. Зміст холестерину досліджували ферментативним методом з холестеролоксідазой і пероксидазою. Визначення концентрації тригліцеридів проводилося ферментативним методом з гліцерокіназой і гліцерин-3-фосфатоксідазой. Визначення змісту інсуліну, кортикостерону, С-пептиду, тироксину і трийодтироніну проводили радиоиммунологическим методом з використанням стандартних комерційних наборів реактивів фірми "Immunotech" (Чехія). У досвід брали тварин з середньою тяжкістю цукрового діабету (умовно виділяли 3 ступеня тяжкості перебігу цукрового діабету: легка - концентрація глюкоза крові була в межах 10 ммоль / л, середня - 10-15 ммоль / л, важка - 15 і більше). Гістологічне дослідження органів (ПЖ, серця, нирок, судин) проводили на 6, 10, 14 і 30 добу після моделювання цукрового діабету. Гістологічні зрізи забарвлювалися гематоксиліном і еозином, за Вергоффу, альциановим синім при рН 1,0 і 2,6, виконували ШИК-реакцію. Дослідження забарвлених препаратів і морфометричне дослідження проводили за допомогою дослідного мікроскопа Olympus AX70 (Японія) і з'єднаної з ним комп'ютерної системи з програмою аналізу зображення AnalySIS 3.1 (Німеччина).

Статистичну обробку отриманих даних виконували на комп'ютері Pentium III за допомогою програм «Microsoft Excel 10.0», «Statistica 6.0» (USA).

Результати та їх обговорення. У щурів з моделлю діабету через 3 місяці відзначався стабільний рівень глюкози крові, який знаходився на рівні 12,1 ± 0,49 ммоль / л і недостовірно збільшувався до 6 місяця до рівня 13,21 ± 1,83 ммоль / л, потім до 9 місяця рівень глюкози дорівнював 19,08 ± 2,37 ммоль / л, що достовірно відрізнялося від показників 6 місяці. У порівнянні з початковим рівнем (1 місяці діабету), рівень глюкози на 9 місяці хвороби збільшився в 1,4 рази і достовірно відрізнявся (t = 2,21; p <0,05). Даний процес супроводжувався стабільним високим рівнем глікозильованого гемоглобіну, який до 6 місяці перебував на рівні 5,59 ± 0,41%, а до 9 місяця недостовірно (t = 2,21; p <0,05) збільшувався до 6,21 ± 0 , 54%, що в 1,12 разів вище початкового показника. Тварини в контрольній групі не жили більше 9 місяців і гинули від різних ускладнень цукрового діабету.

При вивченні ліпідного обміну в термінах 1,3,6 і 9 місяців відзначається недостовірне зменшення ЛПВЩ, підвищення ЛПНЩ, ЛПДНЩ, холестерину і тригліцеридів в динаміці (табл.1). Так в термін 9 місяців концентрація ЛПВЩ недостовірно зменшилася в 1,14 рази в порівнянні з початковим значенням, ЛПНЩ недостовірно збільшилися в 1,1 рази, ЛПДНЩ також достовірно збільшилися в 1,24 рази. На цьому тлі рівень тригліцеридів недостовірно збільшився до 1,34 ± 0,06 ммоль / л, що в 1,24 рази вище початкових значень, а показник холестерину недостовірно виріс в 1,04 рази. Таким чином, концентрація ЛПВЩ, ЛПНЩ, тригліцеридів і холестерину статистично залишалася на одному рівні, а концентрація ЛПДНЩ підвищилася. При цьому ІА (індекс атерогенності) змінився з 5.27 до 6,42 (при нормі - 2).

Таблиця 1

Показники ліпідного обміну у щурів з аллоксановим діабетом (M ± m)

термін

показник

1 місяць

3 місяці

6 місяців

9 місяців

ЛПВЩ, (ммоль / л)

0,81 ± 0,11 *

0,76 ± 0,21 *

0,74 ± 0,11 *

0,71 ± 0,11 *, ***

ЛПНЩ, (ммоль / л)

3,1 ± 0,21 *

3,28 ± 0,12 *

3,32 ± 0,22 *

3,45 ± 0,21 *, ***

ЛПДНЩ, (ммоль / л)

1,08 ± 0,09 *

1,12 ± 0,09 *

1,21 ± 0,08 *

1,34 ± 0,06 *. **

Тригліцериди, (ммоль / л)

2,11 ± 0,11 *

2,23 ± 0,21 *

2,22 ± 0,11 *

2,34 ± 0,1 *, ***

Холестерин, (ммоль / л)

5,08 ± 0,39 *

5,12 ± 0,26 *

5,16 ± 0,34 *

5,27 ± 0,26 *, ***

Примітки: * - відмінність між майбутнім і порівнюваним показником недостовірно (р> 0,05); ** - різниця між початковим і кінцевим показником достовірно (р <0,05); *** - відмінність між початковим і кінцевим показником недостовірно (р> 0,05).

Одним з основних показників ефективності лікування є стабілізація гормонального фону, коли відбувається рівновагу між інсулярного і контрінсулярних гормонами. Як згадувалося вище, при цукровому діабеті відбувається гормональний дисбаланс, що проявляється в зниженні рівня інсулярний гормонів і підвищення концентрації контрінсулярних, а також в неадекватною їх реакції на різні стресові фактори. У різні фази розвитку аллоксановим діабету зазначалося відповідне коливань рівня глюкози крові, зміна концентрації інсуліну, який в 1 фазу дорівнював 0,76 ± 0,02 мкМЕ / л, у 2 фазу - 27,41 ± 1,25 мкМЕ / л і в 3 фазу - 2,32 ± 0,04 мкМЕ / л.

З метою вивчення динаміки концентрації інсулярного і контрінсулярних гормонів, нами було обрано такі види гормонів: інсулін, С-пептид - представники інсулярний гормонів, кортикостерон, тироксин і трийодтиронін - представники контрінсулярнихгормонів. Статеві гормони не брали до уваги, тому що у щурів 5-7 денний статевої цикл і їх динаміка не відображають суті змін, що відбуваються в організмі.

Таблиця 2

Рівні інсулярного і контрінсулярних гормонів при аллоксановим діабеті у щурів в термін до 1 місяця (M ± m)

показник

норма

3 добу

7 добу

14 діб

1 місяць

Інсулін, мкМЕ / л

3,53 ± 0,21

2,34 ± 0,02 ****

2,05 ± 0,04 ****

2,07 ± 0,01 **

1,94 ± 0,1 ***

C-пептид, нг / мл

0,733 ± 0,02

0,231 ± 0,015 ****

0,175 ± 0,002 ****

0,173 ± 0,001 **

0,152 ± 0,01 *, #

Кортикостерон, нмоль / л

355,22 ± 25,2

513,69 ± 11,73 ****

597,72 ± 13,26 ****

597,93 ± 11,1 **

609,3 ± 20,7 **, #

Тироксин, нмоль / л

39,54 ± 1,93

27,91 ± 1,4 ****

22,46 ± 0,97 *

22,51 ± 0,83 **

20,12 ± 0,82 **, #

Трийодтиронин, нмоль / л

2,42 ± 0,15

1,75 ± 0,12 ****

1,22 ± 0,02 *

1,24 ± 0,03 **

1,08 ± 0,09 **, #

Примітки: * - відмінність між майбутнім і порівнюваним показником достовірно (р <0,05); ** - різниця між майбутнім і порівнюваним показником недостовірно (р> 0,05); *** - відмінність між початковим і кінцевим показником недостовірно (р <0,05); **** - відмінність між майбутнім і порівнюваним показником достовірно (р <0,001); # - відмінність між початковим і кінцевим показником достовірно (р <0,05).

Після закінчення моделювання аллоксановим діабету концентрація інсуліну (Табл. 2) на 3 добу дорівнювала 2,34 ± 0,02 мкМЕ / л, що в 1,5 разів нижче норми при Р <0,001. Далі показник інсуліну статистично достовірно зменшувався і до 7 діб дорівнював 2,05 ± 0,04 мкМЕ / л і залишався на цьому рівні до 14 діб. Потім достовірно наступала друга хвиля падіння рівня інсуліну, і до 1 місяця його концентрація дорівнювала 1,94 ± 0,1 мкМЕ / л, що в 1,82 рази нижче норми при Р <0,001. Концентрація С-пептиду до 3 діб зменшилася в 3,17 рази при Р <0,001 і дорівнювала 0,231 ± 0,015 нг / мл. Далі вона не змінювалася до 14 діб і до кінця 1 місяця достовірно знижувалася в 1,14 рази і дорівнювала 0,152 ± 0,01 нг / мл, що в 4,8 разів менше вихідного рівня при Р <0,001. Причому існує чітка лінійна залежність між концентрацією інсуліну та С-пептиду при χ = 0,99 і залежність підпорядковується лінійної регресії, яку можна представити у вигляді С = 1,65 + 2,63 * І, де С - С-пептид, І - інсулін при F = 156,32, RI = 0,987, р <0,006, де F-критерій Фішера, RI - ступінь точності опису моделі процесу, р - рівень значимості критерію Фішера.

Рівень кортикостерону до 1 діб підвищився в 1,45 разів у порівнянні з вихідним при Р <0,001 і дорівнював 513,69 ± 11,73 нмоль / л. Потім він поступово підвищувався і до 7 діб дорівнював 597,72 ± 13,21 нмоль / л і до 14 діб статистично достовірно залишався на цьому рівні, що в 1,68 разів вище вихідного значення при Р <0,001. Далі до 1 місяця концентрація кортикостерону достовірно підвищилася до 609,3 ± 20,7 нмоль / л, що в 1,72 разів вище норми при Р <0,001.

Між рівнем кортикостерону і інсуліну існує лінійна залежність χ = 0,99 і вона підпорядковується лінійної регресії: І = 5,66 - 0,02 · К / 3 де К - кортикостерон, І - інсулін при F = 92,388, RI = 0,97 , р <0,011. Між концентрацією С-пептиду і кортикостерону також існує лінійна регресія χ = 0,97, і залежність можна представити у вигляді формули лінійної регресії: С = 1,5-0,0068 · К / 3, при F = 29,67, RI = 0,94, р <0,03.

Концентрація тироксину на 3 добу зменшується в 1,42 рази в порівнянні з вихідним рівнем при р <0,05 і продовжує статистично достовірно знижуватися до 7 діб і дорівнює 22,46 ± 0,97 нмоль / л і залишається на цьому рівні до 14 діб . В 1 місяць показник дорівнює 20,12 ± 0,82 нмоль / л, що недостовірно відрізняється від даних за 14 добу, що в 1,96 разів менше вихідних даних при р <0,05. Рівень трийодтироніну до 3 діб зменшився в 1,38 рази в порівнянні з вихідними даними при Р <0,001, потім до 7 діб він знижувався до 1,22 ± 0,02 нмоль / л і статистично достовірно не змінювався до 1 місяця. В 1 місяць він дорівнював 1,08 ± 0,09 нмоль / л, що в 2,24 рази нижче первісного рівня при Р <0,001.

У віддалені терміни (табл. 3) рівень інсуліну до 3 місяці залишається достовірно незміненим і до 6 місяця зменшується до 1,84 ± 0,023 мкМЕ / л при Р <0,001, що в 1,94 рази менше норми при Р <0,001 і статистично достовірно не відрізняється від 1 місячного показника. Концентрація С-пептиду статистично достовірно залишається на стабільному низькому рівні і до кінця 9 місяця дорівнює 0,148 ± 0,015 нг / мл при р <0,05, що в 4,95 раз достовірно нижче норми. Рівень кортикостерону також залишався стабільним до кінця досвіду і дорівнював до 9 місяця 642,9 ± 25,8 нмоль / л, що в 1,81 рази достовірно вище норми. Концентрація тироксину аналогічно залишалася стабільною і до 9 місяця становила 16,41 ± 0,51 нмоль / л, що в 2,41 рази нижче норми. Показник трийодтиронина до 3 місяця достовірно зменшився до 0,57 ± 0,04 нмоль / л, тобто в 2,08 разів у порівнянні з майбутнім показником, що в 4,65 рази менше норми при Р <0,001.

Таблиця 3

Рівні інсулярного і контрінсулярних гормонів при аллоксановим діабеті у щурів в термін до 1 року (M ± m)

показник

норма

1 місяць

3 місяці

6 місяці

9 місяців

Інсулін, мкМЕ / л

3,53 ± 0,21

1,94 ± 0,1

1,9 ± 0,1 **

1,84 ± 0,02 ****

1,83 ± 0,04 **, ***

C-пептид, нг / мл

0,733 ± 0,02

0,152 ± 0,01

0,154 ± 0,025 **

0,15 ± 0,03 **

0,148 ± 0,015 **, #

Кортикостерон, нмоль / л

355,2 ± 25,2

609,3 ± 20,7

613,5 ± 17,4 **

622,2 ± 22,2 **

642,9 ± 25,8 **, #

Тироксин, нмоль / л

39,54 ± 1,93

20,12 ± 0,82

18,7 ± 0,94 **

17,6 ± 0,67 **

16,4 ± 0,51 **, #

Трийодтиронин, нмоль / л

2,42 ± 0,15

1,08 ± 0,09

0,57 ± 0,04 *

0,52 ± 0,02 **

0,51 ± 0,03 **, ****

В результаті проведеного морфологічного дослідження встановлено, що при експериментальному аллоксановим діабеті на третій день спостерігається різке зменшення кількості клітин в острівцях Лангерганса. Так як вплив аллоксана призводить до активації в В-клітинах острівців підшлункової залози процесів перекисного окислення ліпідів, то в них активується генетична програма самознищення, тобто відбувається їх апоптоз. Нами також не було виявлено ознак некрозу острівцевих клітин і фіброзу на місці загиблих острівців. Також на користь апоптозу говорить і відсутність клітинної реакції на загибель клітин острівковогоапарату. Також можна пояснити і апоптоз А-клітин і розташованих поруч з острівцем екзокринних і протоковий епітеліоцитів. Так як при апоптозу утворилися апоптотичні тільця, оточені цитоплазматичної мембраною, в яких відбувається накопичення вільних радикалів, захоплюються сусідніми клітинами, то і в них теж відбувається активація апоптозу. Даний процес призводить до зникнення великої кількості острівців, від яких не залишається ніяких слідів. У збережених острівцях залишається не більше 7 клітин, швидше за все це недиференційовані клітини, які не беруть участі в процесі поглинання апоптотичних тілець. В результаті дії аллоксана до 30 дня питома обсяг острівців знижується в 14,3 рази в порівнянні з нормою.

Розвиваючий у масівної загібелі В-клітин гіпоінсулінемія виробляти до Порушення засвоєння клітінамі глюкози и дістрофічніх змін, особливо в артеріальніх судинно, что проявляється мукоїдному и фібріноїднім набуханием в їх стінці, підвіщенням пронікності з розвитку периваскулярного плазморрагий. Вже до 30-й день розвівається віражу діабетічна мікроангіопатія, яка проявляється потовщенням стінок Судін всех ОРГАНІВ за рахунок набухання и іноді гиалиноза, в сукупності з порушеннях гемостазу в них формуються гіалінові тромби. Мікроангіопатія виробляти до Збільшення дістрофічніх змін в різніх органах. У нирках крім вакуольної дистрофії спостерігається накопичення глікогену в звивистих канальців, що пов'язано з активацією процесів реабсорбції глюкози з сечі. У серці розвивається гіпертрофія міокарда, яка може бути пов'язана з розвитком гіпертензії у тварин, і дрібні вогнища дистрофічних змін кардіоміоцитів.

Висновки. Таким чином, введення аллоксана призводить до пошкодження ендокринної частини підшлункової залози, що супроводжується зниженням концентрації інсуліну і С-пептиду, а також патологічним підвищенням рівня кортикостерону, який ускладнює перебіг діабету у тварин. Гормональний дисбаланс виражається у вигляді підвищення концентрації глюкози крові та глікозильованого гемоглобіну. Даний процес супроводжується порушенням ліпідного обміну, що призводить до підвищення атерогенності крові і відповідно призводить до розвитку діабетичної ангіопатії. Декомпенсація течії діабету призводить до того, що у тварин до 9 місяця розвивається весь спектр пізніх діабетичних ускладнень, які призводять до смерті тварин.

Рецензенти:

Кубишкін А.В., д.м.н., професор, зав. кафедрою загальної і клінічної патофізіології Медичної академії імені С.І. Георгіївського Федерального державного автономного освітнього закладу вищої освіти «Кримський федеральний університет імені В. І. Вернадського» Міністерства освіти і науки Російської Федерації, м.Сімферополь;

Ільченко Ф.Н., д.м.н., професор, завідувач кафедри хірургії № 2 Медичної академії імені С.І. Георгіївського Федерального державного автономного освітнього закладу вищої освіти «Кримський федеральний університет імені В. І. Вернадського» Міністерства освіти і науки Російської Федерації, м. Сімферополь

бібліографічна ПОСИЛАННЯ

Михайличенко В.Ю., Столяров С.С. РОЛЬ інсулярний І контрінсулярнихгормонів В ПАТОГЕНЕЗІ аллоксановим цукрового діабету У ЩУРІВ В ЕКСПЕРИМЕНТІ // Сучасні проблеми науки та освіти. - 2015. - № 4.;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=21235 (дата звернення: 11.06.2019).

Пропонуємо вашій увазі журнали, что видають у видавництві «Академія природознавства»

(Високий імпакт-фактор РИНЦ, тематика журналів охоплює всі наукові напрямки)

Ru/ru/article/view?