Модели сахарного диабета у крыс

Сахарный диабет (СД) занимает важное место в структуре смертности населения, а также среди причин нарушения трудоспособности и ухудшения качества жизни. Поэтому оптимизация терапии СД является одной из актуальных медицинских проблем. В статье приведены результаты экспериментального изучения гипогликемических свойств рекомбинантного антагониста рецепторов ИЛ-1 ралейкина, полученного в Санкт-Петербургском НИИ ОЧБП, на модели аллоксанового диабета у крыс. Доказано, что на модели аллоксанового диабета у крыс антагонист рецепторов интерлейкина-1 проявляет гипогликемическое действие, по выраженности которого не уступает анакинра и превосходит метформин. Можно предположить, что гипогликемическое действие ралейкина является результатом не только блокады рецепторов интерлейкина-1 в поджелудочной железе и последующей защиты ß-клеток от повреждающего действия аллоксана, но также связано со способностью препарата тормозить образование продуктов неферментативного гликозилирования и подавлять развитие воспалительных процессов в ß- клетках. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о перспективности дальнейшего экспериментального изучения антидиабетических свойств ралейкина с целью последующего включения препарата в комплексную терапию СД I типа.

Сахарный диабет (СД) занимает важное место в структуре смертности населения, а также среди причин нарушения трудоспособности и ухудшения качества жизни [1, 6]. По данным Международной федерации диабета в 2011 году количество больных СД в мире достигло 366 млн, а в 2030 году составит 552 млн [2, 8]. Поэтому оптимизация терапии СД является одной из актуальных медицинских проблем. Сегодня известно много причин, способных вызвать это заболевание, а именно, генетические или метаболические нарушения, неправильное питание, гиподинамия, стрессы, интоксикации, осложнения в результате применения некоторых лекарственных препаратов и др. [1, 10]. Одним из пусковых моментов развития СД является также увеличение продукции свободных радикалов [7, 13].

Следовательно, СД является полиэтиологическим заболеванием, что доказывает целесообразность использования комплексной терапии. Особого внимания заслуживают антидиабетические препараты с комплексной фармакодинамикой, которые наряду с гипогликемическим действием обладают антиоксидантным эффектом и способны сохранять и улучать секреторную функцию ß- клеток [7, 10].

В основе патогенеза наиболее серьезных осложнений СД (тромбозы, атеросклероз, почечная недостаточность, катаракта и др.) лежат процессы неферментативного гликозилирования. Образование продуктов гликозилирования начинается с формирования ковалентной связи между альдегидной группой молекулы глюкозы и реактивной аминогруппой протеинов, локализованной на N-конце лизинового фрагмента, и заканчивается образованием гликозилированного гемоглобина (HbAic) [1, 9]. Неферментативное присоединение глюкозы к белку приводит к необратимым метаболическим нарушениям [1].

Учитывая наличие у рекомбинантного антагониста рецепторов интерлейкина-1 (ИЛ-1) антиоксидантных свойств [12], а также доказанного гипогликемического действия и влияния на начальные реакции неферментативного гликозилирования на модели дитизонового диабета у кролей, представляло интерес выяснить его влияние на развитие аллоксанового диабета у крыс.

Целью данной работы стало экспериментальное изучение гипогликемических свойств рекомбинантного антагониста рецепторов ИЛ-1 ралейкина, полученного в Санкт-Петербургском НИИ ОЧБП (Россия), на модели аллоксанового диабета у крыс.

Материалы и методы. Абсолютную инсулиновую недостаточность прямого ß-цитотоксического Генеза вызывали с помощью одноразового подкожного введения аллоксана в дозе 20 мг на 100 г массы тела белым беспородным самкам крыс весом 160-220 г, которых предварительно сутки держали на голодной диете [3].

В качестве препаратов сравнения использовали синтетический гипогликемический препарат метформин, который входит в стандарты лечения СД обоих типов, и анакинра, рекомбинантный антагонист рецепторов ИЛ-1 с доказанной гипогликемической активностью, который является структурным аналогом исследуемого препарата [12]. Препараты вводили в лечебном режиме один раз в сутки в течение 10 суток, начиная с 4 дня после воспроизведения модельной патологии: ралейкин в дозе 7 мг/кг и анакинра в дозе 8 мг/кг – подкожно [12], метформин в дозе 30 мг/кг – внутрижелудочно [7, 5].

Гипогликемическое действие исследуемых препаратов оценивали по следующим показателям: выживаемость животных и базальная гликемия в сыворотке крови в динамике через 3 часа, на 3 и 14 сутки после введения аллоксана; уровень гемоглобина (Hb), HbAic и С-реактивного белка (С-РБ) в сыворотке крови на 14 сутки исследования. Содержание глюкозы в сыворотке крови определяли глюкозооксидазным методом при помощи ферментативного анализатора глюкозы «Эксан-Г» (Литва), уровень Hb – унифицированным гемоглобинцианидным методом, уровень HbA1c – колориметрическим методом по реакции с тиобарбитуровой кислотой, содержание С-РБ – иммунотурбидиметрическим методом при помощи тест- наборов фирмы «Lachema» [4].

В случае учета результатов в виде средняя ± стандартная ошибка статистическую достоверность внутригрупповых различий оценивали по критерию Вилкоксона, межгрупповых – по t критерию Стьюдента с поправкой Бонферони.

Результаты и их обсуждение. Результаты исследований приведены в Таблица 1-3 и позволяют рассматривать модель аллоксанового диабета как приближенную к СД 1 типа у человека [7]. Несмотря на отсутствие аутоиммунной составляющей в механизмах аллоксанового диабета, токсическое действие аллоксана модулирует события, подобные аутоиммунному повреждению ß-клеток поджелудочной железы в условиях СД 1 типа, а именно, свободнорадикальные повреждения, модификацию белков и нуклеиновых кислот, индукцию апоптоза [3, 7].

Аллоксан представляет собой нестабильный пиримидин (2,4,5,6-тетраоксогексагидропиримидин), обладающий выраженным диабетогенным действием. После введения в организм аллоксан связывается с мембранами панкреатических ß-клеток, что приводит к быстрому снижению секреции инсулина. Токсический эффект аллоксана проявляется в течение первых минут после введения, выраженная инсулиновая недостаточность – через несколько суток. Известно, что развитие аллоксанового диабета у животных происходит при участии активных форм кислорода и сопровождается апоптозом [3].

Как свидетельствуют данные табл. 1, развитие аллоксанового диабета привело к гибели части экспериментальных животных. Через 3 часа и 3 суток после введения диабетогенного вещества экспериментальные животные во всех группах были живы. На 14 сутки эксперимента в группах контрольной патологии и получающих анакинра погибло по 3 животных из 8 (выживаемость составила 62,5%). В группах животных, которым вводили ралейкин и метформин, выжило 6 крыс из 8 (выживаемость составила 75%).

Одним из главных признаков СД является уровень глюкозы в крови (базальная гликемия). Так, содержание глюкозы в сыворотке крови животных группы контрольной патологии через 3 ч после введения аллоксана достоверно увеличилось в 1,7 раза, через 3 суток – в 1,9 раза, через 14 суток -в 2,3 раза относительно показателей группы интактного контроля (Таблица 2).

Использование всех исследуемых препаратов способствовало достоверному снижению уровня базальной гликемии в сыворотке крови экспериментальных животных. Так, на фоне ралейкина на 14 сутки эксперимента содержание глюкозы в сыворотке крови животных достоверно снизилось в 2 раза относительно показателя в группе контрольной патологии, хотя при этом достоверно (в 1,2 раза) превышало соответствующий показатель в группе интактного контроля.

Таблица 1 – Влияние ралейкина на динамику выживаемости животных на модели аллоксанового диабета у крыс (п =8)

Группы животных	Выживаемость (в %) на
Группы животных	3 часа	3 суток	14 суток
Интактный контроль	100	100	100
Контрольная патология	100	100	62,5*
Ралейкин, 7 мг/кг	100	100	75
Метформин, 30 мг/кг	100	100	75
Анакинра, 8 мг/кг	100	100	62,5*

Примечание: Статистически значимые различия (р ≤ 0,05): * – к группе интактного контроля; ** – к группе контрольной патологи; n – количество животных в группе.

Под действием метформина на 14 сутки исследования базальная гликемия была достоверно в 1,4 раза ниже, чем гликемия в крови животных группы контрольной патологии, но достоверно превышала (в 1,4 раза) гликемию в группе животных интактного контроля. На фоне введения анакинра содержание глюкозы в сыворотке крови крыс на 14 сутки эксперимента было достоверно ниже в 2 раза, чем в группе контрольной патологии и достоверно не отличалось от показателя в группе интактного контроля. Гипогликемическое действие метформина достоверно уступало активности анакинра и ралейкина. Достоверных отличий в уровне базальной гликемии в группах анакинра и ралейкина, не зафиксировано.

Таблица 2 – Влияние ралейкина на динамику базальной гликемии на модели аллоксанового диабета у крыс

Группы животных	Базальная гликемия (ммоль/л) на
Группы животных	3 часа	3 суток	14 суток
Интактный	5,4 ± 0,3	5,6 ± 0,3	5,5 ± 0,3
контроль	(n=8)	(n=8)	(n=8
Контрольная	9,0 ± 0,5*	10,6 ± 0,4*	12,8 ± 0,4*
патология	(n=8)	(n=8)	(n=5)
Ралейкин, 7 мг/кг	9,6 ± 0,4* (n=8)	10,2 ± 0,5* (n=8)	6,6 ± 0,4/* (n=6
Метформин,	9,3 ± 0,4*	10,2 ± 0,5*	7,9 ± 0,4/*#
30 мг/кг	(n=8)	(n=8)	(n=5)
Анакинра, 8 мг/кг	9,4 ± 0,4* (n=8	10,5 ± 0,4* (n=8	6,4 ± 0,4**# (ņ=б)

Примечание: Статистически значимые различия (р ≤ 0,05): * – к группе интактного контроля; ** – к группе контрольной патологи; # – к группе метформина; n – количество животных в группе.

Развитие модельного диабета сопровождалось активацией начальних реакций неферментативного гликозилирования. Так, на 14 сутки исследования процентное содержание HbA1c в сыворотке крови животных группы контрольной патологии достоверно увеличилось в 1,7 раза, при этом соответственно содержание Hb достоверно уменьшилось в 1,3 раза относительно соответствующего показателя в группе животных интактного контроля (Таблица 3).

Под действием ралейкина содержание Hb в сыворотке крови крыс достоверно возросло в 1,3 раза, содержание HbA1c – достоверно снизилось в 1,5 раза по сравнению с показателями группы контрольной патологии и достоверно не отличалось от показателей группы интактного контроля. На фоне метформина содержание Hb в сыворотке крови экспериментальных животных достоверно возросло в 1,1 раза, содержание HbA1c – достоверно снизилось в 1,2 раза по сравнению с показателями в крови животных группы контрольной патологии. При этом указанные показатели достоверно отличались от соответствующих показателей в группе интактного контроля. Полученные результаты являются подтверждением данных литературы про способность метофрмина тормозить нефрементативное гликозилирование при СД [9].

Таблица 3 – Влияние ралейкина на концентрацию продуктов неферментативного гликозилирования и уровень С-реактивного
белка в сыворотке крови на модели аллоксанового диабета у крыс (14 сутки)

Группы животных	Гемоглобин, г/л	Гликозилированный гемоглобин, %	С-реактивный белок, мг/л
Интактный контроль (n = 8)	154,1 ± 6,7	5,2 ± 0,5	1,5 ± 0,1
Контрольная патология (n = 5)	118,4 ± 7,0*	8,8 ± 0,4*	5,8 ± 0,3*
Ралейкин, 7 мг/кг (n = 6)	148,8 ± 7,6**#	5,7 ± 0,4**#	3,1 ± 0,2/*#
Метформин, 30 мг/кг (n = 6)	124,4 ± 5,6/*	7,3 ± 0,3/*	4,0 ± 0,2/*
Анакинра, 8 мг/кг (n = 5)	142,0 ± 8,1**#	6,1 ± 0,4**#	3,1 ± 0,2/*#

Примечание: Статистически значимые различия (р ≤ 0,05): * – к группе интактного контроля; ** – к группе контрольной патологии; # – к группе метформина; n – количество животных в группе.

Введение анакинра способствовало достоверному повышению содержания Hb в сыворотке крови животных в 1,2 раза, снижению уровня HbA1c – в 1,4 раза относительно показателей группы контрольной патологии. Данные показатели достоверно не отличались от соответствующих показателей группы интактного контроля. По нормализующему влиянию на содержание Hb и HbA1c в сыворотке крови экспериментальных животных ралейкин и анакинра достоверно не отличались друг от друга. При этом оба препарата достоверно превосходили действие метформина на неферментативное гликозилирование.

Подтверждением того, что одним из патогенетических звеньев инсулинзависимого диабета является воспаление [1, 8, 11], служит достоверное повышение в сыворотке крови экспериментальных животных с аллоксановым диабетом содержания одного из известных маркеров воспаления – С- РБ в 3,9 раза по сравнению с показателем группы интактного контроля. Под действием ралейкина уровень С- РБ в сыворотке крови крыс достоверно снизился в 1,9 раза по сравнению с аналогичным показателем в группе контрольной патологии, под действием метформина – в 1,5 раза, на фоне анакинра – в 1,7 раза. То есть, все исследуемые препараты снижали выраженность воспалительных процессов при модельном диабете, однако по нормализующему влиянию на содержание С-РБ в сыворотке крови крыс ралейкин и анакинра превосходили метформин.

Выводы. Таким образом, на модели аллоксанового диабета у крыс оригинальный рекомбинантный антагонист рецепторов интерлейкина-1 проявляет гипогликемическое действие, по выраженности которого не уступает анакинра и превосходит метформин. Можно предположить, что гипогликемическое действие ралейкина является результатом не только блокады рецепторов интерлейкина-1 в поджелудочной железе и последующей защиты ß-клеток от повреждающего действия аллоксана, но также связано со способностью препарата тормозить образование продуктов неферментативного гликозилирования и подавлять развитие воспалительных процессов в ß-клетках. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о перспективности дальнейшего экспериментального изучения антидиабетических свойств ралейкина с целью последующего включения препарата в комплексную терапию СД I типа.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Балаболкин М.И. Лечение сахарного диабета и его осложнений. – М.: 2005. – 512 с.
Дедов И.И. Сахарный диабет – опаснейший вызов мировому сообществу // Вестник Российской академии медицинских наук. – 2012. – №1. – С. 7-13.
О.В. Стефанова Доклінічні дослідження лікарських засобів. – К.: Авіценна, 2001. – 528 с.
Камышников В.С. Справочник по клиническо-биохимической лабораторной диагностике: в 2 т. – Минск: «Беларусь», 2002. – Т.1. – 495 с. – Т.2. – 463 с.
Полторак, В.В. Стандарт современных пероральных антидиабетических препаратов // Medicus Amicus. – 2005. – № 5. – С. 16.
Тронько, М. Д. Поширеність цукрового діабету в областях Украïни за 2008 рік // Основні показники діяльності ендокринологɪчноï служби Украïни за 2008 рік. – К.: АМНУ, МОЗУ, 2009. – С. 18.
Шумейко О. Г. Експериментальне обïрунтування застосування екстракту з мíдɪï чорноморськоï (Mytilus galloprovincialis Lam.) у комплексны терапɪï цукрового дɪабету : Дис канд. мед. Наук – Х., 2009. – 153 с.
Ю.И. Сунцов, Л.Л. Болотская, О.В. Маслова и др. Эпидемиология сахарного диабета и прогноз его распространенности // Сахарный диабет. – 2011. – №1. – С. 15-18.
Beisswenger P. Metformin inhibition of glycation processes // Diabetes. Metabol. – 2003. – Vol. 29. – № 4. – P. 95-103.
B0rjesson A. Altered proinsulin conversion in rat pancreatic islets exposed long-term to various glucose concentrations or interleukin- 1beta // J Endocrinol. – 2007. – Vol. 192 (2). – P. 381-387.
T. Mandrup-Poulsen, K. Bendtzen, C.A. Dinarello et al. Human tumor necrosis factor potentiates human interleukin 1-mediated rat pancreatic beta-cell cytotoxicity / // J Immunol. – 1987. – Vol. 139 (12). – P. 4077-4082.
J.O. Sandgerg, A. Andersson, D.L. Eizirik et al. Interleukin-1 receptor antagonist prevents low dose streptozotocin induced diabetes in rats // Biochem Biophys Res Commun. – 1994. – Vol. 202 (1). – P. 543-548.
C. Lagathu, L. Yvan-Charvet, J.P. Bastard, et al. Long-term treatment with interleukin-1β induces insulin resistance in murine and human adipocytes // Diabetologia. – 2006. – № 49. – Р. 2162-2173.

Фамилия автора: БУХТИЯРОВА ИРИНА ПЕТРОВНА ДРОГОВОЗ СВЕТЛАНА МЕФОДЬЕВНА ЩЕКИНА ЕКАТЕРИНА ГЕННАДЬЕВНА

Источник

Часть I. ОБЩАЯ ПАТОФИЗИОЛОГИЯ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ САХАРНОГО ДИАБЕТА (CД)

МОДЕЛИ ИНСУЛИНЗАВИСИМОГО САХАРНОГО ДИАБЕТА

1. ПАНКРЕАТЭКТОМИЧЕСКИЕ

На собаках

Авторы: Й. Меринг и О. Минковский, и независимо от них и почти одновременно, Де Доминичи (1889 г.). У животных после панкреатэктомии развивалась типичная картина ИЗСД с истощением, кетоацидозом и гибелью. О. Минковский показал, что пересадка кусочка поджелудочной железы под кожу собаки предохраняет панкреатэктомированное животное от СД.

В 1908 г. Й. Форшбах продемонстрировал на данной модели, что СД после панкреатэктомии может быть купирован при парабиотической связи кровеносной системы подопытной и интактной собак. Так в генезе СД была установлена роль нехватки неидентифицированного гормона поджелудочной железы.

Л. В. Cоболев (1901) усовершенствовал экспериментальную модель СД на собаках, предложив вызывать аутолиз экзокринной части поджелудочной железы путем перевязки ее выводного протока: в этом случае островки Лангерганса сохранялись. Разрушение экзокринных панкреацитов не приводило к развитию СД, в отличие от тотальной панкреатэктомии и удаления островков у собак с атрофированной экзокринной частью поджелудочной жедезы. Л. В. Соболев постулировал, что вещество, нехватка которого повинна в возникновении СД, вырабатывается островками Лангерганса и рекомендовал получать его путем перевязки выводного протока железы новорожденных телят, у которых экзокринная часть железы слабо развита.

Этот метод и применили Ф. Г. Бантинг, К. Х. Бест и Дж. Р. Маклеод для выделения из островков Лангерганса инсулина (1921–1922). Данное открытие было отмечено Нобелевской премией по медицине в 1923 г.

На крысах

Воспроизведение панкреатэктомической модели СД у крысы долгое время не удавалось, поскольку диффузное распределение поджелудочной железы крыс по брыжейке не позволяло удалить железу целиком. Р. О. Скау в 1957 г. методически разрешил эту

ПРАКТИКУМ ПО ПАТОФИЗИОЛОГИИ

проблему (тотально удалил поджелудочную железу) и получил у крысы типичный СД. Данная модификация модели Мерин- га–Минковского развеяла миф о том, что крысы резистентны к воспроизведению сахарного диабета при помощи панкреатэктомии.

На южноамериканских жабах

В 40-х годах ХХ столетия аргентинский эндокринолог Б. А. Усай моделировал СД, удаляя поджелудочную железу у южноамериканских жаб, и показал, что проявления экспериментального СД значительно ослабевают, вплоть до полного исчезновения, если удалить аденогипофиз и надпочечники. Предварительная гипофизэктомия делает жаб значительно более резистентными к диабетогенному эффекту резекции поджелудочной железы. Эти опыты позволили установить факт продукции контринсулярных гормонов в аденогипофизе и надпо- чечниках и также удостоились Нобелевской премии по медицине (1947 г.). Впоследствии выяснили, что субтотальная резекция поджелудочной железы ведет к латентному сахарному диабету, который переходит у подопытного животного из скрытого в явный при нагрузке контринсулярными гормонами (тиреоидные, соматотропин, глюкокортикоиды) или при перекармливании углеводами.

2. ХИМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

Аллоксановый диабет

Дж. С. Данн и Н. Г. Мак Летчи обнаружили в 1943 г., что аллоксан (уреид мезоксалевой кислоты) избирательно повреждает островковые В-клетки, вызывая их некроз, и приводит к развитию СД у крыс, мышей, кроликов и собак. Аллоксановая модель позволила установить роль собственно В-клеток в продукции инсулина, а их повреждения — в патогенезе ИЗСД. Так как аллоксан может возникать в организме эндогенно — из мочевой кислоты через диалуровую, а также в связи с частым клиниче- ским сочетанием СД и гиперурикемии, Я. А. Лазарис модифицировал аллоксановую модель и предпринял успешную попытку вызвать СД у крыс токсическими дозами мочевой кислоты (600–680 мг/кг массы тела), на фоне дефицита пищевых серусодержащих аминокислот (1957).

Часть I. ОБЩАЯ ПАТОФИЗИОЛОГИЯ

Дитизоновый диабет

Х. Маске (1957) для моделирования ИЗСД применил дитизон (дифенилтиокарбазон) и оксином (8-оксихинолин). Это так называемые цинковые модели, поскольку действующие в них химические вещества образуют комплексы с цинком в секреторных гранулах В-клеток. Это нарушает накопление инсулина и его секрецию. Закономерно, диабет возникает лишь у кроликов, островковые В-клетки которых богаты цинком. Дитизон вводят кролику в ушную вену (100 мг на 1 кг массы животного). Через сутки после введения у кролика развивается сахарный диабет.

Стрептозотоциновый диабет

Еще одна «химическая» модель СД основана на применении стрептозотоцина — антибиотика, избирательно повреждающего В-клетки у крысы.

Большое значение имело установление того факта, что многие «химические» модели на деле являются химико-иммунологи- ческими. Так аллоксан, мочевая кислота и стрептозотоцин запускают против В-клеток аутоиммунный процесс.

Данные модели не воспроизводятся у тимэктомированных иммунодефицитных животных.

Развитие экспериментального СД, индуцированного хими- чески, может быть заторможено антилимфоцитарной сывороткой и иммунодепрессантами.

СД, полученный по этим моделям, подвергается адоптивному переносу при введении лимфоцитов от больных подопытных животных интактным.

В то же время некоторые химически индуцированные модели СД, например, «цинковые», иммунонезависимы.

3. ВИРУСНАЯ МОДЕЛЬ

Развитие представлений о вирусных диабетогенах неотделимо от становления вирусной модели ИЗСД. Заражение подопытных мышей М-вариантом вируса мышиного энцефаломиокардита в 40% случаев приводит к развитию аутоиммунного инсулита, оканчивающегося ИЗСД. Данная модель также блокируется тимэктомией и иммунодепрессией, т. е. носит иммунопатологиче- ский характер.

ПРАКТИКУМ ПО ПАТОФИЗИОЛОГИИ

4. СПОНТАННЫЙ САХАРНЫЙ ДИАБЕТ У ЖИВОТНЫХ ЧИСТЫХ ЛИНИЙ

Еще Г. Негели (1896) сформулировал первую генетическую гипотезу о природе СД. С обнаружением в 1974 г. Дж. Нерупом и соавт. связи между СД и генами ГКГС исследования в области генетического моделирования СД особенно активизировались.

Животные чистых линий, развивающие спонтанный СД, служат объектами эффективного изучения как ИЗСД, так и ИНСД. Подобных генетических моделей СД известно в настоящее время множество. Это чистые линии китайских хомячков, мышей ККА, мышей OB/OB и DB/DB, мышей AB/AB, колючих мышей, новозеландских мышей, песчаных крыс, крыс BB (BioBreeding), мышей NOD (Non Obese Diabetic), крыс WBH/Kobe.

У мышей NOD имеется генетическая аномалия экспрессии антигенов ГКГС 1-го класса. Это приводит к облегченной провокации аутоаллергии против панкреатических В-клеток и развитию ИЗСД. Животные характеризуются избытком Т-эффекто- ров, действующих против островковых антигенов, а также дефицитом супрессорных функций лимфоцитов.

Крысы ВВ, напротив, характеризуются наследственной лимфопенией и дефицитом цитотоксических лимфоцитов. Тем не менее они развивают спонтанный аутоиммунный инсулит, который так же, как в случае мышей NOD, приостанавливается неонатальной тимэктомией или применением иммунодепрессантов, а в естественных условиях ведет к неизбежному ИЗСД.

Крысы WBH/Кобе самопроизвольно вырабатывают в высоких титрах аутоантитела к собственному инсулину, которые повреждают В-клетки и формируют основу для развития ИЗСД.

МОДЕЛИ ИНСУЛИННЕЗАВИСИМОГО САХАРНОГО ДИАБЕТА

У мышей линий ОВ и DB развивается спонтанно ожирение, инсулинорезистентность и ИНСД. Они представляют экспериментальные модели первичного ожирения, имеющие соответственно наследственный дефект гена лептина (ОВ) или лептинового рецептора (DB). У некоторых линий спонтанно диабетических мышей обнаружено сниженное содержание переносчика глюкозы Glut 2 в островковых -клетках. При этом аномально низкий уровень переносчика Glut 2 в островковых -клетках коррелирует с ослабленной секрецией инсулина в ответ на повышение содержания глюкозы в крови.

Часть I. ОБЩАЯ ПАТОФИЗИОЛОГИЯ

Некоторые экспериментальные животные-модели инсулинорезистентного СД, по-видимому, имеют дефект хотя бы одного из белков-переносчиков глюкозы в плазматической мембране мышечных клеток.

Цель занятия:

Изучить особенности обмена веществ у кролика с экспериментальным сахарным диабетом (модель дитизонового сахарного диабета):

1.Определить наличие кетоновых тел в моче (проба Легаля)

2.Определить наличие сахара в моче (проба Фелинга).

Для исследования предлагается моча кролика, у которого был воспроизведен сахарный диабет, и моча контрольного (интактного) кролика. После проведения качественных реакций определения кетонов и сахара, делается заключение о принадлежности мочи больному или здоровому кролику.

Опыт 1. Качественная реакция определения кетоновых тел в моче (проба Легаля)

Реакция с нитропруссидом натрия дает положительный результат с ацетоуксусной килотой и ацетоном, причем реактив наиболее чувствителен к ацетоуксусной кислоте.

В пробирку наливают 0,5 мл исследуемой мочи и подщелачи- вают ее 2–3 каплями 10% раствора едкого кали.

Добавляют 3 капли 10% свежеприготовленного водного раствора нитропруссида натрия. Возникает рубиново-красное окрашивание, обусловленное присутствием в любой моче креатинина.

Добавляют 3 капли ледяной уксусной кислоты.

При наличии в моче кетонов цвет ее рубиново-красный и фиолето- во-красный. Если кетонов в моче нет — цвет становится зеленова- то-желтым.

Опыт 2. Качественная реакция определения сахара в моче (реакция Фелинга)

К 3 мл исследуемой мочи добавляют 2 мл реактива Фелинга. Пробирку взбалтывают. Верхнюю часть пробирки нагревают до кипения.

Реакция основана на способности глюкозы восстанавливать гидрат окиси меди (синего цвета) в гидрат закиси меди (желтого цвета), а затем — в закись (красный цвет).

ПРАКТИКУМ ПО ПАТОФИЗИОЛОГИИ

При наличии в моче сахара нагретая часть смеси изменяет свою окраску: синий цвет переходит в желтый или в кирпич- но-красный, а затем появляется красноватый осадок.

Реактив Фелинга: свежеприготовленная смесь реактива 1 (водный раствор сернокислой меди) и 2 (водный раствор едкого натра и сегнетовой соли).

В выводе отметить, какие метаболические нарушения зарегистрированы у подопытного кролика, каков их патогенез.

Животные, оборудование, реактивы

1. Моча интактного кролика. 2. Моча кролика с воспроизведенным дитизоновым диабетом. 3. Дитизон (дифенилтиокарбазон) — 0,5 г. 4. 10% раствор едкого кали. 5. 10% свежеприготовленный раствор нитропруссида натрия. 6. Ледяная уксусная кислота. 7. Водный раствор сернокислой меди. 8. Водный раствор едкого натра. 9. Водный раствор сегнетовой соли. 10. Пробирки стеклянные. 11. Штатив для пробирок. 12. Бюретки для реактива Фелинга и для мочи каждого из кроликов.

Литература

1.Американская диабетическая ассоциация. Диабет от А до Я / Под ред. А. С. Фокина, А. А. Фокина, Л. П. Чурилова, Ю. И. Строева. — СПб: ÝËÁÈ-ÑÏá, 2003. — 208 ñ.

2.Баранов В. Г. Экспериментальный сахарный диабет. Роль в клинической практике. Л.: Наука. — 240 с.

3.Бергер М., Старостина Е. Г., Йоргенс В., Дедов И. Практика инсулинотерапии. Берлин-Гейдельберг: Шпрингер Ферлаг, 1990. — 365 с.

4.Фелиг Ф., Бекстер Дж. Д., Бродус А. Е., Нромен Л. А. (ред.). Эндокринология и метаболизм. — М.: Медицина, 1985. — Т. 1–2.

5.Ãåíec B. C., Ãåíec C. Ã. Патофизиология инсулинонезависимого сахарного диабета II типа // Патол. физиол. эксперим. терап. — 1993. — ¹ 10. — C. 253–304

6.Зайчик А. Ш., Утехин В. И., Чурилов Л. П., Слободской Е. В. Патофизиология сахарного диабета // В кн.: Нарушения иммунитета и метаболические расстройства. Ч.1. — СПб: Èçä-âî ÏÏÌÈ, 1995. — Ñ. 86–187.

7.Êóíå Å.-Õ. è äð. Диабет. — М.: Знание, 2001. — 176 с.

8.Строев Ю. И., Либерман И. С. Общая характеристика ангиопатий при сахарном диабете // В кн.: Генетика сахарного диабета. — Л.: Медицина, 1988. — С. 21–35.

Òåìà 11. ПАТОФИЗИОЛОГИЯ ВОДНО-ЭЛЕКТРОЛИТНОГО ОБМЕНА

Клетка является основной функциональной единицей человече- ского организма. Для выполнения специфических физиологиче- ских задач клеткам необходима устойчивая среда обитания, включая стабильное обеспечение питательными веществами и постоянное выведение продуктов метаболизма. Тщательное регулирование количества жидкости в организме способствует сохранению стабильности внутренней среды.

Водно-солевой обмен — совокупность процессов поступления воды и солей в организм, их абсорбция, распределение во внутренних средах и выделение. Различают свободную, èëè мобильную, âîäó, которая является средой, где растворены соли и белки; воду, удерживаемую коллоидами в виде так называемой воды набухания, ò. å. связанную воду, è конституционную (внутримолекулярную) воду, входящую в состав молекул белков, жиров и углеводов и освобождающуюся при их окислении. В ходе метаболи- ческих превращений вода может переходить из одного состояния в другое.

СОСТАВ ЖИДКОСТЕЙ ОРГАНИЗМА

Все жидкости организма распределяются между двумя главными жидкостными компартментами (пространствами, отсеками): внутриклеточным и внеклеточным.

Внутриклеточная жидкость. Имеются значительные разли- чия в количественном распределении воды и электролитов между внутри- и внеклеточной жидкостями. Во внутриклеточной жидкости более высокие концентрации ионов калия, магния, фосфатов и сульфата. Эти различия поддерживаются вопреки тенденции к выравниванию концентраций. Разность концентраций образует необходимые для возбудимости нервов и мышц

ПРАКТИКУМ ПО ПАТОФИЗИОЛОГИИ

биоэлектрические потенциалы. Сохранение различных концентраций калия и натрия в клетках и внеклеточных пространствах способствует созданию электрического потенциала клетки, связанного с энергией обмена веществ. Большую роль в регуляции внутриклеточного объема жидкости и ее химического состава играет клеточная мембрана, которая высокопроницаема для воды, но ее проницаемость для большинства электролитов относительно низкая. Мембраносвязанная АТФ-аза обеспечивает движение противоположно направленных потоков Na+ è Ê+. Клеточная мембрана не проницаема для большинства белков, поэтому их концентрация в клетке высока. Белки представляют собой недиффундирующие анионы, т. к. мембраносвязанная Na+ è Ê+-зависимая АТФ-аза обеспечивает обмен Na+ è Ê+ в соотношении 3:2, что предотвращает развитие относительной внутриклеточной гиперосмолярности. У взрослых на внутриклеточную жидкость приходится примерно 2/3, что для мужчины со средней массой тела (70 кг) составляет приблизительно 27 л. У младенцев же, наоборот, только половина жидкости заключена в клетках.

Внеклеточная жидкость. Основная функция внеклеточной жидкости — обеспечение клеток питательными веществами и удаление продуктов обмена. Поддержание нормального объема внеклеточного пространства, особенно внутрисосудистой жидкости, очень важно для нормального функционирования организма. Во внеклеточной жидкости представлены в основном ионы натрия, хлора и гидрокарбоната. Натрий — основной катион и осмотически активный компонент внеклеточной жидкости, поэтому именно концентрация натрия определяет объем внеклеточной жидкости. Следовательно, изменения объема внеклеточной жидкости сопряжены с изменениями общего содержания натрия в организме, что, в свою очередь, определяется поступлением натрия в организм, его экскрецией почками и внепочечными потерями. Внеклеточная жидкость подразделяется на несколько типов: интерстициальную, внутрисосудистую и трансцеллюлярную.

Интерстициальная (межуточная) — жидкость, окружающая клетки. Интерстициальную жидкость можно рассматривать как ультрафильтрат плазмы. Через поры капиллярного эндотелия в норме проходит лишь незначительное количество белков плазмы, поэтому концентрация белка в интерстициальной жидкости

Часть I. ОБЩАЯ ПАТОФИЗИОЛОГИЯ

относительно низка (4 г/л), а общий состав электролитов соответствует составу плазмы. Белки, попавшие в интерстициальное пространство, возвращаются в сосудистое русло с лимфой. В норме очень небольшое количество интерстициальной жидкости находится в свободном состоянии. Большая часть интерстициальной воды химически связана с протеогликанами, формируя гель. Давление интерстициальной жидкости обычно отрицательное (около –5 мм рт. ст.). При увеличении объема интерстициальной жидкости ее давление повышается. Когда интерстициальное давление становится положительным, содержание свободной воды в геле быстро увеличивается, клинически это проявляется отеком. Количество интерстициальной жидкости у взрослых составляет примерно 11–12 л. По отношению к массе тела объем интерстициальной жидкости у новорожденного приблизительно в 2 раза больше, чем у взрослого. При кровопотере, а также при передозировке жидкости интерстициальная жидкость выступает в роли объемного буфера.

Внутрисосудистая жидкость — внутрисосудистая жидкость (плазма) отграничена эндотелиоцитами кровеносных сосудов. Большинство электролитов (в основном ионы небольшого размера) свободно проходят через эндотелий, чем объясняется поч- ти идентичный электролитный состав плазмы и интерстициальной жидкости. Вместе с тем плотные контакты эндотелиальных клеток препятствуют выходу белков плазмы за пределы сосудистого русла. Таким образом, белки плазмы (преимущественно альбумин) являются основным осмотически активным компонентом, обеспечивающим обмен жидкости между плазмой и интерстициальным пространством. В норме увеличение объема внеклеточной жидкости обеспечивается за счет пропорционального увеличения объема плазмы и интерстициальной жидкости. Таким образом, интерстициальное пространство служит своего рода компенсирующим резервуаром и для внутрисосудистого пространства.

Трансцеллюлярная жидкость содержится в специализированных полостях тела. К трансцеллюлярной жидкости относятся спинномозговая, перикардиальная, плевральная, синовиальная и внутриглазная, а также пищеварительные соки. В норме она составляет 2,4% массы тела. Объем трансцеллюлярной жидкости примерно 2 л. Эти жидкости являются секретами желез, находятся в различных полостях и существенно отличаются по хими-

ПРАКТИКУМ ПО ПАТОФИЗИОЛОГИИ

ческому составу. В течение суток выделяется до 8 л таких жидкостей, которые практически полностью подвергаются реабсорбции. Это равновесие может нарушаться, например, при кишечной непроходимости, когда большое количество жидкости и электролитов выводится в кишечную петлю.

ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ДВИЖЕНИЕ ВОДЫ И РАСТВОРЕННЫХ ВЕЩЕСТВ ЧЕРЕЗ МЕМБРАНЫ

Каждый жидкостный компартмент отделен селективно проницаемой мембраной, допускающей движение воды и некоторых растворенных в ней компонентов. К полупроницаемым мембранам организма относятся:

клеточные мембраны, разделяющие внутриклеточную и интерстициальную жидкость и состоящие из липидов и белка;

капиллярные мембраны, разделяющие внутрисосудистую и

интерстициальную жидкость;

эпителиальные мембраны, отделяющие внутрисосудистую и интерстициальную жидкость