Спосіб моделювання цукрового діабету і типу

Реферат: Спосіб моделювання цукрового діабету І типу включає введення експериментальним тваринам діабетогенного препарату стрептозотоцину. Експериментальним тваринам (щурам) віком 2,02,5 місяці впродовж 5 днів натще, з вільним доступом до води, 1 раз в день внутрішньочеревно вводять діабетогенний препарат стрептозотоцин з розрахунку 20 мг на 1 кг маси тіла. UA 120959 U (12) UA 120959 U UA 120959 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до експериментальної медицини, а саме до нормальної анатомії, і може бути застосована для моделювання цукрового діабету І типу з метою вивчення патологічних процесів та морфологічно-функціональних змін у різних органах та тканинах при даній патології. Цукровий діабет (ЦД) у всіх його формах - це проблема глобального рівня, яка стає тяжким людським та соціально-економічним тягарем для будь-якої країни світу, незалежно від рівня її економічного розвитку та доходів населення. Згідно з даними Всесвітньої організації охорони здоров'я (ВООЗ) та Міжнародної Діабетичної Федерації (IDF), прогнозується, що до 2030 року кількість хворих на діабет збільшиться до 552 млн. (9,9 % або 1 хворий на цукровий діабет на 10 здорових дорослих), а до 2035 року - до 592 млн. (10,1 %). На частку хворих цукровим діабетом І типу припадає 10 %. Якщо визнати тривало перебігаючий аутоімунний ЦД дорослих варіантом перебігу цукрового діабету І типу, то відсоток хворих на ЦД І типу стане суттєво вищим. В сучасній науці широко використовується моделювання різних патологічних станів на експериментальних тваринах для більш кращого розуміння патоморфологічних уражень органів та систем організму. На сьогоднішній день відома одна імунопатологічна аутоімунна модель ЦД І типу на генетично здорових (генетично не схильних) тваринах, але її відтворення супроводжується великою летальністю експериментальних тварин (65 % - 70 %) після введення активної діючої речовини. Відомі експериментальні моделі цукрового діабету І типу - алоксанова та стретозотоцинова є цитотоксичними, вибірково уражають β-клітини підшлункової залози і супроводжуються фіброзною регенерацією підшлункової залози без супутнього розвитку в ній аутоімунних уражень. Найбільш поширеним є моделювання цукрового діабету з використанням антибіотика стрептозотоцину. Природній антибіотик стрептозотоцин - це N-ацетилглюкозамін, що містить у положенні ацетату залишок нітрозосечовини. Тропність стрептозотоцину до β-клітин обумовлена наявністю в його складі молекули глюкози, за допомогою якої він селективно зв'язується з відповідним переносником в складі плазматичної мембрани клітин, що забезпечує високу акумуляцію препарату в інсулярній тканині. Завдяки наявності нітрозного залишка стрептозотоцин здатен неферментативно вивільнювати вільний NO, який може перетворюватися в пероксинітрит і призводити до процесів вільнорадикального окислення. Специфічна дія оксиду азоту на β-клітини обумовлена активацією гуанілатциклази, що призводить до підвищення рівня cGMP, інгібування мітохондріальної аконітази та порушень аеробного окислення глюкози і, як наслідок, пригнічення глюкозостимульованої секреції та синтезу інсуліну. Активність аконітази, яка залучена в цикл Кребса, знижується, що призводить до повного виснаження внутрішньоклітинних запасів НАДН (нікотинамідаденіндинуклеотид) і АТФ (аденозинтрифосфат), що і є безпосередньою причиною некрозу р-клітин. Стрептозотоцин та його метаболіти є алкілуючими агентами, які викликають метилування залишків гуаніну та аденіну в молекулі ДНК. Вищезгадані фактори призводять до загибелі β-клітин підшлункової залози і надають підставу використовувати стрептозотоцин для моделювання цукрового діабету. Відомий спосіб моделювання цукрового діабету І типу у тварин різного віку, що включає введення діабетогенного препарату експериментальним тваринам натще і наступне їх годування солодкою їжею. Як діабетогенний препарат використовують стрептозотоцин фірми "Sigma" (США), розведений у 0,1 М цитратному буфері з рН 4,5, вводячи його внутрішньочеревинно натще тваринам віком 1-5 місяців (періоди молочного годування і нестатевозрілий, масою 35-200 г) в кількості 7 мг стрептозотоцину на 100 г маси тіла, тваринам віком 5-17 місяців (репродуктивний період, масою 210-360 г) - 6 мг на 100 г маси тіла, тваринам віком 18-30 місяців (період виражених старечих змін, масою 250-400 г) - 5 мг на 100 г маси тіла з досягненням після двох годин після введення препарату стану гіперглікемії (внаслідок вибіркового руйнування β-клітин острівців підшлункової залози та вивільнення великої кількості гранул інсуліну) та наступним поїнням тварин в першу добу 20 % розчином глюкози, на другу добу - 10 % розчином глюкози і годуванням солодкою їжею протягом 48 годин. Недоліком даного способу є те, що розрахована використовувана доза стрептозотоцину викликає різке підвищення глюкози в крові (рівень глюкози в першу добу сягає 21,640,15 ммоль/л) та вірогідний подальший розвиток гіперглікемічної коми, що спричиняє високий рівень смертності у експериментальних тварин. Найбільш близьким до корисної моделі є спосіб моделювання цукрового діабету І типу, коли впродовж 3 тижнів з інтервалом 24 год. почергово вводили в перший день неповний ад'ювант Фрейнда, у другий день - розчин стрептозотоцину, розчиненого в 1 мл води для ін'єкцій, який вводили за схемою: перший тиждень - 15 мг/кг; другий тиждень -20 мг/кг; третій тиждень – 1 UA 120959 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 25 мг/кг. Введення здійснювали підшкірно, в пахову складку. В ході експерименту показано, що вже на другий тиждень після введення препаратів у тварин дослідної групи відзначали підвищення рівня глюкози в крові до 10,9±0,84 ммоль/л. Далі, на третій тиждень після введення препаратів, відзначали достовірне і значне підвищення рівня глюкози в крові до 18,4±0,68 ммоль/л. Так, на 9-й тиждень експерименту середні значення рівня глюкози у тварин дослідної групи становили 31,6±0,45 ммоль/л. Недоліком цього способу-прототипу є надмірно довга тривалість введення стрептозотоцину, що викликає не гостру, а хронічну форму перебігу цукрового діабету. Розрахована доза препарату спричиняє де грануляцію β-клітин, а не їх некроз, з вірогідним подальшим відновленням функціонування підшлункової залози. В основу корисної моделі поставлена задача створити спосіб моделювання цукрового діабету І типу шляхом оптимізації стрептозотоцинової біомоделі ІДД І типу у щурів, що дозволить отримувати більш якісні результати в експерименті. Поставлена задача вирішується тим, що у способі моделювання цукрового діабету І типу, що включає введення експериментальним тваринам діабетогенного препарату стрептозотоцину, згідно з корисною моделлю, експериментальним тваринам (щурам) віком 2,02,5 місяці впродовж 5 днів натще, з вільним доступом до води, 1 раз в день внутрішньочеревно вводять діабетогенний препарат стрептозотоцин з розрахунку 20 мг на 1 кг маси тіла. Перевагою пропонованого способу моделювання є те, що ураження клітин підшлункової залози відбувається з поступовим підвищенням загального рівня глюкози в крові. Така динаміка розвитку патології більш наближена до розвитку цукрового діабету і не зумовлює високу смертність у піддослідних тварин внаслідок гіперглікемічної коми. Спосіб здійснюють таким чином. Впродовж 5 днів натще, з вільним доступом до води, експериментальним тваринам (щурам) віком 2,0-2,5 місяці внутрішньочеревно 1 раз в день вводять діабетогенний препарат стрептозотоцин з розрахунку 20 мг на 1 кг маси тіла. Ефективність пропонованого способу моделювання цукрового діабету І типу була досліджена у лабораторних умовах віварію Львівського національного медичного університету імені Данила Галицького. У щурів цукровий діабет І типу, подібний на цукровий діабет І типу у людини, викликали внутрішньочеревним введенням стрептозотоцину фірми "Sigma" (США), приготованого на ОДМ цитратному буфері рН 4,5. Діабетогенний препарат стрептозотоцин вводили 1 раз в день впродовж 5 днів з розрахунку 20 мг на 1 кг маси тіла тварини, натще, з вільним доступом до води. Перебіг цукрового діабету впродовж 8 тижнів контролювали, спостерігаючи за рівнем глюкози в крові, яку вимірювали глюкозо-оксидазним методом. Інтактні тварини відповідного віку складали контрольну групу. Перед початком експерименту рівень глюкози в крові щурів становив 6,76±0,21 ммоль/л. Вже через 2 тижні експерименту після останнього введення стрептозотоцину проведеним біохімічним дослідженням крові встановлено зростання рівня глюкози в крові до 25,12±0,26 ммоль/л (р