Статья: Экспериментальная модель сахарного диабета 2-го типа у крыс, вызванная диетой с высоким содержанием жиров и стрептозотоцином в низкой дозе

Рис. 1 Результаты теста на толерантность к глюкозе у самцов крыс линии Wistar, получавших высокожировую диету (55% калорийности - жиры) и однократную внутрибрюшинную инъекцию стрептозотоцина (35 мг/кг), 15-е сут после введения: а - динамика концентрации глюкозы в крови у крыс контрольной (сплошная линия, п = 8) и экспериментальной (пунктирная линия, п = 8) групп после внутрибрюшинного введения глюкозы (2 г/кг). Ось абсцисс - время после внутрибрюшин- ного введения глюкозы, мин; ось ординат - концентрация глюкозы в крови, ммоль/л; Ь - площадь под кривой «концентрация глюкозы - время» при глюкозотолерантном тесте в контроле (светлый столбик) и при модели СД2 (темный столбик), мин х ммоль/л. Достоверность различий по сравнению с контролем, р < 0,05

Рис. 2 Результаты теста на толерантность к инсулину у самцов крыс линии Wistar, получавших высокожировую диету (55% калорийности - жиры) и однократную внутрибрюшинную инъекцию стрептозотоцина (35 мг/кг), 18-е сут: а - динамика концентрации глюкозы в крови у крыс контрольной группы (сплошная линия, п = 8) и при модели СД2 (пунктирная линия, п = 8) после подкожного введения инсулина (0,75 ЕД/кг). Ось абсцисс - время после подкожного введения инсулина, мин; ось ординат - концентрация глюкозы в крови, ммоль/л; Ь - площадь под кривой «концентрация глюкозы - время» при инсулинотолерантном тесте в контроле (светлый столбик) и при модели СД2 (темный столбик), мин х ммоль/л. Достоверность различий в сравнении с контрольной группой, р < 0,05

Рис. 3 Результаты теста на толерантность к инсулину у самцов крыс линии Wistar, получавших высокожировую диету (55% калорийности - жиры) и однократную внутрибрюшинную инъекцию стрептозотоцина (35 мг/кг), 18-е сут после введения: а и Ь - динамика концентрации глюкозы в крови у крыс контрольной группы (а, п = 8) и при модели СДс12 (Ь, п = 8) после подкожного введения инсулина (0,75 ЕД/кг). Ось абсцисс - время после подкожного введения инсулина, мин; ось ординат - концентрация глюкозы в крови, ммоль/л; с - константа скорости утилизации глюкозы Китт при инсулинотолерантном тесте в контроле (светлый столбик) и при модели СД2 (темный столбик), % глюкозы/мин. Достоверность различий в сравнении с контрольной группой, р < 0,05

Известно, что патогенез СД2 характеризуется сочетанием резистентности тканей к инсулину и недостаточной функцией Р-клеток поджелудочной железы [8]. Нарушение углеводного гомеостаза у животных с экспериментальным СД2 подтверждается ростом в 3 раза концентрации глюкозы в сыворотке крови (табл. 2).

Таблица 2

Влияние высокожировой диеты (55% калорийности - жиры) и стрептозотоцина (однократно, 35 мг/кг) на биохимические параметры сыворотки крови крыс, Ме [Ј; бз]

* р < 0,05 при сопоставлении опытной группы с контрольной

Содержание инсулина в сыворотке крови животных контрольной группы и при модели СД2 не отличалось, но индекс НОМА-Ж был в 2,8 раза выше у животных с экспериментальным СД2 (см. табл. 2). Известно, что стрептозотоцин в низких дозах вызывает частичную гибель Р-клеток поджелудочной железы, при этом компенсаторно увеличиваются их масса и секреция инсулина [8]. Высокий уровень глюкозы в сыворотке крови животных с СД2 в наших экспериментах при том же уровне инсулина, что и в контроле, свидетельствует о невозможности компенсировать ИР повышенной секрецией инсулина выжившими клетками. Такие нарушения характерны для поздней стадии СД2.

При СД2 нарушается не только углеводный, но и липидный и белковый обмен. В сыворотке крови животных с экспериментальным СД2 в 7,5 раза возрастало содержание ХС в 9,3 раза повышалось количество ХС-ЛНП, содержание ХС-ЛВП не изменялось, а индекс атерогенности увеличивался (см. табл. 2). Нарушение обмена липидов сопровождается развитием дислипидемии - одной из наиболее частых причин сердечно-сосудистых осложнений СД [10]. У животных с моделью СД2 в 2 раза увеличивалось содержание циркулирующих свободных жирных кислот и триглицеридов вследствие вызванной ИР стимуляции липолиза в жировой ткани. Свободные жирные кислоты включаются в триглицериды в эктопических тканях, что еще больше усугубляет ИР. Содержание мочевины и мочевой кислоты в сыворотке крови крыс с экспериментальным СД2 увеличивалось в 2,8 и 1,6 раза по сравнению с данными группы контроля. Эти метаболические нарушения обусловлены активацией катаболизма белков, главным образом в мышцах и печени. У животных с экспериментальным СД2 появлялись симптомы нарушений функций печени: в сыворотке крови содержание альбуминов уменьшалось, активность печеночного фермента АЛТ повышалась; при этом активность АСТ и концентрация билирубина не отличались от показателей контроля (см. табл. 2).

Таким образом, на данной модели прослеживаются основные проявления нарушения углеводного, липидного и белкового обмена, характерные для патогенеза СД2.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные результаты свидетельствуют о том, что при кормлении крыс диетой с высоким содержанием жиров (55% калорий - жиры) и однократном введении панкреотоксина стрептозотоцина в низкой дозе (35 мг/кг) воспроизводятся патологические процессы, характерные для СД2. У животных с моделью СД2 не изменяется базальный уровень инсулина, но выражена гипергликемия. Это указывает на развитие инсулинорезистентности периферических тканей. Метаболические изменения коррелируют с результатами, полученными при проведении ИТТ и ГТТ, и более высоким индексом HOMA-IR. Созданная модель может использоваться для изучения патогенеза СД2, а также для исследования действия потенциальных гипогликемических средств.

ЛИТЕРАТУРА

1. Cho N.H., Shaw J.E., Karuranga S., Huang Y., Da R.F.J., Ohl- rogge A.W., Malanda B. IDF Diabetes Atlas: Global estimates of diabetes prevalence for 2017 and projections for 2045. Diabetes Research and Clinical Practice. 2018; 138: 271-281. DOI: 10.1016/j.diabres.2018.02.023.

2. Дедов И.И., Шестакова М.В., Викулова О.К., Железняко- ва А.В., Исаков М.А. Сахарный диабет в Российской Федерации: распространенность, заболеваемость, смертность, параметры углеводного обмена и структура сахароснижающей терапии по данным Федерального регистра сахарного диабета, статус 2017 г. Сахарный диабет. 2018; 21 (3): 144-159. DOI: 10.14341/DM9686.

3. Lenzen S. The mechanisms of alloxan-and streptozotocin-in- duced diabetes. Diabetologia. 2008; 51 (2): 216-226. DOI 10.1007/s00125-007-0886-7.

4. Guo X.X., Wang Y., Wang K., Ji B.P., Zhou F. Stability of a type 2 diabetes rat model induced by high-fat diet feeding with low-dose streptozotocin injection. Journal of Zhejiang University-Science B. 2018; 19 (7): 559-569. DOI: 10.1631/jzus. B1700254.

5. Premilovac D., Gasperini R.J., Sawyer S., West A., Kes- ke M.A., Taylor B.V., Foa L. A new method for targeted and sustained induction of type 2 diabetes in rodents. Scientific Reports. 2017; 7 (1): 14158. DOI: 10.1038/s41598-017-14114-4.

6. Kapilevich L.V., Zakharova A.N., Dyakova E.Yu., Kironen- ko T.A., Milovanova K.G., Kalinnikova J.G., Chibalin A.V. Mice experimental model of diabetes mellitus type ii based on high fat diet. Bulletin of Siberian Medicine. 2019; 18 (3): 53-61. DOI: 10.20538/1682-0363-2019-3-53-61.

7. Skovs0 S. Modeling type 2 diabetes in rats using high fat diet and streptozotocin. Journal of Diabetes Investigation. 2014; 5 (4): 349-358. DOI: 10.1111/jdi.12235.

8. Gheibi S., Kashfi K., Ghasemi A. A practical guide for induction of type-2 diabetes in rat: Incorporating a high-fat diet and streptozotocin. BiomedPharmacotherapy. 2017; 95: 605-613. DOI: 10.1016/j.biopha.2017.08.098.

9. Monzillo L.U., Hamdy O. Evaluation of insulin sensitivity in clinical practice and in research settings. Nutrition Reviews. 2003; 61 (12): 397-412. DOI: 10.1301/nr.2003.dec.397-412.

10. Kumar Sharma A., Bharti S., Ojha S., Bhatia J., Kumar N., Ray R., Kumari S, Singh Arya D. Up-regulation of PPARy, heat shock protein-27 and -72 by naringin attenuates insulin resistance, P-cell dysfunction, hepatic steatosis and kidney damage in a rat model of type 2 diabetes. British Journal of Nutrition. 2011; 106 (11): 1713-1723. DOI: 10.1017/ S000711451100225X.