МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ САХАРНОГО ДИАБЕТА В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

АННОТАЦИЯ

Исследование было посвящено определению оптимальной дозы аллоксана для моделирования состояния сахарного диабета у крыс. Три группы животных по 10 особей в каждой получали раствор моногридрата аллоксана в различных концентрациях. Контролем служила группа из 10 крыс, которым вводили физиологический раствор в эквивалентном объеме. У всех животных проводили динамическую оценку содержания глюкозы крови в течение 14 суток эксперимента. Установлено, что у крыс при введении 12 мг/100 г аллоксана уровень глюкозы не превышал референсных границ нормального значения, 17 мг/100 г – повышенная концентрация глюкозы во все сроки эксперимента, 22 мг/100 г веса – летальная доза аллоксана. Таким образом, для моделирования сахарного диабета адекватной дозой аллоксана является 17 мг/100 г веса крысы.

ABSTRACT

The study has been devoted to determination of the optimal dose of alloxan to model diabetic state in rats. Three groups of animals each of them consists of 10 ones received solution of monohydrate alloxan in different concentrations. The control has been presented by the group of 10 rats, which obtained saline solution injection in equivalent volume. Dynamic assessment of blood glucose level was performed for all animals during 14 days of the experiment. It has been found that injection of 12 mg of alloxan/100 g of weight in rats has not caused exceeding of glucose level over reference limits of the normal value, one of 17 mg/100 g of weight has increased glucose concentration at all times of the experiment, and one of 22 mg/100 g of weight was lethal dose of alloxan. Thus, the dose of 17 mg alloxan/100 g of rat weight is adequate to simulate diabetes.

Ключевые слова: биологическое моделирование; сахарный диабет; аллоксан.

Keywords: biological modeling; diabetes mellitus; alloxan.

Биологическое моделирование является необходимым «инструментарием» для экспериментальной медицины. На сегодняшний день выявление закономерностей и особенностей развития патологических процессов, формирования их осложнений, разработка способов лечения и профилактики заболеваний, изучение механизмов действия лекарственных средств с целью направленного их применения было бы крайне затруднительно без моделирования соответствующих патологических состояний у экспериментальных животных.

Высокая социальная значимость сахарного диабета обусловливает актуальность данной проблемы для медико-биологической науки [3, 5]. К настоящему времени разработано несколько способов моделирования сахарного диабета в эксперименте: хирургический (полное или частичное удаление поджелудочной железы), химический (введение химических веществ, избирательно воздействующих на β-клетки островков Лангерганса), эндокринный (введение аденогипофизарного, соматотропного и адренокортикотропного гормонов), иммунологический (введение антител против инсулина) и генетический (использование чистых линий животных с наследственно обусловленной формой патологии) [1, 2].

Наиболее удобным способом в современных условиях экспериментальной диабетологии считается моделирование сахарного диабета с помощью панкреотоксинов: аллоксан, стрептозотоцин, дитизон и другие [6]). При этом необходимо учитывать, что эффективная доза препарата зависит от вида животного, способа введения, состояния питания и прочих условий [7].

Целью настоящей работы явилось определение оптимальной дозы аллоксана для моделирования состояния сахарного диабета у крыс.

Материал и методы

Исследования проводили в утренние часы для исключения влияния на результаты суточных колебаний функциональных параметров [4]. Сахарный диабет I типа моделировали у 30 крыс-самцов линии Wistar с помощью однократного введения раствора моногидрата аллоксана («Sigma», США). Для определения оптимальной дозы аллоксана в эксперименте использовали три различные его концентрации: 12, 17 и 22 мг на 100 г животного. Инъекции вводили внутрибрюшинно, так как данный способ введения отличается малой травматичностью для животных. При моделировании учитывали, что диабетогенное действие аллоксана более активно проявляется у животных, находящихся на предварительно голодной диете [8], поэтому все экспериментальные крысы в течение 24 ч до начала моделирования не получали пищу, но при этом доступ к воде для них оставался неограниченным. Контролем служила группа из 10 крыс, которым аналогично вводили физиологический раствор в эквивалентном объеме. До начала эксперимента, а также на 1-е, 3-е, 7-е и 14-е сутки после введения аллоксана у всех животных с помощью глюкометра «Accu-Chek Performa Nano» («Roche Diagnostics», Германия) определяли уровень глюкозы в капиллярной крови, полученной путем разреза десны. При обработке полученных данных были использованы методы статистического описания, включающие проверку на нормальность распределения исследуемого признака по критерию Шапиро-Вилка, расчет среднего (М), ошибки среднего (m), сравнение показателей с помощью непараметрического критерия Манна-Уитни.

Результаты исследования

Полученные результаты показали, что у контрольных животных изучаемый показатель во все сроки эксперимента был на уровне 5,40–5,76 ммоль/л. До введения аллоксана уровень глюкозы в крови у всех животных соответствовал норме. У животных первой опытной группы, получивших 12 мг/100 г веса тела аллоксана, во все сроки эксперимента концентрация глюкозы колебалась от 4,28 до 6,26 ммоль/л. При использовании аллоксана в дозе 17 мг/100 г веса крысы в 1-е сутки уровень глюкозы увеличился в 2 раза, максимальное значение было достигнуто на 7-е сутки (22 ммоль/л), в конце эксперимента отмечено снижение до 13,3 ммоль/л. Доза аллоксана 22 мг/100 г вызвала резкий подъем концентрации глюкозы в первые сутки и гибель всех животных данной группы в течение недели (рисунок 1).

Рисунок 1. Динамика содержания глюкозы крови у крыс при моделировании аллоксан-индуцированного сахарного диабета

Известно, что аллоксан вызывает избирательное повреждение проницаемости плазмолеммы β-клеток поджелудочной железы, которые вырабатывают инсулин, вследствие его реакции с дитиоловыми группами, необходимыми для поддержания целостности мембран [8]. Β-клетки поджелудочной железы разрушаются от действия аллоксана, инсулин не вырабатывается и формируется сахарный диабет [2]. Этим объясняется резкое повышение глюкозы в крови крыс на все исследуемые сутки эксперимента.

Заключение

Установлено, что у крыс при введении 12 мг/100 г аллоксана уровень глюкозы не превышал референсных границ нормального значения, 17 мг/100 г – повышенная концентрация глюкозы во все сроки эксперимента, 22 мг/100 г веса – летальная доза аллоксана. Таким образом, для моделирования сахарного диабета адекватной дозой аллоксана является 17 мг/100 г веса крысы.