ВСТУП
На сьогодні значний внесок зробила ветеринарна клінічна біохімія у вивчення, діагностику та лікування цукрового діабету у тварин .
За сьогоднішніми прогнозами кожні 3-7 років кількість хворих на цукровий діабет тварин збільшується у двократному розмірі.
Актуальність проблеми цукрового діабету зумовлена його значною поширеністю серед домашніх тварин та тим, що він стає базою для розвитку інших складних супутніх захворювань та ускладнень.Усе вищезазначене призводить до значних матеріальних витрат на лікування цього захворювання та його наслідків
Незважаючи на те, що на вивчення цукрового діабету та його лікування затрачається дуже багато зусиль і коштів, різних теоретичних і практичних досліджень – на сьогоднішній день це захворювання вважається недостатньо дослідженим, невиліковним, непрогнозованим і дуже тяжким.
Досі залишаються відкритими питання:
чому рівень цукру в крові високий?
чому рівень цукру в крові стрибає?
чому введення інсуліну не гарантує загальноприйнятої норми рівня цукру в крові?
чому після багатьох років отримання інсуліну рівень цукру в крові постійно росте і може сягати не зменшуючись до рівня норми?
при якому рівні цукру настає гіперглікемічна кома?
чому одна тварина (наприклад кішка) при рівні глюкози 7-8 мМоль/л впадає в кому, а інша при рівні 9-11 мМоль/л почуває себе відносно нормально?
чому клітини (тканини) організму не засвоюють цукор, що знаходиться в крові?
чому наступає відмирання острівцівЛангенгарса і чи всіх одночасно?
чи дійсно це проблема невироблення інсуліну острівками Лангенгарса?
чи всі системи, органи, ділянки організму досліджувались при дослідженні та вивченні цукрового діабету?
чи всі процеси, що проходять в організмі, враховувались?
філософське питання(що первинне – яйце чи курка), а саме: чи цукровий діабет викликає нейропатію, чи навпаки нейропатія викликає цукровий діабет?[20]
І ще дуже багато питань з цього приводу до сьогодні залишаються без відповіді.
Цукровий діабет – важке ендокринне захворювання, що вимагає лікування протягом усього життя тварини. Інсулін секретуєтьсяострівковими клітинами підшлункової залози у здорових тварин він сприяє поглинанню глюкози, клітинами організму, секретується у відповідь на збільшення концентрації циркулюючої глюкози.Це досить поширена патологія серед домашніх тварин, нею вражені до 0,5% собак і до 0,25% кішок, тому практикуючому ветеринарному лікарю важливо знати її етіологію і патогенез, оскільки без цих знань неможливо підібрати правильну терапію і забезпечити стабілізацію стану тварини .[3]
Необхідно також відзначити тісну співпрацю в цій галузі між гуманітарною і ветеринарною медициною. Причому ветеринарія не тільки черпає плоди медичних досліджень, а й вносить великий вклад у вивчення цукрового діабету у людини, як приклад можна привести безліч дослідів з моделювання діабету у тварин, зокрема у собак.[3]
РОЗДІЛ 1
Загальні відомості про підшлункову залозу та історія вивчення цукрового діабету
1.1 .Історія вивчення цукрового діабету
Цукровий діабет одне з найпоширеніших захворювань ендокринної системи. Він відомий більше 4,5 тисяч років. Спочатку цукровий діабет називали цукровимсечоспусканням. Перші згадки про цукровий діабет ми знаходимо в працях древньокитайських та індійських цілителів. У цих працях дано не тільки опис симптомів, а й запропоновано методи діагностики, профілактики та лікування. Надалі більш повний опис захворювання було дано такими лікарями як Авіценна, Гіпократ, Гален та Парацельс.
Термін діабет був запропонований в першому столітті нашої ери грецьким лікарем АретеусомКападокійським. У 1688 році Бруннер вказав на зв'язок цукрового діабету з підшлунковою залозою. Він проводив операції на собаках. При видаленні підшлункової залози у собак спостерігалися симптоми захворювання.
У 1869 році Лангерганс відкрив в підшлунковій залозі скупчення клітин у вигляді острівців, які названі його ім'ям.
У той час не було висловлено ніякої думки щодо їх функції. Тільки в 1881 році київський вчений Узельсько-Строганова висловила думку про їх ендокринну роль.
Вчені Мінковський і Меринг пояснювали виникнення цукрового діабету з підшлунковою залозою, серією експериментів на собаках. При видаленні якої у собак розвивався цукровий діабет, а при її підсадці симптоми зникали.
У лабораторії Павлова, а потім і за кордоном в лабораторії Мейера, після ряду експериментів був зроблений висновок, що острівці Лангерганса виробляють речовину, яке перешкоджає розвитку діабету. Мейер назвав цю речовину інсулін - від латинського insula, що означає острівець. Перші екстракти, які містять інсулін були отримані з підшлункових залоз плодів тварин.
При введенні цих екстрактів собакам, у яких видаляли підшлункову залозу, вчені добивалися поліпшення їх стану. У 1921 році вперше в світі була зроблена ін'єкція екстракту підшлункової залози бика людині. Ці екстракти виявилися малоефективними для людини, що послужило подальшим дослідженням. В очищеному, кристалічному вигляді інсулін отримали в 1926 році.
Першим в медичній практиці інсуліном лікується Леонард Томпсон в 1922 році. Інсулін продовженого дії був отриманий в 1936 році в Копенгагені. Хімічна структура інсуліну була розкрита в 1955 році англійським ученим Сенджер в Кембриджі.
Синтез людського інсуліну був здійснений в 1963 році в США і в 1965 році в ФРН.
За останні роки в процесі досліджень було розкрито таємницю генетичного коду. Грунтуючись на цих дослідженнях, почали виготовляти людський білок генетичним шляхом. На основі чого був виготовлений людський інсулін.[20]
. Анатомо-гістологічні та біохімічні дані
Підшлункова залоза — (páncreas) — великий пухкий паренхі-
матозний орган, що складається з окремих часточок, зв’язаних між собою
пухкоюсполучною тканиною. Залоза з подвійноюсекрецією: зовнішньою і
внутрішньою. Одна частинаклітинвиділяє секрет — панкреатичнийсік,
маєчасточки і протоки. Друга частинапаренхіми представлена дрібними
клітинами, щонагромаджуються у виглядіострівців (острівціЛангерганса).
Вони не мають проток і виділяютьу кров гормони
Підшлунковазалозарозміщена в початковійзвивинідванадцятипалої
кишки і за будовоюналежить до трубчасто-альвеолярнихзалоз. У залозі
немаєспеціальноїкапсули. Масазалозидомашныхтварин становить20–108 г. Вона поділена на середню, ліву і праву частки. Протока підшлунко-
воїзалози, абовірзунгова протока, відкривається у дванадцятипалуки-
шкусамостійноабо разом ізжовчною протокою.Інколибуваєдодаткова, або
санторінієва, протока, яка впадає вдванадцятипалу кишку самостійно. У ссавцівдуже часто є додатковапідшлунковазалоза на дванадцятипалійкишці, на пілоричнійчастинішлунка, напорожній і клубовій кишках.
У собаки підшлунковазалозамаєвиглядзігнутоїпідкутом, довгої пластинки червоногокольору. Лівачасткабільша, лежитьнаменшійкривинішлунка і досягаєселезінки й лівоїнирки. Права часткатягнеться до дванадцятипалійкишці і підіймається до правоїнирки. Середнячасткадобревиражена. Підшлункова протока відкривається разом з жовчною протокою у дванадцятипалу кишку.
У великої рогатої худоби підшлункова залоза розташовується уздовж дванадцятипалої кишки від 12-го грудного до 2-4-го поперекового хребця, під правою ніжкою діафрагми, частково на лабіринті ободової кишки. Складається з поперечної і правої поздовжньої гілок, що з'єднуються під кутом в правій стороні. Вивідний проток відкривається окремо від жовчної протоки на відстані 30-40 см (у овець разом з жовчним протокою). Абсолютна маса залози у великої рогатої худоби 350-500 г, у овець 50-70 г.
У коней на підшлунковій залозі розрізняють середню частину - тіло, прилегле до ворітного вигину дванадцятипалої кишки. Лівий кінець залози, або хвіст, довгий і вузький, досягає зліва сліпого мішка шлунка, з'єднуючись з ним, селезінкою і лівою ниркою. Правий кінець залози, або голівка, доходить до правої нирки, сліпої та ободової кишкок. Підшлункова протока відкривається разом з печінковою. Іноді зустрічається додатковий проток. Колір залози жовтуватий, абсолютна маса до 250-350 м
У свиней на залозі розрізняють середню, праву і ліву частки. Через середню частку проходить ворітна вена печінки. Залоза лежить під двома останніми грудними і двома першими поперековими хребцями. Протока одна, відкривається на 13-20 см дистальніше гирла жовчної протоки. Абсолютна маса залози 150 г.
Основним продуктом зовнішньосекреторної функції підшлункової залози - травний сік, який містить 90% води і 10% щільного осаду. Щільність соку 1,008-1,010; рН 7,2-8,0 (у коней 7,30-7,58; у великої рогатої худоби 8). До складу щільного осаду входять білкові речовини і мінеральні сполуки: бікарбонат натрію, хлорид натрію, хлорид кальцію, фосфат натрій і ін.
Сік підшлункової залози містить протеолітичні і нуклеолітичні ферменти (трипсин, хемотрипсин, карбоксипептидази, еластазу, нуклеази, амінопептидази, коллагеназу, дипептидаза), амілолітичні ферменти (α-амілазу, мальтазу, лактазу, інвертазу) і ліполітичні ферменти (ліпазу, фосфоліпазу, холіноестеразу, карбоксиестеразу, моногліцердліпазу , лужну фосфатазу). Трипсин розщеплює білки до амінокислот і виділяється у вигляді неактивного трипсиногена, який активується ферментом кишкового соку ентерокіназою. Хемотрипсин розщеплює білки і поліпептиди до амінокислот і виділяється у формі неактивного хемотрипсиногена та активується трипсином. Карбоксиполіпептидази діють на поліпептиди, відщеплюючи від них амінокислоти. Дипептидази розщеплюють дипептиди на вільні амінокислоти. Еластаза діє на білки сполучної тканини - еластин, колаген. Протаміназа розщеплює протаміни, нуклеази - нуклеїнові кислоти на мононуклеотиди і фосфорну кислоту.
При запаленні підшлункової залози, аутоімунних процесах протеолітичні ферменти стають активними уже в самій залозі, викликаючи її руйнування. α-амілаза розщеплює крохмаль і глікоген до мальтози; мальтаза - мальтозу до глюкози; лактаза розщеплює молочний цукор на глюкозу і галактозу (вона має істотне значення в травленні молодняку), інвертаза - сахарозу на глюкозу і фруктозу; ліпаза та інші ліполитичні ферменти розщеплюють жири на гліцерин і жирні кислоти. Ліполітичні ферменти, зокрема ліпаза, секретуются в активному стані, але розщеплюють тільки жир, емульгований жовчними кислотами. Амілази, також як і ліпази, в соку підшлункової залози знаходяться в активному стані.
З електролітів в соку підшлункової залози містяться натрій, калій, хлор, кальцій, магній, цинк, мідь і значна кількість бікарбонатів, що забезпечують нейтралізацію кислого вмісту дванадцятипалої кишки. Тим самим створюється оптимальне середовище для активних ферментів.
Доведено, що крім перерахованої вище дії, сік підшлункової залози має властивість регуляції мікробної асоціації в дванадцятипалій кишці, надаючи певну бактерицидну дію. Перетворення надходження в кишечник панкреатичного соку веде до посиленого бактеріального росту в проксимальному відділі тонкого кишечника у собак.
Ендокринна (гормональна) функція підшлункової залози. Найважливішими гормонами підшлункової залози є інсулін, глюкогон і соматостатин.
Інсулін посилює синтез вуглеводів, білків, нуклеїнових кислот і жиру. Він прискорює транспорт глюкози в клітини інсулінозалежних тканин (печінка, м'язи, жирова тканина), стимулює синтез глікогену в печінці і пригнічує глюконеогенез (утворення глюкози зневуглеводних компонентів), глікогеноліз (розпад глікогену), що в кінцевому підсумку веде до зниження рівня цукру в крові . Цей гормон прискорює транспорт амінокислот через цитоплазматичну мембрану клітин, стимулює синтез білка. Інсулін бере участь в процесі включення жирних кислот в тригліцериди жирової тканини, стимулює синтез ліпідів і пригнічує ліполіз (розпад жиру). У регуляції синтезу білка та утилізації вуглеводів разом з інсуліном беруть участь кальцій і магній. Концентрація інсуліну в крові людини 15-20 мкЕД / мл. [15]
Глюкагон - поліпептид, секреція якого регулюється глюкозою, амінокислотами, гастроінтестинальними гормонами (панклеозимін) і симпатичною нервовою системою. Секреція глюкогону посилюється при зниженні в крові цукру, СЖК, подразненні симпатичної нервової системи, а пригнічується при гіперглікемії, підвищенні рівня СЖК, соматостатину. Під впливом глюкогону стимулюється глюконеогенез, прискорюється розпад глікогену, тобто збільшується продукція глюкози. Під дією глюкогону прискорюється синтез активної форми фосфорилази, що бере участь в утворенні глюкози з невуглеводних компонентів (глюконеогенез). Глюкагон здатний зв'язуватися з рецепторами адипоцитів (клітин жирової тканини), сприяючи розпаду тригліцеридів з утворенням гліцерину і СЖК. Глюконеогенез супроводжується не тільки утворенням глюкози, але і проміжних продуктів обміну речовин - кетонових тіл, розвитком кетоацидозу.. Концентрація цього гормону в крові збільшується при голодуванні (голодний кетоз у овець), хронічних захворюваннях печінки.[15]
Інсулін утворюється в β-клітинах зі свого попередника - проінсуліну. Він надходить в апарат Гольджі, де розщеплюється на молекулу С-пептиду і молекулу інсуліну. З апарату Гольджі (пластинчастий комплекс) інсулін, С-пептид і частково проінсулін надходять в везикули, де інсулін зв'язується з цинком і депонується в такому стані. Під впливом різних стимулів інсулін звільняється від цинку і надходить в прекапілярний простір. Основним стимулятором секреції інсуліну служить глюкоза: при її підвищенні в крові посилюється синтез інсуліну. Певною мірою цією властивістю володіють амінокислоти аргінін і лейцин, а також глюкагон, глетрін, секретин, глюкокортикоїди, соматостатин, нікотинова кислота. Інсулін в крові знаходиться у вільному і зв'язаному з білками плазми стані. Розпад інсуліну відбувається в печінці під впливом глютатіонтрансферази і глютатіонредуктази, в нирках під впливом інсулінази, в жировій тканині під впливом протеолітичних ферментів. Проінсулін і С-пептиди теж піддаються дегідратації в печінці. Його біологічна дія обумовлена здатністю зв'язуватися зі специфічними рецепторами клітинної мембрани цитоплазми.
Рис.1.1 Хімічна формула інсуліну
Якщо поглянути глибше,то підшлункова залоза з екзокринної та ендокринної частин. Перша продукує сік підшлункової залози,що надходить у дванадцятипалу кишку.Він містить ферменти,що розщеплюють білки, жири і вуглеводи. Друга- синтезує гормони, які надходять у кров і регулюють обміе білків,жирів та вуглеводів. Ендокринна частина підшлункової залози представлена скупченнями ендокринних клітин-інсулоцитів, які оточені тонкими сполучнотканинними оболонками. Їх називають панкреатичними острівцями( острівці Лангенгарнса).Останні розташовані в часточках залози, між її ацинусами. Кількість острівців неоднакова у різних часточках залози. Найбільше їх у її хвостовій частині.Острівці мають переважно овальну форму і утворені, як зазначено вище інсулоцитами,між якими знаходяться фенестровані кровоносні капіляри,що оточені пери капілярними просторами. В останні потрапляють гормони, синтезовані інсулоцитами, а потім через стінку капілярів- у кров.
Інсулоцити панкреатичних острівців мають невеликі розміри, добре розвинені синтезуючі органели і секреторні гранули. Серед них виділяють чотири різновиди:
β-інсулоцити. Їх найбільше (70-75%), розташовані вони здебільшого в центрі острівців. Містять гормон інсулін, який сприяє засвоєнню глюкози плазми крові гепатоцитами, гладкими м’язовими клітинами, волокнами, адипоцитами, шляхом збільшення проникності їх для цієї речовини. Через нестачу цього гормону розвивається хвороба- цукровий діабет.
α-інсулоцити.Їх вміст 20-25%.Містять гормон глюкагон, який є антагоністом інсуліну. За його дії глікоген у тканинах(м’язовий,жировий) і печінці розпадається до глюкози і її рівень у крові збільшується.
D-інсулоцити(дендритні).Відросчасті зірчастої форми, розташовані на периферії острівців, їх вміст 5-10%.Вони містять гормон соматостатин, який гальмує секреторну діяльність α і β- інсулоцитів та екзокринних панкреатоцитів.
D1-клітини,які виділяють гормон, що є антагоністом соматостатину і знижує артеріальний тиск.
РР-інсулоцитирозташовані на периферії острівців,містять дрібні секреторні гранули, у яких знаходиться панкреатичний поліпептид,який сприяє виділенню шлункового і підшлункового соків.[16]
РОЗДІЛ2
Цукровий діабет у домашніх тварин