Добавил:
kiopkiopkiop18@yandex.ru Вовсе не секретарь, но почту проверяю Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

3 курс / Фармакология / Миронов_А_Н_,_Бунатян_Н_Д_и_др_Руководство_по_проведению_доклинических

.pdf
Скачиваний:
87
Добавлен:
24.03.2024
Размер:
4.71 Mб
Скачать

В ходе эксперимента оценивают: массу тела — ежедневно, потребление животными воды и корма — ежедневно [23], концентрацию глюкозы в плазме крови — еженедельно [16]. Изучаемые вещества вводят животным с минимальной длительностью СД 6 месяцев с развившимися диабетическими поражениями.

3.2. Изучение диабетической полинейропатии

Характерным осложнением СД являются различные варианты нейропатии. Около 70% поражений нервной системы при СД приходится на полинейропатию, характеризующуюся диффузным или локальным повреждением периферических соматических нервных волокон.

О формировании диабетической полинейропатии судят по изменению порогов тактильной и болевой чувствительности у крыс через 4 недели после инъекции стрептозотоцина на моделях тактильной аллодинии, механической гипералгезии, в формалиновом тесте, а также в тесте «горячая пластина» [16]. Исследования проводят ежемесячно.

Термином «аллодиния» обозначают феномен появления болевых ощущений в ответ на неноцицептивные раздражители. Тактильную аллодинию у крыс оценивают регистрацией давления, при котором животные отдергивают правую заднюю лапу, избегая воздействия нарастающих по степени стимулов. Для этого серию волосков Фрея в диапазоне давления от 0,6 до 15 г прикладывают перпендикулярно подошвенной поверхности лапы с таким давлением, чтобы волосок согнулся. Отрыв лапы расценивают как положительный ответ. 50% порог отдергивания лапы определяют последовательным увеличением и уменьшением силы стимула и анализом данных по отдергиванию лапы с использованием непараметрического критерия Dixon.

Под «гипералгезией» понимают появление интенсивного болевого ощущения при нанесении легкого ноцицептивного раздражителя [3]. Определение болевого порога у крыс на модели механической гипералгезии проводят с применением постоянно увеличивающегося механического давления, точечно приложенного к правой задней лапе. Величиной болевого порога является вес, при достижении которого проявляется рефлекс отдергивания лапы [15].

При проведении формалинового теста очаг боли создают путем подкожной инъекции 0,05 мл 0,5% раствора формалина в тыльную поверхность стопы правой задней конечности. Поведенческие ответные реакции наблюдают с 5-минутными интервалами в течение 60 мин после введения формалина подсчетом числа вздрагиваний животного [16].

В тесте «горячая пластина» оценку болевой чувствительности проводят по величине порогов болевых реакций, о которых судят по латентному периоду реакции избавления у животного (облизывание задней лапы), помещенного на пластину, нагретую до температуры 55°С.

У крыс через 4 недели после инъекции стрептозотоцина регистрируются проявления диабетической полинейропатии в виде снижения порогов тактильной и болевой чувствительности, что обусловлено нарушением функции пораженных нервных волокон при СД [16].

3.3. Изучение диабетической ретинопатии

Диабетическая ретинопатия является естественным результатом развития патологических изменений в микрососудистой сети центральной артерии сетчатки при СД. О наличии диабетических изменений глазного яблока можно косвенно судить по состоянию переднего отрезка, так как сосудистые изменения переднего отрезка глаза при СД развиваются параллельно с сосудистыми изменениями сетчатки и нередко предшествуют им.

Микрогемодинамику конъюнктивы крыс изучают в пределах глазной щели биомикроскопически с помощью фотощелевой лампы. Анализируют форму и калибр сосудов, их ход, наличие микроаневризм, фон и густоту сосудистого рисунка, характер кровотока, агрегацию форменных элементов крови, периваскулярные изменения. Для получения

681

количественного представления о состоянии микроциркуляции используют оценочную шкалу в баллах [6]. Определяют общий конъюнктивальный индекс и его парциальные величины: сосудистый, вне- и внутрисосудистый индексы.

Начиная с 8–10 недель стрептозотоцинового диабета, появляются сужение артериол и расширение венул, крупнозернистая агрегация форменных элементов крови. К 9–12 месяцам присоединяются микроаневризмы и кровоизлияния, участки гемостаза и тромбоза; у 75% животных развивается катаракта.

Существенным дополнением к описанному методу изучения диабетической ретинопатии является гистологическое исследование препаратов сетчатки [23]. Первым и наиболее характерным патоморфологическим признаком диабетической ретинопатии считаются рассеянные мешотчатые аневризматические расширения капилляров. Микроаневризмы можно выявить при гистологическом исследовании препаратов сетчатки крыс с 6-месячным стрептозотоциновым диабетом [23].

3.4. Изучение диабетической нефропатии

Диабетическая нефропатия представляет собой специфическое поражение почек, прежде всего сосудов клубочков (гломерулярная микроангиопатия). О развитии диабетической нефропатии судят по наличию микроальбуминурии [9]. Увеличение проницаемости клубочковых капилляров возникает вследствие роста гломерулярного давления и изменений толщины и заряда базальной мембраны [8]. Через 5 месяцев после инъекции стрептозотоцина у диабетических крыс отмечается экскреция альбумина с мочой, что является подтверждением развития ранней стадии диабетической нефропатии. С целью верификации микрососудистой патологии в почках желательно проведение морфологического исследования для выявления характерного признака диабетической нефропатии — утолщения базальной мембраны клубочковых капилляров, являющимся следствием изменения ее биохимического состава [8]. Утолщение стенок капилляров приводит к сужению их просвета с последующей обтурацией. При длительности стрептозотоцинового диабета до 9–12 месяцев, по данным гистологических исследований, наблюдаются глубокие дистрофические и деструктивные изменения в почках. Ведущим признаком повреждения является гломерулосклероз.

3.5. Изучение диабетической кардиомиопатии

Под термином «диабетическая кардиомиопатия» понимают поражение сердца, в основе механизма которого лежат метаболические факторы, нарушение нервной регуляции, микроангиопатия и, по мере развития атеросклероза венечных сосудов, ишемия миокарда. Характерным признаком диабетической кардиомиопатии является снижение сократительной функции левого желудочка. Выраженность нарушений сократительной активности миокарда левого желудочка при стрептозотоциновом диабете оценивают методом эхокардиографии каждые 4 недели [23]. Регистрируют следующие основные показатели: конечно-диастолический и конечно-систолический диаметры левого желудочка, изменение толщины задней стенки и фракцию укорочения. После 24 недель стрептозотоцинового диабета при эхокардиографическом исследовании отмечаются уменьшение толщины стенки и увеличение внутреннего диаметра левого желудочка. Систолическая функция левого желудочка в данные сроки остается неизменной, в то время как диастолическая функция значительно снижается [23].

Сократительную функцию сердца изучают также с использованием препарата изолированного изоволюмически сокращающегося сердца [23]. Сердца извлекают и перфузируют по Лангендорфу раствором Кребса-Хензелайта в условиях постоянного давления. Через 30 мин перфузии, необходимой для стабилизации работы сердца, записывают кривую давления в левом желудочке. На основании графического материала рассчитывают скорость сокращения (+dP/dt) и расслабления (-dP/dt) левого желудочка. У крыс после 24 недель стрептозотоцинового диабета регистрируется снижение +dP/dt и -dP/dt, что

682

свидетельствует о характерном для диабетической кардиомиопатии уменьшении сократительной функции миокарда.

3.6. Изучение гемореологических нарушений при диабетических ангиопатиях

В патогенезе диабетических ангиопатий большое внимание уделяется гемореологическим нарушениям. Нарушения текучести крови выявляют по результатам прямых методов исследования вязкости крови. О функциональном состоянии тромбоцитов судят на основании определения спонтанной и АДФ-индуцированной агрегации тромбоцитов. Наблюдается определенная согласованность между изменениями реологических свойств крови и «сладж»-феноменом конъюнктивальных сосудов [6], который возникает на 8–10 неделях стрептозотоцинового диабета. Повышение агрегации тромбоцитов отмечается у крыс с 6-недельным стрептозотоциновым диабетом.

Заключение

Таким образом, современная экспериментальная фармакология располагает комплексом методов моделирования и диагностики осложнений СД, благодаря чему становится возможным поиск веществ для их патогенетического лечения.

Материалы оформляются в виде научного отчета в соответствии с ГОСТ 7.32-2001 и Приказом Минздравсоцразвития России от 23 августа 2010 г. № 708н «Об утверждении правил лабораторной практики» с предоставлением в таблицах как первичных данных по каждому веществу, так и статистически обработанных результатов. К отчету необходимо приложить аналитические паспорта или нормативные документы на референтные и тестируемые вещества.

Литература

1.Автандилов Г.Г. Основы количественной патологической анатомии / Г.Г. Автандилов. — М.: Медицина, 2002. — 240 с.

2.Антонова К.В. Роль и место тиоктовой кислоты в комплексной терапии сахарного диабета / К.В. Антонова, Л.В. Недосугова // Трудный пациент. — 2008. — Т. 6. — № 10. — С. 17–22.

3.Баринов А.Н. Лечение невропатических болевых синдромов / А.Н. Баринов // Укр. мед. часопис. — 2007. — Т. 2. — №58. — С. 91–96.

4.Бондарь И.А. Гликозаминогликаны и диабетическая нефропатия / И.А. Бондарь, В.В. Климонтов // Проблемы эндокринологии. — 2004. — Т. 50. — № 2. — С. 29–34.

5.Гурьева И.В. Новые возможности применения бенфотиамина для предупреждения сосудистых осложнений сахарного диабета / И.В. Гурьева // Русский медицинский журнал. — 2005. — №15. — С. 999–1002.

6.Данилова А.И. Состояние кровообращения в сосудах конъюнктивы глаза у больных сахарным диабетом / А.И. Данилова // Проблемы эндокринологии. — 1980. — № 4. — С. 9–14.

7.Данилова А.И. Состояние микроциркуляции у родственников больных CД / А.И. Данилова // Проблемы эндокринологии. — 1979. — №2. — С. 20–24.

8.Полторак В.В. Влияние витамина E на развитие нефропатии у кроликов с дитизоновым диабетом / В.В. Полторак, Н.И. Горбенко [и др.] // Проблемы эндокринологии. — 2000. — № 6. — С. 41–44.

9.Преображенский Д.В. Микроальбуминурия: диагностическое, клиническое и прогностическое значение (часть первая) / Д.В. Преображенский, А.В. Маренич [и др.] // Российский кардиологический журнал. — 2000. — №3. — С. 79–86.

10.Руководство по иммуногистохимической диагностике опухолей человека / 3-е изд., доп. и перераб.; под общ. ред. С.В. Петрова, Н.Т. Райхлина. — Казань, 2004. — 456 с.

11.Руководство по проведению клинических исследований новых лекарственных средств / под ред. Р.У. Хабриева, И.А. Денисова, В.Б. Герасимова, В.Г. Кукеса. — М., 2005. — 359 с.

12.Севергина Э.С. Инсулинзависимый сахарный диабет — взгяд морфолога / Э.С. Севергина. — М.: Издательский дом «Видар», 2002. — 152 с., ил.

13.Северина Т.И. Трометамоловая соль тиоктовой (альфа-липоевой) кислоты в лечении диабетической нейропатии / Т.И. Северина, А.В. Тарасов [и др.] // Проблемы эндокринологии. — 2002. — Т. 48. — №1. — С. 18-21.

683

14.Функциональные методы исследования в эндокринологии / З.И. Цюхно [и др.]. — Киев: Здоровье, 1981. — 240 с.

15.Bujalska M. α1- and α2-adrenoreceptor antagonists in streptozotocinand vincristine-induced hyperalgesia / M. Bujalska, M. Arazna [et al.] // Pharmacological Reports. — 2008. — Vol. 60. —

P.499–507.

16.Calcutt N.A. Modeling diabetic sensory neuropathy in rats / №.A. Calcutt // Methods in Molecular Medicine. — 2004. — Vol. 99. — P. 55–65.

17.Luo H. Inhibitory e ect of voglibose and gymnemic acid on maltose absorption in vivo / H. Luo,

T.Imoto Y. Hiji // World J Gastroenterol. — 2001. — Vol. 7, № 2. — P. 270–274.

18.Masiello P. Development of a new model in adult rats administered streptozotocin and nicotinamid /

P.Masiello, M. Broca [et al.] // Diabetes. — 1998. — Vol. 47. — P. 224–229.

19.Mortari M.R. Inhibition of acute nociceptive responses in rats after i.c.v. injection of Thr6-bradykinin, isolated from the venow of the social wasp, Polybia occidentalis / MR Mortari, AOS Cunha [et al.] // British Journal of Pharmacology. — 2007. — Vol. 151. — P. 860–869.

20.Rossetti L. Glucose toxicity / L. Rossetti, A. Giaccari // Diabetes Care — 1990. — Vol. 136. —

P.610–640.

21.Srinivasan, K. Animal models in type 2 diabetes research: An overview / K. Srinivasan, P. Ramarao // Indian J Med Res. — 2007. — Vol. 125. — P. 451–472.

22.Vincent A.M. Oxidative stress in the pathogenesis of diabetic neuropathy / A.M. Vincent, J.W. Russell [et al.] // Endocrine Reviews. — 2004. — Vol. 25. — №4. — P. 612–628.

23.Wei M. The streptozotocin-diabetic rat as a model of the chronic complications of human diabetes /

M.Wei, L. Ong [et al.] // Heart, lung and circulation. — 2003. — Vol. 12. — №1. — P. 44–50.

24.Ziegler B. The possibility that pancreatic beta cell destruction leading to type 1 diabetes is initiated by the release of cytokines by polyclonal activation of the immune system / B. Ziegler, M. Ziegler // Exp Clin Endocrinol — 1990. — Vol. 95, № 1. — P. 110–111.

ГЛАВА 42

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ДОКЛИНИЧЕСКОМУ ИЗУЧЕНИЮ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ

ДЛЯ КОРРЕКЦИИ САХАРНОГО ДИАБЕТА, ОЖИРЕНИЯ И МЕТАБОЛИЧЕСКОГО СИНДРОМА

Составители: д. м. н., проф. В.Г. Макаров; к. б. н. М.Н. Макарова; к. м. н. И.А. Проскурина, д. м. н. А.Н. Богданов, к. ф. н. Д.В. Сомов

Введение

По определению Международного Экспертного Комитета по диагностике и классификации сахарного диабета (1997), сахарный диабет — это группа метаболических (обменных) заболеваний, характеризующихся гипергликемией, которая является результатом нарушения секреции инсулина, действия инсулина или обоих этих факторов. Хроническая гипергликемия при сахарном диабете сочетается с повреждением, дисфункцией и недостаточностью различных органов, особенно глаз, почек, нервов, сердца и кровеносных сосудов. С этим связана и большая социальная значимость сахарного диабета, т.к. он приводит к ранней инвалидизации и летальности в связи с поздними сосудистыми осложнениями диабета.

Подавляющее большинство случаев сахарного диабета относится к двум обширным этиопатогенетическим категориям: сахарный диабет 1 типа и сахарный диабет 2 типа. Причина сахарного диабета 1 типа — абсолютный дефицит секреции инсулина. При сахарном диабете 2 типа причина заключается в комбинации инсулинорезистентности и неадекватного компенсаторного инсулин-секреторного ответа.

Вразвитие сахарного диабета вовлечены несколько патогенетических процессов: от аутоиммунного повреждения β-клеток поджелудочной железы с последующим дефицитом инсулина до нарушений, провоцирующих инсулинорезистентность. Основой нарушения метаболизма углеводов, жиров и белков при сахарном диабете является недостаточность действия инсулина в тканях-мишенях.

Модели сахарного диабета на животных делятся на генетически детерминированные, вызваные химическими или диетическими агентами или хирургическими манипуляциями и/или комбинацией этих методов. В последние годы получено большое количество новых генетически измененных линий животных, включая трансгенных, генерализованно нокаутных или нокаутных по определенным генам.

1.Индукция сахарного диабета 1 типа

Впатогенезе сахарного диабета 1 типа факторы внешней и внутренней среды (вирусы, химические вещества, пищевые факторы, интерлейкин 1β) вызывают активацию процесса свободнорадикального окисления в клетках. Под воздействием свободных радикалов белки β-клеток меняют свои природные свойства (денатурируют) и становятся антигенами для собственной иммунной системы. Повышенная чувствительность β-клеток поджелудочной железы к действию свободных радикалов объясняется тем, что

вних снижена активность собственной антиоксидантной защитной системы. Свободные радикалы вызывают нарушения в структуре ДНК инсулинпродуцирующих клеток, что и приводит к последующей гибели β-клеток.

685

Наиболее распространенными моделями сахарного диабета 1 типа являются химичес- ки-индуцированный сахарный диабет и хирургический сахарный диабет.

1.1. Химически-индуцированный сахарный диабет

Основными агентами, избирательно поражающими β-клетки поджелудочной железы, являются аллоксан (ALX) и стрептозотоцин (STZ).

Аллоксан (2, 4, 5, 6-тетраоксогексагидропиримидин) — производное мочевой кислоты. Обычно используется в форме моногидрата. Аллоксан хорошо растворим в воде и слабокислых растворах (pK 6,6). При pH ниже 3 аллоксан в растворе довольно устойчив при комнатной температуре. При pH 7 раствор должен сохраняться ниже 4 °C, чтобы предотвратить преобразование до аллоксановой кислоты.

Уникальная способность аллоксана избирательно уничтожать панкреатические β-клетки была впервые описана Dunn и соавторами в 1943 г. Хотя в основном причиной сахарного диабета при введении аллоксана является прямое токсическое действие на β-клетки, точный механизм его токсичности полностью не изучен. Множество исследований показали, что аллоксан разрушает целостность мембраны β-клетки. Например, аллоксан увеличивает проницаемость плазматической мембраны для внеклеточных маркеров типа маннитола и инулина. Морфологические изменения в плазматической мембране у грызунов, подвергнутых действию аллоксана, приводят к нарушению транспорта ионов через мембрану β-клеток.

Аллоксан может вводиться множеством путей, но самый эффективный и логичный — внутривенный путь. Диабетогенная доза — приблизительно 40–45 мг/кг. Аллоксан вызывает сахарный диабет у собак, кошек, овец, кроликов, крыс, мышей, обезьян, рыб, черепах, птиц. Морские свинки устойчивы к аллоксан-индуцированному сахарному диабету, причина этой невосприимчивости неизвестна.

Стрептозотоцин (2-деокси-2-(3-метил-3-нитрозомочевина)) 1-D-глюкопираноза, обнаруженный в 1960 г., является метаболитом почвенного микроорганизма Streptomyces achromogenes.

Это вещество содержит метилнитрозомочевину, связанную в C2 положении с D-глюкозой. В кристаллическом состоянии обычно состоит из смеси α- и β-изомеров глюкозы (1:1). В водном растворе стрептозотоцин быстро разлагается при нейтральном pH, и его оптимальная стабильность в растворе — pH 4. Как и аллоксан, стрептозотоцин оказывает прямое токсическое действие на β-клетки, при этом участок связывания с мембраной также до конца не известен. Некоторые факты свидетельствуют, что плазматическая мембрана β-клеток повреждается стрептозотоцином, приводя к морфологическим изменениям и изменениям в проницаемости клетки аналогично введению аллоксана. Поскольку стрептозотоцин содержит глюкозу, можно предположить, что он связывается с рецептором глюкозы на мембране и при этом блокирует глюкозостимулируемый выброс инсулина.

Диабетогенная доза стрептозотоцина приблизительно 65 мг/кг. У грызунов сахарный диабет может быть вызван многократным введением субдиабетогенной дозы. Стрептозотоцин вызывает сахарный диабет у многих видов животных, включая собак, кошек, свиней, обезьян, кроликов, крыс, мышей, хомяков, и морских свинок. У грызунов эффективность стрептозотоцина уменьшается с увеличением возраста животных.

Таблица 1 Дозы и пути введения аллоксана и стрептозотоцина для индукции сахарного диабета

Агент

Вид

Доза (в мг/кг)

Ссылка

Аллоксан

Крысы

40–200 (внутривенно

McNeil JH., 1999, Vogel HG,

 

 

или внутрибрюшинно)

Vogel WH., 1997, Rerup CC., 1970,

 

 

 

Kasiviswanath R. et al., 2005.

686

Агент

Вид

Доза (в мг/кг)

Ссылка

Аллоксан

Мыши

50–200 (внутривенно

McNeil JH., 1999, Rerup CC., 1970,

 

 

или внутрибрюшинно)

Sheng X.Q. et al., 2005.

 

Кролики

100–150 (внутривенно)

McNeil JH., 1999, Vogel HG, Vogel

 

 

 

WH., 1997, Battell M.L. et al., 1999.

 

Собаки

50–75 (внутривенно)

Vogel HG, Vogel WH., 1997, Rerup

 

 

 

CC., 1970.

Стрептозотоцин

Крысы

35–65 (внутривенно

McNeil JH., 1999, Ozturk Y. et al.,

 

 

или внутрибрюшинно)

1996, Rerup CC., 1970, Junod A.

 

 

 

et al., 1967, Jones R.B. et al., 1997,

 

 

 

PeleTounian A. et al., 1998.

 

Мыши

100–200 (внутривенно

McNeil JH., 1999, Ozturk Y. et al.,

 

 

или внутрибрюшинно)

1996, Rerup CC., 1970, Battell M.L.

 

 

 

et al., 1999, Junod A. et al., 1967.

 

Хомяки

50 (внутрибрюшинно)

Miller D.L., 1990.

 

Собаки

20–30 (внутривенно)

Rerup CC., 1970, Battell M.L. et al.,

 

 

 

1999.

 

Свиньи

100–150 (внутривенно)

Battell M.L. et al., 1999, Grussner R,

 

 

 

et al., 1993, Dufrane D. et al., 2006.

 

Приматы

50–150 (внутривенно)

Battell M.L. et al., 1999, Dufrane D. et

 

 

 

al., 2006, Theriault B.R, et al., 1999.

Стрептозотоцин — предпочтительный агент для индукции экспериментального сахарного диабета, так как имеет некоторые преимущества перед аллоксаном: относительно более длинный период полувыведения (15 мин), более длительный срок вызываемой гипергликемии, имеет хорошо охарактеризованные диабетические осложнения с менее выраженным кетозом и смертностью. Модели аллоксанового и стрептозотоцинового сахарного диабета могут быть рекомендованы для скрининга ЛП, включая препараты растительного происхождения, для демонстрации их инсулиноподобного действия, инсулинотропного действия и гипогликемической активности.

1.2. Хирургические модели сахарного диабета 1 типа

Этот метод основан на полной или частичной резекции поджелудочной железы у животных. Диабетическая модель на собаке, полученная Оскаром Минковским в результате полной резекции поджелудочной железы, была первой моделью сахарного диабета у животного и теперь редко используется для исследования. Однако частичная резекция и/или методы комбинации на животных, особенно на негрызунах, время от времени используются для исследования сахарного диабета.

Для развития сахарного диабета 1 типа требуется панкреатэктомия не менее чем на 90%. При этом наблюдается селективное ухудшение стимуляции глюкозой выброса инсулина, но нестимулированная секреция инсулина сохраняется.

Лучшая модель длительной гипергликемии или устойчивой формы сахарного диабета может быть достигнута комбинацией частичной панкреатэктомии и инъекций химических агентов, аллоксана и стрептозотоцина, животным типа собак, свиней, обезьян и других. В такой комбинации есть преимущества, поскольку это позволяет минимизировать риск ненужного неблагоприятного эффекта от применения химического агента в высокой дозе и уменьшить постоперативные осложнения. Вместе с тем в таких экспериментах необходимо учитывать панкреатическую регенерацию, которая весьма существенна и в течение 1–2 месяцев может свести гипергликемию и дефицит инсулина к минимальному уровню.

687

2. Индукция сахарного диабета 2 типа

Патогенез сахарного диабета 2 типа — это комплексный процесс, включающий инсулинорезистентность в печени и периферических тканях и дефект секреции инсулина β-клетками поджелудочной железы, что приводит к гипергликемии. Несмотря на генетическую предрасположенность, риск развития сахарного диабета 2 типа у людей увеличивается с возрастом, ожирением, сердечно-сосудистыми заболеваниями (артериальная гипертония, дислипидемия), недостатком физической активности. Набор ЛП для лечения сахарного диабета ограничен инсулином и четырьмя главными классами пероральных гипогликемических средств, которые:

стимулируют секрецию панкреатического инсулина (производные сульфонилмочевины, например, глибенкламид, гликлазид, глипизид);

уменьшают синтез глюкозы в печени (бигуаниды, например, метформин);

снижают всасывание глюкозы в кишечнике (ингибиторы α-глюкозидазы, например, акарбоза);

повышают чувствительность периферических тканей к инсулину (тиазолидиндионы, например, пиоглизатон, росиглизатон).

Из-за многофакторности сахарного диабета до сих пор плохо понятен его генетический аспект, а также взаимосвязь между генетическими и экологическими факторами. Кроме того, широким КИ препятствуют очевидные этические нормы, потому что провокация болезни является невозможной. Экспериментальные модели сахарного диабета выгодны в биомедицинских исследованиях для установления механизмов заболевания и методов фармакотерапии. Животные с врожденным сахарным диабетом, у которых генетический фон гомогенен и экологические факторы управляемы, являются необходимым объектом в исследовании этого многофакторного заболевания. Большинство доступных моделей базируется на грызунах из-за их маленького размера, короткого интервала между поколениями и экономичности, однако модели на негрызунах также необходимы как ценный материал для экстраполяции полученных данных на человека.

Классификация моделей сахарного диабета 2 типа

Животные, имеющие синдром инсулинорезистентности, представлены широким диапазоном видов с генетической, экспериментальной или алиментарной причинами развития сахарного диабета.

 

 

Таблица 2

Классификация сахарного диабета 2 типа у животных

Категория модели

Тучный

Не тучный

I. Спонтанноили

ob/ob мышь

Cohen крыса с диабетом

генетически модифи-

db/db мышь

GK (Goto-Kakizaki) крыса

цированное животное

KK мышь (Kuo Kondo)

Torri крыса без ожирения

с сахарным диабетом

KK/Ay мышь (желтые КК с

C57BL/6

 

ожирением)

(Акита) мутантная мышь

 

NZO мышь (Новозеландская с

ALS/Lt мышь (аллоксан-

 

ожирением)

 

NONcNZO10 мышь

чувствительные)

 

TSOD мышь (Tsumara Suzuki

 

 

тучный диабет)

 

 

M16 мышь

 

 

Zucker крыса с ожирением

 

 

ZDF крыса (с ожирением)

 

 

SHR/N-cp крыса (спонтанно

 

 

гипертензивная крыса/NIH- с

 

 

ожирением)

 

688

Категория модели

Тучный

Не тучный

 

JCR/LA-cp крыса (Джеймс К.

 

 

Рассэль)

 

 

OLETF крыса (Otuska Long

 

 

Evans Tokushima с ожирением)

 

 

резус-обезьяна с ожирением

 

II. Диета/питание

Песочная крыса

 

индуцированный

C57/BL 6J мышь

сахарный диабет у

«Колючая» мышь

 

животных

 

 

III. Химически инду-

GTG мыши с ожирением

Низкая доза аллоксана или

цированный сахарный

 

стрептозотоцина взрослым

диабет у животных

 

крысам, мышам и т.д.

 

 

Неонатальное введение стреп-

 

 

тозотоцина крысам (новорож-

 

 

денным)

IV. Хирургически

VMH (вентромедиальный

Частичная панкреатэктомия у

полученные диабети-

гипоталамус)-повреждение +

животных, например собака,

ческие животные

диетическое ожирение у крыс

примат, свинья и крысы

V. Трансгенные /

β3-рецептор нокаутированные

Трансгенные или нокаутиро-

нокаутированные диа-

мыши

ванные мыши, включая гены

бетические животные

 

инсулина и инсулиновые

 

несцепленный белок (UCP1)

рецепторы и их компоненты

 

нокаутированные мыши

вниз по сигнальному пути

 

 

инсулина, например IRS-1,

 

 

IRS-2, GLUT 4, PTP-1B

 

 

(фосфотирозинфосфатаза)

 

 

и другие.

 

 

PPAR-γ ткань специфиче-

 

 

ски нокаутированные мыши

 

 

(активизированный рецептор

 

 

пролиферации пероксисом)

 

 

Глюкокиназа или GLUT-2 ген

 

 

накаутированные мыши.

 

 

Человеческий островок ами-

 

 

лоид полипептид.

 

 

Сверхэкспрессия у крысы

 

 

(HIP крыса)

2.1. Модели спонтанного диабета 2 типа

Спонтанно диабетические животные с сахарным диабетом 2 типа могут быть получены в результате одной или нескольких генетических мутаций, передаваемых по наследству от поколения к поколению (например, ob/ob, db/db мыши), или могут быть отобраны из аутбредных животных без сахарного диабета, через несколько поколений (например, (GK) крыса, Tsumara Suzuki диабет с ожирением (TSOD) мышь). Эти животные наследуют сахарный диабет как моногенный или мультигенный дефект. Метаболические особенности сахарного диабета в этом случае определяются либо дефектом одного гена, например в результате появления доминирующего гена: желтая тучная или KK/Ay мышь или рецессивного гена (db/db мышь, Zucker крыса), либо могут иметь полигенное происхождение, например, Kuo Kondo (KK) мышь, новозеландская тучная (NZO) мышь.

Сахарный диабет 2 типа, встречающийся в большинстве случаев у человека, является результатом взаимодействия между экологическим и полигенными дефектами. Существует один подтип сахарного диабета с хорошо определенной причиной (сахарный диа-

689

бет подростков (MODY)): в этом случае дефект наблюдается в глюкокиназном гене, но в целом дефекты в отдельном гене могут вызвать сахарный диабет 2 типа крайне редко. Поэтому полигенные животные предпочтительнее по сравнению с моногенными животными для моделирования сахарного диабета у человека.

Для выбора модельных животных, которых целесообразно использовать при изучении ЛС разного механизма действия, ниже представлена более подробная характеристика некоторых из них.

2.1.1.Модели спонтанного сахарного диабета 2 типа с ожирением

1.Мыши ob/ob (мыши с ожирением), теперь названные Lepob. Поражение наследуется как моногенная аутосомальная рецессивная мутация на 6 хромосоме у C57BL/6Jмышей. Мутация у мышей ob/ob теперь идентифицирована в лептин-гене. Гомозиготы мышей-мутантов демонстрируют быстрое увеличение массы тела до трехкратного от нормальной массы контрольных животных. Очень рано (с 10 дневного возраста) наблюдается нарушение терморегуляции. Кроме того, отмечается гиперфагия и уменьшение расхода энергии, заканчивающееся увеличением уровня липидов и ожирением приблизительно к 4 неделе. В дополнение к ожирению (грушеобразное тело), у животных наблюдается гипергликемия и снижение толерантности к глюкозе, что приводит к гиперинсулинемии и плохому заживлению ран. Гиперинсулинемия развивается по мере увеличения массы тела и, вероятно, является результатом ожирения. Инсулинорезистентность связана с образованием глюкозы в печени, увеличением активности ферментов глюконеогенеза, уменьшением активности гликолитических ферментов, ферментов синтеза гликогена и увеличением липогенеза в печени.

На молекулярном уровне инсулинорезистентность у мышей ob/ob определяется снижением связывания инсулина с рецепторами, ухудшением автофосфорилирования рецепторов инсулина (IR) и снижением трансдукции сигнала.

Дефицит лептина — фактора насыщения у этих мышей — значительно изменяет пищевое поведение, метаболизм и эндокринную функцию, что приводит к гиперфагии, уменьшению расхода энергии и ожирению. Уровень нейропептида (NPY), мощного стимулятора аппетита, у этих мышей существенно повышен, что, возможно, является результатом дефицита лептина. Недостаток лептина ведет к увеличению уровня кортизола, который может внести свой вклад в состояние инсулинорезистентности в мышцах.

Инъекция лептина тучным мышам приводит к уменьшению массы тела, снижению рациона питания, увеличению расхода энергии и улучшает чувствительность к инсулину. Так как эта модель строго связана с ожирением и гиперинсулинемией, препараты, которые уменьшают массу тела и улучшают периферическую чувствительность к инсулину, снижают ожирение и концентрацию глюкозы в крови, проявляя антидиабетическую активность.

2.Мыши db/db (диабетические мыши), теперь названые leprdb, первоначально выведены из аутосомальной рецессивной мутации на хромосоме 4 у мышей C57BL/KsJ. Мутация была прослежена по гену db, который кодирует рецепторы лептина. Эти мыши со спонтанной избыточной секрецией инсулина становятся тучными, с гипергликемией, гиперинсулинемией и инсулинорезистентностью в течение первого месяца после рождения. Позже развивается гипоинсулинемия с пиком между 3–4 месяцами возраста. Животные в этот период имеют кетоз, прогрессивную потерю массы тела и не выживают дольше чем 8–10 месяцев. В отличие от мышей ob/ob экзогенное введение лептина не оказывает влияния на рацион их питания и массу тела, в связи с наличием дефекта в рецепторах лептина. Мыши db/db обычно используются для исследования дислипидемии при сахарном диабете 2 типа и оценки эффективности препаратов типа инсулиновых миметиков и инсулиновых сенсибилизаторов.

3.Мыши KK (Kuo Kondo) — модель полигенного ожирения и сахарного диабета 2 типа — получены в Японии в результате селекции межродственным скрещиванием по

690