Scientific journal

Fundamental research

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

Вариабельность реактивности на внешние воздействия относится к проявлениям широкой дисперсности свойств организмов, сформированной в процессе филогенеза, и свидетельствует о биологической целесообразности поддержания неоднородности любой популяции с точки зрения возможности ее приспособления к меняющимся экологическим условиям [2, 6]. Известно, что даже у линейных экспериментальных животных имеется значительная дисперсия реактивности, обусловленная биохимической и физиологической индивидуальностью, а в неинбредных популяциях вариабельность различных биологических свойств достигает чрезвычайно широких пределов. Характерным примером проявления этой широкой дисперсии внутривидовой реактивности выступает различная устойчивость организмов к недостатку кислорода [1]. У высоко- и низкоустойчивых к гипоксии животных выявлены различия в параметрах гормональной регуляции [3]. Это относится к гормонам, связанным с регуляцией стресс-реакции и перераспределением энергетических ресурсов, т.е. к глюкокортикоидам и инсулину. Ранее нами было показано, что в ответ на введение аллоксана проявляются различия в индивидуальной устойчивости экспериментальных животных (крыс породы Вистар) к диабетогенному действию этого соединения [5]. Показано также, что у животных с аллоксановым диабетом повышается активность адренокортикальной системы (АКС), увеличивается содержание кортикостерона в надпочечниках и крови [9].

Цель исследования: изучить активность адренокортикальной системы у крыс с высокой и низкой устойчивостью к диабетогенному действию аллоксана.

Материал и методы исследования

Работу проводили на половозрелых крысах самцах породы Вистар (n = 87), которых содержали в индивидуальных клетках на стандартном рационе вивария со свободным доступом к воде и пище. При работе с животными соблюдали принципы гуманности, изложенные в Хельсинкской декларации. Опытным крысам однократно внутрибрюшинно вводили раствор аллоксана в дозе 17 мг на 100 г массы тела, животным контрольной группы - 0,9 %-й водный раствор NaCl. На протяжении 2-10 суток после введения аллоксана у крыс собирали суточную мочу, измеряли диурез и глюкозурию, замораживали аликвоту мочи для определения содержания неметаболизированного кортикостерона.

Крыс выводили из эксперимента через 2 недели после введения аллоксана. Измеряли массу тела, почек, тимуса, жировых депо (эпидидимальный и забрюшинный жир) и надпочечников (НП), рассчитывали относительную массу органа/жировой ткани на 100 г массы тела (массовый индекс).

Содержание глюкозы в сыворотке крови и моче определяли ферментативным методом с использованием наборов «GLU» фирмы BioCon, иммунореактивного инсулина (ИРИ) в сыворотке крови - радиоиммунным методом (рио-ИНС-ПГ-¹²⁵I «ХОПИБОХ НАНБ» Минск); содержание кортикостерона в сыворотке крови, моче и гомогенатах НП измеряли радиоиммунным методом с использованием [1, 2, 6, 7-³H] -Corticosterone (Amersham) и Corticisterone antiserum (Sigma-Aldrich); активность аланинаминотрансферазы (АЛТ), аспартатаминотрансферазы (АСТ) и содержание белка в ткани печени - с использованием наборов фирмы BioCon.

Статистическую обработку результатов проводили с использованием пакета прикладных программ Statistica 6.0 (Statsoft, США), для множественных сравнений применяли критерий Краскела‒Уоллиса, для парных сравнений - критерий Манна‒Уитни. Вероятность справедливости нулевой гипотезы принимали при 5 %-м уровне значимости. Данные представлены в виде M ± m, где M - выборочное среднее, m - стандартная ошибка.

Результаты исследования и их обсуждение

Через 2 недели после введения аллоксана среди опытных животных по уровню глюкозы в крови было выделено две группы: первая - с уровнем глюкозы, превышающим величину этого показателя у крыс контрольной группы более чем в 4 раза, вторая - с превышением относительно контрольного уровня в 1,3 раза. Поскольку выраженность гликемии отражает тяжесть течения сахарного диабета, первая группа была определена как крысы с тяжелым, а вторая - с легким течением диабета (табл. 1). Частота случаев тяжелой и легкой форм диабета составила 70,2 и 29,8 %.

Таблица 1

Оценка тяжести течения диабета после введения опытным крысам аллоксана (М ± m)

Таблица 2

Активность адренокортикальной системы у крыс с различной тяжестью
течения аллоксанового диабета (М ± m)

У крыс с тяжелым течением диабета в большей степени, чем у животных с легким течением заболевания, снизились масса тела и массовый индекс жировых депо, увеличился массовый индекс почки. Эти изменения указывают на большие нарушения обменных процессов в органах и тканях крыс с тяжелым течением диабета. Однако, несмотря на значительную разницу в гликемии, у крыс с тяжелой и легкой формами диабета содержание иммунореактивного инсулина в сыворотке крови было снижено в одинаковой степени. Можно предполагать, что гетерогенность экспериментальных животных по чувствительности к диабетогенному действию аллоксана связана не только с выраженностью вызываемого им нарушения структуры и функции островкового аппарата поджелудочной железы крыс, но и с действием других гормонов, усиливающих метаболические эффекты недостатка инсулина в организме. К их числу можно отнести глюкокортикоидные гормоны, действие которых направлено на усиление синтеза глюкозы в реакциях глюко-
неогенеза.

В табл. 2 представлены результаты определения активности АКС и метаболических эффектов кортикостерона у крыс с разной тяжестью течения диабета.

У крыс с тяжелым течением диабета концентрация в крови кортикостерона, основного глюкокортикоидного гормона у животных этого вида, была в 1,7 раза выше, чем у крыс контрольной группы. Содержание в надпочечниках этого гормона также было выше в 1,5 раза, что указывает на усиление синтеза кортикостерона у крыс с тяжелой формой диабета. У крыс с легкой формой диабета величины указанных показателей не отличались от соответствующих значений у крыс контрольной группы. Массовый индекс надпочечников также был повышен в большей степени у крыс группы с тяжелым течением диабета, чем у животных группы с легким течением заболевания, относительно величины этого показателя у крыс контрольной группы.

На тот факт, что у крыс с тяжелым течением диабета в крови повышено содержание физиологически активной формы кортикостерона, указывают результаты определения в печени активности ферментов, участвующих в реакциях вовлечения аминокислот в глюконеогенез. Так, активности АСТ и АЛТ были повышены относительно величин этих показателей у контрольных крыс в 1,8-1,9 раза. Поскольку хорошо известным следствием длительного повышения глюкокортикоидных гормонов в крови является тимиколитический эффект, был также измерен массовый индекс тимуса, величина которого оказалась сниженной в 1,5 раза у крыс с тяжелым течением диабета относительно контрольного уровня. Таким образом, полученные результаты указывают, что у крыс после введения аллоксана тяжесть течения диабета ассоциирована со степенью активации АКС.

Диабетогенное действие аллоксана связано с активацией процессов образования активированных форм кислорода в b-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы, что приводит к их гибели и
соответственно снижению содержания инсулина в циркуляции [8]. Поскольку снижение содержания иммунореактивного инсулина в крови крыс с тяжелым и легким течением диабета проявлялось в равной степени, можно говорить об одинаковой выраженности поражения аллоксаном островкового аппарата поджелудочной железы у опытных крыс обеих групп. Следовательно, можно было предположить, что у крыс с тяжелым течением заболевания изначально повышена реактивность АКС на действие метаболических стрессоров, к числу которых можно отнести те нарушения метаболизма, которые характерны для диабета.

Для проверки этого предположения была изучена динамика развития диабета в начальные сроки после введения аллоксана крысам. Анализировали результаты определения величин объема мочи, уровня глюкозурии и содержания неметаболизированного кортикостерона в суточной моче крыс, собранной в течение первых 10 суток после введения аллоксана (табл. 3).

Таблица 3

Динамика развития диабета у экспериментальных животных в группах
с различной тяжестью течения аллоксанового диабета (М ± m)

На 2-4 сутки после введения аллоксана у опытных крыс обеих групп отмечена выраженная реакция по глюкозурии. Так, если у животных контрольной группы экскреция глюкозы с суточной мочой составила тысячные доли грамма, то у крыс после введения аллоксана она выросла до нескольких грамм в сутки. Эти результаты также подтверждают высказанное выше мнение о сопоставимом поражении островкового аппарата поджелудочной железы у опытных крыс обеих групп после введения аллоксана. Однако повышение содержания в моче кортикостерона в начальные сроки после введения аллоксана было выше у крыс с тяжелым течением диабета. В последующие дни у крыс с тяжелым течением диабета выявленные изменения изученных показателей усугублялись, а у крыс с легким течением, наоборот, снижались. Через 8-10 дней после введения аллоксана содержание кортикостерона в моче опытных крыс с легким течением диабета нормализовалось, а в моче опытных крыс с тяжелым течением заболевания стало выше, чем у контрольных животных, в 8,3 раза.

Полученные результаты о различной реактивности АКС у крыс с тяжелым и легким течением аллоксанового диабета согласуются с данными литературы. Так, в работе [3] было показано, что у высоко- и низкоустойчивых к гипоксии крыс различается реактивность АКС (по уровню кортикостерона в крови) в ответ на острую гипоксию. В работе [4] показано, что крысы породы Вистар через 5 и более недель после введения им стрептозотоцина могут быть разделены на две группы: с устойчивым диабетом или с последующей реверсией гипергликемии и клинических признаков диабета. Наличие двух вариантов течения стрептозотоцинового диабета у крыс авторы связали с различной степенью резистентности островковой ткани поджелудочной железы к ее токсическому повреждению и последующей компенсаторной регенерации. Этот механизм формирования двух вариантов течения экспериментального диабета и выдвинутая нами гипотеза о роли реактивности АКС в определении тяжести диабета у крыс не противоречат, а, наоборот, дополняют друг друга. На основе результатов морфологического исследования селезенки авторы работы [4] показали, что у крыс при устойчивом течении диабета наблюдаются угнетение функциональной активности клеток лимфоидного ряда и иммунная дизрегуляция. Эти сведения совпадают с полученными нами результатами о выраженном снижении массового индекса тимуса у крыс с тяжелым течением диабета и также косвенно указывают на активацию АКС, поскольку именно глюкокортикоидные гормоны обладают выраженным свойством угнетать активность иммунной системы [7].

Заключение. Индукция аллоксаном сахарного диабета 1 типа вызывает у экспериментальных животных снижение уровня иммунореактивного инсулина в крови и повышение активности АКС. У 70,2 % опытных крыс активация АКС имеет выраженный и дополнительно усугубляющийся в динамике заболевания характер, что проявляется не только в повышении содержания кортикостерона в надпочечниках, крови и моче, но и в усилении действия глюкокортикоидных гормонов на уровне тканей-мишеней, в частности, печени, где повышается активность ферментов глюконеогенеза; у 29,8 % крыс активация АКС существенно ниже и выявляется только в первые дни заболевания. Следовательно, тяжесть течения аллоксанового диабета ассоциирована с выраженностью активации АКС, что позволяет говорить о важной роли реактивности этой гормональной системы в механизмах развивающейся декомпенсации сахарного диабета 1 типа после первоначального повреждения инсулин-продуцирующей функции островков Лангерганса поджелудочной железы.

Список литературы

1. Критерии индивидуальной и популяционной устойчивости к острой гипоксии / Н.А. Агаджанян, Л.В. Сорокин, Е.П. Тамбовцев, В.И. Торшин // Бюл. экспер. биол. и мед. - 1995. - № 9. - С. 239-241.
2. Гипоксия и индивидуальные особенности реактивности / под общ. ред. В.А. Березовского. - Киев: Наук. думка, 1978. - 216 с.
3. Различия гормонального статуса у высоко- и низкоустойчивых к гипоксии крыс / Т.В. Горячева, А.М. Дудченко, М.Е. Спасская, И.О. Михальская, Р.Н. Глебов, Л.Д. Лукьянова // Бюл. экспер. биол. и мед. - 1993. - № 7. - С. 46-48.
4. Диабетические осложнения у крыс при длительных сроках моделирования сахарного диабета 1-го типа / А.Р. Закирьянов, М.А. Плахотний, Н.А. Онищенко, А.В. Володина, Е.Д. Клименко, Л.П. Кобозева, А.Б. Мичунская, О.М. Поздняков // Пат. физ. и экспер. тер. - 2007. - № 4. - С. 21-25.
5. Пальчикова Н.А. Количественная оценка чувствительности экспериментальных животных к диабетогенному действию аллоксана / Н.А. Пальчикова, В.Г. Селятицкая, Ю.П. Шорин // Пробл. эндокринол. - 1987. - № 4. - С. 65-68.
6. Судаков К.В. Устойчивость к психоэмоциональному стрессу как проблема биобезопасности / К.В. Судаков // Вестник РАМН. - 2002. - № 11. - С. 15‒17.
7. Costa-Pinto F.A. Neuroimmune interactions in stress / F.A. Costa-Pinto, J. Palermo-Neto // Neuroimmunomodulation. - 2010. - Vol. 17, №3. - P. 196-199.
8. Lenzen S. The mechanisms of alloxan- and streptozotocin-induced diabetes / S. Lenzen // Diabetologia. - 2008. - Vol. 51. - P. 216-226.
9. Selyatitskaya V.G. Functional State of Adrenocortical System in Rats with Manifest Alloxan-Induced Diabetes Mellitus / V.G. Selyatitskaya, O.P. Cherkasova, T.V. Pankina, N.A. Palchikova // Bull. Exper. Biol. Med. - 2009. - Vol. 146. - P. 708-710.

Рецензенты:

Лушникова Елена Леонидовна, д.б.н., профессор, зав. лабораторией цитологии и клеточной биологии НИИ региональной патологии патоморфологии Сибирского отделения РАМН, Новосибирск;

Усынин Иван Федорович, д.б.н., зав. лабораторией НИИ биохимии Сибирского отделения РАМН, Новосибирск.