16. Экспериментальные модели сахарного диабета.

МОДЕЛИ ИНСУЛИНЗАВИСИМОГО САХАРНОГО ДИАБЕТА

1. ПАНКРЕАТЭКТОМИЧЕСКИЕ

На собаках

Авторы: Й. Меринг и О. Минковский, и независимо от них и почти одновременно, Де Доминичи (1889 г.). У животных после панкреатэктомии развивалась типичная картина ИЗСД с истощением, кетоацидозом и гибелью. О. Минковский показал, что пересадка кусочка поджелудочной железы под кожу собаки предохраняет панкреатэктомированное животное от СД.

В 1908 г. Й. Форшбах продемонстрировал на данной модели, что СД после панкреатэктомии может быть купирован при парабиотической связи кровеносной системы подопытной и интактной собак. Так в генезе СД была установлена роль нехватки неидентифицированного гормона поджелудочной железы.

Л. В. Cоболев (1901) усовершенствовал экспериментальную модель СД на собаках, предложив вызывать аутолиз экзокринной части поджелудочной железы путем перевязки ее выводного протока: в этом случае островки Лангерганса сохранялись. Разрушение экзокринных панкреацитов не приводило к развитию СД, в отличие от тотальной панкреатэктомии и удаления островков у собак с атрофированной экзокринной частью поджелудочной жедезы. Л. В. Соболев постулировал, что вещество, нехватка которого повинна в возникновении СД, вырабатывается островками Лангерганса и рекомендовал получать его путем перевязки выводного протока железы новорожденных телят, у которых экзокринная часть железы слабо развита.

Этот метод и применили Ф. Г. Бантинг, К. Х. Бест и Дж. Р. Маклеод для выделения из островков Лангерганса инсулина (1921–1922). Данное открытие было отмечено Нобелевской премией по медицине в 1923 г.

На крысах

Воспроизведение панкреатэктомической модели СД у крысы долгое время не удавалось, поскольку диффузное распределение поджелудочной железы крыс по брыжейке не позволяло удалить железу целиком. Р. О. Скау в 1957 г. методически разрешил эту проблему (тотально удалил поджелудочную железу) и получил у крысы типичный СД. Данная модификация модели Меринга–Минковского развеяла миф о том, что крысы резистентны к воспроизведению сахарного диабета при помощи панкреатэктомии.

На южноамериканских жабах

В 40-х годах ХХ столетия аргентинский эндокринолог Б. А. Усай моделировал СД, удаляя поджелудочную железу у южноамериканских жаб, и показал, что проявления экспериментального СД значительно ослабевают, вплоть до полного исчезновения, если удалить аденогипофиз и надпочечники. Предварительная гипофизэктомия делает жаб значительно более резистентными к диабетогенному эффекту резекции поджелудочной железы. Эти опыты позволили установить факт продукции контринсулярных гормонов в аденогипофизе и надпочечниках и также удостоились Нобелевской премии по медицине (1947 г.). Впоследствии выяснили, что субтотальная резекция поджелудочной железы ведет к латентному сахарному диабету, который переходит у подопытного животного из скрытого в явный при нагрузке контринсулярными гормонами (тиреоидные, соматотропин, глюкокортикоиды) или при перекармливании углеводами.

2. ХИМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

Аллоксановый диабет

Дж. С. Данн и Н. Г. Мак Летчи обнаружили в 1943 г., что аллоксан (уреид мезоксалевой кислоты) избирательно повреждает островковые В-клетки, вызывая их некроз, и приводит к развитию СД у крыс, мышей, кроликов и собак. Аллоксановая модель позволила установить роль собственно -клеток в продукции инсулина, а их повреждения — в патогенезе ИЗСД. Так как аллоксан может возникать в организме эндогенно — из мочевой кислоты через диалуровую, а также в связи с частым клиническим сочетанием СД и гиперурикемии, Я. А. Лазарис модифицировал аллоксановую модель и предпринял успешную попытку вызвать СД у крыс токсическими дозами мочевой кислоты (600–680 мг/кг массы тела), на фоне дефицита пищевых серусодержащих аминокислот (1957).

Дитизоновый диабет

Х. Маске (1957) для моделирования ИЗСД применил дитизон (дифенилтиокарбазон) и оксином (8-оксихинолин). Это так называемые цинковые модели, поскольку действующие в них химические вещества образуют комплексы с цинком в секреторных гранулах В-клеток. Это нарушает накопление инсулина и его секрецию. Закономерно, диабет возникает лишь у кроликов, островковые В-клетки которых богаты цинком. Дитизон вводят кролику в ушную вену (100 мг на 1 кг массы животного). Через сутки после введения у кролика развивается сахарный диабет.

Стрептозотоциновый диабет

Еще одна «химическая» модель СД основана на применении стрептозотоцина — антибиотика, избирательно повреждающего -клетки у крысы.

Большое значение имело установление того факта, что многие «химические» модели на деле являются химико-иммунологи- ческими. Так аллоксан, мочевая кислота и стрептозотоцин запускают против В-клеток аутоиммунный процесс.

Данные модели не воспроизводятся у тимэктомированных иммунодефицитных животных.

Развитие экспериментального СД, индуцированного химически, может быть заторможено антилимфоцитарной сывороткой и иммунодепрессантами.

СД, полученный по этим моделям, подвергается адоптивному переносу при введении лимфоцитов от больных подопытных животных интактным.

В то же время некоторые химически индуцированные модели СД, например, «цинковые», иммунонезависимы.

3. ВИРУСНАЯ МОДЕЛЬ

Развитие представлений о вирусных диабетогенах неотделимо от становления вирусной модели ИЗСД. Заражение подопытных мышей М-вариантом вируса мышиного энцефаломиокардита в 40% случаев приводит к развитию аутоиммунного инсулита, оканчивающегося ИЗСД. Данная модель также блокируется тимэктомией и иммунодепрессией, т. е. носит иммунопатологический характер.

4. СПОНТАННЫЙ САХАРНЫЙ ДИАБЕТ У ЖИВОТНЫХ ЧИСТЫХ ЛИНИЙ

Еще Г. Негели (1896) сформулировал первую генетическую гипотезу о природе СД. С обнаружением в 1974 г. Дж. Нерупом и соавт. связи между СД и генами ГКГС исследования в области генетического моделирования СД особенно активизировались.

Животные чистых линий, развивающие спонтанный СД, служат объектами эффективного изучения как ИЗСД, так и ИНСД. Подобных генетических моделей СД известно в настоящее время множество. Это чистые линии китайских хомячков, мышей ККА, мышей OB/OB и DB/DB, мышей AB/AB, колючих мышей, новозеландских мышей, песчаных крыс, крыс BB (BioBreeding), мышей NOD (Non Obese Diabetic), крыс WBH/Kobe.

У мышей NOD имеется генетическая аномалия экспрессии антигенов ГКГС 1-го класса. Это приводит к облегченной провокации аутоаллергии против панкреатических В-клеток и развитию ИЗСД. Животные характеризуются избытком Т-эффекто- ров, действующих против островковых антигенов, а также дефицитом супрессорных функций лимфоцитов.

Крысы ВВ, напротив, характеризуются наследственной лимфопенией и дефицитом цитотоксических лимфоцитов. Тем не менее они развивают спонтанный аутоиммунный инсулит, который так же, как в случае мышей NOD, приостанавливается неонатальной тимэктомией или применением иммунодепрессантов, а в естественных условиях ведет к неизбежному ИЗСД.

Крысы WBH/Кобе самопроизвольно вырабатывают в высоких титрах аутоантитела к собственному инсулину, которые повреждают В-клетки и формируют основу для развития ИЗСД.

МОДЕЛИ ИНСУЛИННЕЗАВИСИМОГО САХАРНОГО ДИАБЕТА

У мышей линий ОВ и DB развивается спонтанно ожирение, инсулинорезистентность и ИНСД. Они представляют экспериментальные модели первичного ожирения, имеющие соответственно наследственный дефект гена лептина (ОВ) или лептинового рецептора (DB). У некоторых линий спонтанно диабетических мышей обнаружено сниженное содержание переносчика глюкозы Glut 2 в островковых -клетках. При этом аномально низкий уровень переносчика Glut 2 в островковых -клетках коррелирует с ослабленной секрецией инсулина в ответ на повышение содержания глюкозы в крови.