ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫМ СОСТОЯНИЕМ ЭНДОКРИННОГО АППАРАТА И ОСТРОВКОВЫМ ФИБРОЗОМ ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ СТАРЫХ КРЫС С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ АЛЛОКСАНОВЫМ ДИАБЕТОМ И ПРИ ЕГО КОРРЕКЦИИ АЛЬФА-ЛИПОЕВОЙ КИСЛОТОЙ

Л.А. Среднева¹, Ю.Н. Клюева², В.В. Емельянов², Е.А. Мухлынина¹, И.Ф. Гетте¹, И.Г. Данилова¹

DOI: 10.22138/2500-0918-2022-19-3-210-221
УДК 616.379-008.64

¹ ФГБУН «Институт иммунологии и физиологии Уральского отделения
Российской академии наук», г. Екатеринбург, Российская Федерация;
² ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», г. Екатеринбург, Российская Федерация

Резюме. Существующие научные данные о возрастных изменениях островкового аппарата поджелудочной железы противоречивы, в том числе это касается возраст-зависимого островкового фиброза. Вызывает вопросы взаимосвязь различных морфофункциональных изменений в инсулярном аппарате и возможность их фармакологической коррекции антиоксидантами, например, хорошо зарекомендовавшей себя в терапии диабетической кардиомиопатии и полинейропатии альфа-липоевой кислотой. Цель — выявить взаимосвязь между морфофункциональным состоянием эндокринного аппарата и островковым фиброзом поджелудочной железы старых крыс с аллоксан-индуцированным диабетом и при его коррекции альфа-липоевой кислотой. Материалы и методы. Исследование проведено на 40 белых крысах-самцах линии Wistar, которые были разделены на 4 группы: 1-я — молодые интактные животные возрастом 6 месяцев (n=10), 2-я — контрольная группа, старые интактные животные возрастом 18 месяцев (n=10), 3-я — старые животные возрастом 18 месяцев с экспериментальным сахарным диабетом (n=10), 4-я — старые животные возрастом 18 месяцев с экспериментальным сахарным диабетом и введением альфа-липоевой кислоты (n=10). Сахарный диабет моделировали путем трехкратного внутрибрюшинного введения раствора аллоксана в суммарной дозе 170 мкг/кг веса животного. Альфа-липоевая кислота вводилась животным внутримышечно в дозе 4 мг/100 г веса животного в течение 30 дней. Проведено морфометрическое исследование островкового аппарата поджелудочной железы с последующим иммуногистохимическим окрашиванием на инсулин, а также выполнена оценка гистотопографической локализации коллагена. Результаты. У животных в условиях старения наблюдалось снижение функции эндокринного аппарата за счет уменьшения количества бета-клеток и повышения содержания коллагена в островках Лангерганса, что подтверждалось повышением уровня глюкозы в плазме крови и снижением экспрессии инсулина в островках. Формирование аллоксанового диабета усиливало данные изменения. Введение альфа-липоевой кислоты старым животным с экспериментальным диабетом способствовало увеличению количества островков, их клеточности, содержания островковых бета-клеток и их инсулин-продуцирующей активности, снижению уровня глюкозы в крови и выраженности фибротических явлений в островках. Заключение. В данном исследовании впервые показано, что введение альфа-липоевой кислоты, обладающей антиоксидантной способностью, вызывало уменьшение выраженности островкового фиброза у старых животных с диабетом на фоне увеличения количества инсулиноцитов в островке и снижения концентрации глюкозы. Таким образом, альфа-липоевая кислота оказывает не только противодиабетическое, но и геропротекторное и антифиброгенное действие при формировании аллоксанового диабета у старых крыс.

Ключевые слова: поджелудочная железа, бета-клетки, аллоксановый диабет, островковый фиброз, альфа-липоевая кислота

Конфликт интересов отсутствует.
Контактная информация автора, ответственного за переписку:
Мухлынина Елена Артуровна
elena.mukhlynina@yandex.ru
Дата поступления 14.05.2022 г.
Образец цитирования:
Среднева Л.А., Клюева Ю.Н., Емельянов В.В., Мухлынина Е.А., Гетте И.Ф., Данилова И.Г. Взаимосвязь между морфофункциональным состоянием эндокринного аппарата и островковым фиброзом поджелудочной железы старых крыс с экспериментальным аллоксановым диабетом и при его корреции альфа-липоевой кислотой. Вестник уральской медицинской академической науки. 2022, Том 19, №3, с. 210–221, DOI: 10.22138/2500-0918-2022-19-3-210-221

Работа выполнена в рамках госзадания ИИФ УрО РАН (Регистрационный номер НИОКТР №122020900136-4) с использованием оборудования ЦКП ИИФ УрО РАН.

ЛИТЕРАТУРА
1. International Diabetes Federation. IDF Diabetes Atlas. 9th ed. Belgium: International Diabetes Federation, 2019. https://www.diabetesatlas.org/upload/resources/material/20200302_133351_IDFATLAS9e-final-web.pdf
2. Kehm R, König J, Nowotny K., Jung T., Deubel S., Gohlke S. et al. Age-related oxidative changes in pancreatic islets are predominantly located in the vascular system. Redox Biol., 2018, Vol. 15, pp. 387-93. DOI:10.1016/j.redox.2017.12.015.
3. Drigo R.A., Erikson G., Tyagi S., Capitanio Ju., Lyon J., Spigelman A.F. et al. Aging of human endocrine pancreatic cell types is heterogeneous and sex-specific. BioRxiv, 2019, p. 729541. DOI: 10.1101/72954.1.
4. Saisho Y., Butler A.E., Manesso E., Elashoff D., Rizza R.A., Butler P.C. β-cell mass and turnover in humans: effects of obesity and aging. Diabetes Care. 2013, Vol. 36, no. 1, pp. 111-17. DOI: 10.2337/dc12-0421.
5. Tuleta I., Frangogiannis N.G. Diabetic fibrosis. Biochim. Biophys. Acta Mol. Basis. Dis. 2021, Vol. 1867, no. 4, pp. 166044. DOI: 10.1016/j.bbadis.2020.166044.
6. Zechner D., Knapp N., Bobrowski A., Radecke T., Genz B., Vollmar B. Diabetes increases pancreatic fibrosis during chronic inflammation. Exp. Biol. Med. (Maywood). 2014, Vol. 239, no. 6, pp. 670-76. DOI: 10.1177/1535370214527890.
7. Zhao H.L., Lai F.M., Tong P.C., Zhong D.R., Yang D., Tomlinson B. et al. Prevalence and Clinicopathological Characteristics of Islet Amyloid in Chinese Patients with Type 2 Diabetes. Diabetes. 2003, Vol. 52, no. 11, pp. 2759-66. DOI: 10.2337/diabetes.52.11.2759.
8. Hayden M.R. Islet amyloid and fibrosis in the cardiometabolic syndrome and type 2 diabetes mellitus J. Cardiometab. Syndr. 2007, Vol. 2, no. 1, pp. 70-5. DOI: 10.1111/j.1559-4564.2007.06159.x.
9. Ko S.H., Kwon H.S., Kim S.R., Moon S.D., Ahn Y.B., Song K.H. et al. Ramipril treatment suppresses islet fibrosis in Otsuka Long-Evans Tokushima fatty rats. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2004, Vol. 316, no. 1, pp. 114-22. DOI: 10.1016/j.bbrc.2004.02.023.
10. Homo-Delarche F., Calderari S., Irminger J.C., Gangnerau M.N., Coulaud J., Rickenbach K. et al. Islet inflammation and fibrosis in a spontaneous model of type 2 diabetes, the GK rat. Diabetes. 2006, Vol. 55, no. 6, pp. 1625-33. DOI: 10.2337/db05-1526.
11. Lee E., Ryu G.R., Ko S., Ahn Y., Song K. A role of pancreatic stellate cells in islet fibrosis and β-cell dysfunction in type 2 diabetes mellitus. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2017, Vol. 485, no. 2, pp. 328-34. DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.02.082.
12. Можейко Л. А. Панкреатические звездчатые клетки: структура и функция. Часть 1. Морфофункциональная характеристика панкреатических звездчатых клеток в физиологических условиях // Гепатология и гастроэнтерология. – 2018. – Т. 2, №1. – С. 21-5. http://hepatogastro.grsmu.by/index.php/journalHandG/article/view/58
13. Тутельян В.А., Махова А.А., Погожева А.В., Ших Е.В., Елизарова Е.В., Хотимченко С.А. Липоевая кислота: физиологическая роль и перспективы клинического применения // Вопросы питания. – 2019. – Т. 88, №4. – С. 6-11. DOI: 10.24411/0042-8833-2019-10035.
14. Emelianov V.V., Leontev D.V., Ishchenko A.V., Bulavintseva T.S., Savateeva E.A., Danilova I.G. Atomic-force microscopy of erythrocytes and metabolic disorders in experimental diabetes mellitus and during the correction of diabetes with lipoic acid. Biophysics. 2016, Vol. 61, no. 6, pp. 906-10. DOI: 10.1134/S0006350916050067.
15. Tartea G.C., Florescu D.R., Mihailovici A.R., Donoiu I., Istrătoaie O. Alpha-lipoic acid and vitamin B complex slow down the changes in mice diabetic cardiomyopathy. Rom. J. Morphol. Embryol. 2020, Vol. 61, no. 2, pp. 521-28. DOI: 10.47162/RJME.61.2.22.
16. Данилова И.Г., Гетте И.Ф., Булавинцева Т.С. Способ моделирования аллоксанового диабета. Патент РФ, № 2534411, 2014. https://yandex.ru/patents/doc/RU2534411C1_20141127
17. Hewitt S.M., Baskin D.G., Frevert C.W., Stahl W.L, Rosa-Molinar E. Controls for immunohistochemistry: the Histochemical Society’s standards of practice for validation of immunohistochemical assays. J Histochem. Cytochem. 2014, Vol. 62, no. 10, pp. 693-97. DOI: 10.1369/0022155414545224.
18. Matsuda Y. Age-related pathological changes in the pancreastle. Front. Biosci. (Elite Ed.). 2018, Vol. 10, pp. 137-42. DOI: 10.2741/e813.
19. Lee E., Ryu G.R., Ko S.H., Ahn Y.B., Yoon K.H., Ha H. et al. Antioxidant treatment may protect pancreatic beta cells through the attenuation of islet fibrosis in an animal model of type 2 diabetes. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2011, Vol. 414, no. 2, pp. 397-402. DOI: 10.1016/j.bbrc.2011.09.087.

Авторы
Среднева Любовь Александровна
ФГБУН «Институт иммунологии и физиологии Уральского отделения Российской академии наук»
Младший научный сотрудник лаборатории морфологии и биохимии
Российская Федерация, 620049, г. Екатеринбург, ул. Первомайская, д. 106
lyubabio44@gmail.com

Клюева Юлия Николаевна
ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
Старший преподаватель кафедры медицинской биохимии и биофизики
Российская Федерация, 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19
klueva.iulia@urfu.ru

Емельянов Виктор Владимирович
ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
Кандидат медицинских наук, доцент, доцент кафедры медицинской биохимии и биофизики
Российская Федерация, 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19
evvd@list.ru

Мухлынина Елена Артуровна
ФГБУН «Институт иммунологии и физиологии Уральского отделения Российской академии наук»
Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории морфологии и биохимии
Российская Федерация, 620049, г. Екатеринбург, ул. Первомайская, д. 106
elena.mukhlynina@yandex.ru

Гетте Ирина Федоровна
ФГБУН «Институт иммунологии и физиологии Уральского отделения Российской академии наук»
Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории морфологии и биохимии
Российская Федерация, 620049, г. Екатеринбург, ул. Первомайская, д. 106
i.goette@yandex.ru

Данилова Ирина Георгиевна
ФГБУН «Институт иммунологии и физиологии Уральского отделения Российской академии наук»
Доктор биологических наук, доцент, заведующая лабораторией морфологии и биохимии
ig-danilova@yandex.ru

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.