metodologiset näkökohdat

Streptomyces achromogenes-bakteerien tuottama antibiootti, jolla on antineoplastisia vaikutuksia, tuhoaa selektiivisesti Langerhansin haimasaarten β-soluja (Kuva. 9.1).11 Streptotsotosiini aiheuttaa DNA-juosteen katkeamista ja DNA-alkylaatiota, mikä johtaa haiman β-solujen nekroosiin.Glukoosin kuljettajaproteiini GLUT2 kuljettaa 12,13 Streptotsotosiinia β-solun sisällä, minkä vuoksi toksinen vaikutus edellyttää GLUT2: n ilmentymistä.13,14 streptotsotosiinin myrkyllisen vaikutuksen signalointireitit liittyvät indusoituvan NO-syntaasin aktivoitumiseen,NO-pitoisuuden lisääntymiseen, 15: een ja H2O2: n tuotannon lisääntymiseen.16

kuva 9.1. Langerhansin haiman saarekkeiden histologia ja immunohistokemia kontrollirotilla (vasen paneeli) ja streptotsotosiinin indusoimilla diabeetikoilla (oikea paneeli).

diabeettisilla rotilla saarten lukumäärä ja koko väheni ja insuliinin immunoreaktiivisuus väheni.

diabetes mellituksen kehittyminen streptotsotosiinin käytön jälkeen on hyvin nopeaa erityisesti Rotalla. Β-solujen herkkyys glukoosille vähenee jo merkittävästi 2 tunnin kuluttua streptotsotosiinin levittämisestä; β-solujen tuhoutuminen ja merkittävä väheneminen tapahtuu useita tunteja levityksen jälkeen.17 tähän liittyy glukoosi-ja insuliinipitoisuuksien muutoksia plasmassa.: 2 tuntia levityksen jälkeen kehittyy hyperglykemia, jossa ei tapahdu muutoksia plasman ja haiman insuliinitasoissa, minkä jälkeen seuraa hypoglykemia, jossa plasman insuliinipitoisuus kasvaa, mutta haiman insuliinitaso ei muutu. Yhden päivän kuluttua streptotsotosiinin annostelusta rotilla ilmenee kaikki diabeteksen tyypilliset oireet, mukaan lukien hyperglykemia, glykosuria, polyuria sekä plasman ja haiman insuliinipitoisuuden lasku.

Streptotsotosiinia voidaan annostella kerta-annoksena tai toistuvasti, yleensä sitraattipuskuriin liuotettuna (pH 4.5) suonensisäisesti, vatsaonteloon tai valtimoon pistettynä. Kokeissamme diabetes indusoitiin luotettavasti antamalla kerta-annoksena laskimonsisäisesti häntälaskimoon sitraattipuskuriin liuotettua streptotsotosiinia annoksella 65 mg painokiloa kohti. Diabeteksen syntyyn tarvittava annos rotilla vaihtelee välillä 40-60 mg painokiloa kohti, joskin korkeampia arvoja on joskus raportoitu.19 diabeettiset oireet korreloivat hyvin käytetyn annoksen kanssa. Yleensä alle 40 mg / kg annoksilla havaitaan vain vähäisiä muutoksia glykemiassa, glukosuriassa ja insuliinipitoisuuksissa plasmassa, ja nämä pienet muutokset normalisoituvat spontaanisti jopa 25%: lla eläimistä.18 riittävällä streptotsotosiiniannoksella diabeteksen induktio rotilla on helppoa, nopeaa ja luotettavaa. Suurimmassa osassa tätä rottamallia hyödyntävistä tutkimuksista diabeteksen patogeneesiä ja siihen liittyviä oireita on kuitenkin tutkittu vain useita viikkoja tai kuukausia, joiden aikana diabetes on täysin kehittynyt ja säilynyt. Streptotsotosiinin pitkäaikaisvaikutuksia ja mahdollista toipumista streptotsotosiinin aiheuttamasta diabeteksesta on tutkittu paljon vähemmän.

kokeissamme seurasimme 1 vuoden ajan streptotsotosiinin aiheuttamaa diabetesta sairastavia rottia, ja palautumista havaittiin merkittävällä osalla eläimistä. Kaikilla 152 Rotalla todettiin täysi sokeritauti kokeen ensimmäisten 6 kuukauden aikana; vuoden jälkipuoliskolla voitiin erottaa selvästi kaksi eri ryhmää. Diabetesryhmässä (n = 92) glykemia pysyi korkeana (> 18 mmol/L), paino ei noussut, plasman insuliinipitoisuus pysyi alhaisena ja histologisissa analyyseissä havaittiin haimasaarekkeiden määrän ja koon pienenevän ja insuliinia erittävien solujen puuttuvan. Sen sijaan elvytysryhmässä (n = 60) ilmeni vuoden jälkipuoliskolla merkittäviä eroja, joita ei ollut esiintynyt kokeen ensimmäisten 6 kuukauden aikana.: matalampi glykemia (< 12 mmol/L), joka nosti tasaisesti kehon painoa ja suurensi insuliinipitoisuutta plasmassa, mikä lähestyi verrokkieläimillä todettuja arvoja. Myös haimasaarekkeiden histologinen rakenne oli samankaltainen kuin verrokkieläimillä, ja niissä oli useita hyvin säilyneitä β-soluja. Siksi 6 kuukauden kuluttua oli merkittävä eläinryhmä (∼40%), joka osoitti merkittävää elpymistä, ja useat parametrit lähestyivät arvoja kontrolloiduilla, ei-diabeetikoilla eläimillä. Glukoosinsietotesti oli ainoa testi, jolla pystyttiin luotettavasti erottamaan elvytyseläimet ei-diabeetikoista verrokeista. Glukoosinsietokoe tehtiin kokeen 9.ja 12. kuukauden aikana, ja toipumiseläinten käyrä osoitti selvästi patologiset arvot, jotka olivat samanlaiset kuin diabetesryhmällä ja merkittävästi erilaiset kuin verrokkieläimillä, joilla ei ollut diabetesta. Molemmat streptotsotosiiniryhmät vastasivat vähentyneellä insuliinin erityksellä. Yhteenvetona voidaan todeta, että streptotsotosiinin aiheuttama diabetes mellitus oli rotilla stabiili 6 kuukauden ajan.; myöhemmin kuitenkin merkittävä toipuminen kehittyi ∼ 40% eläimistä. Tämän jakson aikana (7-12 kuukautta streptotsotosiinin käytön jälkeen) saatavan saannon toiminnallinen vajaatoiminta voidaan paljastaa glukoosinsietotestillä. Toipuvien eläinten insuliinineritys on todennäköisesti riittävä levossa, mutta lisääntynyt glukoosikuorma paljastaa edelleen heikentyneen glukoosinsietokyvyn. Suurimmalla osalla eläimistä (∼60%) toipumista ei havaittu, ja vaikea diabetes säilyi koko 12 kuukauden ajan. Vastasyntyneillä rotilla on jo kuvattu spontaania toipumista streptotsotosiinin aiheuttamasta diabeteksesta, kun streptotsotosiinia annettiin 20-vuotiaana syntyneillä rotilla ja aikuisilla eläimillä, mutta pienellä annoksella streptotsotosiinia.21, 22

Streptotsotosiinia käytetään diabeteksen induktioon myös muilla eläinlajeilla rotan lisäksi. Hiirillä tyypin I diabetes voidaan indusoida joko suuremmalla kerta-annoksella streptotsotosiinia tai toistuvalla pienemmillä annoksilla, jotka molemmat annostellaan vatsaonteloon. Kerta-annostelun yhteydessä on kuvattu luotettava induktio 200 mg/kg: n annoksille.23,24 vakava haitta kerta-annoksesta on erittäin suuri välitön kuolleisuus (jopa 90% 180 mg/kg käsissämme). Streptotsotosiinin toistuva annostelu suoritetaan yleensä annoksilla 40-50 mg / kg päivittäin 5 peräkkäisenä päivänä.25 tyypilliset diabeettiset oireet (hyperglykemia, glukosuria, pysähtynyt ruumiinpaino) kehittyvät viimeisen annoksen käytön jälkeen. Hiirillä esiintyy tyypillisesti merkittäviä sukupuolten välisiä eroja: uroshiirillä plasman glukoosipitoisuudet olivat streptotsotosiinin annostelun jälkeen merkitsevästi korkeammat kuin naarashiirillä. Koska testosteronin antamisen tiedetään lisäävän hyperglykemiallista vastetta kastroiduilla miehillä ja naisilla sekä kastroimattomilla naisilla, se todennäköisesti vaikuttaa streptotsotosiinin diabetogeenisiin vaikutuksiin.26

marsun tulokset ovat kiistanalaisia. Joidenkin tutkimusten mukaan marsut ovat vastustuskykyisiä streptotsotosiinin diabetogeenisille vaikutuksille.27 muut tutkimukset sen sijaan kuvaavat luotettavaa marsumallia streptotsotosiinin aiheuttamasta diabeteksesta kasvun hidastumisen, β-solujen toimintahäiriön, polydipsian, polyurian ja glykosurian perusteella.28 erot diabeteksen induktiomenetelmissä, erityisesti annostelussa ja annostelussa, voivat olla syynä näihin eroavaisuuksiin. Suositeltavimpia menetelmiä ovat streptotsotosiinin (200 mg/kg) annostelu kardiaalisesti ennen insuliinin antamista,29 streptotsotosiinin (150 mg/kg) annostelu ilman insuliinia,28 tai laskimonsisäinen annostelu.30 diabeteksen induktiomenetelmän erojen perusteella myös diabeettiset parametrit, taudin ajankulku ja siihen liittyvä kuolleisuus eroavat mallien välillä. Kokeellisissa olosuhteissamme streptotsotosiinin (300 mg/kg) anto vatsaonteloon ei aiheuttanut mitään diabeettisia oireita, kun taas streptotsotosiinin (150 mg/kg) laskimonsisäinen anto johti merkittävään glykosuriaan. Haiman histologinen analyysi ei paljastanut merkkejä saarten tuhoutumisesta riippumatta streptotsotosiinin antotavasta. Edes streptotsotosiinin laskimonsisäisen annostelun jälkeen havaittu glukosuria ei välttämättä ole diabeettinen oire, vaan pikemminkin seurausta streptotsotosiinin suorasta munuaistoksisesta vaikutuksesta, jota on kuvattu potilailla. Tätä hypoteesia tukee se, että päivittäinen insuliiniannos (5 IU / kg) ei estänyt glukosuriaa.

diabeteksen kanimallin osalta tutkimukset, joissa käytettiin alloksaanin aiheuttamaa mallia, ovat selvästi vallitsevia. Tutkimukset streptotsotosiinin aiheuttamasta diabeteksesta kanilla ovat harvinaisia ja ristiriitaisia. Streptotsotosiinin diabetogeenisista vaikutuksista on jonkin verran näyttöä aikuisilla kaneilla sekä sikiöillä, mutta muut tutkimukset väittävät tätä mahdollisuutta vastaan.27,31-34

suurilla nisäkkäillä streptotsotosiinia on käytetty menestyksekkäästi diabeteksen aiheuttamiseen koiralla ja sialla. Koiralla streptotsotosiinin käyttö liittyi korkeaan kuolleisuuteen, ja siksi on kehitetty useita tekniikoita streptotsotosiinin annoksen ja siihen liittyvän kuolleisuuden vähentämiseksi. Freyse ym.35 yhdistetty osittainen pankreatektomia ja pieni annos (2 mg/kg) streptotsotosiini-infuusio ylempään pankreatikoduodenaaliseen valtimoon. Muita tekniikoita ovat streptotsotosiinin ja alloksaanin yhdistetty laskimonsisäinen anto sekä streptotsotosiinin ja alloksaanin suprarenaalinen valtimonsisäinen infuusio jukstarenaalisen vatsa-aortan tukkeutumisen jälkeen.36,37 toinen suuri nisäkäslaji, joka on herkkä streptotsotosiinin diabetogeenisille vaikutuksille, on sika (ja minipig). Streptotsotosiinin luotettava diabeettinen vaikutus sekä sialle että minipigille edellyttää 100-150 mg/kg: n annosta.38 minipigeillä on myös raportoitu onnistunutta diabeteksen induktiota kahdella pienellä annoksella (40 mg/kg).39