9.1.ábra. Langerhans pancreas-szigeteinek szövettana és immunhisztokémiája kontroll (bal panel) és streptozotocin által indukált diabéteszes (jobb panel) patkányokban.

diabéteszes patkányokban csökkent a szigetek száma és mérete, és csökkent az inzulin immunreaktivitása.

a diabetes mellitus kialakulása a sztreptozotocin alkalmazása után nagyon gyors, különösen patkányokban. A streptozotocin alkalmazása után 2 órával már jelentősen csökken a sejtek glükózra való érzékenysége, a sejtek pusztulása és jelentős csökkenése az alkalmazás után néhány órával következik be.17 ezt a glükóz és az inzulin plazmaszintjének változása kíséri: Az alkalmazás után 2 órával hiperglikémia alakul ki a plazma és a hasnyálmirigy inzulinszintjének változása nélkül, amelyet hypoglykaemia követ az inzulin plazmaszintjének emelkedésével, de a hasnyálmirigy inzulinszintjének változása nem következik be. Egy nappal a sztreptozotocin alkalmazása után a patkányok a cukorbetegség összes jellegzetes tünetét mutatják, beleértve a hiperglikémiát, a glikozuriát, a poliuriát, valamint a csökkent plazma és hasnyálmirigy inzulinszintet.18

a Sztreptozotocin alkalmazható egyetlen adagban vagy ismételt módon, általában citrát pufferben oldva (pH 4.5), intravénás, intraperitoneális vagy intraarteriális injekcióval. Kísérleteinkben a cukorbetegséget megbízhatóan indukálta a farok vénájában citrát pufferben oldott streptozotocin egyetlen intravénás injekciója, 65 mg/testtömeg-kg dózisban. A diabetes indukciójához szükséges dózis patkányokban 40 és 60 mg/ttkg között változik, bár néha magasabb értékeket jelentettek.19 a diabéteszes tünetek jól korrelálnak az alkalmazott dózissal. Általában 40 mg / ttkg alatti dózisok esetén csak a glikémia, a glikozuria és az inzulin plazmaszintek enyhe változása figyelhető meg, és ezek az enyhe változások spontán normalizálódnak az állatok legfeljebb 25% – ánál.18 a streptozotocin megfelelő adagjával a cukorbetegség patkányokban történő kiváltása egyszerű, gyors és megbízható. Az ezt a patkánymodellt alkalmazó vizsgálatok többségében azonban a cukorbetegség patogenezisét és a kapcsolódó tüneteket csak néhány hétig vagy hónapig vizsgálták, amelyek során a cukorbetegség teljesen kifejlődött és fennmaradt. A sztreptozotocin hosszú távú hatásait és a sztreptozotocin által kiváltott cukorbetegségből való esetleges felépülést sokkal kevésbé vizsgálták.

kísérleteinkben 1 éven át követtük a streptozotocin által kiváltott cukorbetegségben szenvedő patkányokat, és az állatok jelentős részében a gyógyulást figyelték meg. Mind a 152 patkány teljes cukorbetegséget mutatott a kísérlet első 6 hónapjában; az év második felében két különböző csoportot lehetett egyértelműen megkülönböztetni. A diabéteszes csoportban (n = 92) a glikémia magas maradt (> 18 mmol/L), a testtömeg nem nőtt, az inzulin plazmaszintje alacsony maradt, és a szövettani elemzés a hasnyálmirigy-szigetek számának és méretének csökkenését mutatta, inzulinszekréciós sejtek hiányával. Ezzel szemben a helyreállítási csoport (n = 60) szignifikáns különbségeket mutatott az év második felében, amelyek a kísérlet első 6 hónapjában nem voltak jelen: alacsonyabb glikémia (< 12 mmol/L), folyamatosan növekvő testtömeg és magasabb inzulin plazmaszintek, amelyek megközelítették a kontrollállatokban talált értékeket. Továbbá, a hasnyálmirigy-szigetek szövettani szerkezete hasonló volt a kontrollállatokéhoz, számos jól megőrzött sejtvel. Ezért 6 hónap elteltével az állatok jelentős csoportja (40% – a) szignifikáns gyógyulást mutatott, számos paraméter megközelítette a kontrollban látható értékeket, nem cukorbeteg állatok. Az egyetlen teszt, amely képes volt megbízhatóan megkülönböztetni a helyreállító állatokat a nem diabéteszes kontrolloktól, a glükóz tolerancia teszt volt. A glükóz tolerancia tesztet a kísérlet 9.és 12. hónapjában végezték el, és a helyreállítási állatok görbéje egyértelműen a diabéteszes csoporthoz hasonló kóros értékeket mutatott, és jelentősen különbözött a kontroll nem cukorbeteg állatokétól. Mindkét streptozotocin csoport csökkent inzulinszekrécióval reagált. Összefoglalva, a streptozotocin által kiváltott diabetes mellitus patkányokban 6 hónapig stabil volt; ezt követően azonban jelentős fellendülés alakult ki az állatok 40% – ában. A helyreállítás funkcionális elégtelensége ebben az időszakban (7-12 hónappal a sztreptozotocin alkalmazása után) a glükóz tolerancia teszttel fedezhető fel. Az inzulinszekréció a helyreállító állatokban valószínűleg elegendő nyugalomban; a megnövekedett glükózterhelés azonban leleplezi a még mindig károsodott glükóztoleranciát. Az állatok többségénél (60%) nem figyeltek meg gyógyulást, és a súlyos cukorbetegség 12 hónapon keresztül fennmaradt. A streptozotocin által kiváltott cukorbetegség spontán felépülését újszülött patkányokban már leírták,amelyekben a streptozotocint születéskor, 20-ban és felnőtt állatokban alkalmazták, de alacsony dózisú sztreptozotocinnal.21,22

A Streptozotocint a patkányokon kívül más fajok cukorbetegségének kiváltására is használják. Egerekben az I. típusú cukorbetegség kiváltható akár egyetlen nagyobb streptozotocin dózissal, akár alacsonyabb dózisok ismételt alkalmazásával, mindkettőt intraperitoneálisan alkalmazva. Egyadagos alkalmazás esetén megbízható indukciót írnak le 200 mg/kg dózisokra.23,24 az egyadagos alkalmazás súlyos hátránya a nagyon magas azonnali letalitás (akár 90% 180 mg/kg-nál a kezünkben). A streptozotocin ismételt alkalmazását általában napi 40-50 mg/kg dózisokkal végezzük 5 egymást követő napon.25 a jellegzetes diabéteszes tünetek (hiperglikémia, glikozuria, stagnáló testtömeg) az utolsó adag alkalmazása után alakulnak ki. Az egerek jellemzően szignifikáns nemek közötti különbségeket mutatnak: hím egerekben a glükóz plazmaszintje a streptozotocin alkalmazása után szignifikánsan magasabb volt, mint a nőstény egerekben. Mivel a tesztoszteron adagolása ismert, hogy növeli a hiperglikémiás választ a kasztrált férfiaknál és nőknél, valamint a nem kasztrált nőknél, valószínűleg hozzájárul a streptozotocin diabetogén hatásaihoz.26

a tengerimalac eredményei ellentmondásosak. Egyes tanulmányok szerint a tengerimalacok ellenállnak a streptozotocin diabetogén hatásainak.27 ezzel szemben más tanulmányok a streptozotocin által kiváltott cukorbetegség megbízható tengerimalac-modelljét írják le a csökkent növekedési ütem, a sejtes diszfunkció, a polydipsia, a polyuria és a glycosuria alapján.28 A diabetes indukció kísérleti módszereinek különbségei, különösen az adagolás és az alkalmazás, felelősek lehetnek ezekért az eltérésekért. A leginkább ajánlott módszerek közé tartozik a streptozotocin (200 mg/kg) intrakardiális alkalmazása,amelyet inzulin beadása előz meg,29 intrakardiális streptozotocin injekció (150 mg/kg) inzulin nélkül, 28 vagy streptozotocin intravénás alkalmazása.30 a cukorbetegség indukciós módszerének különbségei alapján a diabéteszes paraméterek, a betegség időbeli lefolyása és a kapcsolódó letalitás is különböznek a modellek között. Kísérleti körülmények között, míg a streptozotocin (300 mg/kg) intraperitoneális alkalmazása nem okozott diabéteszes tüneteket, a streptozotocin (150 mg/kg) intravénás beadása jelentős glikozuriához vezetett. A hasnyálmirigy szövettani elemzése nem tárt fel a szigetek pusztulásának jeleit, függetlenül a streptozotocin beadásának módjától. Még a streptozotocin intravénás beadása után megfigyelt glikozuria sem lehet diabéteszes tünet, hanem inkább a streptozotocin közvetlen nephrotoxikus hatásának eredménye, amelyet a betegeknél leírtak. Ezt a hipotézist alátámasztja az a tény, hogy az inzulin napi adagolása (5 i.u./kg) nem akadályozta meg a glikozuriát.

a cukorbetegség nyúlmodelljét illetően egyértelműen az alloxan-indukált modellt alkalmazó vizsgálatok érvényesülnek. A streptozotocin által kiváltott cukorbetegséggel nyúlon végzett vizsgálatok ritkák és ellentmondásosak. Van néhány bizonyíték a streptozotocin diabetogén hatásairól felnőtt nyulakban, valamint magzatokban, de más tanulmányok vitatják ezt a lehetőséget.27,31-34

Nagytestű emlősöknél a streptozotocint sikeresen alkalmazták cukorbetegség kiváltására kutyában és disznóban. A kutyáknál a sztreptozotocin alkalmazása magas mortalitással járt, ezért számos technikát fejlesztettek ki a sztreptozotocin dózisának és a kapcsolódó mortalitásnak a csökkentésére. Freyse et al.35 kombinált részleges pancreatectomia és alacsony dózisú (2 mg/kg) sztreptozotocin infúzió a pancreaticoduodenalis artériába. Egyéb technikák közé tartozik a sztreptozotocin és az alloxán kombinált intravénás beadása, valamint a sztreptozotocin és az alloxán suprarenalis intraarteriális infúziója a juxtarenalis hasi aorta léggömb elzáródása után.36,37 egy másik nagy emlősfaj, amely érzékeny a sztreptozotocin diabetogén hatásaira, a sertés (és minipig). A streptozotocin megbízható diabetogén hatásához mind sertés, mind minipig esetében 100-150 mg/kg adag szükséges.38 minipigs esetében két alacsony dózis (40 mg/kg) sikeres diabétesz indukciójáról is beszámoltak.39