方法論的側面

ストレプトマイセスアクロモゲネス細菌によって産生される抗腫瘍作用を有する抗生物質であるストレプトゾトシン(2-deoxy-2-(3-methyl-3-nitrosoureido)-d-glucopyranose)は、ランゲルハンス島のβ細胞を選択的に破壊する(Fig. 9.1).11ストレプトゾトシンはdna鎖切断とdnaアルキル化を誘導し、膵β細胞の壊死を引き起こす。12,13ストレプトゾトシンはグルコーストランスポーター GLUT2によってβ細胞内に輸送され、したがってGLUT2の発現は毒性作用のために必要とされる。13,14ストレプトゾトシンの毒性効果のシグナル伝達経路は、誘導性のNO-シンターゼの活性化、NO濃度の増加、15およびH2O2生成の増加を含む。16

図9.1。 対照（左パネル）およびストレプトゾトシン誘発糖尿病（右パネル）ラットにおけるランゲルハンスの膵島の組織学および免疫組織化学。

糖尿病ラットでは、島の数と大きさが減少し、インスリンに対する免疫反応性が減少した。

ストレプトゾトシンの適用後の真性糖尿病の発症は、特にラットでは非常に速い。 グルコースに対するβ細胞の感受性は、ストレプトゾトシンの適用後2時間で既に有意に減少している;β細胞の数の破壊および有意な減少は、適用後数17これはブドウ糖およびインシュリン血しょうレベルの変更と一緒に伴われます: 適用の2時間後、血しょうおよび膵臓のインシュリンのレベルの変更無しのhyperglycemiaはインシュリンの高められた血しょうレベルを用いるhypoglycemiaに先行して Streptozotocinの適用の後の1日、ラットは高血糖、glycosuria、polyuriaおよび減らされた血しょうおよび膵臓のインシュリンのレベルを含む糖尿病のすべての特徴の徴候を、示18

ストレプトゾトシンは、単回投与または反復的に適用することができ、通常はクエン酸緩衝液（pH4。静脈内注射、腹腔内注射、または動脈内注射によって投与される。 我々の実験では、糖尿病は確実に65mg/kg体重の用量で、尾静脈のクエン酸緩衝液に溶解ストレプトゾトシンの単回静脈内注射によって誘導された。 ラットの糖尿病誘発に必要な用量は、40〜60mg/kg体重の間で変化するが、より高い値が報告されることがある。19糖尿病の徴候は使用される線量とよく相関します。 一般に、体重40mg/kg未満の用量では、血糖、糖尿病、およびインスリン血漿レベルのわずかな変化のみが観察され、これらのわずかな変化は動物の25％まで18streptozotocinの十分な線量と、ラットの糖尿病の誘導は容易、速く、信頼できます。 しかしこのラットモデルを用いる調査の大半では糖尿病および準の徴候の病因は糖尿病が十分に開発され、維持される数週か月の間だけ調査されま Streptozotocinの長期効果およびstreptozotocin誘発の糖尿病からの可能な回復は大いにより少し探検されました。

我々の実験では、ストレプトゾトシン誘発性糖尿病を有するラットを1年間追跡し、かなりの割合の動物で回復が観察された。 すべての152ラットは、実験の最初の6ヶ月のために本格的な糖尿病を示した;年の後半には、二つの異なるグループが明確に区別することができました。 糖尿病群（n=92）では、血糖値は高いままであった（>18mmol/L）、体重は増加せず、インスリンの血漿レベルは低く保たれ、組織学的分析は、インスリン分泌細胞の欠如を伴う膵島の数および大きさの減少を明らかにした。 対照的に、回復群（n=60）は、実験の最初の6ヶ月間に存在していなかった年の後半に有意差を示した: 低血糖（<12mmol/L）、着実に体重を増加させ、インスリンの血漿レベルが高く、対照動物に見られる値に近づいた。 また，すい島の組織学的構造は対照動物の組織学的構造と同様であり，多くのよく保存されたβ細胞を有していた。 したがって、6ヶ月後に有意な回復を示した有意な群の動物（≧40％）があり、対照、非糖尿病動物に見られる値に近づいている多くのパラメータがあった。 回収動物を非糖尿病対照と確実に区別することができた唯一の試験は、耐糖能試験であった。 耐糖能試験は実験の9月および12月に行われ、回復動物の曲線は糖尿病群と同様の病理学的値を明らかに示し、対照非糖尿病動物のものと有意に異な 両群ともインシュリン分泌の減少により反応した。 結論として、ラットにおけるストレプトゾトシン誘発性糖尿病は6ヶ月間安定であった; その後、しかし、有意な回復は、≥40％の動物で開発しました。 この期間（ストレプトゾトシン適用後7-12ヶ月）における回復の機能不全は、耐糖能試験によって明らかにされ得る。 回復動物のインシュリンの分泌は残りでおそらく十分です;但し、高められたブドウ糖の負荷はまだ損なわれたブドウ糖の許容をマスクしません。 大多数の動物（≧60％）では回復は観察されず、重度の糖尿病は12ヶ月の期間を通して持続した。 ストレプトゾトシン誘発性糖尿病からの自発的な回復は、出生時にストレプトゾトシンを適用した新生児ラットおよび成体動物において既に記載されているが、低用量のストレプトゾトシンを用いている。21,22

Streptozotocinは、ラット以外の他の種の糖尿病の誘導にも使用されています。 マウスでは、I型糖尿病は、ストレプトゾトシンの単一の高用量または低用量の繰り返し適用のいずれかによって誘導することができ、両方の腹腔内 単回投与の場合、200mg/kgの用量について信頼性の高い誘導が記載されている。23,24単回投与の重大な欠点は、非常に高い即時致死性（私たちの手の90mg/kgに対して180％まで）である。 ストレプトゾトシンの反復適用は、通常、40-50mg/kgの用量で5日間連続して適用される。25特徴的な糖尿病症状（高血糖、糖尿病、体重の停滞）は、最後の用量の適用後に発症する。 雄マウスではストレプトゾトシン投与後のグルコースの血漿レベルは雌マウスよりも有意に高かった。 テストステロンの管理が去勢された男性および女性の、また非去勢された女性のhyperglycemic応答を高めると知られているのでおそらくstreptozotocinのdiabetogenic効果に貢献します。26

モルモットの結果は議論の余地があります。 いくつかの研究によると、モルモットはstreptozotocinの糖尿病誘発効果に耐性がある。対照的に、他の研究では、成長速度の低下、β細胞機能不全、多飲症、多尿症、および糖尿症に基づいて、ストレプトゾトシン誘発性糖尿病の信頼性の高いモルモットモデルが記載されている。糖尿病誘導の実験的方法、特に投薬および適用の違いが、これらの不一致の原因となり得る。 最も強く推奨される方法には、インスリン投与に先行するストレプトゾトシンの心臓内適用（200mg/kg）、インスリンなしのストレプトゾトシンの29心内注射（150mg/kg）、ストレプトゾトシンの28または静脈内適用が含まれる。糖尿病誘発の方法の違いに基づいて、糖尿病パラメータ、疾患の経時変化、および関連する致死率もまた、モデル間で異なる。 我々の実験条件では、ストレプトゾトシン（300mg/kg）の腹腔内アプリケーションは、任意の糖尿病の症状を誘発しなかったのに対し、ストレプトゾトシン（150mg/kg）の静脈内投与は、有意な糖尿症につながった。 膵臓の組織学的分析は、ストレプトゾトシン投与の方法にかかわらず、島の破壊の兆候を明らかにしなかった。 ストレプトゾトシンの静脈内投与後に観察された糖尿でさえ、糖尿病症状ではなく、むしろ患者に記載されているストレプトゾトシンの直接的な腎毒性効果の結果である可能性がある。 この仮説は、インスリンの毎日の投与（5i.u./kg）が糖尿病を予防しなかったという事実によって支持される。

糖尿病のウサギモデルに関しては、アロキサン誘発モデルを用いた研究が明らかに優勢である。 ウサギにおけるストレプトゾトシン誘発性糖尿病の研究はまれであり、矛盾している。 胎児と同様、大人のウサギのstreptozotocinのdiabetogenic効果の証拠がありますが、他の調査はこの可能性に対して論争します。27,31-34

大型哺乳類では、ストレプトゾトシンが犬と豚の糖尿病を誘導するために首尾よく使用されています。 犬では、streptozotocinの適用は高い死亡率と関連付けられ、従ってstreptozotocinおよび準の死亡率の線量を減らすために複数の技術は開発されました。 Freyse et al.35組み合わせた部分膵切除術と低用量（2mg/kg）ストレプトゾトシン注入上膵十二指腸動脈へ。 他の技術はstreptozotocinおよびalloxanの結合された静脈内の管理、およびjuxtarenal腹部大動脈の気球の閉塞の後のstreptozotocinおよびalloxanのsuprarenal内部幹線注入を含んでいます。36,37ストレプトゾトシンの糖尿病誘発効果に敏感な別の大きな哺乳動物種は、ブタ（およびminipig）である。 ブタおよびminipigの両方におけるストレプトゾトシンの信頼性の高い糖尿病誘発効果のためには、100-150mg/kgの用量が必要である。38minipigsでは、二つの低用量（40mg/kg）による糖尿病の成功した誘導も報告されています。39