figuur 9.1. Histologie en immunohistochemie van de pancreatische eilandjes van Langerhans in controle (linkerpaneel) en streptozotocine-geïnduceerde diabetische (rechterpaneel) ratten.

bij diabetische ratten was het aantal en de grootte van eilandjes verminderd en was de immunoreactiviteit voor insuline verminderd.

ontwikkeling van diabetes mellitus na toediening van streptozotocine is zeer snel, vooral bij ratten. De gevoeligheid van β-cellen voor glucose is al aanzienlijk verminderd 2 uur na toepassing van streptozotocine; de vernietiging en significante vermindering van het aantal β-cellen vindt plaats in enkele uren na toepassing.Dit gaat gepaard met veranderingen in glucose-en insulineplasmaspiegels: 2 uur na toediening ontwikkelt zich een hyperglycemie zonder veranderingen in plasma-en pancreasinsulineniveaus, gevolgd door hypoglykemie met verhoogde plasmaspiegels van insuline maar geen verandering in pancreasinsulineniveau. Een dag na toepassing van streptozotocin, de ratten tonen alle kenmerkende symptomen van diabetes, met inbegrip van hyperglycemie, glycosurie, polyurie, en verminderde plasma en pancreas insuline niveaus.18

Streptozotocine kan worden toegepast in een enkele dosis of op een herhaalde wijze, meestal opgelost in citraatbuffer (pH 4.5), door intraveneuze, intraperitoneale of intra-arteriële injectie. In onze experimenten werd diabetes betrouwbaar geïnduceerd door een enkele intraveneuze injectie van streptozotocine opgelost in citraatbuffer in de staartader, bij een dosis van 65 mg/kg lichaamsgewicht. De dosis die nodig is voor diabetes inductie bij ratten varieert tussen 40 en 60 mg/kg lichaamsgewicht, hoewel soms hogere waarden worden gemeld.De diabetische symptomen correleren goed met de gebruikte dosis. In het algemeen worden bij doses lager dan 40 mg/kg lichaamsgewicht slechts lichte veranderingen in glycemie, glycosurie en insulineplasmaspiegels waargenomen, en deze lichte veranderingen hebben de neiging om spontaan te normaliseren in maximaal 25% van de dieren.18 met een voldoende dosis streptozotocine is de inductie van diabetes bij ratten gemakkelijk, snel en betrouwbaar. In de meerderheid van de studies die dit rattenmodel gebruiken, echter, zijn de pathogenese van diabetes en bijbehorende symptomen slechts enkele weken of maanden bestudeerd, waarin de diabetes volledig wordt ontwikkeld en gehandhaafd. De langetermijneffecten van streptozotocine en mogelijk herstel van streptozotocine-geïnduceerde diabetes zijn veel minder onderzocht.in onze experimenten volgden we ratten met streptozotocine-geïnduceerde diabetes gedurende 1 jaar, en herstel werd waargenomen bij een significant deel van de dieren. Alle 152 ratten vertoonden volledige diabetes gedurende de eerste 6 maanden van het experiment; in de tweede helft van het jaar konden twee verschillende groepen duidelijk worden onderscheiden. In de diabetesgroep (n = 92) bleef de glycemie hoog (> 18 mmol/l), nam het lichaamsgewicht niet toe, werden de plasmaspiegels van insuline laag gehouden, en histologische analyse toonde een afname aan van het aantal en de grootte van pancreaseilandjes, met een gebrek aan insulineafscheidende cellen. Daarentegen vertoonde de herstelgroep (n = 60) in de tweede helft van het jaar significante verschillen, die in de eerste zes maanden van het experiment niet aanwezig waren geweest. : lagere glycemie (< 12 mmol/l), gestaag toenemend lichaamsgewicht en hogere plasmaspiegels van insuline, die waarden benaderden die bij controledieren werden gevonden. Ook was de histologische structuur van pancreaseilandjes vergelijkbaar met die bij controledieren, met een aantal goed bewaarde β-cellen. Daarom was er na 6 maanden een significante groep dieren (∼40%) die een significant herstel vertoonden, met een aantal parameters die de waarden benaderden die werden gezien bij niet-diabetische dieren. De enige test die de terugwinningsdieren betrouwbaar kon onderscheiden van de niet-diabetische controles was de glucosetolerantietest. De glucosetolerantietest werd uitgevoerd in de 9e en 12e maand van het experiment en de curve voor de hersteldieren vertoonde duidelijk pathologische waarden die vergelijkbaar waren met die van de diabetische groep en significant verschilden van die van niet-diabetische dieren uit de controlegroep. Beide streptozotocinegroepen reageerden door een verminderde secretie van insuline. Concluderend was de door streptozotocine geïnduceerde diabetes mellitus bij ratten gedurende 6 maanden stabiel; daarna ontwikkelde zich echter een aanzienlijk herstel bij ∼ 40% van de dieren. De functionele insufficiëntie van het herstel in deze periode (7-12 maanden na toediening van streptozotocine) kan worden ontdekt door de glucosetolerantietest. De insulinesecretie bij hersteldieren is waarschijnlijk voldoende in rust; een verhoogde glucosebelasting ontmaskert echter de nog steeds verminderde glucosetolerantie. Bij de meerderheid van de dieren (∼ 60%) werd geen herstel waargenomen en de ernstige diabetes hield gedurende de periode van 12 maanden aan. Een spontaan herstel van streptozotocine-geïnduceerde diabetes is al beschreven bij neonatale ratten,waarbij streptozotocine werd toegepast bij de geboorte, 20 en bij volwassen dieren, maar met een lage dosis streptozotocine.21,22

Streptozotocine wordt ook gebruikt voor inductie van diabetes bij andere diersoorten, behalve bij ratten. Bij muizen kan Type I diabetes worden geïnduceerd door een enkele hogere dosis streptozotocine of door herhaalde toediening van lagere doses, beide intraperitoneaal. Bij eenmalige toediening wordt een betrouwbare inductie beschreven voor doses van 200 mg / kg.Een ernstig nadeel van eenmalige toediening is de zeer hoge onmiddellijke letaliteit (tot 90% voor 180 mg/kg in onze handen). Herhaalde toediening van streptozotocin wordt meestal uitgevoerd met doses van 40-50 mg / kg dagelijks aangebracht gedurende 5 opeenvolgende dagen.De karakteristieke diabetische symptomen (hyperglycemie, glycosurie, stilstaand lichaamsgewicht) ontwikkelen zich na het aanbrengen van de laatste dosis. De muizen tonen typisch significante intergender verschillen: in mannelijke muizen waren de plasmaniveaus van glucose na streptozotocin toepassing beduidend hoger dan in vrouwelijke muizen. Aangezien de toediening van testosteron bekend is om de hyperglycemische reactie in gecastreerde mannetjes en wijfjes evenals in niet-gecastreerde wijfjes te verhogen, draagt het waarschijnlijk aan de diabetogenic gevolgen van streptozotocin bij.26

resultaten bij cavia ‘ s zijn controversieel. Volgens sommige studies zijn cavia ‘ s resistent tegen de diabetogene effecten van streptozotocine.Andere studies beschrijven daarentegen een betrouwbaar cavia model van streptozotocine-geïnduceerde diabetes, op basis van verminderde groeisnelheid, β-celdisfunctie, polydipsie, polyurie en glycosurie.Verschillen in de experimentele methoden voor diabetes inductie, met name dosering en toepassing, kunnen verantwoordelijk zijn voor deze verschillen. De meest aanbevolen methoden zijn intracardiale toediening van streptozotocin (200 mg/kg) voorafgegaan door insulinetoediening,intracardiale injectie van streptozotocin (150 mg/kg) zonder insuline,28 of intraveneuze toediening van streptozotocin.Op basis van verschillen in de methode van diabetes-inductie verschillen de diabetische parameters, het verloop van de ziekte en de bijbehorende letaliteit ook tussen de modellen. Terwijl de intraperitoneale toediening van streptozotocine (300 mg/kg) in onze experimentele omstandigheden geen diabetische symptomen induceerde, leidde de intraveneuze toediening van streptozotocine (150 mg/kg) tot significante glycosurie. Histologische analyse van de alvleesklier toonde geen tekenen van vernietiging van eilandjes, ongeacht de methode van streptozotocine toediening. Zelfs de glycosurie waargenomen na intraveneuze toediening van streptozotocine kan niet het diabetische symptoom, maar eerder een gevolg van een direct nefrotoxisch effect van streptozotocine, die is beschreven bij patiënten. Deze hypothese wordt ondersteund door het feit dat een dagelijkse toediening van insuline (5 i.e./kg) de glycosurie niet verhinderde.

met betrekking tot het konijnenmodel voor diabetes hebben studies met behulp van het alloxaan-geïnduceerde model duidelijk de overhand. Studies met streptozotocine-geïnduceerde diabetes bij konijnen zijn zeldzaam en tegenstrijdig. Er zijn aanwijzingen voor diabetogene effecten van streptozotocine bij volwassen konijnen en foetussen, maar andere studies pleiten tegen deze mogelijkheid.27,31-34

bij grote zoogdieren is streptozotocine met succes gebruikt om diabetes te induceren bij de hond en het varken. Bij de hond werd de toepassing van streptozotocine geassocieerd met een hoge mortaliteit en daarom zijn verschillende technieken ontwikkeld om de dosis streptozotocine en de bijbehorende mortaliteit te verlagen. Freyse et al.Gecombineerde partiële pancreatectomie en lage dosis (2 mg/kg) streptozotocine infusie in de superieure alvleesklierslagader. Andere technieken omvatten een gecombineerde intraveneuze toediening van streptozotocine en alloxan, en suprarenale intra-arteriële infusie van streptozotocine en alloxan na ballonafsluiting van de juxtarenale abdominale aorta.36,37 een andere grote zoogdiersoort die gevoelig is voor de diabetogene effecten van streptozotocine is het varken (en minipig). Voor een betrouwbaar diabetogeen effect van streptozotocine bij zowel varken als minipig, is een dosis van 100-150 mg / kg nodig.Bij minipigs is ook een succesvolle inductie van diabetes gemeld door twee lage doses (40 mg/kg).39