Ремоделювання ендокринного апарату підшлункової залози при експериментальному цукровому діабеті у нормо- та гіпертензивних щурів

Abstract

У дисертації наведене теоретичне обґрунтування й експериментальне вирішення актуальної наукової задачі, яка полягає у встановленні механізмів ремоделювання ендокринного апарату панкреатичних острівців (ПО) у щурів лінії Wistar і гіпертензивних щурів лінії SHR, а також вивченні реактивності ендокриноцитів при індукції цукрового діабету. Встановлено, що формування артеріальної гіпертензії у щурів лінії SHR супроводжується ремоделюванням інсулярного апарату підшлункової залози зі зниженням у 2 раза кількості ПО, у 8 разів чисельності бета-клітин, зменшення у 3 раза вмісту інсуліну в підшлунковій залозі. ПО щурів лінії SHR характеризуються 2-кратним збільшенням пулу альфа-клітин і вмісту глюкагону. При цьому чисельність дельта-клітин на 18 % перевищує показник нормотензивних щурів лінії Wistar. В ендокриноцитах щурів лінії SHR в 2 рази знижується площа матеріалу, імунореактивного до білку Bcl2 із 3-разовим зменшенням його вмісту в ПО на тлі відсутності міжлінейної різниці показників експресії білка р53. Встановлено, що параметри бета-цитотоксичної дії стрептозотоцину у щурів лінії SHR менш виражені у порівнянні з реакцією ПО щурів лінії Wistar. Розвиток діабету у щурів лінії SHR призводить до 4-кратного зниження чисельності альфа-клітин, на відміну від нормотензивних щурів, в яких їх кількість збільшується у 2 рази. Питомий вміст білка Bcl2 в ПО при діабеті зменшується тільки у щурів лінії Wistar, проте як у тварин обох ліній концентрація білка р53 в ендокриноцитах зростає. В диссертации приведено теоретическое обоснование и экспериментальное решение актуальной научной задачи, которая заключается в установлении механизмов ремоделирования эндокринного аппарата панкреатических островков (ПО) у крыс линии Wistar и гипертензивных крыс линии SHR, а также изучении реактивности эндокриноцитов при индукции сахарного диабета. Установлено, что формирование артериальной гипертензии у крыс линии SHR сопровождается ремоделированием инсулярного аппарата поджелудочной железы со снижением в 2 раза количества ПО, в 8 раз численности бета-клеток, уменьшения в 3 раза содержания инсулина в поджелудочной железе. ПО крыс линии SHR характеризуются 2-кратным увеличением пула альфа-клеток и содержания глюкагона. При этом численность дельта-клеток на 18% превышает показатель нормотензивных крыс линии Wistar. В эндокриноцитах крыс линии SHR в 2 раза снижается площадь материала, иммунореактивного к белку Bcl2, с 3-разовым уменьшением его содержания в ПО на фоне отсутствия межлинейной разницы показателей экспрессии белка р53. Установлено, что параметры бета-цитотоксического действия стрептозотоцина у крыс линии SHR менее выражены по сравнению с реакцией ПО крыс линии Wistar. Развитие диабета у крыс линии SHR приводит к 4-кратному снижению численности альфа-клеток, в отличие от нормотензивных крыс, в которых их количество увеличивается в 2 раза. Удельное содержание белка Bcl2 в ПО при диабете уменьшается только у крыс линии Wistar, в то время как у животных обеих линий концентрация белка р53 в эндокриноцитах растет. The dissertation presents a theoretical justification and an experimental solution to an actual scientific task, which is to establish mechanisms for the remodeling of the endocrine apparatus of pancreatic islets in normotensive Wistar rats and spontaneously hypertensive SHR rats. Also, the parameters of the reactivity of endocrinocytes during the induction of experimental diabetes mellitus were studied. It was shown that fasting SHR rats are characterized by fasting normoglycemia. Meanwhile, a change in the glycemic profile of a diabetic type was detected in the glucose tolerance test. The formation of arterial hypertension in SHR rats is accompanied by remodelling of the insular apparatus of the pancreas in which the number of pancreatic islets is reduced by 2 times, the number of beta cells is reduced by 8 times, withal pancreatic islets with a cross-sectional area of less than 1500 μm2 dominate. Despite moderate hypertrophy of beta-endocrinocytes and an increase in insulin concentration in them, the insulin content in the pancreas in hypertensive animals is about 3 times less in comparison with normotensive Wistar rats. It was found that the pancreatic islets of hypertensive SHR rats are characterized by a 2-fold increase in the pool of alpha-endocrinocytes, the number of which and the glucagon content in the pancreas become 2 times higher than in normotensive Wistar rats. At the same time, the number of delta-endocrinocytes is 18 % higher than the corresponding indicator of normotensive Wistar rats, however, the specific somatostatin content is only 73 % of the value of this indicator in Wistar rats. It was shown that in the endocrinocytes of pancreatic islets of hypertensive SHR rats, the area of immunoreactive to the anti-apoptotic protein Bcl2 material is reduced by 2 times, and its relative content in pancreatic islets becomes 3 times lower than in normotensive Wistar rats. Meantime, there were no significant differences between normotensive and hypertensive rats in relation to the expression values of the proapoptotic p53 protein in endocrinocytes. The scientific understanding of the reactivity and resistance of ancreatic endocrinocytes to a single administration of the beta-cytotoxic antibiotic streptozotocin, which causes the development of diabetes in rats, has been expanded. In modelling diabetes mellitus in experimental animals, persistent hyperglycemia was observed, which was more pronounced in normotensive Wistar rats (17.69 ± 1.11 mmol/L) than in hypertensive SHR rats (11.45 ± 0.89 mmol/L). The development of diabetes mellitus resulted in a 30 % reduction of immunoreactive insulin concentration in Wistar rats and a 43 % reduction in SHR rats. It was found that the development of diabetes in hypertensive SHR rats enhances the remodelling of the insular apparatus and leads to a depletion of the pool of beta-endocrinocytes having a 2-fold decrease in their number in the pancreas; a 30 % decrease in the insulin synthesized by them; a decrease in the concentration of the insulin in the peripheral blood by 43 % and an increase in glycemia level to 11.5 ± 0.9 mmol/L. At the same time, the parameters of the beta-cytotoxic effect of streptozotocin in hypertensive SHR rats are less pronounced in comparison with the reaction of pancreatic islets in normotensive Wistar rats. It was found that the development of diabetes in SHR rats leads to a fourfold decrease in the population of alpha-cells, in contrast to normotensive Wistar rats, in which the pool of alphaendocrinocytes increases by 2 times. In this case, the specific glucagon content in the pancreas in hypertensive SHR rats increases by 1.5 times and reaches the values of normotensive Wistar rats in absolute values. The reaction of the somatostatinsynthesizing pool of endocrinocytes to the development of diabetes is characterized by a significant, 80 % increase in the number of delta cells and an 8-fold increase in the specific hormone content in the pancreas in normotensive Wistar rats having the absence of statistically significant changes in hypertensive SHR rats. Having diabetes, the specific content of the anti-apoptotic protein Bcl2 in pancreatic islets decreases only in normotensive Wistar rats by 1.5 times. At the same time, the development of diabetes leads to a similar increase in the concentration of the pro-apoptotic p53 protein in endocrinocytes and an increase in its specific content in the pancreas in normotensive and hypertensive rats.