МОРФОЛОГИЯ КОСТНОГО МОЗГА КРЫС ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТАХ АЛЛОКСАНОВОГО САХАРНОГО ДИАБЕТА

МОРФОЛОГИЯ КОСТНОГО МОЗГА  КРЫС ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТАХ АЛЛОКСАНОВОГО САХАРНОГО ДИАБЕТА

Шадрин Илья Алексеевич

аспирант, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина,

РФ, г. Екатеринбург

Бриллиант Светлана Александровна

научный сотрудник, Институт иммунологии и физиологии УрО РАН,

РФ, г. Екатеринбург

Емельянов Виктор Владимирович

канд. мед. наук, доц., Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина,

РФ, г. Екатеринбург

BONE MARROW MORPHOLOGY IN RATS WITH DIFFERENT VARIANTS OF ALLOXAN DIABETES

Ilya Shadrin

Graduate student, Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin,

Russia, Yekaterinburg

Svetlana Brilliant

Researcher, Institute of Immunology and Physiology, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences,

Russia, Yekaterinburg

Viktor Emelyanov

Candidate of medical sciences, associate Professor, Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin,

Russia, Yekaterinburg

АННОТАЦИЯ

Широко применяемая аллоксановая модель сахарного диабета позволяет добиться различной выраженности метаболических нарушений у крыс в зависимости от дозы вводимого аллоксана. Представляет интерес сравнительная оценка состояния костномозгового кроветворения в указанных условиях. В ходе работы изучали клеточный состав костного мозга при введении различных доз аллоксана (170 мг/кг и 300 мг/кг) для моделирования сахарного диабета у крыс. При подсчете миелограммы были обнаружены отличия в эритроцитарном и тромбоцитарном ростках гемопоэза между двумя моделями аллоксанового сахарного диабета.

ABSTRACT

The widely used alloxan model of diabetes mellitus makes it possible to achieve different severity of metabolic disorders in rats, depending on the dose of alloxan administered. Comparative assessment of the state of bone marrow hematopoiesis under the indicated conditions is of interest. In the course of the work, the cellular composition of the bone marrow was studied with the introduction of various doses of alloxan (170 mg / kg and 300 mg / kg) to simulate diabetes mellitus in rats. When calculating the myelogram, differences were found in erythrocyte and platelet hematopoiesis between the two models of alloxan diabetes mellitus.

Ключевые слова: сахарный диабет; аллоксан; костный мозг.

Keywords: diabetes; alloxan; bone marrow.

Введение

Сахарный диабет (СД) получил пандемическое распространение в современном мире. Так, согласно Глобальному докладу по диабету ВОЗ количество пациентов, страдающих от этого заболевания, выросло со 108 млн. в 1980 г. до 422 млн. в 2014 году [1]. Метаболические нарушения, вызываемые СД, приводят к повреждениям сосудов и нервов, которые в свою очередь становятся причиной снижения качества и продолжительности жизни пациентов с этим заболеванием [2]. Кроме того, увеличение продукции свободных радикалов, активация перекисного окисления липидов, а также неферментативное гликирование гемоглобина и белков мембраны эритроцита приводит к появлению аномальных форм эритроцитов, снижению устойчивости и деформируемости мембран клеток, увеличению их хрупкости [3, 4]. При СД 1 и 2 типа отмечены морфологические нарушения эритроцитов, а снижающие продолжительность их циркуляции более чем на 13% [5].

Известно, что инсулин способен стимулировать эритропоэз независимо от наличия эритропоэтина. Компенсаторное повышение уровня инсулина при инсулинорезистентности приводит к активации эритропоэза, что сопровождается увеличением уровня ретикулоцитов и выбросом в кровоток молодых эритроцитов [6].

Вот уже несколько десятилетий одной из наиболее распространенных методик является моделирование диабета при помощи аллоксана. Данное вещество способно вызывать избирательную гибель β-клеток поджелудочной железы, приводя к дефициту инсулина и развитию модели СД 1 типа [7]. Также известно, что введением различных доз аллоксана можно добиться формирования модели СД с различной выраженностью метаболических нарушений. Однако в литературе не охарактеризовано состояние системы крови в зависимости от вида воспроизводимой аллоксановой модели СД.

Таким образом, учитывая процессы, происходящие в системе крови при СД, представляет интерес оценить влияние введения аллоксана в различных дозах на костномозговое кроветворение при формировании экспериментального СД.

Методика эксперимента

Эксперимент проводили на 15 крысах-самцах линии Wistar массой 400 - 500 г. Животных делили на три группы: первая группа – интактная, вторая – СД17, третья – СД30. Развитие СД у крыс опытных групп вызывали путём трёхкратного внутрибрюшинного введения аллоксана с интервалом – 1 день в суммарной дозе 170 мг/кг и 300 мг/кг массы животного соответственно. Ранее было отмечено, что такое дробление дозы аллоксана  приводит к снижению его общетоксического действия, уменьшая смертность среди животных, вызывая при этом стойкие метаболические нарушения, свойственные для СД [8]. Эксперимент завершали спустя 30 суток. Выведение животных из эксперимента проводили с помощью подачи комбинированного наркоза, используя следующие препараты: Ксилазин в дозе 0,1 мл/ 100 г массы тела животного (вводили внутримышечно крысам для премедикации за 15 минут перед основным наркозом) и затем «Zoletil 100» в дозе 0,03 мл/ 100 г массы тела животного. Развитие СД контролировали по концентрации глюкозы, гликированного гемоглобина и инсулина в крови крыс. Ранее было показано, что по сравнению с моделью СД30, модель СД17 характеризуется меньшей выраженностью гипергликемии, инсулинопении и накопления гликированного гемоглобина.

Для подсчета миелограммы делали мазки костного мозга из диафиза бедренной кости крыс. Мазок делали после гомогенизации костного мозга одной бедренной кости крысы в капле 0,9% раствора натрия хлорида. Высушенный мазок фиксировали 96%-ым раствором спирта, после чего окрашивали красителем Романовского-Гимзы. В окрашенных препаратах проводили подсчёт форменных элементов (500 миелокариоцитов в каждом мазке). Статистическая обработка данных проводилась при помощи программ «Microsoft Excel» и «STATISTICA 8.0» непараметрическим критерием Манна-Уитни. Различия считали статистически значимыми при p<0,05.

Результаты и их обсуждение

Исследование миелограммы крыс группы СД17 (табл. 1) показало изменение во всех трех основных ростках гемопоэза, тогда как для группы СД30 наблюдались изменения только в эритроцитарном и лейкоцитарном ростках.

У крыс группы СД17 наблюдался рост числа клеток-предшественниц эритроцитов на всех стадиях развития. В тоже время для модели СД30 было характерно увеличение числа клеток-предшественниц эритроцитов на ранних этапах развития при сохранении количества более поздних форм на уровне интактных животных. Это свидетельствует об усилении эритропоэза, а также наличии нарушения последующей дифференцировки клеток, приводящего к снижению числа более поздних клеток-предшественниц эритроцитов.

Изменения лейкопоэза были одинаковы для обеих моделей СД и проявлялись в активации моноцитопоэза и гранулоцитопоэза за счет клеток на поздних стадиях развития нейтрофилов, а также в уменьшении количества клеток-предшественниц лимфоцитов.

Кроме того, для крыс группы СД17 характерно увеличение числа мегакариоцитов, что указывает на активацию тромбоциопоэза, тогда как в модели СД30 этого не наблюдается.

Таблица 1.

Миелограмма крыс при аллоксановом сахарном диабете

Примечание: * -  статистически значимые отличия от группы интактных животных (p < 0,05); ^ - статистически значимые отличия от группы СД17 (p < 0,05).

Выводы

1. Моделирование аллоксанового СД у крыс приводит к активации эритропоэза на ранних этапах, но для модели СД30 он затем подавляется на более поздних этапах, в то время как для модели СД17 этого не происходит.

2. Обе модели аллоксанового диабета показывают сходные результаты изменений лейкопоэза в костном мозге: усиление гранулоцито- и моноцитопоэза при ослаблении лимфопоэза.

3. Для двух моделей аллоксанового диабета характерны отличия в показателях тромбоцитопоэза – усиление для модели СД17 и отсутствие отличий с интактной группой для модели СД30.

Список литературы:

1. Глобальный доклад по диабету [Global report on diabetes]. Женева: Всемирная организация здравоохранения; 2018. Лицензия: CC BY-NC-SA 3.0 IGO.
2. Бондарь Т. П. и др. Изменение показателей гемопоэза у больных сахарным диабетом 2-го типа в зависимости от наличия сосудистых осложнений // Саратовский научно-медицинский журнал. – 2010. – Т. 6. – №. 4. – С. 783-786.
3. Емельянов В. В. и др. Атомно-силовая микроскопия эритроцитов и метаболические нарушения при экспериментальном сахарном диабете и его коррекции липоевой кислотой // Биофизика. – 2016. – Т. 61. – №. 5. – С. 922-926.
4. Lindmark K., Engström K. G. Theoretical and experimental aspects of erythrocyte filterability testing; flow acceleration and systemic resistance //Journal of biomechanics. – 2002. – V. 35. – №. 5. – P. 683-688.
5. Козинец Г. И., Погорелов В. М. Консерватизм биологических процессов-стабильность кроветворения // Клиническая лабораторная диагностика. – 1998. – №. 12. – С. 21-32.
6. Луговская С. А., Морозова В. Т., Почтарь М. Е. Лабораторная гематология: учеб. пособие Рос. мед. акад. последиплом. образования. – 2002. – 120 с.
7. Ярмолинская М.И., Андреева Н.Ю., Абашова Е.И., Мишарина Е.В. Экспериментальные модели сахарного диабета 1-го типа // Журнал акушерства и женских болезней. — 2019. — Т. 68. — № 2. — С. 109–118. https://doi. org/10.17816/JOWD682109-118
8. Токсическое действие аллоксана в динамике развития аллоксанового диабета / С.Ю. Медведева, Т.С. Булавинцева, И.Г. Данилова, И.Ф. Гетте, В.Г. Сенцов // Вестник Уральской мед. акад. науки. – 2012.  – № 3. – С. 30 – 33.