Общая характеристика методов экспериментального моделирования сахарного диабета
Общая характеристика методов экспериментального моделирования сахарного диабета
Перейдем к рассмотрению непосредственно вопроса о моделировании сахарного диабета. Модели сахарного диабета могут быть получены на различных видах животных спонтанно, индуцированы химическими диабетогенными веществами, диетическими или хирургическими манипуляциями, или сочетанием этих способов. К настоящему времени разработано несколько моделей экспериментального сахарного диабета основными из которых являются следующие:
1. Хирургическая модель. Используется полное (тотальное) или частичное (субтотальное) удаление поджелудочной железы.
2. Химическая модель. Используется введение химических веществ, избирательно воздействующих на B-клетки островков: аллоксан, стрептозотоцин, дитизон и др.
3. Эндокринная модель. Используется длительное введение гормонов аденогипофиза, соматотропного гормона, АКТГ, вызывающих метагипофизарный диабет, и введение глюкокортикоидов, вызывающих метастероидный диабет.
4. Иммунная модель. Используется введение животным антител против инсулина.
5. Генетическая модель. Используется выведение чистых линий мышей и других животных с наследственно обусловленной формой сахарного диабета.
Разумеется, моделирование сахарного диабета проводится на подопытных животных, правильный выбор которых для каждой модели очень важен. Так, панкреатэктомию лучше проводить на собаках. Это связано с особенностями строения поджелудочной железы, которая у собак узкая, длинная, имеет объемистую левую долю, тело и правую долю. Хирургически удалить железу у собак проще, чем у других подопытных животных. Использование биологически активных веществ и фармакологических препаратов для формирования экспериментальной модели сахарного диабета вынуждает нас при выборе подопытного животного учитывать их чувствительность к тем или иным веществам, а также интенсивность и форму ожидаемого клинического проявления вызываемого заболевания. Все выше перечисленные факторы важно учитывать при выборе метода экспериментального моделирования.
Перейдем к рассмотрению непосредственно каждого метода. Как нам известно, выделяют сахарный диабет I и II типов. Знание патогенеза каждого из них позволяет сделать вывод о том, что смоделировать в эксперименте I тип рассматриваемого заболевания проще, чем II тип. Поэтому начнем с экспериментального моделирования сахарного диабета I типа.
Методы экспериментального моделирования сахарного диабета I типа
Хирургическая модель
Впервые экспериментально сахарный диабет путем удаления поджелудочной железы удалось получить и официально обосновать физиологам Оскару Минковскому и Жозефу ван Мерингу. В научных достижениях наряду с упорным трудом играет немаловажную роль такое качество как интуиция – удивительная способность искать одну вещь и в процессе находить другую. Блестящий научный эксперимент Минковского как нельзя лучше иллюстрирует это утверждение. Ученый так описывал эту ситуацию: он и его коллега в университете Страсбурга Жозеф ван Меринг обсуждали следующий вопрос – являются ли свободные жирные кислоты необходимыми для всасывания жиров, вопрос, которым в то время занимался ван Меринг. Поджелудочная железа, по его мнению, играла главную роль в этом процессе, и ван Меринг попытался решить вопрос путем перевязывания панкреатических протоков, тем не менее без всякого успеха. Минковский предложил провести тотальную панкреатэктомию для доказательства теории ван Меринга, операцию, выполнение которой последний считал невозможным. Тем не менее, Минковский, имея уже опыт удаления печени у птиц, попросил ван Меринга подготовить собаку для эксперимента, что было выполнено в тот же день, и ван Меринг ассистировал Минковскому в проведении операции. Панкреатэктомия, без какой-либо специальной подготовки, была выполнена успешно, и проопериванную собаку было решено использовать для изучения ван Мерингом жирового обмена, однако впоследствии коллега Минковского вынужден был несколько дней отсутствовать в лаборатории. Естественно, ни у кого из них не было и мысли о развитии диабета после панкреатэктомии. Во время отсутствия ван Меринга, произошло нечто, что коренным образом изменило ход медицинской науки. Как сам Минковский впоследствии сообщал о полученных результатах: после экстирпации поджелудочной железы у собаки появился сахарный диабет. Он развился через пару дней после операции и длился несколько недель, пока не наступила гибель животного. Отмечалась глюкозурия в сочетании с полиурией, выраженный голод, потеря веса и астения несмотря на достаточное обеспечение питательными веществами. Моча экспериментальных животных также содер жала некоторое количество ацетона. Уровень сахара крови был значительно повышен, у одной собаки он достиг уровня 0,3%, у другой – 0,46%. Запас гликогена в органах практически исчезал. Солнечное сплетение в процессе операции не было повреждено, следовательно, развитие диабета было связано непосредственно с удалением поджелудочной железы. Переливание крови собак с диабетом здоровой особи не приводило к глюкозурии у последней. Интересно, что Минковский совершил свое открытие более чем за десять лет до того, как благодаря работам ученого Старлинга был введен термин «гормон» и появилось такое понятие, как «физиология эндокринной системы». В ходе эксперимента Минковским, а затем и другими учеными был доказан очевидный факт – отсутствие поджелудочной железы является необходимой предпосылкой для развития сахарного диабета. Однако механизм этого явления долгое время оставался неясным.
Химическая модель
а) аллоксановый диабет
Наибольшее распространение в современной экспериментальной диабетологии получили химические модели сахарного диабета.
Аллоксан является продуктом распада мочевой кислоты и представляет собой белое кристаллическое вещество, розовеющее на воздухе. Средство обладает диабетогенным действием только при парентеральном способе введения – внутривенном, подкожном, внутримышечном и интраперитонеальном. Оно используется для изучения сахарного диабета типа 1. Эффективная доза зависит от вида животного, способа введения и состояния питания. Для мышей и крыс чаще употребляется внутрибрюшинное введение моногидрата аллоксана однократно в виде 0,9 % нормального солевого раствора в дозе 150 мг/кг или внутривенное введение в виде 5 % водного раствора в дозе 65 мг/кг. Экспериментальная доза должна быть тщательно подобрана, чтобы избежать чрезмерного повреждения панкреатической ткани. У исследованных животных после введения ал локсана в диабетогенных дозах выявляется развитие трехфазной или четырехфазной гликемической кривой. Согласно авторам, первая скоротечная гипогликемическая фаза длительноcтью максимально 30 мин. начинается с первых минут после введения аллоксана. Этот короткий гипогликемический ответ – результат быстрой стимуляции секреции инсулина, который подтверждается увеличением его концентрации в плазме крови. Механизм этой гиперинсулинемии временное увеличение АТФ, обусловленное торможением фосфорилирования глюкозы вследствие угнетения глюкокиназы. Вторая фаза гликемической кривой начинается с подъема концентрации глюкозы через один час после введения аллоксана. Это первая гипергликемическая фаза после контакта В-клеток с токсином. Гипергликемия обычно остается на протяжении 2-4 часов и обусловлена уменьшением концентрации инсулина плазмы в связи с угнетением его секреции панкреатическими В-клетками. Однако есть и другие мнения. Ряд авторов считает гипергликемию следствием стресc-реакции со стороны надпочечников, отвечающих повышенным выделением адреналина или же влиянием глюкагона и гормонов гипоталамуса. Спустя 4-8 часов (по некоторым авторам 6-12 часов) после введения аллоксана наступает третья фаза гликемической кривой, характеризующаяся глубокой гипогликемией, продолжающейся до суток. Иногда без инъекции глюкозы она может закончиться судорогами и смертью животных. Высокая летальность подопытных животных – основной недостаток экспериментального моделирования сахарного диабета путем введения аллоксана. Согласно подавляющему большинству работ, гипогликемия обусловлена освобождением в кровь инсулина из разрушающихся В-клеток. Как подтверждает морфометрический и ультраструктурный анализ, изменения охватывают не только секреторные гранулы с потерей их содержимого, но и плазмолемму, компоненты ядра и многие субклеточные органеллы (гладкую эндоплазматическую сеть, комплекс Гольджи, митохондрии), нередко они заканчиваются некрозом В-клеток. Если животные в предыдущей стадии не погибают, то возникает вторичная устойчивая гипергликемия, которая свидетельствует о развитии диабета. Она рассматривается как четвертая, финальная фаза гликемической кривой, характеризующей аллоксановый диабет. Морфологические и ультрамикроскопические данные свидетельствуют о полной дегрануляции и потере целостности В-клеток. Другие эндокринные клетки, как и клетки экзокринной паренхимы, остаются интактными, подтверждая избирательный характер поражения В-клеток этим токсином. Патогенез экспериментального аллоксанового диабета можно представить как последовательность взаимодействия значительного количества факторов, совокупное действие которых приводит к деструкции, уменьшению количества В-клеток и диабетогенному эффекту.
б) стрептозотоциновый диабет
Среди химических моделей экспериментального диабета стрептозотоциновая наряду с аллоксановой является наиболее распространенной. Стрептозотоцин (стрептозоцин, изостоцин, занозар) - синтетический препарат, полученный из микроорганизмов Streptomyces achromogenes, откуда и произошло его название. Стрептозотоцин является токсическим соединением из группы производных нитрозомочевины, избирательно проникающим в панкреатические бета-клетки посредством переносчика GLUT-2. Его панкреатотоксичность в значительной мере связывают с алкилирующей активностью его метильной группы, которая способна вызывать дефицит запасов кофактора NAD+, а затем и энергетических субстратов в виде АТФ, что неминуемо приводит, в конечном счёте, к некрозу бета-клеток. Данный процесс усугубляется
активацией свободнорадикального окисления, связанного с генерацией пероксинитрита из избыточно образующегося оксида азота, донатором которого является нитрозогруппа стрептозотоцина. Диабетогенный эффект наблюдается у многих видов животных, включая мышей, собак, кошек, обезьян, морских свинок и др. Наиболее резистентными оказались кролики и свиньи, а максимальная сенсибилизация выявлена у крыс, при этом оптимальная диабетогенная доза для крысы уменьшается по мере увеличение массы животного. Замечено, что при использовании высоких цитотоксических доз стрептозотоцина первоначальные функциональные изменения постепенно переходят в серьезные нарушения. Они носят более общий и неспецифический характер и, прогрессируя, приводят к гибели клеток. В случае применения более низких доз стрептозотоцина многие В-клетки способны выдержать первоначальное воздействие, но длительное время обнаруживают снижение функции в результате недостаточного окислительного метаболизма митохондрий. Также отмечено, что особи мужского пола при сопоставимой дозе развивают более выраженную гипергликемию. Для получения экспериментального диабета существует несколько способов введения препарата в организм: внутривенный, внутрибрюшинный и метод прямой инфузии в сосуды поджелудочной железы. В связи с неустойчивостью стрептозотоцина и коротким периодом его полураспада самым надежным считается внутривенное введение.
Каковы же изменения концентрации глюкозы крови в ответ на введение препарата? Они носят трехфазный характер. В отличие от воздействия аллоксаном не развивается начальная скоротечная гипогликемическая фаза, обусловленная торможением фосфорилирования глюкозы в результате угнетения глюкокиназы. Установлено, что стрептозотоцин не угнетает глюкокиназу. Первая гипергликемическая фаза начинается через 1 час после введения стрептозотоцина, достигая пика подъема глюкозы через 2 часа и продолжается до 4-х часов. О причинах развития ранней гипергликемии имеются разные мнения. Большинство авторов считают её результатом угнетения секреции инсулина, вызванной токсическим воздействием стрептозотоцина на В-клетки поджелудочной железы, что приводит к нарушению синтеза проинсулина и инсулина. Некоторые авторы связывают её с повышением скорости печеночного гликогенолиза или рассматривают как вторичную по отношению к повышению содержания свободных жирных кислот. Следующая, гипогликемическая, фаза наступает спустя 4-8 часов после введения стрептозотоцина и продолжается в течение нескольких часов (до суток). По единодушному мнению авторов, она считается следствием освобождения инсулина из поврежденных В-клеток. Третья фаза гликемической кривой является финальной и характеризуется устойчивой гипергликемией и развитием перманентного стрептозотоцинового диабета, наблюдающегося через 24 часа после введения препарата. Морфологический и ультрамикроскопический анализ свидетельствует о полной дегрануляции и потере целостности В-клеток.
в) дитизоновый диабет
Является наиболее известным среди моделей, так называемого, «цинкового» диабета. Чтобы понять механизм его моделирования, нужно знать биологическую роль цинка относительно рассматриваемой нами темы. Итак, цинк является составной частью каталитически активного центра целого ряда ферментов – дегидрогеназы, карбоксипептидазы, трансфорилазы. Определенное количество ионов цинка содержится в панкреатических островках человека, кроликов, собак, мышей, крыс, котов и других животных, исключая морских свинок. С помощью гистохимических методов было показано, что цинк находится в тесной функциональной связи с инсулином непосредственно в секреторных гранулах, образуя специфические нерастворимые комплексы депонированного гормона. Под влиянием стимуляторов секреции инсулина происходит изменение характера связи и нерастворимый комплекс цинк-инсулин становится растворимым. При введении глюкозы количество цинка в В-клетках уменьшается, почти полностью исчезая при длительной нагрузке глюкозой. Установлено, что любые вещества, вступающие в соединения с цинком и нарушающие его связь с инсулином, могут обладать диабетогенным действием. Таким образом, дитизон блокирует в островках поджелудочной железы цинк, в результате чего происходит разрушение В-клеток.
Теперь перейдем непосредственно к механизму моделирования дитизонового диабета. Дитизон, химически представляющий собой дифенилтиокарбазон, рекомендуется вводить в водном растворе аммиака. Наилучшим объектом для изучения дитизонового диабета являются кролики, хотя удалось вызвать его и у мышей. Предварительное голодание животных в течение 1-2 суток значительно повышает их чувствительность к дитизону, как и к остальным диабетогенным веществам. Через 2-5 мин. после введения дитизон соединяется с цинком в панкреатических В-клетках, образуя дитизонат цинка. В первые сутки после введения диабетогенной дозы дитизона происходит трехфазное колебание концентрации сахара в крови, аналогичное описанному при аллоксановом диабете. Оно сопровождается структурными изменениями В-клеток. Первые изменения в виде небольших очагов опустошения цитоплазмы В-клеток начинают развиваться уже через 15 минут после образования комплекса цинк – дитизон. Через 30 мин. после введения дитизона наблюдается первая фаза - гипергликемия, достигающая максимума через 1-3 часа, обусловленная мобилизацией гликогена из печени. Вторая, гипогликемическая, фаза обусловлена выходом в кровь инсулина из разрушающихся В-клеток. Максимум гипогликемии наступает через 8-18 часов после введения дитизона. В случае тяжелой гипогликемии животные иногда погибают при явлениях жестоких судорог. Глубина гипогликемии позволяет судить о тяжести развивающегося в дальнейшем дитизонового диабета. Через 24-28 часов появляется вторичная гипогликемия и развивается диабет, характеризующийся стойкой гипергликемией, гликозурией, полиурией, полидипсией и полифагией.
Различают 3 типа течения дитизонового диабета. Первый тип характеризуется острым развитием заболевания. Кролики погибали через 5-7 дней после введения дитизона при явлениях, напоминавших диабетическую кому. Второй тип характеризуется хроническим течением заболевания, что наблюдалось у большинства животных. Они могли жить без введения инсулина свыше 400 дней. Третий тип заболевания характеризовался спонтанным выздоровлением от дитизонового диабета. Уровень глюкозы в крови приходил к норме, исчезал сахар из мочи, нарастал вес животных. При гистологическом исследовании поджелудочной железы можно было подтвердить восстановление инкреторной функции островковой ткани. У выздоровевших животных обнаруживали пылевидную зернистость, заполнявшую апикальную или назальную часть клеток или располагавшуюся в виде пристеночной каемочки. Зернистость была выражена значительно слабее, чем у интактных животных, но, по-видимому, образовывалась в количестве, достаточном для удовлетворения потребности организма в инсулине. Новообразование В-клеток обнаруживалось в эпителии протоков и в экзокринной ткани. Обнаруживали митотические деления В-клеток, свидетельствующие о репаративных процессах в островковой ткани.
Итак, мы рассмотрели хирургическую модель и основные химические модели экспериментального сахарного диабета и можем сделать вывод, что среди представленных моделей предпочтение отдается стрептозотоциновому диабету. Преимущество его заключается в относительной простоте воспроизведения, чего нельзя сказать о панкреатэктомии, высокой избирательности воздействия, возможности получения диабета различной степени тяжести и длительности, что позволяет смоделировать как постепенно развивающуюся дисфункцию В-клеток, так и нарушение толерантности к глюкозе и развитие связанных с ней расстройств. «Цинковые» формы диабета являются удобной моделью вследствие простоты их получения, незначительных побочных явлений на другие органы и ткани. Однако недостатком данной модели является ограниченный выбор животных. Что же касается аллоксанового диабета, то главным недостатком этой модели, как упоминалось нами выше, является высокая летальность подопытных животных.
Эндокринная модель
Эндокринные модели сахарного диабета основаны на действии контринсулярных гормонов. Моделирование этим путем осложняется тем, что, кроме гипофиза и надпочечников, многие железы внутренней секреции (щитовидная, поджелудочная железа) также влияют на углеводный обмен и могут содействовать развитию сахарного диабета.
а) стероидный диабет
Моделирование стероидного диабета на подопытных животных актуально, т.к. позволяет изучить течение этого заболевания у людей. Эндогенный стероидный диабет у людей возникает при заболеваниях, обусловленных избыточной активностью АКТГ, вторичным гиперкортицизмом или первичным гиперкортицизмом, связанным с кортикостеромой. Экзогенный стероидный диабет возникает при длительном лечении препаратами глюкокортикоидов больных, например, ревматоидным артритом, бронхиальной астмой, коллагенозами.
С целью изучения заболевания у людей проводится экспериментальное моделирование на животных путём введения им кортизона. У кроликов, получавших кортизон, наблюдалось развитие стероидного диабета, так как усиливается глюконеогенез, тормозится окисление глюкозы и образование из нее жира. Для данного диабета характерна начальная гиперинсулинемия, что обсуловлено дегрануляцией В-клеток и повышением их митотической активности, затем зафиксировано снижение чувствительности к инсулину (инсулинорезистентность) и последующее поражение инсулярного аппарата с возникновением классического синдрома инсулинодефицитного диабета.
б) гипофизарный диабет
Способность вызывать гипергликемию и глюкозурию приписывают также и соматотропному гормону передней доли гипофиза. Длительное введение соматотропного гормона в организм усиливает образование в печени глюкозы из аминокислот и жиров, а также угнетает потребление глюкозы тканями. Гипергликемическое действие соматотропного гормона оказывает сначала стимулирующее влияние на инсулярные клетки поджелудочной железы, которое в конце концов приводит к истощению B-клеток.
Введение собакам парентерально экстракта из передней доли гипофиза в течение 2 - 3 недель вызывает заметную гипергликемию с глюкозурией и кетонемию. При этом в островковом аппарате обнаруживаются дегенеративные изменения. Участие гипофиза в расстройствах углеводного обмена видно также из того, что удаление железы вызывает гипогликемию, особенно у голодающего животного. Если же сначала вызвать панкреатическую глюкозурию, а затем удалить гипофиз, то проявление глюкозурии значительно ослабевает.
Иммунная модель
Как нам известно, одной из причин сахарного диабета I типа является аутоиммунное нарушение. При этом организм вырабатывает антитела против собственного инсулина, а также против клеток островков Лангерханса. В результате возникает аутоиммунное повреждение В-клеток поджелудочной железы, приводящее к абсолютной недостаточности инсулина в организме.
На основе этих процессов экспериментально моделируют сахарный диабет I типа у подопытных животных путем введения описанных выше антител. Недостаток данного метода заключается прежде всего в сложности получения необходимых антител по сравнению с теми же химическими моделями, где получить вещества гораздо проще.
Модели атеросклероза
В 1912 г. Н. Н. Аничков и С. С. Халатов предложили способ моделирования атеросклероза у кроликов путем введения внутрь холестерина. Выраженные атеросклеротические изменения развивались через несколько месяцев при ежедневном применении 0,5- 0,1 г холестерина на 1 кг массы тела. Как правило, им сопутствовало повышение уровня холестерина в сыворотке крови (в 3-5 раз по сравнению с исходным уровнем), что явилось основанием для предположения о ведущей патогенетической роли в развитии атеросклероза гиперхолестеринемии. Эта модель легко воспроизводима не только у кроликов, но и у кур, голубей, обезьян, свиней.
У собак и крыс, резистентных к действию холестерина, атеросклероз воспроизводится путем комбинированного влияния холестерина и метилтиоурацила, который подавляет функцию щитовидной железы. Такое сочетание двух факторов (экзогенного и эндогенного) ведет к длительной и резкой гиперхолестеринемии. Добавление к пище сливочного масла и солей желчных кислот также способствует развитию атеросклероза.
У кур (петухов) экспериментальный атеросклероз аорты развивается после длительного (4-5 мес) воздействия диэтилстильбэстролом. В этом случае атеросклеротические изменения появляются на фоне эндогенной гиперхолестеринемии, возникающей вследствие нарушения гормональной регуляции обмена веществ.
37)Экспериментальные модели опухолей
Несмотря на то что опухоль как болезнь известна давно, ее долго не удавалось воссоздать экспериментально. Вот почему воспроизведение этого патологического процесса в эксперименте в начале XX в. стало значительным научным достижением. Экспериментальные модели опухоли позволяют изучать этиологию и патогенез опухолевого процесса, разрабатывать новые методы его профилактики и лечения.
Методами экспериментального моделирования являются индукция, эксплантация и трансплантация опухоли.
Индукция опухоли осуществляется с помощью различных факторов.
Индукция опухоли химическими веществами. В 1775 г. хирург лондонского госпиталя П. Потт описал профессиональную злокачественную болезнь — рак кожи мошонки у трубочистов. Однако, несмотря на очевидную связь рака трубочистов с загрязнением кожи сажей и смолой, попытки воссоздать такую опухоль в эксперименте длительное время были неудачными. В 1915 г. японские ученые Ишикава и Ямагива впервые смогли вызвать развитие опухоли у животных. В течение 6 мес. они смазывали кожу кроликов каменноугольной смолой, и лишь после этого у животных развился рак кожи. Позднее были выделены канцерогенные вещества в чистом виде, установлена канцерогенность веществ, принадлежащих к различным классам химических соединений.
Индукция опухоли вирусами. В 1908 г. Эллерман и Банг впервые смоделировали лейкоз кур с помощью бесклеточного фильтрата из лейкозных лейкоцитов. Его получают, фильтруя экстракт измельченной опухолевой ткани сквозь фарфоровые фильтры, которые не пропускают клетки; в фильтрат проходят только вирусы, имеющие молекулярное строение и сравнительно меньшие размеры. В 1910 г. Раус, используя бесклеточный фильтрат, выделенный из саркомы курицы, вызвал развитие саркомы у здоровых кур. Так впервые были получены доказательства вирусной этиологии лейкоза и опухолей.
Однако на протяжении следующих десятилетий вызвать рак у взрослых млекопитающих с помощью бесклеточного фильтрата не удавалось. Исключение составила папиллома Шоупа. Только в 1950 г. Л. Гросс после многих неудачных попыток спровоцировать лейкоз у взрослых мышей впервые ввел бесклеточный фильтрат из лейкозных клеток крови новорожденным мышам и вызвал у них лейкоз. Таким образом, были получены прямые доказательства вирусной этиологии опухоли у млекопитающих, а 40 лет неудачных попыток после открытия Рауса объясняются сопротивляемостью организма взрослых млекопитающих к вирусам. Однако Шоуп выявил у диких кроликов бородавчатые разрастания на коже (папилломы), которые удалось перепривить взрослым животным с помощью бесклеточного фильтрата.
Существуют линии мышей высокораковые (с высокой заболеваемостью раком молочной железы) и низкораковые. Однако если у самки высокораковой линии забрать новорожденных мышат с первого кормления и отдать их на вскармливание самке низкораковой линии, то частота заболеваемости раком у первых резко снизится. И наоборот, при вскармливании самкой высокораковой линии мышат от самок низкораковой линии частота возникновения опухолей у вторых значительно повышается. Битгнер в 1936 г. доказал, что в молоке высокораковых мышей есть фактор молока, который обусловливает у потомства рак молочной железы. После открытия Л. Г росса было установлено, что фактор молока Биттнера — это опухолеобразующий вирус. Стало понятным, что новорожденные мышата заражаются данным вирусом с молоком матери.
Индукция опухоли физическими факторами. Опухоль удается воссоздать с помощью ионизирующего излучения, в том числе и рентгеновского, радиоактивных изотопов, а также ультрафиолетового излучения.
Эксплантация опухоли — выращивание опухоли в культуре ткани вне организма. Этот метод успешно применял А.Д. Тимофеевский. Культура ткани, взятая непосредственно из опухоли животных или человека, называется первичной. Кроме того, в лабораториях имеется большое количество постоянно пассируемых штаммов опухолевых клеток, свойства которых хорошо изучены, что дает возможность проводить опыты на одинаковом материале. Культура тканей позволяет индуцировать опухоль вне организма химическими онкогенами и онкогенными вирусами. Этот метод является особо ценным потому, что можно изучать индукцию опухолей и опухолеобразующих вирусов на тканях организма человека. Пассируемые или индуцированные в культуре ткани опухолевые клетки после подсаживания здоровым животным растут в их организме и образуют злокачественную опухоль.
Трансплантация опухоли. Впервые М.А. Новинский в 1876 г. успешно трансплантировал опухоль взрослой собаки щенкам. Фактически этим опытом было положено начало экспериментальной онкологии. Метод трансплантации широко используется и в настоящее время. Существуют штаммы пассируемых опухолей с хорошо изученными свойствами: асцитная карцинома Эрлиха у мышей, саркома кур Рауса, саркома Йенсена у крыс, карцинома Брауна—Пирса у кроликов и т. п. Аллогенная трансплантация опухоли, т. е. пересаживание опухоли неинбредным животным того же вида, проходит успешно, в то время как такая же трансплантация нормальных тканей без иммунодепрессии не удается. Причинами удачных пересадок аллогенных опухолей являются антигенное упрощение опухолей по мере их малигнизации, маскировка антигенов в опухолях, а также их иммуно-депрессивное действие. Введение небольшого количества опухолевых клеток (400 000) обусловливает угнетение иммунной системы и рост опухоли (вспомним, что в 1 мл крови содержится 5 млн эритроцитов). Одна инъекция еще меньшего количества опухолевых клеток может привести к иммунизации и дальнейшему отторжению трансплантированной опухоли.
38)Экспериментальные модели неврозов
1) У животных вырабатывают возбудительные и тормозные пищевые рефлексы (+) в круге - пища, эллипс с (-) - дифференцировочный образ без пищи, формируется активное внутренне торможение и при соотношении осей эллипса 7:8 животное не различает его от круга - возникает бурная реакция - лай, беспокойство и на несколько месяцев нарушаются условные рефлексы в связи со срывом ВНД - невроз.
2) Перенапряжение силы нервных процессов (возбуждения) при действии сверхсильных раздражителей, большого числа раздражителей.
3) Перенапряжение активного тормозного процесса при удлинении действия тормозного раздражителя с 30 сек до 10 мин.
4) Перенапряжение подвижности нервных процессов - "сшибка" - столкновение разнородных рефлексов (+) и (-). Звонок №1 (-) без еды и через 5 минут звонок №2 (+) - еда. Если между звонками пауза 5 мин - все нормально, но если звонки следуют друг за другом - сталкиваются процессы возбуждения и торможения - основной прием получения неврозов.
Позднее Павлов разработал 3 модели неврозов, адекватных человеческим:
5) Столкновение биологически противоположной деятельности "сшибка" вырабатывают условный пищевой рефлекс на раздражение кожи слабым электрическим током и затем увеличивают силу тока - боль и пища.
6) Переделка динамического стереотипа условно-рефлекторной деятельности - группа раздражителей различного знака друг за другом следуют в одинаковом порядке и с одинаковыми интервалами в 5 мин (М-метроном):
М 120 (+),
М 60 (-),
свет (+),
звук №1 (+),
звук №2 (-),
будильник (+),
но при смене порядка подачи раздражителя или изменении времени подачи его легко возникает невроз. Деятельность человека всегда стереотипна, это проще и у большинства людей переделка жизненного стереотипа вызывает невроз.
7) Информационные неврозы - от обилия жизненно важной информации при недостатке времени на ее полноценную переработку: вырабатывают 4 сложных стереотипа условно-рефлекторной деятельности у животных в камере и по окончании соответствующего последнего сигнала животное получает пищу в определенной кормушке из 4-х. Если промежутки времени между стереотипами большие - несколько часов - животное бежит точно к нужной кормушке, но при сближении времени стереотипов происходит срыв, ошибки, взрыв эмоций. Человек получает очень много жизненной информации и не успевает переработать ее → невроз в связи со срывом ВНД.
8) фиксация животных в течение полугода в станке вызывала нарушения условнорефлекторной деятельности - ведь изымалось движение.
39)Экспериментальные модели сердечной недостаточности.
Установлено, что введение мезатона (0,1 мл 1% раствора внутримышечно) ежедневно в течение 21 дня с физической нагрузкой в 25-30 мин позволяет получить хроническую сердечную недостаточность наиболее близко отражающую основные этапы развития патологического процесса, встречающегося в клинической практике у пациентов с ХСН.
Методика моделирования перегрузки миокарда сердца лягушки давлением:
Наркотизированную и обездвиженную лягушку фиксируют на дощечке спинкой вниз. Широко вскрывают грудную клетку и снимают с сердца перикард. Осторожно отпрепаровав луковицу аорты и подходящей к сердцу снизу крупной вены, подводят под них провизорные лигатуры. Левую ветку дуги аорты приподнимают на лигатуре, надсекают и вводят в разрез кончик стеклянной канюли (разрез делать подальше от сердца). Правая ветка аорты перевязывается.
Делают ножницами продольный разрез передней брюшной стенки на 0,5 см слева от срединной линии. По средней линии внутренней поверхности брюшной стенки проходит брюшная вена, которая на уровне мечевидного отростка направляется к сердцу. В вену по направлению к сердцу вводят иглу от системы с раствором Рингера. Перфузируемый раствор поступает к сердцу по брюшной вене и оттекает от сердца через канюлю, вставленную в левую ветвь дуги аорты. Скорость перфузии 20 кап. В мин.
Определяют показатели деятельности сердца в исходном состоянии (ЧСС, минутный объем, систолический объем).
Для моделирования перегрузочной формы сердечной недостаточности канюлю соединяют со стеклянной мачтой, имеющей боковые отростки на расстоянии 10 см. Затем, используя зажимы, поднимают уровень жидкости в стеклянной мачте на 20, 30, 40 и т.д. см. Показатели деятельности сердца измеряют на каждом из отрезков мачты.
Методика изучения изменения работы сердца лягушки при первичном нарушении функции кардиомиоцитов: Используя прежнюю модель, определяют показатели деятельности сердца в исходном состоянии. На сердце наносят несколько капель 10% раствора хлористого калия. Через 3-5 мин. Регистрируют показатели деятельности сердца. Затем, отмыв сердце от хлорида калия физиологическим раствором, повторно проводят аналогичные измерения и сравнивают полученные результаты.
Общая характеристика методов экспериментального моделирования сахарного диабета
Перейдем к рассмотрению непосредственно вопроса о моделировании сахарного диабета. Модели сахарного диабета могут быть получены на различных видах животных спонтанно, индуцированы химическими диабетогенными веществами, диетическими или хирургическими манипуляциями, или сочетанием этих способов. К настоящему времени разработано несколько моделей экспериментального сахарного диабета основными из которых являются следующие:
1. Хирургическая модель. Используется полное (тотальное) или частичное (субтотальное) удаление поджелудочной железы.
2. Химическая модель. Используется введение химических веществ, избирательно воздействующих на B-клетки островков: аллоксан, стрептозотоцин, дитизон и др.
3. Эндокринная модель. Используется длительное введение гормонов аденогипофиза, соматотропного гормона, АКТГ, вызывающих метагипофизарный диабет, и введение глюкокортикоидов, вызывающих метастероидный диабет.
4. Иммунная модель. Используется введение животным антител против инсулина.
5. Генетическая модель. Используется выведение чистых линий мышей и других животных с наследственно обусловленной формой сахарного диабета.
Разумеется, моделирование сахарного диабета проводится на подопытных животных, правильный выбор которых для каждой модели очень важен. Так, панкреатэктомию лучше проводить на собаках. Это связано с особенностями строения поджелудочной железы, которая у собак узкая, длинная, имеет объемистую левую долю, тело и правую долю. Хирургически удалить железу у собак проще, чем у других подопытных животных. Использование биологически активных веществ и фармакологических препаратов для формирования экспериментальной модели сахарного диабета вынуждает нас при выборе подопытного животного учитывать их чувствительность к тем или иным веществам, а также интенсивность и форму ожидаемого клинического проявления вызываемого заболевания. Все выше перечисленные факторы важно учи