Влияние метформина на развитие инсулинорезистентностности крыс, вызванной высокожировой диетой

ФАРМАКОЛОГИЯ, ТОКСИКОЛОГИЯ

Н. И. Чепляева, Д. А. Алешин, Е. С. Воробьев

Волгоградский государственный медицинский университет, кафедра фармакологии

ВЛИЯНИЕ МЕТФОРМИНА НА РАЗВИТИЕ ИНСУЛИНОРЕЗИСТЕНТНОСТНОСТИ КРЫС, ВЫЗВАННОЙ ВЫСОКОЖИРОВОЙ ДИЕТОЙ *

УДК 612.084

Была воспроизведена модель ожирения и инсулинорезистентности у крыс, индуцированная высокожировой диетой. Получены данные, что антидиабетический препарат «Метформин» снижал выраженность ожирения и инсулинорезистентности, что позволит применять диету с высоким содержанием жиров для тестирования соединений с подобным механизмом действия.

Ключевые слова: сахарный диабет 2-го типа, инсулинорезистентность, высокожировая диета,

ожирение, метформин.

N. I. Chepljaeva, D. A. Aleshin, E. S. Vorobiev

INFUENCE OF METFORMIN ON DEVELOPMENT OF INSULIN RESISTANCE INDUCED BY HIGH-FAT DIET

A model of obesity and insulin resistance induced by high-fat diet in rats was simulated. We have provided evidence that the antidiabetic drug of metformin reduces the severity of obesity and insulin resistance, which makes it possible to use a high-fat diet to test compounds with a similar mechanism of action.

Keywords: diabetes mellitus type 2, insulin resistance, high-fat diet, obesity, metformin.

Ожирение является сложным хроническим заболеванием, приводящим к патофизиологическим изменениям организма, нарушению адаптации и снижению качества жизни больного. Ожирение считается основным фактором риска развития таких хронических болезней, как ИБС, артериальная гипертензия, сахарный диабет 2-го типа, а также некоторых видов рака и стеатоза печени [5, 6]. В развитии ожирения важную роль играют как генетические, так и экологические факторы, и питание является одним из основных внешних факторов, способствующих развитию данной болезни [4, 12]. Эпидемиологические исследования показали положительную взаимосвязь между диетическим потреблением жира и ожирением [4, 7, 12]. В современных исследованиях используются диеты с содержанием жиров 30-60 % от общей калорийности корма, при содержании в стандартной диете - 15 % жиров [3; 9].

Содержание в рационе человека 60 % жиров рассматривается как крайне высокое, однако

у грызунов позволяет вызвать ожирение в короткие сроки. Экспериментальные модели на грызунах являются важными инструментами для изучения ожирения, так как увеличение содержания жира в диете способствует тому, что они быстро набирают вес [4, 12].

Помимо этого, содержание животных на высокожировой диете является не только классической моделью развития алиментарного ожирения, но и метаболического синдрома и инсулинорезистентности (ИР) [10]. Диетиндуцирован-ное экспериментальное ожирение может быть использовано для изучения молекулярных механизмов, участвующих в метаболизме липидов и углеводов, а также для разработки возможных путей и методов коррекции развития ожирения и ИР [3].

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Воспроизвести модель ожирения и инсулинорезистентности у крыс и исследовать реакцию организма экспериментальных животных на введение метформина.

* Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект №14-25-00139).

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Эксперимент проводили на 30 половозрелых крысах-самках, которые содержались в условиях вивария ВолгГМУ с естественным световым режимом. Животные содержались на стандартной диете (СТД) в виде гранулированного корма (комбикорм для содержания крыс, мышей, хомяков, Лабораторкорм, Россия) и высокожировой диете (ВЖД), основанной на добавлении свиного сала к СТД, и имели свободный доступ к воде. Процентное содержание жиров в ВЖД ступенчато увеличивалось в течение 3-х месяцев: 1-й месяц эксперимента - 21,7 % жиров, 17,4 % белков и 60,9 % углеводов в пересчете на ккал, 2-й месяц эксперимента - 31,6, 15,2 и 53,2 % соответственно от общего калоража диеты, 3-й месяц эксперимента - 40,1 % жиров, 13,3 % белков и 46,6 % углеводов в пересчете на ккал. Животные были разделены на 3 группы по 10 животных: интактные (СТД), контроль (ВЖД), опытная (ВЖД + метформин 300 мг/кг). Опытной группе животных ежедневно перорально вводился метформин (Хартман Файнокем, Индия) в дозе 300 мг/кг. По окончании 3 месяцев эксперимента производилось измерение анатомофизиоло-гических показателей: длины и массы тела, которые использовались для расчета индекса массы тела, и определение окружности грудной клетки (ОГ) и живота (ОЖ) для расчета соотношения ОЖ/ОГ.

Для контроля изменения гликемического профиля производился пероральный тест толерантности к глюкозе. После 4-часового голодания производился забор крови из хвостовой вены для определения исходной концентрации глюкозы. Глюкозу вводили перорально в дозе 3 г/кг. Заборы образцов крови проводили каждые 30 минут в течение 2 часов. Величину гипогликемического действия оценивали, исходя из степени снижения площади под кривой «концентрация глюкозы - время» [2].

Контроль ИР производили с помощью ин-сулинового супрессивного теста. После предварительного 4-часового голодания производился забор крови из хвостовой вены. Животным подкожно вводился инсулин (Актрапид HM, Дания) в дозировке 4 Ед/кг. Через 40 и 90 минут после инъекции инсулином проверяли изменение концентрации глюкозы. Измерение глюкозы в обоих тестах проводилось на анализаторе BIOSEN C_line EKF Diagnostic (Германия). Статистическую обработку проводили с использованием программы Excel 2007 (MS Office 2007, США). Производился расчет базовых статистических показателей (среднее арифметическое

значение М, стандартная ошибка средней арифметической т), с использованием парного ^критерия Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В качестве исследуемого вещества был взят препарат «Метформин», так как он является препаратом первого ряда при терапии СД 2-го типа и заболеваний, сопровождающихся нарушением углеводного и жирового обмена [8, 11].

К третьему месяцу исследования у животных н а ВЖД отмечались изменения анатомо-физиологических параметров, достоверно увеличивалось отношение ОГ/ОЖ относительно группы СТД на 6 % (р < 0,05) (рис. 1). Кор ре кция метформином снижала данный показатель на 6 % (р < 0,05).

Увеличение содержания жиров в диете крыс оказало влияние на содержание жировой ткани в организме крыс-самок. В группе ВЖД наблюдалось увеличение массы параметриальной жировой ткани на 71 % (р < 0,05), мезентериаль-ной - на 85,2 % (р < 0,05) и ретроперито-неальной и паранефральной - в 3 раза относительно группы СТД (р < 0,05). В группе получавшей метформин данные показатели снижались на 41, 50 и 54,6 % соответственно, относительно СТД (р < 0,05). Жиросжигающий эффект метформина связан с активацией им 5'АМФ-активируемой протеинкиназы, которая стимулирует окисление и липолиз жиров и снижает синтез жирных кислот, холестерина и триглице-ридов [1].

Формирование ожирения изменяло гликеми-ческий профиль. Так, уровень глюкозы в группе животных на ВЖД достоверно повышался на 83 % относительно группы СТД (р < 0,05), что сопровождалось увеличением площади под кривой на 45 % (р < 0,05).

Полученные данные могут косвенно свидетельствовать о развитии инсулинорезистент-ности, что в дальнейшем подтверждено в тесте с инсулином в группе, получавшей метформин, площадь под кривой была ниже на 10,7 % относительно ВЖД (р < 0,05) (рис. 2).

У животных, находящихся на ВЖД снижался ответ на введение инсулина короткого действия (рис. 3). Уровень глюкозы в группе ВЖД на 90-й минуте был достоверно выше на 35,8 % относительно СТД (р < 0,05), что сопровождалось увеличением площади под кривой на 31,2 % (р < 0,05). В группе, получавшей метформин, площадь под кривой была ниже на 15,4 % относительно ВЖД (р < 0,05).

14 12 10

<0

§ 8

го 2

6 4 2 0

Рис. 1. Изменение индекса объем груди/объем живота и массы параметриальной, мезентериальной, ретроперитонеальной и паранефральной жировых тканей:

* - достоверно относительно интактной группы животных (р < 0,05);

• - достоверно относительно контрольной группы

ОГ/ОЖ, см

Параметриальная жировая Мезентериальная жировая Ретроперитонеальная и ткань ткань паранефральная жировая

Интактные ШЖировая диета ИЖировая диета + МФ

....д... Интактные 9 Жировая диета

-——-Жировая диета + МФ

а

Рис. 2. Пероральный тест толерантности к глюкозе на 56 день эксперимента: а - изменение уровня гликемии, б - площадь под кривой «уровень глюкозы - время»

* - достоверно относительно интактной группы животных (р < 0,05);

• - достоверно относительно контрольной группы

И-г

исход 45 минут

-—О—- Жировая диета

Ш Жировая диета + МФ ....д... Интактные

90 минут

100

200

ä Интактные Жировая диета Жировая диета + МФ

249,03 '

210,56 •

300

а

б

6

5

4

3

2

1

0

0

Рис. 3. Инсулиновый супрессивный тест на 56 день эксперимента: а - изменение уровня гликемии, б - площадь под кривой «уровень глюкозы - время»

* - достоверно относительно интактной группы животных (р < 0,05);

• - достоверно относительно контрольной группы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

У животных, находящихся на ВЖД наблюдалось изменение гликемического профиля и формирование ИР. Препарат «Метформин» корректировал нарушение гликемического профиля и снижал массу параметриальной, мезенте-риальной, ретроперитонеальной и паранефраль-ной жировой ткани. Таким образом, данная модель может быть использована для изучения антидиабетической активности новых соединений.

ЛИТЕРАТУРА

1. Друк И. В. // Лечащий Врач. - 2011. - № 5. -С. 79-84.

2. Миронов А. Н. // Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. - М.: Гриф и К, 2012. - Ч. 1. - 944 с.

3. Методический подход к изучению ожирения в эксперименте / А. А. Никоноров, А. А. Тиньков,

Л. М. Железнов и др. - Оренбург: ОАО «ИПК «Южный Урал», 2013. - 240 с.

4. Buettner R., Scholmerich J., Bollheimer L. C. // Ob esity (Silver Spring). - 2007. - Vol. 15. - Р. 798-808.

5. Camer D., Yu Y., Szabo A., et al. // Mol. Cell. Endocrinol. - 2015. - S0303-7207(15)00278-6.

6. Chen J., Huang X. F. // Ann. Transl. Med. - 2015. -Vol. 3 (6). - Р. 79.

7. Hariri N., Thibault L. // Nutr. Res. Rev. - 2010. -Vol. 23 (2). - P. 270-99.

8. Hernández B, Pflüger F., Kruglik S. G, et al. // J. Pharm. Biomed. Anal. - 2015. - Vol. 114. - P. 42-48.

9. Johnston S. L, Souter D. M, Tolkamp B. J., et al. // Obesity (Silver Spring). - 2007. - Vol. 15. - P. 600-606.

10. Sánchez I., Reynoso-Camacho R., Salgado L. M. // Genes & Nutrition. - 2015. - Vol. 10. - P. 21.

11. Stage T. B., Brosen K., Christensen M. M. // Clinical Pharmacokinetics May. - 2015 [Epub ahead of print].

12. Van Heek M., Compton D. S., France C. F., et al. // J. Clin. Invest. - 1997. - Vol. 99. - Р. 385-390.