AIMTo evaluate the effects of glucagon-like peptide-1 analogs (GLP-1a) combined with insulin on myocardial ischemia-reperfusion injury in diabetic rats.METHODSType 2 diabetes mellitus (T2DM) was induced in male Wistar rats with streptozotocin (65 mg/kg) and verified using an oral glucose tolerance test. After anesthesia, the left coronary artery was occluded for 40 min followed by 80 min reperfusion. Blood glucose level was measured during surgery. Rats were randomized into six groups as follows: (1) control rats; (2) insulin (0.1 U/kg) treated rats prior to ischemia; (3) insulin (0.1 U/kg) treated rats at reperfusion; (4) GLP-1a (140 mg/kg) treated rats prior to ischemia; (5) GLP-1a (140 mg/kg) treated rats at reperfusion; and (6) rats treated with GLP-1a (140 mg/kg) prior to ischemia plus insulin (0.1 U/kg) at reperfusion. Myocardial area at risk and infarct size was measured planimetrically using Evans blue and triphenyltetrazolium chloride staining, respectively.RESULTSThere was no significant difference in the myocardial area at risk among groups. Insulin treatment before ischemia resulted in a significant increase in infarct size (34.7% ± 3.4% vs 18.6% ± 3.1% in the control rats, P < 0.05). Post-ischemic administration of insulin or GLP-1a had no effect on infarct size. However, pre-ischemic administration of GLP-1a reduced infarct size to 12% ± 2.2% (P < 0.05). The maximal infarct size reduction was observed in the group treated with GLP-1a prior to ischemia and insulin at reperfusion (8% ± 1.6%, P < 0.05 vs the control and GLP-1a alone treated groups).CONCLUSIONGLP-1a pre-administration results in myocardial infarct size reduction in rats with T2DM. These effects are maximal in rats treated with GLP-1a pre-ischemia plus insulin at reperfusion.

No abstract

Группа препаратов, основанных на инкретиновых эффектах (аналоги глюкагоноподобного пептида-1 аГПП1) и ингибиторы дипептидилпептидазы-4, иДПП4), обладают способностью увеличивать репликацию β -клеток и ингибировать апоптоз. Инкретиномиметики способны влиять на функцию α-клеток, восстанавливая физиологическую регуляцию уровня глюкагона. При этом эффекты инкретиномиметиков на пролиферацию/апоптоз α-клеток изучены недостаточно. В единичных исследованиях отмечено увеличение пролиферации α-клеток, но факторы, определяющие выраженность этих изменений, не установлены. Цель - оценка влияния терапии инкретиномиметиками разной продолжительности на морфологические и функциональные особенности α- и β-клеток поджелудочной железы крыс (12 мес) с сахарным диабетом 2-го типа (СД 2-го типа). Методика. У крыс (возраст 12 мес), находящихся на высокожировой диете, моделировали стрептозотоцин-никотинамид-индуцированный СД 2-го типа. Животные получали инкретиномиметки: агонист рецепторов ГПП1 (лираглутид) или ингибитор ДПП4 (вилдаглиптин) в течение 4,10 и 24 нед. Макроскопически оценивали наличие/отсутствие видимых изменений поджелудочной железы. Парафиновые срезы поджелудочной железы окрашивали гематоксилином и эозином для оценки микроструктуры ткани. Проводили иммуногистохимическое (ИГХ) исследование с применением антител (Abcam) к глюкагону, инсулину в аппарате для ИГХ «Thermo Autostainer 720». После процедуры ИГХ ядра доокрашивали гематоксилином в аппарате для окраски гистологических микропрепаратов LeicaST5020. Результаты. Показано, что без лечения сахарный диабет приводил к снижению числа α- и β- клеток на всех сроках наблюдения. Лечение диабета лираглутидом и вилдаглиптином приводило к восстановлению пула как α-, так и β- клеток. При сравнении групп, получавших терапию и без терапии, с группой контроля значимые отличия сохранялись по количеству как α-, так и β-клеток во все сроки наблюдения. Через 4 нед в группах, получавших лираглутид, количество α-клеток стало сопоставимым с таковым в группе контроля, но количество β-клеток оставалось сниженным. После 10 и 24 нед терапии статистически значимой разницы между группой контроля и животными, получавшими терапию лиралутидом, по количеству как β-, так и α- клеток не выявлено. Заключение. Полученные данные свидетельствуют в пользу того, что терапия инкретиномиметиками способствует восстановлению пула как α-, так и β-клеток поджелудочной железы. Drugs based on incretin effects, including analogs of glucagon-like peptide-1 (GLP1) and dipeptidyl peptidase-4 inhibitors (DPP4), increase replication and inhibit apoptosis of β-cells. Incretin mimetics can influence the function of α-cells thereby restoring physiological regulation of glucagon. However, effects of incretin mimetics on proliferation and apoptosis of α-cells are understudied. A few studies reported increased α-cell proliferation, but the factors determining the degree of these changes were not established. Aim. To evaluate the effect of incretin mimetic treatment of different duration on morphological and functional features of pancreatic α- and β-cells of 12-month-old rats with type 2 diabetes mellitus. Method. Streptozotocin-nicotinamide-induced type 2 diabetes mellitus was modeled in 12-month-old rats receiving a high-fat diet. The rats were treated with incretin mimetics, a GLP-1 receptor antagonist (Liraglutide) or a DPP-4 inhibitor (Vildagliptin) for 4, 10 or 24 weeks. Paraffin sections of the pancreas were stained with hematoxylin-eosin to evaluate the tissue microstructure. An immunohistochemical (IHC) study was performed using glucagon and insulin antibodies (Abcam) with a Thermo Autostainer 720 IHC instrument. After the IHC procedure, nuclei were additionally stained with hematoxylin using a Leica ST5020 stainer for histological micropreparations. Results. Untreated diabetes mellitus resulted in decreased numbers of α- and β-cells at all timepoints of observation. The treatments with Liraglutide and Vildagliptin recovered the pools of α- and β-cells. Significant differences of both treated and untreated diabetic groups from the control group in the number of α- and β-cells remained at all timepoints of observation. In the Liraglutide group at 4 weeks, the number of α-cells became comparable with the control group, but the number of β-cells remained lower. At 10 and 24 weeks of treatment, statistically significant differences between the control group and the Liraglutide or Vildagliptin treatment groups in the number of α- and β-cells were not observed. Conclusion. The results of the study suggested that the incretin mimetic therapy provided recovery of both α and β-cell pools in the pancreas.

Aim: to study the morphology of pancreatic islet cells in rats aged more than 1 year with experimental type 2 diabetes (T2D) that receive sulphonylureas for a long time.Patients and Methods: albino laboratory rats aged more than 1 year (equal to 40 years in humans) were enrolled in this experimental study. Streptozotocin and nicotinamide were administered to induce T2D (streptozotocin-nicotinamide-induced diabetic rats). The animals were divided into four groups, i.e., healthy controls, T2D with no treatment, T2D treated with glibenclamide, and T2D treated with gliclazide. After the experimental study, immunohistochemistry with the antibodies against insulin, glucagon, and Ki-67 was performed. Morphometric analysis was performed using microphotographs. Insulin-, glucagon- and Ki-67-positive cells in islets were calculated.Results: by the 24th week of the study, the ratio of the total volume of α-cells to islet area in rats receiving glibenclamide was similar compared to diabetic rats receiving no treatment (p=0.75). Meanwhile, the significant reduction in the number of α-cells was reported in rats receiving gliclazide compared to diabetic rats receiving no treatment (p=0.000004). Moreover, the number of α-cells was equal to healthy controls. The total volume of β-cells remained unchanged in rats receiving glibenclamide or gliclazide as compared with diabetic rats with no treatment.Conclusion: our findings demonstrate that older animals (>1 year of age) are characterized by the changes in the ratio of α- and β-cells that are similar to the adults with T2D, i.e., the reduction in the percentage of β-cells and the increase in the percentage of α-cells. Long-term treatment with sulphonylureas does not result in the additional changes in the number and total volume of β-cells (rats receiving sulphonylureas for 24 weeks are similar to T2D rats with no treatment in terms of the volume of β-cells). However, 24-week treatment with gliclazide results in the normalization of the total volume of α-cells, and their number is comparable to healthy controls.KEYWORDS: sulphonylureas, α-cells, β-cells, pancreas, type 2 diabetes. FOR CITATION: Tuchina T.P., Skotnikova K.P., Vtorushina A.A. et al. Morphology of pancreatic endocrine cells in rats with type 2 diabetes after the long-term treatment with sulphonylureas. Russian Medical Inquiry. 2020;4(6):329–333. DOI: 10.32364/2587-6821-2020-4-6-329-333.

Резюме Актуальность. Инсулинотерапия сопряжена с высоким риском гипогликемии, высокой вариабельностью гликемии. Поэтому терапия периинфарктных пациентов с сахарным диабетом 2 типа (СД2) аналогами глюкагоноподобного пептида-1 (аГПП-1), способными уменьшить вариабельность гликемии и риск гипогликемий, становится актуальной. Цель. Изучение эффектов комбинированного применения аГПП-1 и инсулинотерапии на модели острого инфаркта миокарда (ОИМ) у крыс и на уровень маркеров повреждения миокарда, натрийуретического пептида типа В (BNP), динамику эхокардиографических показателей (ЭхоКГ) и показатели гликемии у пациентов с СД2 и ОИМ. Материалы и методы. В эксперименте моделировался неонатальный стрептозотоциновый сахарный диабет (СД). Группы животных формировались в зависимости от времени начала терапии инсулином, аГПП-1 (эксенатидом) или комбинированной терапии-до или после ОИМ. Проводилась морфологическая оценка очага ишемии и некроза и оценивалась вариабельность гликемии. В клинической части формировались 2 группы пациентов с СД2 и ОИМ. Первая группа получала стандартную инсулинотерапию, вторая группа-комбинированную терапию инсулином и аГПП-1. Оценивались параметры гликемии, маркеры повреждения миокарда, BNP, динамика ЭхоКГ. Результаты. Наблюдалось уменьшение зоны некроза, вариабельности гликемии в группе комбинированной терапии в эксперименте. Уровни тропонина I и креатинфосфокиназы МВ исходно существенно не отличались во всех группах пациентов. У пациентов с аГПП-1 отмечалось снижение вариабельности гликемии, положительная динамика как уровня рro-BNP, так и фракции выброса (ФВ) во время наблюдения. Заключение. Наиболее выраженный положительный эффект на течение ОИМ аГПП-1 оказывает при введении до начала реперфузии. Добавление аГПП-1 у пациентов не оказало влияния на динамику маркеров повреждения миокарда, но уменьшало вариабельность гликемии, улучшало динамику лабораторных показателей, отражающих выраженность сердечной недостаточности.