diaendoСахарный диабетDiabetes mellitus2072-03512072-0378Endocrinology research centre10.14341/DM13168diaendo-13168Research ArticleОригинальные исследованияOriginal StudiesМодель формирования стрептозотоцин-индуцированного диабета на крупных животных с оценкой ее эффективности и стабильностиModel of the formation of streptozotocin-induced diabetes in Wiesenau pigs with assessment of its effectiveness and stabilityhttps://orcid.org/0000-0002-5671-3216ЕрмаковаП. С.ErmakovaP. S.

Ермакова Полина Сергеевна

603005, Нижний Новгород, пл. Минина и Пожарского, д. 10/1 

Polina S. Ermakova

10/1 Minin and Pozharsky Square, 603005, Nizhny Novgorod

bardina-polina@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9920-3139ЛуговаяЛ. А.LugovayaL. A.

Луговая Лия Александровна, к.м.н. 

603005, Нижний Новгород, пл. Минина и Пожарского, д. 10/1 

Liya A. Lugovaya, PhD

10/1 Minin and Pozharsky Square, 603005, Nizhny Novgorod

liya.lugovaya@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6673-3512ВасильчиковаЕ. А.VasilchikovaE. A.

Васильчикова Екатерина Андреевна

603005, Нижний Новгород, пл. Минина и Пожарского, д. 10/1 ,

 

Ekaterina A. Vasilchikova

10/1 Minin and Pozharsky Square, 603005, Nizhny Novgorod

sciurusub@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0004-0325-672XБогомоловаА. Ю.BogomolovaA. Y.

Богомолова Александра Юрьевна

603005, Нижний Новгород, пл. Минина и Пожарского, д. 10/1 

Alexandra Y. Bogomolova

10/1 Minin and Pozharsky Square, 603005, Nizhny Novgorod

baleksandra@icloud.comhttps://orcid.org/0009-0005-8700-6070ЦелоусоваЮ. М.TselousovaY. M.

Целоусова Юлия Максимовна

603005, Нижний Новгород, пл. Минина и Пожарского, д. 10/1 

Yulia M. Tselousova

10/1 Minin and Pozharsky Square, 603005, Nizhny Novgorod

Tselousova.Julia@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1416-9822НаралиевН. У.NaralievN. U.

Наралиев Насиб Уланбекович

603005, Нижний Новгород, пл. Минина и Пожарского, д. 10/1 

Nasib U. Naraliev

10/1 Minin and Pozharsky Square, 603005, Nizhny Novgorod

nasip_95_kg@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4148-2953КучинД. М.KuchinD. M.

Кучин Денис Михайлович, к.м.н. 

603005, Нижний Новгород, пл. Минина и Пожарского, д. 10/1 ,

 

Denis M. Kuchin, PhD

10/1 Minin and Pozharsky Square, 603005, Nizhny Novgorod

pomc.kuchin@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-2747-3997ЗагайноваЕ. В.ZagainovaE. V.

Загайнова Елена Вадимовна, д.м.н., профессор 

603005, Нижний Новгород, пл. Минина и Пожарского, д. 10/1 ,

 

Elena V. Zagainova, MD, PhD, Professor

10/1 Minin and Pozharsky Square, 603005, Nizhny Novgorod

zagainov@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-5769-0378ЗагайновВ. Е.ZagainovV. E.

Загайнов Владимир Евгеньевич, д.м.н., профессор 

603005, Нижний Новгород, пл. Минина и Пожарского, д. 10/1 ,

 

Vladimir E. Zagainov, MD, PhD, Professor

10/1 Minin and Pozharsky Square, 603005, Nizhny Novgorod

zagainov@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-2415-5926КашинаА. В.KashinaA. V.

Кашина Александра Викторовна, к.м.н. 

603005, Нижний Новгород, пл. Минина и Пожарского, д. 10/1 

Aleksandra V. Kashina, PhD

10/1 Minin and Pozharsky Square, 603005, Nizhny Novgorod

almele@yandex.ruПриволжский исследовательский медицинский университетРоссияPrivolzhsky Research Medical UniversityRussian FederationПриволжский исследовательский медицинский университет; Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет имени Н.И. ЛобачевскогоРоссияPrivolzhsky Research Medical University; N.I. Lobachevsky National Research Nizhny Novgorod State UniversityRussian FederationПриволжский исследовательский медицинский университет; Нижегородская областная клиническая больница им. Н.А. СемашкоРоссияPrivolzhsky Research Medical University; N.A. Semashko Nizhny Novgorod Regional Clinical HospitalRussian FederationПриволжский исследовательский медицинский университет; Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины им. академика Ю. М. ЛопухинаРоссияPrivolzhsky Research Medical University; Lopukhin Federal Research and Clinical Center of Physical-Chemical MedicineRussian FederationПриволжский исследовательский медицинский университет; Нижегородский областной клинический онкологический диспансерРоссияPrivolzhsky Research Medical University; Nizhny Novgorod Regional Oncology DispensaryRussian Federation202523052025282111123Copyright © Ермакова П.С., Луговая Л.А., Васильчикова Е.А., Богомолова А.Ю., Целоусова Ю.М., Наралиев Н.У., Кучин Д.М., Загайнова Е.В., Загайнов В.Е., Кашина А.В., 20252025Ермакова П.С., Луговая Л.А., Васильчикова Е.А., Богомолова А.Ю., Целоусова Ю.М., Наралиев Н.У., Кучин Д.М., Загайнова Е.В., Загайнов В.Е., Кашина А.В.Ermakova P.S., Lugovaya L.A., Vasilchikova E.A., Bogomolova A.Y., Tselousova Y.M., Naraliev N.U., Kuchin D.M., Zagainova E.V., Zagainov V.E., Kashina A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.dia-endojournals.ru/jour/article/view/13168ОБОСНОВАНИЕ

ОБОСНОВАНИЕ. Исследования, направленные на создание и верификацию моделей диабета первого типа (СД1), играют важную роль в разработке новых методов лечения этого заболевания. Модели крупных животных могут сократить разрыв между фундаментальными исследованиями и клиническими испытаниями новых технологий для лечения дефицита инсулина. На данный момент наиболее востребованной моделью является стрептозотоцин-индуцированный диабет. Однако разные виды и породы животных по-разному реагируют на стрептозотоцин (СТЗ). Таким образом, несмотря на то, что уже существуют модели на разных породах свиней, верификация модели стрептозотоцин-индуцированного диабета на свиньях Wiesenau является важной задачей, так как эта порода еще не была использована, а также она является одной из наиболее доступных пород лабораторных свиней в России.

ЦЕЛЬ

ЦЕЛЬ. Воспроизведение модели стрептозотоцин-индуцированного диабета на свиньях Wiesenau с коррекцией гипергликемии инсулинотерапией и оценка ее стабильности и соответствия экспериментальной модели СД1.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. Исследование было выполнено на 6 свиньях Wiesenau. Диабет индуцировался внутривенным введением СТЗ (150 мг/кг). Концентрацию глюкозы в крови определяли глюкометром, а также использовали систему непрерывного мониторинга глюкозы. Содержание инсулина в крови определяли иммуноферментным анализом (Cloud-clone corp). Успешность индукции диабета была подтверждена тестом толерантности к глюкозе. Через 7 дней после введения СТЗ начинали инсулинотерапию, которая продолжалась в течение трех месяцев. Через 3 месяца после индукции проводилось гистологическое и иммуногистохимическое исследование состояния островков поджелудочной железы.

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ. Исследования на свиньях породы Wiesenau показали, что доза 150 мг/кг СТЗ достаточно безопасна и эффективно вызывает СД в 67% случаев. Был подобран оптимальный индивидуальный протокол инсулинотерапии, который успешно снижает уровень глюкозы в крови до нормальных значений. Эта модель стрептозотоцин-индуцированного диабета у свиней породы Wiesenau стабильна в течение 90 дней и может быть использована для исследования новых антидиабетических средств.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Сформирована модель стрептозотоцин-индуцированного диабета у свиней Wiesenau. Подтверждена стабильность модели в условиях снятия глюкозотоксичности инсулинотерапией.

BACKGROUND

BACKGROUND: Research aimed at creating and validating models of diabetes plays an important role in the development of new treatments for this disease. Large animal models may bridge the gap between basic research and clinical trials of new technologies for the treatment of insulin deficiency. At the moment, the most popular model is streptozotocin-induced diabetes. However, different species and breeds of animals respond differently to streptozotocin. Thus, although models already exist in different breeds of pigs, verification of the Wiesenau pig model of streptozotocin-induced diabetes is an important task, since this breed has not yet been used, and it is also one of the most accessible breeds of laboratory pigs in the world. Russia.

AIM

AIM: To reproduce the model of streptozotocin-induced diabetes in Wiesenau pigs with correction of hyperglycemia by insulin therapy and evaluate its stability and compliance with the experimental model of type 1 diabetes.

MATERIALS AND METHODS

MATERIALS AND METHODS: The study was performed on 6 Wiesenau pigs. Diabetes was induced by intravenous administration of streptozotocin (150 mg/kg). Blood glucose concentration was determined with a glucometer and a continuous glucose monitoring system was used. The content of insulin in the blood was determined by enzyme-linked immunosorbent assay (Cloud-clone corp). The success of diabetes induction was confirmed by a glucose tolerance test. Seven days after the injection of STZ, insulin therapy was initiated and continued for three months. Insulin therapy was carried out for three months. 3 months after induction, a histological and immunohistochemical study of the condition of the pancreatic islets was carried out.

RESULTS

RESULTS: A study in Wiesenau pigs showed that a dose of 150 mg/kg streptozotocin was safe and effective in inducing diabetes in 67% of cases. An optimal individual insulin therapy protocol was selected, which successfully reduces blood glucose levels to normal values. This model of streptozotocin-induced diabetes in Wiesenau pigs is stable for 90 days and can be used to study new antidiabetic agents.

CONCLUSION

CONCLUSION: A model of STZ-induced diabetes has been established in Wiesenau pigs. The stability of the model has been confirmed under conditions of glucose toxicity alleviation through insulin therapy.

сахарный диабет 1 типастрептозотоцинсвиньи породы Wiesenauинсулинотерапияtype 1 diabetes mellitusstreptozotocinWiesenau pigsinsulin therapyРабота выполнена при поддержке Министерства здравоохранения РФ (государственное задание № 720000Ф.99.1.БН62АБ30000 по теме «Технология компенсации инсулинодефицита аутологичными островками Лангерганса у больных с новообразованиями поджелудочной железы после радикального хирургического лечения»)ReferencesRenner S, Blutke A, Clauss S, et al. Porcine models for studying complications and organ crosstalk in diabetes mellitus. Cell Tissue Res. 2020;380(2):341-378. doi: https://doi.org/10.1007/s00441-019-03158-9Renner S, Blutke A, Clauss S, et al. Porcine models for studying complications and organ crosstalk in diabetes mellitus. Cell Tissue Res. 2020;380(2):341-378. doi: https://doi.org/10.1007/s00441-019-03158-9Joshi K, Katam T, Hegde A, et al. Pigs: Large Animal Preclinical Cancer Models. World J Oncol. 2024;15(2):149-168. doi: https://doi.org/10.14740/wjon1763Joshi K, Katam T, Hegde A, et al. Pigs: Large Animal Preclinical Cancer Models. World J Oncol. 2024;15(2):149-168. doi: https://doi.org/10.14740/wjon1763Zettler S, Renner S, Kemter E, et al. A decade of experience with genetically tailored pig models for diabetes and metabolic research. Anim Reprod. 2020;17(3):e20200064. doi: https://doi.org/10.1590/1984-3143-AR2020-0064Zettler S, Renner S, Kemter E, et al. A decade of experience with genetically tailored pig models for diabetes and metabolic research. Anim Reprod. 2020;17(3):e20200064. doi: https://doi.org/10.1590/1984-3143-AR2020-0064Ighodaro OM, Adeosun AM, Akinloye OA. Alloxan-induced diabetes, a common model for evaluating the glycemic-control potential of therapeutic compounds and plants extracts in experimental studies. Medicina (Kaunas). 2017;53(6):365-374. doi: https://doi.org/10.1016/j.medici.2018.02.001Ighodaro OM, Adeosun AM, Akinloye OA. Alloxan-induced diabetes, a common model for evaluating the glycemic-control potential of therapeutic compounds and plants extracts in experimental studies. Medicina (Kaunas). 2017;53(6):365-374. doi: https://doi.org/10.1016/j.medici.2018.02.001Pandey S, Chmelir T, Chottova Dvorakova M. Animal Models in Diabetic Research-History, Presence, and Future Perspectives. Biomedicines. 2023;11(10):2852. Published 2023 Oct 20. doi: https://doi.org/10.3390/biomedicines11102852Pandey S, Chmelir T, Chottova Dvorakova M. Animal Models in Diabetic Research-History, Presence, and Future Perspectives. Biomedicines. 2023;11(10):2852. Published 2023 Oct 20. doi: https://doi.org/10.3390/biomedicines11102852Larsen MO, Rolin B. Use of the Göttingen Minipig as a Model of Diabetes, with Special Focus on Type 1 Diabetes Research. ILAR Journal / National Research Council, Institute of Laboratory Animal Resources. 2004;45(3):303-313. doi: https://doi.org/10.1093/ilar.45.3.303Larsen MO, Rolin B. Use of the Göttingen Minipig as a Model of Diabetes, with Special Focus on Type 1 Diabetes Research. ILAR Journal / National Research Council, Institute of Laboratory Animal Resources. 2004;45(3):303-313. doi: https://doi.org/10.1093/ilar.45.3.303Niu M, Liu Y, Xiang L, et al. Long-term case study of a Wuzhishan miniature pig with diabetes. Animal Model Exp Med. 2020;3(1):22-31. doi: https://doi.org/10.1002/ame2.12098Niu M, Liu Y, Xiang L, et al. Long-term case study of a Wuzhishan miniature pig with diabetes. Animal Model Exp Med. 2020;3(1):22-31. doi: https://doi.org/10.1002/ame2.12098Jensen-Waern M, Andersson M, Kruse R, et al. Effects of streptozotocin-induced diabetes in domestic pigs with focus on the amino acid metabolism. Lab Anim. 2009;43(3):249-254. doi: https://doi.org/10.1258/la.2008.008069Jensen-Waern M, Andersson M, Kruse R, et al. Effects of streptozotocin-induced diabetes in domestic pigs with focus on the amino acid metabolism. Lab Anim. 2009;43(3):249-254. doi: https://doi.org/10.1258/la.2008.008069Manell EA, Rydén A, Hedenqvist P, Jacobson M, Jensen-Waern M. Insulin treatment of streptozotocin-induced diabetes reestablishes the patterns in carbohydrate, fat and amino acid metabolisms in growing pigs. Lab Anim. 2014;48(3):261-269. doi: https://doi.org/10.1177/0023677213517683Manell EA, Rydén A, Hedenqvist P, Jacobson M, Jensen-Waern M. Insulin treatment of streptozotocin-induced diabetes reestablishes the patterns in carbohydrate, fat and amino acid metabolisms in growing pigs. Lab Anim. 2014;48(3):261-269. doi: https://doi.org/10.1177/0023677213517683Strauss A, Moskalenko V, Tiurbe C, et al. Goettingen Minipigs (GMP): Comparison of Two Different Models for Inducing Diabetes. Diabetol Metab Syndr. 2012;4:7. doi: https://doi.org/10.1186/1758-5996-4-7Strauss A, Moskalenko V, Tiurbe C, et al. Goettingen Minipigs (GMP): Comparison of Two Different Models for Inducing Diabetes. Diabetol Metab Syndr. 2012;4:7. doi: https://doi.org/10.1186/1758-5996-4-7Mésangeau D, Laude D, Elghozi JL. Early detection of cardiovascular autonomic neuropathy in diabetic pigs using blood pressure and heart rate variability. Cardiovasc Res. 2000;45(4):889-899. doi: https://doi.org/10.1016/s0008-6363(99)00406-xMésangeau D, Laude D, Elghozi JL. Early detection of cardiovascular autonomic neuropathy in diabetic pigs using blood pressure and heart rate variability. Cardiovasc Res. 2000;45(4):889-899. doi: https://doi.org/10.1016/s0008-6363(99)00406-xFurman BL. Streptozotocin‐induced diabetic models in mice and rats. Curr Protoc Pharmacol. 2015:70(1):5.47.1-5.47.20. doi: https://doi.org/10.1002/0471141755.ph0547s70Furman BL. Streptozotocin‐induced diabetic models in mice and rats. Curr Protoc Pharmacol. 2015:70(1):5.47.1-5.47.20. doi: https://doi.org/10.1002/0471141755.ph0547s70Hara H, Lin YJ, Zhu X, et al. Safe induction of diabetes by high-dose streptozotocin in pigs [published correction appears in Pancreas. 2008 Apr;36(3):328. Balamarugan, A N [corrected to Balamurugan, A N]]. Pancreas. 2008;36(1):31-38. doi: https://doi.org/10.1097/mpa.0b013e3181452886Hara H, Lin YJ, Zhu X, et al. Safe induction of diabetes by high-dose streptozotocin in pigs [published correction appears in Pancreas. 2008 Apr;36(3):328. Balamarugan, A N [corrected to Balamurugan, A N]]. Pancreas. 2008;36(1):31-38. doi: https://doi.org/10.1097/mpa.0b013e3181452886Koopmans SJ, Mroz Z, Dekker R, Corbijn H, Ackermans M, Sauerwein H. Association of insulin resistance with hyperglycemia in streptozotocin-diabetic pigs: effects of metformin at isoenergetic feeding in a type 2-like diabetic pig model. Metabolism. 2006;55(7):960-971. doi: https://doi.org/10.1016/j.metabol.2006.03.004Koopmans SJ, Mroz Z, Dekker R, Corbijn H, Ackermans M, Sauerwein H. Association of insulin resistance with hyperglycemia in streptozotocin-diabetic pigs: effects of metformin at isoenergetic feeding in a type 2-like diabetic pig model. Metabolism. 2006;55(7):960-971. doi: https://doi.org/10.1016/j.metabol.2006.03.004Deeds MC, Anderson JM, Armstrong AS, et al. Single dose streptozotocin-induced diabetes: considerations for study design in islet transplantation models. Lab Anim. 2011;45(3):131-140. doi: https://doi.org/10.1258/la.2010.010090Deeds MC, Anderson JM, Armstrong AS, et al. Single dose streptozotocin-induced diabetes: considerations for study design in islet transplantation models. Lab Anim. 2011;45(3):131-140. doi: https://doi.org/10.1258/la.2010.010090Wei M, Ong L, Smith MT, et al. The streptozotocindiabetic rat as a model of the chronic complications of human diabetes. Heart Lung Circ. 2023;12(1):44-50. doi: https://doi.org/10.1046/j.1444-2892.2003.00160.xWei M, Ong L, Smith MT, et al. The streptozotocindiabetic rat as a model of the chronic complications of human diabetes. Heart Lung Circ. 2023;12(1):44-50. doi: https://doi.org/10.1046/j.1444-2892.2003.00160.xGvazava IG, Kosykh AV, Rogovaya OS, et al. A Simplified Streptozotocin-Induced Diabetes Model in Nude Mice. Acta Naturae. 2020;12(4):98-104. doi: https://doi.org/10.32607/actanaturae.11202Gvazava IG, Kosykh AV, Rogovaya OS, et al. A Simplified Streptozotocin-Induced Diabetes Model in Nude Mice. Acta Naturae. 2020;12(4):98-104. doi: https://doi.org/10.32607/actanaturae.11202Lee DY, Yang K, Lee S, et al. Optimization of monomethoxypolyethylene glycol grafting on the pancreatic islet capsules. J Biomed Mater Res. 2002;62(3):372-377. doi: https://doi.org/10.1002/jbm.10246Lee DY, Yang K, Lee S, et al. Optimization of monomethoxypolyethylene glycol grafting on the pancreatic islet capsules. J Biomed Mater Res. 2002;62(3):372-377. doi: https://doi.org/10.1002/jbm.10246Kobayashi K, Kobayashi N, Okitsu T, et al. Development of a porcine model of type 1 diabetes by total pancreatectomy and establishment of a glucose tolerance evaluation method. Artif Organs. 2004;28(11):1035-1042. doi: https://doi.org/10.1111/j.1525-1594.2004.00002.xKobayashi K, Kobayashi N, Okitsu T, et al. Development of a porcine model of type 1 diabetes by total pancreatectomy and establishment of a glucose tolerance evaluation method. Artif Organs. 2004;28(11):1035-1042. doi: https://doi.org/10.1111/j.1525-1594.2004.00002.xLudwig B, Wolf E, Schönmann U, Ludwig S. Large Animal Models of Diabetes. Methods Mol Biol. 2020;2128:115-134. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-0716-0385-7_9Ludwig B, Wolf E, Schönmann U, Ludwig S. Large Animal Models of Diabetes. Methods Mol Biol. 2020;2128:115-134. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-0716-0385-7_9Grossman EJ, Lee DD, Tao J, et al. Glycemic control promotes pancreatic beta-cell regeneration in streptozotocin-induced diabetic mice. PLoS One. 2010;5(1):e8749. Published 2010 Jan 18. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0008749Grossman EJ, Lee DD, Tao J, et al. Glycemic control promotes pancreatic beta-cell regeneration in streptozotocin-induced diabetic mice. PLoS One. 2010;5(1):e8749. Published 2010 Jan 18. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0008749Yin D, Tao J, Lee DD, et al. Recovery of islet beta-cell function in streptozotocin- induced diabetic mice: an indirect role for the spleen. Diabetes. 2006;55(12):3256-3263. doi: https://doi.org/10.2337/db05-1275Yin D, Tao J, Lee DD, et al. Recovery of islet beta-cell function in streptozotocin- induced diabetic mice: an indirect role for the spleen. Diabetes. 2006;55(12):3256-3263. doi: https://doi.org/10.2337/db05-1275Nalin L, Selvaraju RK, Velikyan I, et al. Positron emission tomography imaging of the glucagon-like peptide-1 receptor in healthy and streptozotocin-induced diabetic pigs. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2014;41(9):1800-1810. doi: https://doi.org/10.1007/s00259-014-2745-3Nalin L, Selvaraju RK, Velikyan I, et al. Positron emission tomography imaging of the glucagon-like peptide-1 receptor in healthy and streptozotocin-induced diabetic pigs. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2014;41(9):1800-1810. doi: https://doi.org/10.1007/s00259-014-2745-3

The authors declare that there are no conflicts of interest present.