Особенности дифференцировки бета-клеток при развитии сахарного диабета 2 типа

Сахарный диабет второго типа характеризуется слабо выраженной воспалительной реакцией в поджелудочной железе, что влияет на структуру и функции панкреатических островков: количество β-клеток уменьшается и растет число α-клеток В работе исследовали особенности дифференцировки β-клеток в условиях развития экспериментального сахарного диабета второго типа и при снижении воспалительного процесса. Применялись биохимические, гистологические методы, иммуноферментный анализ, иммуногистохимические методы с использованием первичных антител к инсулину, глюкагону, маркеру пролиферации Ki-67 и вторичных антител, меченых флюоресцентными красителями. Для моделирования сахарного диабета второго типа использовали стрептозотоцин и никотинамид, а для снижения воспалительной реакции натриевую соль 5-амино-2,3-дигидрофталазин-1,4-диона. В предыдущих исследованиях было показано, что она меняет фенотип макрофагов с провоспалительного М1 на противовоспалительный М2. При сахарном диабете второго типа на фоне уменьшения в панкреатических островках количества макрофагов с маркером CD163 и концентрации цитокина TGF-β1, обладающих противовоспалительным действием, наблюдалось снижение числа β-клеток и их функциональной активности, в то время как содержание α-клеток, синтезирующих глюкагон, росло. После введения натриевой соли 5-амино-2,3-дигидрофталазин-1,4-диона в островках поджелудочной железы отмечалась противоположная картина: на фоне увеличения числа CD163⁺ макрофагов и содержания TGF-β1 росло количество β-клеток и снижалось число α-клеток. Рост числа инсулинсинтезирующих клеток не сопровождался их митотической активностью. Вероятно, снижение количества CD163⁺ макрофагов и уровня противовоспалительного цитокина TGF-β1 в островках являются факторами, способствующими изменению микроокружения клеток и, как следствие, дифференцировке β-клеток в α-клетки. Напротив, рост числа CD163⁺ макрофагов и TGF-β1 на фоне введения натриевой соли 5-амино-2,3-дигидрофталазин-1,4-диона, предположительно, способствует обратной дифференцировке α-клеток в β-клетки и восстановлению синтеза инсулина поджелудочной железой. Целенаправленное воздействие на микроокружение клеток в панкреатическом островке при сахарном диабете второго типа может являться новым подходом к лечению заболевания.

1. Булавинцева Т.С., Юшков Б.Г., Данилова И.Г., Абидов М.Т. Влияние макрофагов на инсулинсин-тезирующую систему в норме и при аллоксановом диабете // Медицинская иммунология, 2023. Т. 25, № 2. С. 287-300. doi: 10.15789/10.15789/1563-0625-IOM-2534.

2. Гетте И.Ф., Емельянов В.В. Влияние соединения из ряда замещенных 1,3,4-6н-тиадиазинов на содержание цитокинов в плазме крови крыс с экспериментальным сахарным диабетом 2 типа // Российский иммунологический журнал, 2019. Т. 13, № 3 (22). С. 1103-1107. doi: 10.31857/S102872210007234-2.

3. Anquetil F., Sabouri S. Alpha cells, the main source of IL-1β in human pancreas. J. Autoimmun., 2017, Vol. 81, pp. 68-73.

4. Cassado ADA. F4/80 as a Major Macrophage Marker: The Case of the Peritoneum and Spleen. Results Probl. Cell Differ., 2017, Vol. 62, pp. 161-179.

5. Danilova I.G. Partial recovery from alloxan-induced diabetes by sodium phthalhydrazide in rats. Biomed. Pharmacother., 2017, Vol. 95, pp. 103-110.

6. Donath M., Shoelson S. Type 2 diabetes as an inflammatory disease. Nat. Rev. Immunol., 2011, Vol. 11, pp. 98-107.

7. Efrat S. Beta-Cell Dedifferentiation in Type 2 Diabetes: Concise Review. Stem Cells, 2019, Vol. 37, no. 10, pp. 1267-1272.

8. Ghasemi A., Khalifi S., Jedi S. Streptozotocin-nicotinamide-induced rat model of type 2 diabetes. Acta Physiol. Hung., 2014, Vol. 101, no. 4, pp. 408-420.

9. Ito M. Characterization of low dose streptozotocin-induced progressive diabetes in mice. Environ. Toxicol. Pharmacol., 2001, Vol. 9, no. 3, pp. 71-78.

10. Khin P.P., Lee J.J. A Brief Review of the Mechanisms of β-Cell Dedifferentiation in Type 2 Diabetes. Nutrients, 2021, Vol. 13, no. 5, 1593. doi: 10.3390/nu13051593.

11. Puri S., Folias A.E. Hebrok M. Plasticity and Dedifferentiation within the Pancreas: Development, Homeostasis, and Disease. Cell Stem Cell, 2015, Vol. 16, no. 1, pp. 18-31.

12. Schindelin J. Fiji: an open-source platform for biological-image analysis. Nat. Methods, 2012, Vol. 9, no. 7, pp. 676-682.

13. Sharma R. Experimental Models on Diabetes : A Comprehensive Review. Int. J. Adv. Pharm. Sci., 2013, Vol. 4, pp. 1-8.

14. Stirling D.R. CellProfiler 4: improvements in speed, utility and usability. BMC Bioinformatics, 2021, Vol. 22, pp. 1-11.