Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1120210.32607/actanaturae.11202Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleA Simplified Streptozotocin-Induced Diabetes Model in Nude MiceУпрощенная стрептозотоциновая модель сахарного диабета у мышей NudeGvazavaI. G.ГвазаваИ. Г.
Russian Federation
alvaltim@gmail.comKosykhA. V.КосыхА. В.
Russian Federation
alvaltim@gmail.comRogovayaO. S.РоговаяО. С.
Russian Federation
alvaltim@gmail.comPopovaO. P.ПоповаО. П.
Russian Federation
alvaltim@gmail.comSobyaninK. A.СобянинК. А.
Russian Federation
alvaltim@gmail.comKhrushchevA. K.ХрущевА. К.
Russian Federation
alvaltim@gmail.comTimofeevA. V.ТимофеевА. В.
Russian Federation
alvaltim@gmail.comVorotelyakE. A.ВоротелякЕ. А.
Russian Federation
alvaltim@gmail.comKoltsov Institute of Developmental Biology, Russian Academy of SciencesИнститут биологии развития им. Н.К. Кольцова РАНPirogov Russian National Research Medical University, Ministry of Health of the Russian FederationРоссийский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. ПироговаNational Medical Research Treatment and Rehabilitation Centre, Ministry of Health of the Russian FederationНациональный медицинский исследовательский центр «Лечебно-реабилитационный центр» Минздрава России22122020124981041609202022102020Copyright ©; 2020, Gvazava I.G., Kosykh A.V., Rogovaya O.S., Popova O.P., Sobyanin K.A., Khrushchev A.K., Timofeev A.V., Vorotelyak E.A.Copyright ©; 2020, Гвазава И.Г., Косых А.В., Роговая О.С., Попова О.П., Собянин К.А., Хрущев А.К., Тимофеев А.В., Воротеляк Е.А.2020Gvazava I.G., Kosykh A.V., Rogovaya O.S., Popova O.P., Sobyanin K.A., Khrushchev A.K., Timofeev A.V., Vorotelyak E.A.Гвазава И.Г., Косых А.В., Роговая О.С., Попова О.П., Собянин К.А., Хрущев А.К., Тимофеев А.В., Воротеляк Е.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/11202

Preclinical studies of human cellular and tissue-based products (HCT/Ps) for transplantation therapy of type 1 diabetes mellitus (T1DM) necessarily involve animal models, particularly mouse models of diabetes induced by streptozotocin (STZ). These models should mimic the clinical and metabolic manifestations of T1DM in humans (face validity) and be similar to T1DM in terms of the pathogenetic mechanism (construct validity). Furthermore, since HCT/Ps contain human cells, modeling of diabetes in immune-deficient animals is obligatory. Here we describe the most simplified diabetes model in Nude mice. Diabetes was induced in 31 males by a single intraperitoneal injection of STZ in normal saline at a medium-to-high dose of 150 mg/kg body weight. Fourteen control animals received only saline. Non-fasting plasma glucose (PG) levels were measured periodically for 50 days. All STZ-treated mice survived beyond 50 days. By day 15 after STZ administration, 22 of 31 (71%) mice developed stable diabetes based on the following criteria: (1) non-fasting PG ≥ 15 mmol/L on consecutive measurements up until day 50; (2) no diabetes remission. The mean non-fasting PG in mice with stable diabetes over the period of 35 days was equal to 25.7 mmol/L. On day 50, mean plasma insulin concentration, mean pancreatic insulin content, and the average number of β-cells in pancreatic islets were 2.6, 8.4, and 50 times lower, respectively, than in the control animals. We consider that our Nude mouse model of diabetes meets face validity and construct validity criteria and can be used in preclinical studies of HCT/Ps.

В доклинических исследованиях биомедицинских клеточных продуктов, предназначенных для трансплантационной терапии сахарного диабета типа 1, обязательно используют различные модели, в частности, стрептозотоциновые модели диабета у мышей. Эти модели должны быть фенотипически и патогенетически адекватными, т.е. должны имитировать клинические и метаболические проявления сахарного диабета типа 1 и быть сходными с этим заболеванием по механизмам патогенеза. Кроме того, поскольку биомедицинские клеточные продукты содержат клетки человека, моделировать диабет приходится на животных с иммунодефицитом. Нами описана максимально упрощенная стрептозотоциновая модель диабета у мышей Nude. Диабет индуцировали у 31 самца однократным внутрибрюшинным введением стрептозотоцина в 0.9% NaCl в дозе 150 мг/кг веса. Контрольным мышам (14 особей) вводили 0.9% NaCl. На протяжении 50 дней после введения стрептозотоцина периодически измеряли концентрацию глюкозы в плазме (КГП) не натощак. Ни одна мышь не погибла на протяжении всего срока наблюдения. Через 15 дней после введения стрептозотоцина у 22 из 31 (71%) мышей развился стабильный диабет (критерии стабильного диабета: КГП ≥ 15 ммоль/л при всех измерениях и отсутствие ремиссии болезни). У мышей со стабильным диабетом средняя КГП за 35 дней равнялась 25.7 ммоль/л. На 50-й день средняя концентрация инсулина в плазме, среднее содержание инсулина в поджелудочной железе и среднее количество β-клеток в островках Лангерганса у мышей со стабильным диабетом были соответственно в 2.6, 8.4 и 50 раз меньше, чем у контрольных животных. Мы считаем, что наша модель диабета у мышей Nude фенотипически и патогенетически адекватна и может использоваться в доклинических испытаниях антидиабетических биомедицинских клеточных продуктов.

animal modelNude micediabetes mellitusstreptozotocinмодельмыши Nudeсахарный диабетстрептозотоцинМинистерство науки и высшего образования Российской Федерацииinistry of Science and Higher Education of the Russian Federatio075-15-2020-773Ministry of Public Health of Russian Federation, Project #300055056Работа выполнена в рамках проекта Министерства здравоохранения РФ "Разработка биомедицинского клеточного продукта для коррекции уровня инсулина» (2018—2020 гг.; № 300055056)Loretelli C., Assi E., Seelam A.J., Ben Nas M., Fiorina P. // Expert Opin. Biol. Ther. 2020. № 3. P. 1744–1768.Gvazava I.G., Rogovaya O.S., Borisov M.A., Vorotelyak E.A., Vasiliev A.V. // Acta Naturae. 2018. V. 10. № 1. P. 24–33.King A.J.F., Estil-les E., Montanya E. // Methods Mol. Biol. 2020. V. 2128. P. 135–147.King A.J.F., Estilles E., Montanya E. // Methods Mol. Biol. 2020. V. 2128. P. 135–147.Deeds M.C., Anderson J.M., Armstrong A.S., Gastineau D.A., Hiddinga H.J., Jahangir A., Eberhardt N.L., Kudva Y.C. // Lab. Anim. 2011. V. 45. № 3. P. 131–140.Diabetic Complications Consortium. High-dose streptozotocin induction protocol (mice). 2015. https://www.diacomp.org/shared/protocols.aspx.Chaudhry Z.Z., Morris D.L., Moss D.R., Sims E.K., Chiong Y., Kono T., Evans-Molina C. // Lab. Anim. 2015. V. 47. № 4. P. 257–265.Estil-les E., Tellez N., Nacher M., Montanya E. // Cell Transplant. 2018. V. 27. № 11. P. 1684–1691.Estilles E., Tellez N., Nacher M., Montanya E. // Cell Transplant. 2018. V. 27. № 11. P. 1684–1691.Kintoko K., Xu X., Lin X., JiaoY., Wen Q., Chen Z., Wei J., Liang T., Huang R. // Arch. Med. Sci. 2018. V. 14. № 5. P. 1163–1172.Kintoko K., Xu X., Lin X., Jiao Y., Wen Q., Chen Z., Wei J., Liang T., Huang R. // Arch. Med. Sci. 2018. V. 14. № 5. P. 1163–1172.Graham M.L., Janecek J.L., Kittredge J.A., Hering B.J., Schuurman H.J. // Comp. Med. 2011. V. 61. № 4. P. 356–360.Cavelti-Weder C., Li W., Zumsteg A., Stemann-Andersen M., Zhang Y., Yamada T., Wang M., Lu J., Jermendy A., Bee Y.M., et al. // Diabetologia. 2016. V. 59. № 3. P. 522–532.Ricordi C., Kneteman N.M., Scharp D.W., Lacy P.E. // World J. Surg. 1988. V. 12. № 6. P. 861–865.Zhao T., Luo D., Sun Y., Niu X., Wang Y., Wang C., Jia W. // J. Mol. Histol. 2018. V. 49. № 4. P. 419–428.Mercodia Technical Note No 334-0137 v.4.0. Analysis of insulin, C-peptide or proinsulin from acid ethanol extractions from islets, cells or tissue. Mercodia AB, 2019.Christoffersson G., Henriksnas J., Johansson L., Rolny C., Ahlstrom H., Caballero-Corbalan J., Segersvard R., Permert J., Korsgren O., Carlsson P.O., et al. // Diabetes. 2010. V. 59. № 10. P. 2569–2578.Harper J.M., Durkee S.J., Smith-Wheelock M., Miller R.A. // Exp. Gerontol. 2005. V. 40. № 4. P. 303–314.Miller R.G., Yu L., Becker D.J., Orchard T.J., Costacou T. // Diabet. Med. 2020. V. 37. № 8. P. 1386–1394.