V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Использование экспериментальных моделей метаболического синдрома в исследовательской работе
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение .
В настоящее время ожирение по признанию Всемирной организации здравоохранения рассматривают как неинфекционную эпидемию настоящего времени в связи с его широким распространением среди населения, высоким риском развития сердечно-сосудистых заболеваний и преждевременной смертностью. Около 30% жителей планеты страдают избыточным весом, из них 16,8% -- женщины и 14,9% -- мужчины. Численность людей, страдающих ожирением, прогрессивно увеличивается каждые 10 лет на 10%. Мы сталкиваемся с новой пандемией XXI века, охватывающей индустриально развитые страны. Это может оказаться демографической катастрофой для развивающихся стран. Распространенность метаболического синдрома в 2 раза превышает распространенность сахарного диабета и в ближайшие 25 лет ожидается увеличение темпов его роста на 50% .
Основная часть
Цель работы.Провести анализ литературных данных и выявить ведущие механизмы развития метаболического синдрома, а также определить современные подходы в моделировании его у лабораторных животных, в частности крыс линийWistar, C57BL/6 и некоторые другие.
Описание синдрома.Метаболический синдром – это комплекс нарушений обмена веществ. Он характеризуется увеличением массы жировой ткани, появлением клеточной инсулинорезистентности, ведущей к повышению уровня сахара в крови, и возрастанием риска сердечно-сосудистых заболеваний.
Причины возникновения. Основными факторами риска метаболического синдрома являются малоподвижный образ жизни и не функциональное, т.е. не сбалансированное и избыточное питание. Суточная норма БЖУ (белки-жиры-углеводы) для взрослого человека составляет отношение 1:1,2:3,5-4. Необходимое количество потребляемых в день белков, жиров и углеводов зависит от пола, возраста и физической нагрузки.
Описание развития.Нарушение норм питания можетпривести к дисбалансу в обмене веществ и энергетическом обмене. Энергетическая ценность поглощаемой пищи будет превышать затраты организма, и избыточная энергия будет накапливаться в жировой ткани. Вначале на фоне избыточного питания увеличивается уровень инсулина в крови, активируется липогенез.Жировая ткань - особый вид соединительной ткани вырабатывает ряд гормонов (адипокинов), способствующих нормализации энергетического баланса путем снижения аппетита и регуляции метаболизма.
К одним из основных и наиболее изученных адипокинов относится лептин, ответственный за уменьшение аппетита, путем взаимодействия с рецепторами в области гипоталамуса, и подавление выработки инсулина. При чрезмерном увеличении массы и объема жировой ткани, рецепторы гипоталамуса теряют чувствительностьк лептину, и регуляция аппетита нарушается.
В последствие развиваетсяинсулинорезистентность, уменьшается поглощение клетками глюкозы (что повышает уровень сахара в крови), а также аминокислот, ионов калия и магния. Происходит ответная реакция поджелудочной железы: повышается выработка инсулина. Начинает развиваться гиперинсулинемия. В печени глюкоза интенсивнее превращается в триглицериды, нарушается липидный обмен, жировая ткань продолжает увеличиваться в объёме.
Вследствие нехватки глюкозы в клетках, жирные кислоты массово высвобождаются из жировой ткани и поступают в печень, где они преобразуются в глюкозу, что идет лишь во вред организму, повышая уровень сахара в крови. Кроме того, избыток липидов в крови приводит к их оседанию на стенках сосудов, скапливанию лейкоцитов и образованию атеросклеротическихбляшек. В результате развивается атеросклероз и возрастает рискинсульта.Препятствующий этим процессам адипонектин, другой гормон жировой ткани, перестаёт действовать из-за потери чувствительности к нему рецепторов адипоцитов, подобно лептину.
В тоже время в клетках печени появляется избыток жирных кислот. Это истощает антиоксидантную защиту органа, развивается жировой гепатоз.
Заключение. На данный момент метаболический синдром является одной из самых актуальных проблем современной медицины из-за своей распространенности и связью с несбалансированным питанием и малоподвижным образом жизни. В связи с этим проводятся многочисленные зарубежные и отечественные экспериментальные исследования с целью изучения развития метаболического синдрома и разработки методов его лечение с использованием различных лабораторных животных.
Моделирование метаболического синдрома алиментарного генеза проводиться чаще всего на крысах линии Wistarили C57BL/6, с применением специальных диет. Каждый элемент диеты состоит из очищенных веществ, таких как молочные белки, сахароза, кукурузные масло, целлюлоза к которым добавляют в специальных пропорциях витамины, минеральные вещества. Такое питание доступно для контроля, наблюдения и повторного воспроизведения. Диеты классифицируется по типу обогащения конкретными элементами (липиды и/или сахара) и степени обогащения (10% - низкокалорийные, 30-40% высококалорийные). Результаты диеты будут также зависеть от её продолжительности и от пола крыс (масса тела самцов увеличивается быстрее). Так липидная диета в первую очередь оказывает негативное влияние на миокард сердца и артериальное давление, углеводная – на печень.
Признаки проявления метаболического синдрома весьма разнообразны. К ним относятся значительное увеличение массы тела, абдоминальное ожирение, и обнаруживаемые при вскрытии болезникровеносной и других систем, такие как стеатоз печени, воспаление и фиброз сердца. Анализ изменения состава плазмы крови также играет значительною роль.
Достаточно трудно однозначно утверждать, когда под действием диет начинается развиваться ожирение у подопытных животных. В 2012 году был проведен эксперимент над крысами линии C57BL/6. Всостав их диеты входили 21% молочных жиров и 34% сахарозы; уже с первой недели наблюдалось увеличение массы тела крыс, на второй – мобилизация липидов в мышечной, жировой и скелетной тканях.
Однако, как доказал другой эксперимент, для полного и подробного моделирования метаболического процесса требуются длительные высококалорийные диеты. Опыт проводился в течении 16 недель на крысах линии Wistar. Их диета была основана на смеси молока, фруктозыи говяжьего жира. К концу срока у крыс были выявлены все симптомы метаболического синдромы.
В целом был сделан вывод, что для моделирования метаболического синдром наиболее подходят диеты с высоким содержанием липидов и углеводов, так как они схожи с так называемой “кафе-диетой”, приводящей к развитию данного синдрома у человека.
Список литературы:
Статья “Ожирение”, сайтhttp://www.infomedical.ru/.
Статья “Правильное питание”, сайтhttp://sport-health.com.ua/.
С.Ю. Калинченко, И.А. Тюзиков, Л.О. Ворслов, Ю.А. Тишова,статья “Ожирение, инсулинорезистентность и репродуктивное здоровье мужчины: патогенетические взаимодействия и современная патогенетическая фармакотерапия”, сайтhttp://umedp.ru/.
Исаева А. Д., статья “Метаболический синдром. Причины, симптомы и признаки, диагностика и лечение патологии”, https://www.polismed.com/
Д.В. Лещенко, Н.В. Костюк, М.Б. Белякова, Е.Н. Егорова, М.В. Миняев, М.Б. Петрова, статья “Диетически индуцированные животные модели метаболического синдрома (обзор литературы)”