استرپتوزوسین تحقیقاتی چیست ؟

بیماری دیابت، یکی از شایعترین اختلالات متابولیکی غدد درون ریز و از بیماری های مزمن و نسبتا شایع در جهان است که با درصدهای متفاوت تمام نژادها را درگیر ساخته و شیوع آن در بسیاری از جوامع و در کشورهای مختلف رو به افزایش است . این بیماری با هیپرگلایسمی ناشی از نقص در ترشح و عملکرد انسولین همراه است . در سال های اخیر، حجم عظیمی از مطالعات حاکی از این است که دیابت یک عامل خطر بسیار مهم در ابتلا به بیماری های مختلف از جمله بیماری های متابولیک، قلبی-عروقی و انواع سرطان ها است .

این بیماری عوارض زیادی به دنبال دارد و کنترل آن بار مالی بزرگی را بر جوامع تحمیل می کند و لازم است تا راه کارهای جدیدی برای درمان آن مورد بررسی قرار گیرند.  دیابت نوع 2 شایع ترین نوع دیابت در جهان به شمار می آید که با مقاومت به انسولین و اختلال عملکرد سلول های بتا مشخص می شود. به علت دشواری مطالعات انسانی در این بیماری ، مدل های حیوانی دیابت ابزار مناسبی برای تحقیقات هستند.

به دلیل اهمیت این بیماری شایع ، پژوهش های گسترده ای در زمینه های مختلف برای بررسی این بیماری در حال انجام است . از آنجایی که تحقیقات مداخله ای در زمینه ی دیابت ، بر روی انسان به دلیل ملاحظات اخلاقی با محدودیت هایی رو به رو است ، استفاده از مدل های حیوانی برای بررسی بیماری ضروری به نظر می رسد . اگرچه مدل های حیوانی نمی توانند به طور کامل با مدل انسانی معادل سازی شوند ، اما با استفاده از این مدل ها می توان به دست آوردهای جدید و سودمندی درباره دیابت انسانی دست یافت . یکی از روش های رایج در ایجاد مدل های حیوانی دیابتی استفاده از  ماده شیمیایی تحقیقاتی و پژوهشی استرپتوزوتوسین یا استرپتوزوسین (STZ )  می باشد.

این ماده شیمیایی به طور انتخابی و با مکانیسم شناخته شده ، باعث تخریب سلول های بتا پانکراس در موش یا همان رت های آزمایشگاهی میشود .

استرپتوزوتوسین در واقع یک ترکیب گلوکزآمین ـ نیتروزاوره است که دارای اثرات اختصاصی بر سلولهای بتای پانکراس موش آزمایشگاهی می باشد. از این ماده شیمیایی برای ایجاد مدل حیوانی دیابت در تحقیقات آزمایشگاهی استفاده می شود. مکانیسم و عملکرد دقیق ایجاد دیابت در حیوانات آزمایشگاهی توسط این ترکیب کاملا مشخص نیست اما به نظر می رسد تولید رادیکالهای آزاد نظیر سوپر اکسید ـ هیدروژن پراکسید و نیتریک اکسید همچنین تخریب در پیوستگی DNA از اثرات استرپتوزوتوسین در ایجاد دیابت باشد . این ترکیب در تحقیقات بیولوژی جهت تخریب سلولهای بتای پانکراس مورد استفاده قرار گرفته و همچنین به منظور کنترل و در مان نئوپلاسم این سلول ها نیز در حیوانات کاربرد زیادی دارد . سلولهای بتای پانکراس توانایی تکثیر را در مراحل مختلف حیات دارند و لذا ممکن است حساسیت و قدرت ترمیم و بازیابی آنها در پی استفاده از استرپتوزوسین در حیوانات جوان و بالغ متفاوت باشد.

جوندگان به علت دوره تولید مثل کوتاه و هزینه نگهداری مناسب , اولین انتخاب برای القای انواع دیابت ها می باشند. مدل های حیوانی مختلفی برای القای دیابت نوع دو وجود دارند. از بین آن ها, مدل هایی که علاوه بر تغییر عملکرد سلول های بتا, بتوانند مقاومت به انسولین نیز ایجاد کنند, مناسب تر به نظر میرسند.

 در مدل دیابتی رژیم پرچرب استرپتوزوتوسین در موش های آزمایشگاهی به عنوان یک مدل دیابت نوع دو رژیم غذایی پر چرب باعث القاء مقاومت به انسولین و استرپتوزوتوسین باعث تخریب نسبی سلول های بتا خواهد شد . مدل دیابتی رژیم پرچرب- استرپتوزوتوسین,  مدلی ارزان و مناسب برای مطالعه دیابت نوع 2 به شمار می آید . در مجموع می توان گفت که مدل رژیم پرچرب- استرپتوزوتوسین, در رت های آزمایشگاهی  ویژگی های متابولیکی دیابت نوع 2 انسانی را دارد و می تواند در بررسی ترکیبات ضد دیابت مورد استفاده قرار گیرد.

ماده شیمیایی آلوکسان و استرپتوزوسین به طور گسترده در القای دیابت آزمایشگاهی در مدل حیوانی استفاده میگردند.هردو ماده با مکانیسمهای متفاوتی ، باعث تخریب سلولهای بتا پانکراس میشوند .فعالیت دیابت زایی آنها به واسطه گونه های فعال اکسیژن صورت میگیرد .با این وجود ، منبع تولید این رادیکالها در هرکدام از آنها متفاوت خواهد بود .آلوکسان و محصول احیا شده آن یعنی دیالوریک اسید ، باعث ایجاد رادیکالهای سوپراکسید در طی واکنشهای سیکل ردوکس خواهد شد . در ادامه این واکنشها پراکسید هیدروژن و رادیکال هیدروکسیل تشکیل میشوند که در نهایت سبب آسیب بافت پانکراسی خواهند شد . استرپتوزوتوسین نیز مانند آلوکسان بوسیله ناقل گلوکز یا همان ترانسپورتر گلوکز وارد سلول بتا پانکراسی حیوان میشود. این ماده در داخل سلول باعث آلکیلاسیونDNA  میگردد . آسیب DNA به واسطه متیلاسیون القایی توسط استرپتوزوتوسین ، باعث فعالسازی فرآیند ترمیمی پلیADP ریبوزیلاسیون میشود که در عمل دیابت زایی استرپتوزوتوسین در رت آزمایشگاهی نقش مهمی را ایفا میکند .این فرآیندباعث تخلیه سلول ازNAD+ و ATPشده که افزایش فعالیت آنزیم گزانتین اکسیداز را به همراه دارد. در پی فعالیت این آنزیم ، رادیکالهای آزاد تولید میشود که سبب تخریب بافتی پانکراس میشود. در نهایت آلوکسان و استرپتوزوتوسین ، دیابت را به واسطه تخریب سلولهای بتا پانکراسی در حیوانات آزمایشگاهی القا میکنند و در این حالت،هیپرگلایسمی و عدم ترشح انسولین در پلاسمای آنها مشاهده میشود .

به دنبال تزریق استرپتوزوتوسین به موشهای آزمایشگاهی دانشگاههای علوم دامپزشکی و پزشکی ، میزان گلوکز و انسولین خون به دلیل اختلال در عملکرد طبیعی سلول های بتای پانکراس تغییر می کند . استرپتوزوسین توسط سلول های بتای پانکراس به وسیله گیرنده GLUT2 برداشته شده و آسیب بافتی ایجاد می کند . مکانیسم کار این ترکیب کاهش NAD در سلول های بتا و در نتیجه کاهش سنتز پروتئین در این سلول ها است.

استرپتوزوسین در 7/4 pH و دمای 37 درجه سانتیگراد نسبتاً پایدار بوده و برای القای هر دو نوع دیابت 1 و 2 در موش آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می گیرد . استرپتوزوتوسین می تواند به صورت داخل وریدی ، داخل صفاقی و زیر جلدی به حیوان تزریق شود. جهت القای دیابت نوع 1، معمولاً به ازای هر کیلوگرم وزن حیوان ، از دوز 40 تا 65 میلی گرم به صورت تزریق وریدی استفاده می شود. در روش تزریق صفاقی،  برای القای این نوع دیابت در حیوان باید از دوز بیشتری استفاده نمود. در صورت تزریق دوز پائین استرپتوزوتوسین به صورت چندگانه، می توان دیابت نوع 1 را با فعالسازی مکانیسم ایمنی در موش ایجاد کرد . دیابت نوع 2 را با تزریق 100 میلی گرم از این ترکیب ، به صورت داخل صفاقی و یا داخل وریدی به موش یک روزه می توان القا نمود.

جمع بندی :

استرپتوزوسین  یک محصول بسیار موثر تحقیقاتی در خصوص بیماری دیابت در آزمایشگاههای تحقیقاتی محسوب میشود و توسط چند شرکت تحقیقاتی در جهان تولید و در اختیار محققان قرار میگیرد .