Исследование всасывания глюкозы в тонкой кишке крыс на интегративных экспериментальных моделях

Авторы

DOI:

https://doi.org/10.33910/2687-1270-2021-2-1-79-87

Ключевые слова:

всасывание глюкозы, тонкая кишка, экспериментальные модели, гидролиз-зависимый транспорт, хронический стресс, диабет 2-го типа

Аннотация

Поиск адекватных экспериментальных моделей для исследования всасывания глюкозы в тонкой кишке остается актуальной задачей физиологов. Наиболее крупные успехи в наших знаниях о механизмах ее всасывания были достигнуты с использованием различных аналитических (упрощенных) экспериментальных моделей (от отрезков и полосок тонкой кишки до изолированных кишечных клеток и мембранных везикул). Вместе с тем основные закономерности регуляции протекающих в организме процессов, как и их реальные масштабы, можно выявить лишь при использовании различных интегративных экспериментальных моделей. В статье кратко рассмотрены два варианта таких интегративных моделей: а) перфузия изолированного участка кишки растворами глюкозы в условиях хронического опыта и б) оценка всасывательной способности тонкой кишки по скорости свободного потребления животными концентрированного раствора глюкозы. Приведены примеры использования этих моделей для исследования реальных скоростей всасывания глюкозы в тонкой кишке крыс в условиях, максимально близких к физиологическим, естественным. Отмечены основные методические особенности каждого из вариантов, их достоинства и ограничения. Эти экспериментальные подходы в сочетании взаимно дополняют друг друга и значительно расширяют существующие представления о реальных масштабах и механизмах регуляции всасывания глюкозы в тонкой кишке в нормальных, физиологических условиях.

Библиографические ссылки

ЛИТЕРАТУРА

Громова, Л. В., Грефнер, Н. М., Груздков, А. А., Комиссарчик, Я. Ю. (2006) Оценка роли облегченной диффузии в транспорте глюкозы через апикальную мембрану энтероцита. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова. т. 92. № 3. с. 362–373.

Громова, Л. В., Полозов, А. С., Корнюшин, О. В. и др. (2019) Всасывание глюкозы в тонкой кишке крыс при экспериментальном диабете типа 2. Журнал эволюционной биохимии и физиологии, т. 55, № 2, с. 145–147. https://www.doi.org/10.1134/S0044452919020062

Громова, Л. В., Савочкина, Е. В., Алексеева, А. С. и др. (2020) Мембранный гидролиз углеводов и всасывание глюкозы в тонкой кишке крыс при хроническом иммобилизационном стрессе. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, т. 106, № 11, с. 1421–1435. https://www.doi.org/10.31857/S0869813920100040

Груздков, А. А., Громова, Л. В., Дмитриева, Ю. В., Алексеева, А. С. (2015) Скорость свободного потребления крысами раствора глюкозы как критерий оценки ее всасывания в тонкой кишке (Экспериментальное исследование и математическое моделирование). Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, т. 101, № 6, с. 708–720.

Скворцова, Н. Б., Волконская, В. А., Туляганова, Е. Х. и др. (1975) О существовании специального аппетитрегулирующего кишечного гормона — арэнтерина. Доклады Академии наук СССР, т. 220, № 2, с. 493–495.

Уголев, А. М., Зарипов, Б. З. (1979) Методические приемы для изучения мембранного пищеварения и всасывания в тонкой кишке в условиях хронического эксперимента на крысах и некоторых других животных. Физиологический журнал СССР им. И. М. Сеченова, т. 65, № 12, с. 1849–1853.

Уголев, А. М., Зарипов, Б. З., Волошенович, М. И. и др. (1981) Новая техника и результаты исследований ферментативных и транспортных функций тонкой кишки в хронических экспериментах на крысах в норме и при патологии. Физиологический журнал СССР им. И. М. Сеченова, т. 67, № 11, с. 1683–1693.

Уголев, А. М., Зарипов, Б. З., Иезуитова, Н. Н. и др. (1984) Особенности мембранного гидролиза и транспорта в тонкой кишке в условиях, близких к физиологическим (ревизия существующих данных и представлений). Биологические мембраны, т. 1, № 10, с. 997–1018.

Уголев, А. М., Зарипов, Б. З., Иезуитова, Н. Н. и др. (1986а) Сравнительная характеристика мембранного гидролиза и транспорта в острых и хронических экспериментах (ревизия данных и представлений). В кн.: А. М. Уголев (ред.). Мембранный гидролиз и транспорт. Новые данные и гипотезы. Л.: Наука, с. 139–166.

Au, A., Gupta, A., Schembri, P., Cheeseman, C. I. (2002) Rapid insertion of GLUT2 into the rat jejunal brush-border membrane promoted by glucagon-like peptide 2. Biochemical Journal, vol. 367, no. 1, pp. 247–254. https://www.doi.org/10.1042/BJ20020393

Ferraris, R. P. (2001) Dietary and developmental regulation of intestinal sugar transport. Biochemical Journal, vol. 360, no. 2, pp. 265–276. https://doi.org/10.1042/bj3600265

Gromova, L. V., Gruzdkov, A. A. (1999) Hydrolysis-dependent absorption of disaccharides in the rat small intestine (chronic experiments and mathematical modeling). General Physiology and Biophysics, vol. 18, no. 2, pp. 209–224. PMID: 10517294.

Kellett, G. L. (2001) The facilitated component of intestinal glucose absorption. The Journal of Physiology, vol. 531, no. 3, pp. 585–595. https://www.doi.org/10.1111/j.1469-7793.2001.0585h.x

Konturek, P. C., Brzozowski, T., Konturek, S. J. (2011) Stress and the gut: Pathophysiology, clinical consequences, diagnostic approach and treatment options. Journal of Physiology & Pharmacology, vol. 62, no. 6, pp. 591–599. PMID: 22314561.

Maljaars, P. W. J., Peters, H. P. F., Mela, D. J., Masclee, A. A. M. (2008) Ileal brake: A sensible food target for appetite control. A review. Physiology & Behavior, vol. 95, no. 3, pp. 271–281. https://www.doi.org/10.1016/j.physbeh.2008.07.018

Pappenheimer, J. R. (1990) Paracellular intestinal absorption of glucose, creatinine, and mannitol in normal animals: Relation to body size. American Journal of Physiology. Gastrointestinal and Liver Physiology, vol. 259, no. 2, pp. G290–G299. https://www.doi.org/10.1152/ajpgi.1990.259.2.G290

Pappenheimer, J. R. (1993) On the coupling of membrane digestion with intestinal absorption of sugars and amino acids. American Journal of Physiology. Gastrointestinal and Liver Physiology, vol. 265, no. 3, pp. G409–G417. https://www.doi.org/10.1152/ajpgi.1993.265.3.G409

Pappenheimer, J. R. (2001) Role of pre-epithelial “unstirred” layers in absorption of nutrients from the human jejunum. The Journal of Membrane Biology, vol. 179, no. 3, pp. 185–204. https://www.doi.org/10.1007/s002320010047

Patterson, Z. R., Abizaid, A. (2013) Stress induced obesity: Lessons from rodent models of stress. Frontiers in Neuroscience, vol. 7, article 130. https://www.doi.org/10.3389/fnins.2013.00130

Ugolev, A. M., Zaripov, B. Z., Iezuitova, N. N. et al. (1986b) A revision of current data and views on membrane hydrolysis and transport in the mammalian small intestine based on a comparison of techniques of chronic and acute experiments: Experimental reinvestigation and critical reviews. Comparative Biochemistry and Physiology. Part A: Physiology, vol. 85, no. 4, pp. 593–612. https://www.doi.org/10.1016/0300-9629(86)90269-0

Wong, T. P., Debnam, E. S., Leung, P. S. (2009) Diabetes mellitus and expression of the enterocyte renin-angiotensin system: Implications for control of glucose transport across the brush border membrane. American Journal Physiology. Cell Physiology, vol. 297, no. 3, pp. C601–C610. https://www.doi.org/10.1152/ajpcell.00135.2009

Wright, E. M., Hirayama, B. A., Loo, D. F. (2007) Active sugar transport in health and disease. Review. Journal of Internal Medicine, vol. 261, no. 1, pp. 32–43. https://www.doi.org/10.1111/j.1365-2796.2006.01746.x

REFERENCES

Au, A., Gupta, A., Schembri, P., Cheeseman, C. I. (2002) Rapid insertion of GLUT2 into the rat jejunal brush-border membrane promoted by glucagon-like peptide 2. Biochemical Journal, vol. 367, no. 1, pp. 247–254. https://www.doi.org/10.1042/BJ20020393 (In English)

Ferraris, R. P. (2001) Dietary and developmental regulation of intestinal sugar transport. Biochemical Journal, vol. 360, no. 2, pp. 265–276. https://doi.org/10.1042/bj3600265 (In English)

Gromova, L. V., Grefner, N. М., Gruzdkov, A. A., Komissarchik, Ya. Yu. (2006) Otsenka roli oblegchennoj diffuzii v transporte glyukozy cherez apikal’nuyu membranu enterotsita [The role of facilitated diffusion in glucose transport across the apical membrane of the enterocytes]. Rossijskij fiziologicheskij zhurnal im. I. M. Sechenova — Russian Journal of Physiology, vol. 92, no. 3, pp. 362–373. (In Russian)

Gromova, L. V., Gruzdkov, A. A. (1999) Hydrolysis-dependent absorption of disaccharides in the rat small intestine (chronic experiments and mathematical modeling). General Physiology and Biophysics, vol. 18, no. 2, pp. 209–224. PMID: 10517294. (In English)

Gromova, L. V., Polozov, A. S., Kornyushin, O. V. et al. (2019) Vsasyvaniye glyukozy v tonkoj kishke krys pri eksperimental’nom diabete tipa 2 [Glucose absorption in the rat small intestine under experimental type 2 diabetes mellitus]. Zhurnal evolyutsionnoj biokhimii i fiziologii — Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology, vol. 55, no. 2, pp. 145–147. https://www.doi.org/10.1134/S0044452919020062 (In Russian)

Gromova, L. V., Savochkina, E. V., Alekseyeva, A. S. et al. (2020) Membrannyj gidroliz uglevodov i vsasyvanie glyukozy v tonkoj kishke krys pri khronicheskom immobilizatsionnom stresse [Membrane hydrolysis of carbohydrates and glucose absorption in the rat small intestine under chronic immobilization stress]. Rossiyskij fiziologicheskij zhurnal im. I. M. Sechenova — Russian Journal of Physiology, vol. 106, no. 11, pp. 1421–1435. https://www.doi.org/10.31857/S0869813920100040 (In Russian)

Gruzdkov, A. A., Gromova, L. V., Dmitriyeva, Yu. V., Alekseeva, A. S. (2015) Skorost’ svobodnogo potrebleniya krysami rastvora glyukozy kak kriterij otsenki ee vsasyvaniya v tonkoj kishke (Eksperimental’noye issledovaniye i matematicheskoe modelirovanie) [Free consumption of glucose solution by rats as a criterion for evaluation its absorption in the small intestine (experimental study and mathematical modeling)]. Rossiyskij fiziologicheskij zhurnal im. I. M. Sechenova — Russian Journal of Physiology, vol. 101, no. 6, pp. 708–720. (In Russian)

Kellett, G. L. (2001) The facilitated component of intestinal glucose absorption. The Journal of Physiology, vol. 531, no. 3, pp. 585–595. https://www.doi.org/10.1111/j.1469-7793.2001.0585h.x (In English)

Konturek, P. C., Brzozowski, T., Konturek, S. J. (2011) Stress and the gut: Pathophysiology, clinical consequences, diagnostic approach and treatment options. Journal of Physiology & Pharmacology, vol. 62, no. 6, pp. 591–599. PMID: 22314561. (In English)

Maljaars, P. W. J., Peters, H. P. F., Mela, D. J., Masclee, A. A. M. (2008) Ileal brake: A sensible food target for appetite control. A review. Physiology & Behavior, vol. 95, no. 3, pp. 271–281. https://www.doi.org/10.1016/j.physbeh.2008.07.018 (In English)

Pappenheimer, J. R. (1990) Paracellular intestinal absorption of glucose, creatinine, and mannitol in normal animals: Relation to body size. American Journal of Physiology. Gastrointestinal and Liver Physiology, vol. 259, no. 2, pp. G290–G299. https://www.doi.org/10.1152/ajpgi.1990.259.2.G290 (In English)

Pappenheimer, J. R. (1993) On the coupling of membrane digestion with intestinal absorption of sugars and amino acids. American Journal of Physiology. Gastrointestinal and Liver Physiology, vol. 265, no. 3, pp. G409–G417. https://www.doi.org/10.1152/ajpgi.1993.265.3.G409

Pappenheimer, J. R. (2001) Role of pre-epithelial “unstirred” layers in absorption of nutrients from the human jejunum. The Journal of Membrane Biology, vol. 179, no. 3, pp. 185–204. https://www.doi.org/10.1007/s002320010047 (In English)

Patterson, Z. R., Abizaid, A. (2013) Stress induced obesity: Lessons from rodent models of stress. Frontiers in Neuroscience, vol. 7, article 130. https://www.doi.org/10.3389/fnins.2013.00130 (In English)

Skvortsova, N. B., Volkonskaya, V. A., Tulyaganova, E. Kh. et al. (1975) O sushchestvovanii spetsial’nogo appetitreguliruyushchego kishechnogo gormona — arenterina [On the existence of a special appetite-regulating intestinal hormone — arenterin]. Doklady Akademii nauk SSSR, vol. 220, no. 2, pp. 493–495. (In Russian)

Ugolev, A. M., Zaripov, B. Z. (1979) Metodicheskiye priemy dlya izucheniya membrannogo pishchevareniya i vsasyvaniya v tonkoj kishke v usloviyakh khronicheskogo eksperimenta na krysakh i nekotorykh drugikh zhivotnykh [Methods for studying membrane digestion and absorption in the small intestine in a chronic experiment on rats and some other animals]. Fiziologicheskij zhurnal SSSR im. I. M. Sechenova, vol. 65, no. 12, pp. 1849–1853. (In Russian)

Ugolev, A. M., Zaripov, B. Z., Voloshenovitch, M. I. et al. (1981) Novaya tekhnika i rezul’taty issledovanij fermentativnykh i transportnykh funktsij tonkoj kishki v khronicheskikh eksperimentakh na krysakh v norme i pri patologii [New technique and results of investigation of the enzyme and transport functions of small intestine in chronic experiments in rats in norma and pathology]. Fiziologicheskij zhurnal SSSR im. I. M. Sechenova, vol. 67, no. 11, pp. 1683–1693. (In Russian)

Ugolev, A. M., Zaripov, B. Z., Iezuitova, N. N. et al. (1984) Osobennosti membrannogo gidroliza i transporta v tonkoj kishke v usloviyakh, blizkikh k fiziologicheskim (reviziya sushchestvuyushchikh dannykh i predstavlenij) [The features of membrane hydrolysis and transport in the small intestine under close to physiological conditions (a revision of existing data and ideas)]. Biologicheskie membrany — Biological Membranes, vol. 1, no. 10, pp. 997–1018. (In Russian)

Ugolev, A. M., Zaripov, B. Z., Iyezuitova, N. N. et al. (1986a) Sravnitel’naya kharakteristika membrannogo gidroliza i transporta v ostrykh i khronicheskikh eksperimentakh (reviziya dannykh i predstavleniy) [Comparative characteristics of membrane hydrolysis and transport in acute and chronic experiments (a revision of data and ideas)]. In: A. M. Ugolev (ed.). Membrannyj gidroliz i transport. Novye dannye i gipotezy [Membrane hydrolysis and transport. New data and hypotheses]. Leningrad: Nauka Publ., pp. 139–166. (In Russian)

Ugolev, A. M., Zaripov, B. Z., Iezuitova, N. N. et al. (1986b) A revision of current data and views on membrane hydrolysis and transport in the mammalian small intestine based on a comparison of techniques of chronic and acute experiments: Experimental reinvestigation and critical reviews. Comparative Biochemistry and Physiology. Part A: Physiology, vol. 85, no. 4, pp. 593–612. https://www.doi.org/10.1016/0300-9629(86)90269-0 (In English)

Wong, T. P., Debnam, E. S., Leung, P. S. (2009) Diabetes mellitus and expression of the enterocyte renin-angiotensin system: Implications for control of glucose transport across the brush border membrane. American Journal Physiology. Cell Physiology, vol. 297, no. 3, pp. C601–C610. https://www.doi.org/10.1152/ajpcell.00135.2009 (In English)

Wright, E. M., Hirayama, B. A., Loo, D. F. (2007) Active sugar transport in health and disease. Review. Journal of Internal Medicine, vol. 261, no. 1, pp. 32–43. https://www.doi.org/10.1111/j.1365-2796.2006.01746.x (In English)

Опубликован

2021-05-27

Выпуск

Раздел

Экспериментальные статьи