Background: In recent years the theme of the relationship of Alzheimers disease (AD) and metabolic disorders has been widely discussed. Nevertheless, it remains unclear whether AD is a direct cause of carbohydrate metabolism disorders or it is the presence of classical risk factors for type 2 diabetes mellitus (DM 2), primarily obesity, that significantly increases the risk of AD.
Aim: To evaluate the separate contribution of two factors to the development of disorders of carbohydrate metabolism: (1) weight gain due to a high-calorie diet and (2) experimental-induced AD.
Methods: Male Wistar rats were injected with streptozocin (STZ) in the lateral ventricles of the brain to induce AD or saline (sham operated animals - SO) during stereotactic operations. After 2 weeks, the animals were divided into four groups: 1) the SO group, which was assigned to the normal calorie (NCD) diet (SO NCD); 2) the SO group, which was assigned to the high-calorie diet (SO HCD); 3) the group to which the norm-calorie diet was prescribed after the administration of STZ into the lateral ventricles of the brain (STZ NCD); 4) the group to which the HCD was assigned after the administration of STZ (STZ HCD). The animals were on a diet for 3 months. Intraperitoneal glucose tolerance tests were carried out before the diet and after 3 months. At the end of the study, a morphological assessment of brain tissue, pancreas, and liver was performed.
Results: 3 months after surgical interventions and the appointment of diets, the glycemic curves significantly differed in the 4 studied groups: normoglycemia persisted only in the SO + NCD group, while HCD and the STZ administration were accompanied by the development of hyperglycemia (p = 0.0001). The STZ + NСD group, which represented the isolated effect of AD, was also characterized by impaired carbohydrate metabolism. A morphological study showed that HCD leads to a more pronounced ectopic accumulation of fat in the liver and pancreas tissue than NCD. The administration of STZ, regardless of the diet, led to changes typical for the AD model an increase in the size of the ventricles of the brain, degeneration of white matter, and the accumulation of -amyloid in the hypothalamus.
Conclusions: The STZ-induced brain damage typical for AD led to impaired carbohydrate metabolism regardless of diet and was an independent risk factor for hyperglycemia.
Обоснование. В последние годы широко обсуждается тема взаимной связи болезни Альцгеймера (БА) и метаболических расстройств. Тем не менее остается неясным, является ли БА непосредственной причиной нарушений углеводного обмена или наличие классических факторов риска сахарного диабета 2-го типа (СД 2), в первую очередь ожирения, значимо повышает риск возникновения БА. Цель: оценить раздельный вклад двух факторов в развитие нарушений углеводного обмена 1) увеличения массы тела на фоне высококалорийного питания и 2) экспериментально вызванной БА. Методы. Крысам-самцам линии Вистар были проведены стереотаксические операции по введению в латеральные желудочки мозга стрептозоцина (СТЗ) для моделирования БА либо физиологического раствора (ложнооперированные животные ЛО). Спустя 2 нед животные были разделены на четыре группы: 1) группа ЛО, которой была назначена нормокалорийная (НКД) диета (ЛО+НКД); 2) группа ЛО, которой была назначена высококалорийная диета (ЛО+ВКД); 3) группа, которой была назначена НКД после введения СТЗ в латеральные желудочки мозга (СТЗ+НКД); 4) группа, которой была назначена ВКД после введения СТЗ (СТЗ+ВКД). Длительность нахождения животных на диете составила 3 мес. Перед началом диеты, а также спустя 3 мес животным были проведены интраперитонеальные глюкозотолерантные тесты. По окончании исследования была проведена морфологическая оценка тканей головного мозга, поджелудочной железы, печени. Результаты. Через 3 мес после проведения оперативных вмешательств и введения диет характер гликемических кривых значимо различался в четырех исследуемых группах: нормогликемия сохранялась лишь в группе ЛО+НКД, тогда как ВКД и введение СТЗ сопровождались развитием гипергликемии (р=0,0001). Группа СТЗ+НКД, отражавшая изолированное воздействие БА, также характеризовалась нарушениями углеводного обмена. Морфологическое исследование показало, что ВКД приводит к более выраженному эктопическому накоплению жира в ткани печени и поджелудочной железы, чем НКД. Введение СТЗ вне зависимости от диеты приводило к типичным для модели БА изменениям увеличению размеров желудочков мозга, дегенерации белого вещества и накоплению -амилоида в гипоталамусе. Заключение: СТЗ-индуцированные повреждения структур головного мозга, характерные для БА, приводили к нарушениям углеводного обмена вне зависимости от получаемой диеты и являлись самостоятельным фактором риска развития гипергликемии.
Keywords: Alzheimer disease; hyperglycemia; hypothalamus; obesity; rats; streptozocin; type 2 diabetes mellitus.