Neurochemical and behavioral processes in gerontogenesis in conditions of experimental hyperglycemia.

O. Rodynskyi, K. Basysta, L. Guz

Abstract


Many researchers are increasingly interested in the relation between diabetes and diabetic encephalopathy. At the moment, there are various experiments where this issue is considered. But despite prolonged studying, it is impossible to investigate this problem to the end. Cognitive deficit in hyperglycemia is also connected with aging. In the aging processes as in hyperglycemia the same pathogenetic factors play a role in the aging of the brain. It is also necessary to deeply analyze the neurochemical processes occurring in the brain in diabetes mellitus. The high incidence of complications is caused by tissue metabolism impairment in hyperglycemia. The study of neurochemical bases of brain activity is one of the leading and promising directions in the modern neuropathology. Scientists of different countries are searching for neurospecific damage markers of the brain substance in hyperglycemia.


Keywords


experimental diabetes; experimental hyperglycemia; alloxan; diabetic encephalopathy; glial fibrillary acidic protein

References


Babah VN. [Treatment strategy and features of the clinic of mental disorders and psychosocial problems in patients with diabetes mellitus]. Mizhnarodnyi endo­krinologichnyi zhurnal. 2005;1:92-98. Russian.

Bobyreva LE. [Effect of phenolic antioxidants on the development of alloxan diabetes in rats]. Eksperi­men­tal'naya i klinicheskaya farmakologiya. 1997;60(3):51-53. Russian.

Borysiuk MV, Dosenko VYe, Byts YuV. [Con­dition of the elastolic system of the pancreas in the modeling of diabetes mellitus]. Fiziologichnyi zhurnal. 2002;48(5):17-21. Ukrainian.

Pal'chikova NA, Kuznecova NV, Kuz'minova OI, Selyatitskaya VG. [Hormonal-biochemical features of alloxan and streptozotocin models of experimental dia­betes]. Byulleten' SO RAMN. 2013;33(6):18-24. Russian.

BornsteinNM, Korczyn A, Brainin M, Guekht A,SkoogI.[Diabetes and the brain: questions and prob­lems]. Effektivnaya farmakoterapiya. 2014;39:50-56. Russian.

Yemel'yanov VV, Meshhaninov VN, Sarapul'cev PA. [Metabolic factors of accelerated aging of the orga­nism in patients with type 2 diabetes mellitus and their correction]. Gospital'nyy vestnik. 2007;2:20-32. Russian.

Leberfarb EYu, Rykova VI, Kolosova NG, et al. [Changes in the composition of rat proteoglycans in rats with age]. Byulleten' eksperimental'noy biologii i me­diciny. 2008;146(12):691-3. Russian.

Korkina MV, Elfimova EV. [Diabetes and cog­nitive aging]. Zhurnal nevrologii i psihiatrii. 2004;3:80-84. Russian.

Yemel'yanov VV, Ponomareva OS, Plotnikova EP, Severina TI, Kochergina MV. [Metabolic disorders and the rate of aging of an organism in patients with type 1 diabetes mellitus]. International Scientific and Practical Conference "Age-associated and gender peculiarities of health and disease". 2016;125-33. Russian.

GuzVA.[Mechanisms of defeat of the central and peripheral nervous system in conditions of expe­rimental diabetes mellitus]. Medicni perspektivi. 2009;XIV(3):4-14. Ukrainian.

Zinovieva OH. [Mechanisms of the functioning of the central and peripheral nervous system in conditions of experimental diabetes mellitus]. Medicni perspektivi. 2012;XVII(4):7-14. Ukrainian.

Mikhalyova LM, Gorshunova NK, Andryeva NV. [Diabetic microangiopathy in the elderly and senile age: clinical and morphological diagnostics and treatment]. Moskva, Medicinskoe informacionnoe agentstvo. 2009;176. Russian.

Smirnov AV, Shmidt MV, Pan'shin NG, Kuzne­cova VA. [Morphological changes in the hippocampus in the experimental modeling of diabetic encephalopathy]. Volgogradskiy nauchno-medicinskiy zhurnal. 2016;2:37-39. Russian.

Lankin VZ, Lisina MO, Arzamasceva NE, Kono­valova GG, Nedosugova LV, Kaminnyj AI, Tihaze AK, Ageev FT, Kuharchuk VV, Belenkov YuN. [Oxidative stress in atherosclerosis and diabetes]. Byulleten eksperi­mental'noy biologii i mediciny. 2005;140(7):48-51. Russian.

Hrytsiuk MI, Boichuk TM, Petryshen OI. [Com­parative characteristic of experimental models of diabetes mellitus]. Svit medycyny ta biologii. 2014;2(44):199-202. Ukrainian.

Zinkovich II,KhripachenkoIA, Kedenko LA, Savustianenko AV. [The role of autonomic regulation in the development of alloxan-induced diabetes mellitus in rats]. Endokrinologiia. 2005;10(1):35-40. Russian.

Yesin RG, Hajrullin IH, Esin OR. [Modern ideas about the mechanisms of cognitive disorders in diabetes mellitus]. Medicinskiy al'manah. 2013;1(25):135-7. Russian.

Sosina VB, Zaharov VV, Jahno NN. [Nonde­mantic cognitive impairments in patients with type 2 diabetes mellitus]. Nevrol. zhurnal. 2010;4:25-30. Russian.

GuzVA.[Condition of conditioned reflex and tentative-research activity of rats of different ages under conditions of aloxane diabetes]. Medicni perspektivi. 2011;XVI(1):4-10. Ukrainian.

StrokovIA, Zaharov VV, Strokov KI. [Diabetic encephalopathy]. Nevrologiya, neyropsihiatriya, psiho­somatika. 2012;2S:30-40. Russian.

Celuyko SS, Krasavina NP, Korneeva LS, Lashin SA, Ostronkov VS. [Morphofunctional characteristics of the pancreas and lung in experimental hyperglycemia with dihydroquercetin]. Еdited by Celuyko SS. Bla­goveshhensk, IPK ODEON. 2017;150. Russian.

Chernysheva EN, Panova TN. [Biological age and rate of aging in patients with metabolic syndrome, depending on anthropometric indicators]. Kubanskiy nau­chnyy medicinskiy vestnik. 2011;6:178-81. Russian.

Chernaya VI. [Influence of ionizing radiation on the protein content of intermediate gley filaments and the state of brain proteolysis]. Visnyk Dnipropetrovskogo derzhavnogo agrarnogo universytetu. 2010;2:26-29. Russian.

Chugunov PA, Semenova IV. [Diabetes mellitus and cognitive impairment]. Saharn. diab. 2008;161-8. Russian.

Mozhejko LA.[Experimental models for the study of diabetes mellitus. Part 1. Alloxan diabetes]. Zhurnal Grodnenskogo gosudarstvennogo medicinskogo universiteta. 2013;3:26-28. Russian.

Yastrebov AP, Meshhaninov VN. [Aging, lipid peroxidation and bio-age]. Yekaterinburg, Ural'skiy sle­dopyt. 2005;220. Russian.

Antia BS, Okokon JE. [Hypoglyacaemic effect of aqueous leaf extract of Persea Americana (Mill,) on alloxan induced diabetic rats]. Indian J Pharmacol. 2005;37(5):325-26.

Levin OS, Babkina OV. [Cerebrum diabeticum: is there a diabetic encephalopathy?]. Effektivnaya farma­koterapiya. 2016;29:32-36.

Bloom R, Schnaider-Beeri M, Rayona-Springer R, Heymann A, Dabush H, Bar L, Slater S, Rassovsky Y, Bahar-Fuchs A. [Computerized cognitive training for ol­der diabetic adults at risk of dementia: Study protocol for a randomized controlled trial]. Alzheimers Dement (N Y). 2017;3(4):636-50.

Das J, Vasan V, Sil PC. [Taurine exerts hypogly­cemic effect in alloxan-induced diabetic rats, improves insulin-mediated glucose transport signaling pathway in heart and ameliorates cardiac oxidative stress and apoptosis]. Toxicol. Appl Pharmacol. 2012;258:296-308.

Dinesh KJ, Raj KA. [Anomalies in alloxan-iduced diabetic model: it is better to standardize it first].Ind.J. of Pharmacology. 2011;1(43):91.

Elsner M, Gurgul-Convey E, Lenzen S. [Relative importance of cellular uptake and reactive oxygen species for the toxicity of alloxan and dialuric acid to insulin- producing cells]. Free Radic Biol Med. 2006;41:825-34.

Macedo CS. [Experimental model of induction of diabetes mellitus in rats]. Plastic surgery, laboratory of plastic surgery:Sao Paulo- Paulista School of Medicine. 2005;2-5.

Frontczak-Baniewicz M, Struzynska L, Andry­chowski J. [Ultrastructural and immunochemical studies of glial scar formation in diabetic rats]. Acta. neurochir. suppl. 2010;106:51-55.

Gabbay KH, Merola LO, Field RA. [Sorbitol path­way: presence in nerve and cord with substrate accumu­lation in diabetes]. N. Engl. J. Med. 1988;319(9):542-8.

Golalipour MJ, Kaboli S, Kafshgiri, Ghafari S. Folia Morphol. 2012;71(2):71-77.

Malik RA, Masson ЕА, Sharma АК. [Hypoxic neuropathy: relevance to human diabetic neuropathy]. Science. 1966;151(707):209-10.

Federiuk IF. [Induction of type 1 diabetes rnel­litus in’ laboratory rats by use of attoxan route of admi­nistration, pitfalls, and insulin treatment]. Comprehensive Medicine. 2004;54:252-7.

Jing L, He Q, Zhang J, Li PA. [Temporal Profile of Astrocytes and Changes of Oligodendrocyte-Based Myelin Following Middle Cerebral Artery Occlusion in Diabetic and Non- diabetic Rats]. Int. J. Biol. Sci. 2013;9(2):190-9. doi: http://dx.doi.org/10.7150/ijbs.5844

Kaminitz A, Stein J,YanivI.[The vicious cycle of apoptotic beta-cell death in type 1 diabetes]. Immunol. Cell. Biol. 2007;85:582-9.

King AJ. [The use of animal models in diabetes research]. Br.J. Pharmacol. 2012;166(3):877-94.

Latha Velayudhan, Michaela Poppe, Nicola Ar­cher. [Risk of developing dementia in people with diabe­tes and mild cognitive impairment]. BJP. 2010;196:36-40.

Lenzen S. [The mechanisms of alloxan- and strep­tozotocin-induced diabetes]. Diabetologia. 2008;51:216-26.

Li ZG, Zhang W, Sima AA. [The role of im­paired insulin / IGF action in primary diabetic encepha­lopathy]. Brain Res. 2005;1037(1-2):12-24.

Min TS, Park SH. [Therapy of Diabetes Mellitus Using Experimental Animal Models]. Asian-Aust. J. Anim. Sci. 2010;23(5):672-9.

Szkudelski T. [The mechanism of alloxan and streptozotocin action B ceils of the rat pancreas]. Phy­siology. Res. 2001;50:536-46.

Tesfaye S, Malik R, Ward JD. [Vascular factors in diabetic neuropathy]. Diabetologia.1994;37(9):847-54.

Xu Y, Zhou H, Zhu Q. [The Impact of Micro­biota-Gut-Brain Axis on Diabetic Cognition Impairment]. Front. Aging Neurosci; 2017

Vermeer SE, Den Heijer T, Koudstaal PJ. [In­cidence and risk factors of silent brain infarcts in the population- based Rotterdam Scan Study]. Stroke. 2003;34(2):392-6.

Yan L-J. [Pathogenesis of chronic hyperglycemia: from reductive stress to oxidative stress]. J. Diab. Re­search. 2014:1-11.


GOST Style Citations


  1. Бабах В.Н. Стратегия лечения и особенности клиники психических расстройств и психосо­циальных проблем у больных сахарным диабетом / В.Н. Бабах // Міжнар. ендокрінол. журнал. – 2005. – № 1. – C. 92-98.
  2. Бобырева Л.Е. Влияние фенольных антиокси­дантов на развитие аллоксанового диабета у крыс / Л.Е. Бобырева // Эксперим. и клинич. фармакология. – 1997. – Т. 60, № 3. – С. 51-53.
  3. Борисюк М.В. Стан еластолітичної системи під­шлункової залози при моделюванні цукрового діабету / М.В. Борисюк, В.Є. Досенко, Ю.В. Биць // Фізіол. журнал. – 2002. – Т. 48, № 5. – С. 17-21.
  4. Гормонально-биохимические особенности ал­локсановой и стрептозотоциновой моделей экспери­ментального диабета / Н.А. Пальчикова, Н.В. Кузне­цова, О.И. Кузьминова, В.Г. Селятицкая // Бюл. СО РАМН. – 2013. – Т. 33, № 6. – С. 18-24.
  5. Диабет и мозг: вопросы
и нерешённые про­блемы / N.M. Bornstein, A. Korczyn, M. Brainin, A. Guekht [et al.] // Эффективная фармакотерапия. – 2014. - №39. –С. 50-56 (Переведено и опубликовано с разрешения правообладателя. Оригинал опубликован в Neurol. Sci. 2014. Vol. 35.
  6. Емельянов В.В. Метаболические факторы ус­коренного старения организма у больных сахарным диабетом 2 типа и их коррекция / В.В. Емельянов, В.Н. Мещанинов, П.А. Сарапульцев // Госпитальный вестник. – 2007. – № 2. – С. 20-32.
  7. Изменения состава протеогликанов мозга крыс с возрастом / Е.Ю. Леберфарб, В.И. Рыкова, Н.Г. Ко­лосова [и др.] // Бюл. эксперим. биологии и медицины. – 2008. – Т. 146, № 12. – С. 691-693.
  8. Коркина М.В. Диабет и когнитивное старение / М.В. Коркина, Е.В. Елфимова // Журнал неврологии и психиатрии. – 2004. – № 3. – С. 80-84.
  9. Метаболические нарушения и темп старения организма у больных сахарным диабетом 1 типа / В.В. Емельянов, О.С. Пономарева, Е.П. Плотникова, Т.И. Северина [и др.] // Сб. материалов междунар. науч.-практ. конф. «Возраст-ассоциированные и ген­дерные особенности здоровья и болезни». – 2016. – С. 125-133.
  10.  Механізми формування ураження центральної та периферичної нервової системи за умов експе­риментального цукрового діабету / В.А. Гузь // Медичні перспективи. – 2009. –Т. ХІV, № 3. – С. 4-14.
  11. Механізми функціонування центральної та пе­риферичної нервової системи в умовах експеримен­тального цукрового діабету / О.Г. Зінов’єва // Медичні перспективи. – 2012. – Т. ХVІI, № 4. – С. 7-14.
  12. Михалева Л.М. Диабетическая микроангио­патия в пожилом и старческом возрасте: клинико-морфологическая диагностика и лечение / Л.М. Ми­ха­лева, Н.К. Горшунова, Н.В. Андреева. – Москва: ООО «Мед. информ. агентство», 2009. – 176 с.
  13. Морфологические изменения гиппокампа при экспериментальном моделировании диабетической энцефалопатии / А.В. Смирнов, М.В. Шмидт, Н.Г. Паньшин, В. А. Кузнецова // Волгоград. науч.-мед. журнал. – 2016. – № 2. – С. 37-39.
  14. Окислительный стресс при атеросклерозе и диабете / В.З. Ланкин, М.О. Лисина, Н.Е. Арзамас­це­ва, Г.Г. Коновалова [и др.] // Бюл. эксперим. биологии и медицины. – 2005. – Т. 140, № 7. – С. 48-51.
  15. Порівняльна характеристика експерименталь­них моделей цукрового діабету / М.І. Грицюк, Т.М. Бой­чук, О.І. Петришен // Світ медицини та біо­логії. – 2014. – № 2 (44). – С. 199-202.
  16. Роль вегетативной регуляции в развитии ал­локсан-индуцированного сахарного диабета у крыс / И.И. Зинкович, И.А. Хрипаченко, Л.А. Кеденко, А.В. Савустьяненко // Ендокринологія. – 2005. – Т. 10, № 1. – С. 35-40.
  17. Современные представления о механизмах когнитивных расстройств при сахарном диабете / Р.Г. Есин, И.Х. Хайруллин, О.Р. Есин // Мед. аль­манах. – 2013. – № 1 (25). – С. 135-137.
  18. Сосина В.Б. Недементные когнитивные нару­шения у больных сахарным диабетом 2-го типа / В.Б. Сосина, В.В. Захаров, Н.Н. Яхно Неврол. журнал. – 2010. – № 4. – С. 25-30.
  19.  Стан умовно-рефлекторної і орієнтовно-дослідницької діяльності щурів різного віку за умов алоксанового цукрового діабету / В.А. Гузь // Медичні перспективи. – 2011. – Т. ХVI, № 1. – С. 4-10.
  20. Строков И.А. Диабетическая энцефалопатия / И.А. Строков, В.В. Захаров, К.И. Строков // Невроло­гия, нейропсихиатрия, психосоматика. – 2012. – № 2. – С. 30-40.
  21. Целуйко С.С. Морфофункциональная характе­ристика поджелудочной железы и легкого при экспериментальной гипергликемии на фоне при­менения дигидрокверцетина / С.С. Целуйко, Н.П. Кра­савина, Л.С. Корнеева, С.А. Лашин; под ред. С.С. Целуйко. – Благовещенск: ООО «ИПК ОДЕОН», 2017. – 150 с.
  22. Чернышева Е.Н. Биологический возраст и коэф­фициент скорости старения у больных с мета­болическим синдромом в зависимости от антро­пометрических показателей / Е.Н. Чернышева, Т.Н. Панова // Кубан. науч. мед. вестник. – 2011. – № 6. – С. 178-181.
  23. Черная В.И. Влияние ионизирующей радиации на содержание белка промежуточных филаментов глеев и состояние протеолиза головного мозга / В.И. Черная // Вісник Дніпропетр. держ. аграрного ун-ту. – 2010. – № 2. – С. 26-29.

  24. Чугунов П.А. Сахарный диабет и когнитивные нарушения / П.А. Чугунов, И.В. Семенова // Са­харный диаб. – 2008. – № 1. – С. 61-8.
  25. Экспериментальные модели для изучения сахарного диабета. Часть 1. Аллоксановый диабет / Л.А. Можейко // Журнал Гроднен. гос. мед. ун-та. – 2013. – №3. – С. 26-28.
  26. Ястребов А.П. Старение, перекисное окисле­ние липидов и биовозраст / А.П. Ястребов, В.Н. Ме­щанинов. – Екатеринбург.: ООО «Уральский следо­пыт», 2005. – 220 с.
  27. Antia B.S. Hypoglyacaemic effect of aqueous leaf extract of Persea Americana (Mill,) on alloxan induced diabetic rats / B.S. Antia, J.E. Okokon// Indian J. Pha­rmacol. – 2005. – Vol. 37, N 5. – P. 325-326.
  28. Cerebrum diabeticum: существует ли диабети­ческая энцефалопатия? / О.С. Левин, О.В. Бабкина // Эф­фек­тивная фармакотерапия. – 2016. – № 29. – С. 32-36.
  29. Computerized cognitive training for older diabetic adults at risk of dementia: Study protocol for a randomized controlled trial / Rachel BloomMichal Schnai­der-BeeriRamit Ravona-Springer,Anthony Hey­mann [et al.] // Alzheimers Dement (N Y). – 2017. – Vol. 3, N 4. – P. 636-650.
  30. Das J. Taurine exerts hypoglycemic effect in al­loxan-induced diabetic rats, improves insulin-mediated glucose transport signaling pathway in heart and ameliorates cardiac oxidative stress and apoptosis / J. Das, V. Vasan, P.C. Sil // Toxicol. Appl Pharmacol. – 2012. – Vol. 258. – P. 296-308.
  31. Dinesh K.J. Anomalies in alloxan-iduced diabetic model: it is better to standardize it first / K.J. Dinesh, K.A. Raj // Ind. J. Pharmacology. – 2011. – Vol. 1, N 43. – P. 91.
  32. Elsner M. Relative importance of cellular uptake and reactive oxygen species for the toxicity of alloxan and dialuric acid to insulin-producing cells / M. Elsner, E. Gurgul-Convey,S. Lenzen// Free Radic. Biol. Med. – 2006. – Vol. 41. – P. 825-834.
  33. Experimental model of induction of diabetes mellitus in rats / C.S. Macedo [et al.] // Plastic surgery, laboratory of plastic surgery:Sao Paulo- Paulista School of Medicine, 2005. – P. 2-5.
  34. Frontczak-Baniewicz M. Ultrastructural and immu­no­chemical studies of glial scar formation in dia­betic rats / M. Frontczak-Baniewicz, L. Struzynska, J. An­drychowski // Acta. Neurochir. Suppl. – 2010. – Vol. 106. – Р. 51-55.
  35. Gabbay K.H. Sorbitol pathway: presence in nerve and cord with substrate accumulation in diabetes / K.H. Gabbay, L.O. Merola, R.A. Field // N. Engl. J. Med. – 1988. - Vol. 319, N 9. – Р. 542-548.
  36. Golalipour M.J., KaboliS. Kafshgiri, Ghafari S. // Folia Morphol. – 2012. – Vol. 71, N 2. – P. 71-77. 

  37. Hypoxic neuropathy: relevance to human diabetic neuropathy / R.A. Malik, Е.А.Masson, А.К. Sharma [et al.] // Science. – 1966. – Vol. 151, N 707. – Р. 209-210.
  38. Induction of type 1 diabetes rnellitus in’ labo­ratory rats by use of attoxan route of administration, pit­falls, and insulin treatment / I.F. Federiuk [et al.] // Com­prehensive Medicine. – 2004. – Vol. 54. – P. 252-257.
  39. Jing L. Temporal Profile of Astrocytes and Chan­ges of Oligodendrocyte-Based Myelin Following Middle Ce­rebral Artery Occlusion in Diabetic and Non- diabetic Rats / L. Jing, Q. He, J. Zhang, P.A.Li // Int. J. Biol. Sci. – 2013. – Vol. 9, N 2. – P. 190-199. doi: http://dx.doi.org/10.7150/ijbs.5844
  40. Kaminitz A. The vicious cycle of apoptotic beta-cell death in type 1 diabetes / A. Kaminitz, J. Stein, I. Yaniv // Immunol. Cell. Biol. – 2007. – Vol. 85. – P. 582-589.
  41.  King A.J. The use of animal models in diabetes research / A.J. King // Br. J. Pharmacol. – 2012. – Vol. 166, N 3. – P. 877-894. 

  42. Latha Velayudhan. Risk of developing dementia in people with diabetes and mild cognitive impairment / Latha Velayudhan, Michaela Poppe, Nicola Archer // BJP. – 2010. – Vol. 196. – Р. 36-40.
  43.  Lenzen S. The mechanisms of alloxan- and strep­tozotocin-induced diabetes / S. Lenzen // Diabetologia. – 2008. – Vol. 51. – P. 216-226.
  44.  Li Z.G. The role of impaired insulin / IGF action in primary diabetic encephalopathy / Z.G. Li, W. Zhang, A.A. Sima // Brain Res. – 2005. – Vol. 1037, N 1-2. – P. 12-24. 

  45. Min T.S. Therapy of Diabetes Mellitus Using Experimental Animal Models / T.S. Min, S.H.  Ark// Asian-Aust. J. Anim. Sci. – 2010. – Vol. 23, N 5. – P. 672-679.
  46. Szkudelski T. The mechanism of alloxan and streptozotocin action B ceils of the rat pancreas / T. Szku­delski // Physiology. Res. – 2001. – Vol. 50. – P. 536-546.
  47. Tesfaye S. Vascular factors in diabetic neuro­pathy /S. Tesfaye, R. Malik, J.D. Ward // Diabetologia. – 1994. – Vol. 37, N 9. – Р. 847-854.
  48. The Impact of Microbiota-Gut-Brain Axis on Diabetic Cognition Impairment / Yю Xu, Hю Zhou, Q. Zhu [et al.] // Front. Aging Neurosci. 2017.
  49. Vermeer S.E. Incidence and risk factors of silent brain infarcts in the population- based Rotterdam Scan Study / S.E. Vermeer, Den T. Heijer, P.J. Koudstaal // Stroke. – 2003. – Vol. 34, N 2. – P. 392-396. 
  50. Yan L.-J. Pathogenesis of chronic hyperglycemia: from reductive stress to oxidative stress / L.-J. Yan // J. Diab. Research. – 2014. – P. 1-11.




DOI: https://doi.org/10.26641/2307-0404.2018.2.133691

Refbacks

  • There are currently no refbacks.