Informații despre articol

A. Strom, Institutul pentru Diabetologie Clinică, Centrul German pentru Diabet, Auf’m Hennekamp 65, D-40225 Düsseldorf, Germania. E-mail: [e-mail protejat]

diabet

  • Abstract
  • Text complet
  • Referințe
  • Materiale suplimentare
  • Citat de
  • PDF

Abstract

O maimuță cynomolgus de 9 ani (Macaca fascicularis) R984 a fost administrat oral cu 5 g de encefalopatie spongiformă bovină (ESB) la vârsta de 5 ani. Macacul R984 a aparținut unui grup de 18 macaci de sex feminin dozate oral cu ESB ca parte a unui studiu de evaluare a riscului ESB susținut de Uniunea Europeană. 10 probe de lichid cefalorahidian (LCR) au fost colectate la intervale regulate pentru analiza proteinei 14-3-3 (14-3-3p) ca biomarker al afectării creierului de la toți macacii. 10 Toate eșantioanele de LCR de macac R984 au rămas negative de 14-3-3p și nu au existat dovezi de modificări comportamentale sau ataxie pe parcursul perioadei de observație (datele nu sunt prezentate). Prin urmare, macacul R984 a reprezentat un stadiu preclinic al bolii prionice. Cu toate acestea, animalul a dezvoltat hiperglicemie severă și glucozurie și a prezentat o scădere progresivă în greutate, ceea ce a necesitat eutanasie la 4,1 ani după infecție (p.i.) înainte de intrarea preconizată în faza clinică a bolii Simian varianta Creutzfeldt-Jakob (vCJD).

Rezultatul infecției orale cu ESB

La necropsie, un marker surogat pentru prioni infecțioși numit proteină prionică rezistentă la proteinază K (PrP res) 10 a fost detectat de imunoblotul Western 10 sau de blot 10 de țesut încorporat în parafină (PET) în specimenele de țesut limfoid asociat intestinului (GALT), splina segmentele lombare ale măduvei spinării, adenohipofiza și ganglionii trigemenului de pe ambele părți. Cu toate acestea, depozitele PrP res nu au fost detectate în obex, tulpina creierului sau în alte regiuni ale creierului. Mai mult, secțiunile de țesut ale pancreasului au fost, de asemenea, negative pentru PrP res (datele nu sunt prezentate).

Constatări microscopice

Examenul histopatologic pancreatic al cazului a evidențiat insulițe foarte mici (Fig. 1a) comparativ cu 6 controale sănătoase neinfectate cu vârstă și sex și cu macaci nediabetici infectați cu ESB (Fig. 1b). Această constatare a fost în concordanță cu deficitul sever de insulină. O observație unică a fost absența depozitelor de amiloid din insulă, care sunt tipice pentru diabetul de tip 2 (T2D) care apare în mod natural la primatele neumane (NHP). 5

Figura 1. Pancreas; macacul cynomolgus. Dimensiunea insulelor macacului R984 (a) comparativ cu insulele unui animal nondiabetic infectat cu encefalopatie spongiformă bovină (ESB) (b). Imunomarcare pentru insulină (celule β) (c) și glucagon (celule α) (e) a animalului R984 comparativ cu insulele unui macac nediabetic infectat cu ESB (d, f).

Imunohistochimie

S-a efectuat imunocolorarea insulinei (celulelor β) și a glucagonului (celulelor α) așa cum s-a descris (Hamburg, Germania). 7 Pe scurt, secțiunile au fost incubate cu anticorp anti-insulină policlonal DAKO pentru cobai (1:50) și anticorp anti-glucagon anti-uman policloronal DAKO (1: 4000) la temperatura camerei timp de 2 ore. Kitul DAKO LSAB + System-HRP a fost utilizat pentru marcarea peroxidazei de hrean și DAKO AEC + Cromogen substrat de înaltă sensibilitate pentru colorare. Analiza imunohistochimiei a confirmat pierderea celulelor endocrine. Insulele rămase conțineau câteva celule β (Fig. 1c), în timp ce celulele α erau mai frecvente (Fig. 1e). Cu toate acestea, numărul celulelor β și α a fost redus dramatic în comparație cu controalele sănătoase neinfectate potrivite pentru vârstă și sex (Fig. 1d, f).

Parametrii metabolici

După infecția orală cu ESB, macacul R984 a câștigat 80% (2,8 kg) în greutate în primii 2 ani, urmată de o pierdere rapidă în greutate (Fig. 2a). Această creștere în greutate anormal de rapidă a fost observată și la restul de 4 animale din grupul infectat oral cu ESB.

Figura 2. Modificări metabolice longitudinale în macacul R984 infectat cu encefalopatie spongiformă bovină (ESB). (a) Evoluția greutății corporale a R984 și a macacilor sănătoși în perioada de studiu. (b) Concentrația plasmatică a glucozei în post. (c) Concentrațiile plasmatice de insulină la jeun. (d) Indicele HOMA pentru rezistența la insulină. Datele pentru animalele de control sunt exprimate ca medie și interval (maxim și minim).

Probele de plasmă de post, colectate la intervale de 12 luni, din caz au fost analizate pentru glucoză folosind un glucometru Accu-Check Aviva (Roche Diagnostics, Mannheim, Germania). Concentrațiile plasmatice de glucoză în jeun au început să crească cu 2 ani p.i. și cu 4 ani p.i. animalul a fost sever hiperglicemic (Fig. 2b). Concentrațiile de trigliceride și colesterol la sfârșitul studiului, precum și activitățile de α-amilază și lipază au fost analizate folosind VetTest 8008 (Idexx Corp., Ludwigsburg, Germania). Concentrațiile de trigliceride și colesterol au fost mai mari în macacul diabetic R984 (1,88 g/L și respectiv 3,75 g/L) decât în ​​macacii neinfectați cu ESB (0,52-1,05 g/L și respectiv 0,73-1,39 g/L); activitățile lipazei și a-amilazei nu au fost diferite (datele nu sunt prezentate).

Concentrațiile de insulină și glucagon au fost măsurate folosind un kit ELISA de insulină ultrasunetos uman (Mercodia, Uppsala, Suedia) și un kit ELISA de glucagon uman (Phoenix Europe, Karlsruhe, Germania). Concentrațiile de insulină au crescut în primii 3 ani p.i. și a scăzut brusc cu puțin timp înainte ca animalul să fie eutanasiat (Fig. 2c); glucagonul a rămas stabil (datele nu sunt prezentate). Cazul a dezvoltat, de asemenea, rezistență la insulină 2 ani p.i. așa cum este definit de evaluarea modelului homeostaziei (HOMA) 4 (Fig. 2d).

Diagnostic

În urma analizelor de histopatologie, imunohistochimie și biochimie, diagnosticul acestui caz preclinic de ESB a fost deficitul de insulină și diabetul cauzat de degenerarea severă a insulelor. Mai mult, cazul a arătat un model neobișnuit de răspândire a prionilor și o glandă hipofizară pozitivă la PrP, în timp ce toate celelalte zone ale creierului au fost negative la PrP.

Discuţie

Maimuțele Cynomolgus și alte specii NHP sunt predispuse să dezvolte diabet zaharat care seamănă cu T2D la om. 5.8 În consecință, în timpul studiilor noastre pe termen lung pe 18 macaci infectați oral cu ESB și 6 controale simulate, un număr de animale infectate și neinfectate au dezvoltat semne clinice și de laborator ale diabetului (Strom și colab., Manuscris în pregătire). La necropsie, plăcile amiloide au fost detectabile în insulele pancreatice ale tuturor macacilor prediabetici și diabetici, dar nu și în macacul diabetic R984. Macacul R984 prezentat clinic ca un caz tipic de diabet simian, cu excepția absenței complete a plăcilor amiloide ale insulelor. Din câte știm, nu a fost raportat un caz de diabet spontan la maimuțele cynomolgus fără depozite de amiloid de insulă. În plus, macacul R984 a arătat dovezi ale unei infecții cu prion centripet a adenohipofizei.

Progresia către T2D este asociată cu obezitatea, rezistența la insulină, dislipidemia, scăderea masei celulare β și prezentul depozitelor de polipeptide amiloide ale insulelor. Insulele NHP diabetice T2D evidente sunt mai mari în comparație cu controalele sănătoase. Cu toate acestea, insulele animalelor cu diabet zaharat evident sunt compuse din insulele amiloide. Pierderea celulelor insulare în absența depunerii amiloidelor insulare sugerează puternic o patogenie diferită pentru diabetul spontan în acest macac infectat cu ESB.

Prionii provoacă boli neurodegenerative la oameni și animale. 6 Principala, dacă nu singura componentă a agentului infecțios este izoforma patogenă pliată greșit a proteinei prionice celulare (PrP C). Un nucleu rezistent la proteinază K al izoformei patogene (PrP res) este utilizat ca marker surogat pentru evidența clinică a prionilor infecțioși1 și aceste fragmente PrP res pot fi detectate în encefalopatiile spongiforme. Cu toate acestea, infectivitatea poate fi detectată și în absența acestor fragmente PrP res, sugerând existența așa-numiților prioni sensibili la PK (PrP sens). 2

Diabetul de tip 2 este puternic asociat cu obezitatea. În mod interesant, acest raport de caz arată că infecția orală cu ESB a cauzat creșterea în greutate într-un stadiu foarte timpuriu al fazei preclinice a infecției, indicând faptul că infecția periferică cu ESB ar putea fi un factor de risc pentru dezvoltarea obezită a T2D spontană. Acest lucru confirmă descoperirile anterioare la modelele de rozătoare și arată o posibilă legătură între un agent infecțios și T2D. 9 Rezistența la insulină la toate animalele noastre diabetice a fost probabil rezultatul creșterii masei corporale, împreună cu lipotoxicitatea și/sau inflamația (revizuite în Lumeng și Saltiel 3 și Wang și Kaltenboeck 9). Ipotezăm că obezitatea indusă de infecția prionică a accelerat acest proces printr-un mecanism încă necunoscut.

Comparativ cu rozătoarele (Supliment. Fig. S1), macacii cynomolgus exprimă niveluri semnificativ mai mici de PrP C în insulele (Supliment. Fig. S2). În această perspectivă, prionii infecțioși nu se pot reproduce cu o rată ridicată în insulele simiene, deoarece prionii folosesc PrP C ca șablon pentru replicare. Acest lucru poate explica de ce PrP res nu a fost detectabilă în țesuturile pancreatice simiene. Alternativ, o formă sensibilă PK de prioni 2 poate fi prezentă în insulele pancreatice.

Nu există dovezi că diabetul fără amiloid din insulă în macacul R894 a fost legat de detectarea prionilor în glanda pituitară a acestui macac în timpul unei perioade preclinice timpurii de infecție cu ESB. Disfuncția hipotalamică ar fi putut afecta glucoreglarea și a contribuit la absența insulei amiloide, posibilitate care solicită investigații suplimentare.

În concluzie, arătăm că pierderea celulelor insulelor în T2D spontană poate apărea în absența depunerilor de amiloide ale insulelor. În plus, au existat dovezi că prionii ESB au intrat centripet în glanda pituitară în timpul fazei preclinice a infecției ESB în acest caz unic.

Informații suplimentare disponibile online.

Declarație de interese conflictuale
Autorii nu au declarat potențiale conflicte de interese în ceea ce privește cercetarea, autorul și/sau publicarea acestui articol.

Finanțarea
Autorii nu au primit niciun sprijin financiar pentru cercetarea, autorul și/sau publicarea acestui articol.