Cynomolgus-apinat (Macaca fascicularis)
Cynomolgus-apinat ovat nykyään yleisimmin maahantuotuja apinoita (Mullen, 2006), ja niitä käytetään laajalti biolääketieteellisessä tutkimuksessa ja diabeteksen lääkehoitojen uusien lääkeainekandidaattien farmaseuttisessa testauksessa. Ensimmäiset tapausselostukset cynomolgus-apinoiden diabeteksesta tapahtuivat 1980-luvulla (Clarkson ym., 1985; Tanaka ym., 1986; Yasuda ym., 1988), ja yksityiskohtaisempia kuvauksia tehtiin 1990-luvulla (O’Brien ym., 1996; Wagner ym., 1996b). Diabeettisilla cynomolgus-apinoilla on kohonneita paastoglukoosipitoisuuksia, lisääntynyttä glykaatiota (fruktosamiini ja HbA1c) ja glukoosihaasteen yhteydessä viivästynyttä glukoosin puhdistumaa (Wagner ym., 1996b), kuten kuvassa 14.1 ja taulukossa 14.2 on esitetty. Ruokavaliota syövien cynomolgus-apinoiden normaalien paastoglukoosipitoisuuksien keskiarvot ovat 55-62 mg/dl (taulukot 14.1 ja 14.2). Paastoglukoosi- ja fruktosamiinipitoisuudet nousevat hieman, kun eläimet syövät aterogeenista ruokavaliota, samoin kuin plasman kolesterolipitoisuudet (taulukko 14.1; Cefalu ym., 1993).
Yli 30 %:lla yli 15-vuotiaista apinoista on basaalista hyperinsulinemiaa ja/tai postprandiaalista hyperinsulinemiaa (Wagner ym., 2001). Apinat, jotka etenevät IGT:stä T2DM:ksi, ovat aluksi hyperinsulinemisia ja sitten ajan myötä insuliinitasot laskevat. Apinat ovat tyypillisesti lihavia, ja niiden ruumiinpainot ja painoindeksit ovat 95 prosentin luottamusvälin ulkopuolella; glykeemisen profiilin huonontuessa ne kuitenkin usein laihtuvat (Wagner ym., 1996b). Kuten aiemmin on kuvattu (Wagner ym., 1996b), T2DM-apinat ovat hyperglykeemisiä ja hypertriglyseridisiä, mutta ei-ketoottisia, useita vuosia ennen kuin ne vaativat kliinisiä toimenpiteitä. Vaikka ruokavalion rajoittaminen ja suun kautta otettavat aineet ovat hyödyllisiä hoitomuotoja jonkin aikaa, eksogeeniset insuliinipistokset ovat usein tarpeen. T2DM-apinoista voi tulla hyvin insuliiniresistenttejä, ja insuliiniannokset vaihtelevat 7:stä yli 300 U:aan vuorokaudessa (noin 9 U/kg ruumiinpainoa/vrk). Yleensä kun apinoiden insuliinihoitoa jatketaan, ne lihovat enemmän (insuliinin anabolisten vaikutusten vuoksi) ja niistä tulee yhä insuliiniresistentimpiä ja lihavampia.
Lihavilla, insuliiniresistenteillä ja T2DM:n sairastaneilla cynomolgus-apinoilla on samanlaisia muutoksia lipideissä ja lipoproteiineissa kuin ihmisen T2DM:ssä. Näitä ovat lisääntynyt kokonaiskolesteroli, triglyseridit ja vapaat rasvahapot sekä vähentynyt HDL-kolesterolipitoisuus (Bagdade ym., 1995; Wagner ym., 2006). Myös tulehdus on lisääntynyt, mukaan lukien lisääntynyt CRP (kuva 14.3) ja vähentyneet adiponektiinipitoisuudet (Wagner ym., 2006). Myös verenpaine nousee edetessä insuliiniresistenssistä T2DM:ksi (kuva 14.4).
KUVA 14.4. Insuliiniresistenssin kehittyminen T2DM:ksi. Verenpaineen ja sykkeen mittaukset cynomolgus-apinoilla.
Mittaukset otettiin 15 minuuttia sen jälkeen, kun apinat oli sedatoitu ketamiinihydrokloridilla Surgivet-monitorilla (Smiths Medical, Waukesha, WI) kontrolloiduilta, nuorilta apinoilta (n = 12), kontrolloiduilta, keski-ikäisiltä apinoilta (n = 15) ja ikääntyneiltä, tyypin 2 diabeetikoilla olevilta, ikääntyneiltä, tyypin 2 diabetesta sairastavilta apinoilta (n = 22). Verenpaine on merkitsevästi kohonnut iäkkäillä diabeetikkoapinoilla (p < 0,01), kun taas sydämen sykkeeseen se ei vaikuta.
T1DM on raportoitu cynomolgus-apinoilla (Wagner ym., 2001). Nämä apinat eivät ole lihavia esittelyn yhteydessä, ja ne tarvitsevat päivittäin eksogeenista insuliinia hyperglykemian hallitsemiseksi ja ketoosin estämiseksi. T1DM-apinat eivät ole yhtä insuliiniresistenttejä kuin T2DM-apinat, ja eksogeenisen insuliinin annokset vaihtelevat 6-26 U:n välillä päivittäin (noin 2 U/kg ruumiinpainoa/vrk). Glykeemisiä sekä rasva- ja lipoproteiinimittauksia verrattiin T2DM- ja T1DM-apinoiden ryhmässä iältään vastaaviin, ei-diabeettisiin apinoihin, jotka kaikki söivät samaa ruokavaliota (Wagner ym., 2001). T1DM-apinoiden ja T2DM-apinoiden paastoverensokeriarvot olivat samalla tavalla koholla (187 ± 8 ja 174 ± 39 mg/dl) verrattuna kontrolleihin (68 ± 4 mg/dl). HbA1c-arvot olivat kuitenkin paljon korkeammat T1DM-apinoilla (17 ± 0,2 %) kuin T2DM-apinoilla (9 ± 1 %), ja molemmat olivat korkeampia kuin ei-diabeetikoilla (4 ± 0,3 %). Tämä saattaa johtua siitä, että T2DM-apinoiden saarekkeiden jäljellä oleva endogeeninen insuliinituotanto tarjoaa jonkin verran glykeemistä kontrollia, kun eksogeenisen insuliinin annokset loppuvat. Se voi johtua myös siitä, että T1DM-apinoiden ruokailun jälkeinen glykemia on korkeampi, koska insuliinin eritys aterioiden jälkeen on vähäistä. Sen sijaan plasman kokonaiskolesterolipitoisuudet olivat korkeammat T2DM-apinoilla kuin T1DM-apinoilla ja ei-diabeetikoilla. T2DM-apinoiden kohonneet kokonaiskolesterolipitoisuudet johtuivat suuremmista VLDL-kolesterolipitoisuuksista, eikä LDL-kolesterolipitoisuuksissa ollut eroja ryhmien välillä. Triglyseridipitoisten VLDL-hiukkasten lisääntyminen on yhdenmukainen plasman triglyseridien lisääntymisen kanssa T2DM-apinoilla (354 ± 121 mg/dl) verrattuna T1DM-apinoihin (125 ± 24 mg/dl) ja iänmukaiseen kontrolliryhmään (85 ± 13 mg/dl).
Ilman kuvailevien tietojen (ruumiinpaino, ikä jne.) tai kliinisten tietojen (hyperinsulinemian, pitkittyneiden hyperglykemiajaksojen ja hypertriglyseridemian esiintyminen ilman ketoosia) pitkittäisarviointia on vaikea erottaa T1DM:ää pitkälle edenneistä T2DM-tapauksista apinoilla. T2DM-apinoilla ei havaittu saarekesoluvasta-aineita (Wagner ym., 1996b), ja niitä saattaa esiintyä T1DM-apinoilla; näitä vasta-aineita havaitaan kuitenkin usein vain saarekesolujen tuhoutumisen alkuvaiheessa (Riley ja Maclaren, 1991).
STZ-DM voi johtaa insuliiniriippuvaiseen tilaan, joka on samanlainen kuin T1DM. Ei-hyperglykeemisillä apinoilla esiintyy heikentynyttä glukoosin katoamista ja vähentynyttä insuliinivastetta IVGTT:n aikana huolimatta suhteellisen normaaleista paastoglukoosipitoisuuksista (Litwak ym., 1998a). Näin ollen apinat saattavat tarvita vaihtelevia määriä eksogeenista insuliinia riippuen annoksesta, pistosten lukumäärästä ja joistakin tuntemattomista tekijöistä, jotka määräävät alttiuden. Yleensä STZ-DM-apinat eivät ole insuliiniresistenttejä, ja eräässä tutkimuksessa insuliiniannokset vaihtelivat 4-48 U:n välillä päivittäin (noin 1,0-5,0 U/kg ruumiinpainoa/vrk) (Litwak ym., ), 1998a).
Kun IVGTT:t suoritettiin STZ-DM-apinoilla ennen induktiota ja 31 vanhemmalla apinalla (>15 vuotta), jotka vastasivat iältään T2DM-apinoita (Wagner ym., 2001), kaikilla diabeetikkoapinoilla glukoosin häviämisnopeus oli alentunut (Kglc < 1,4) verrattuna ei-diabeetikkoapinoihin (Kglc > 2,7). Vähentyneen puhdistumisnopeuden vuoksi glukoosin AUC-arvo oli suurentunut kaikilla diabeettisilla apinoilla. Insuliinin AUC sen sijaan vaihteli T2DM:n eri tyyppien ja vaiheiden mukaan (ks. myös kuva 14.1 ja taulukko 14.2). T1DM-apinoilla oli vähiten insuliinivastetta glukoosihaasteeseen ja seuraavaksi vähiten STZ-DM-apinoilla (mikä vaihtelee STZ-annoksen mukaan ja voi johtaa beetasolujen täydelliseen tuhoutumiseen). T2DM-apinoilla oli keskimäärin suhteellisen normaalit insuliinin AUC-arvot, mutta arvot olivat keskiarvoja kahden eri vasteen aikana. Niillä, joilla oli basaalinen hyperinsulinemia, insuliinin eritys oli heikentynyt vastauksena glukoosihaasteeseen, ja insuliinin AUC oli suunnilleen sama kuin ei-diabeetikoilla. Niillä, joilla oli matala tai normaali perusinsuliinitaso, oli myös vähäinen vaste insuliinihaasteeseen, mikä johti pienentyneeseen AUC-arvoon, joka oli verrattavissa T1DM-apinoihin (Wagner ym., 2001). Ei-diabeetikkojen joukossa nuoremmilla eläimillä oli alhaisempi insuliinin AUC kuin vanhemmilla apinoilla, mikä viittaa vähäisempään insuliiniresistenssiin (Wagner ym., 2001).