Scimmie cinomolgus (Macaca fascicularis)
I macachi cinomolgus sono ora le scimmie più comunemente importate (Mullen, 2006) e sono ampiamente utilizzati nella ricerca biomedica e nei test farmaceutici di nuovi candidati farmaci per il trattamento del diabete. I primi rapporti di casi di diabete nelle scimmie cynomolgus si sono verificati negli anni ’80 (Clarkson et al., 1985; Tanaka et al., 1986; Yasuda et al., 1988) con una caratterizzazione più dettagliata negli anni ’90 (O’Brien et al., 1996; Wagner et al., 1996b). Le scimmie cynomolgus diabetiche hanno un aumento delle concentrazioni di glucosio a digiuno, un aumento della glicazione (fruttosamina e HbA1c) e, con la sfida del glucosio, un ritardo nella clearance del glucosio (Wagner et al., 1996b) come illustrato nella Figura 14.1 e nella Tabella 14.2. I valori medi delle concentrazioni normali di glucosio a digiuno delle scimmie cynomolgus che consumano una dieta a base di chow vanno da 55 a 62 mg/dl (Tabelle 14.1 e 14.2). Le concentrazioni di glucosio e fruttosamina a digiuno aumentano leggermente quando gli animali consumano una dieta aterogena, così come le concentrazioni di colesterolo nel plasma (Tabella 14.1; Cefalu et al., 1993).
Circa il 30% delle scimmie di età superiore ai 15 anni presenta iperinsulinemia basale e/o iperinsulinemia postprandiale (Wagner et al., 2001). Le scimmie che progrediscono da IGT a T2DM sono inizialmente iperinsulinemiche e poi, con il tempo, i livelli di insulina scendono. Le scimmie sono tipicamente obese, con peso corporeo e indici di massa corporea al di fuori degli intervalli di confidenza del 95%; tuttavia, quando il profilo glicemico si deteriora, spesso perdono peso corporeo (Wagner et al., 1996b). Come precedentemente descritto (Wagner et al., 1996b), le scimmie T2DM sono iperglicemiche e ipertrigliceridemiche, ma non chetotiche, per diversi anni prima di richiedere un intervento clinico. Mentre la restrizione della dieta e gli agenti orali sono terapie utili per qualche tempo, le iniezioni di insulina esogena sono spesso necessarie. Le scimmie T2DM possono diventare molto resistenti all’insulina, con dosi di insulina che vanno da 7 a oltre 300 U al giorno (circa 9 U/kg di peso corporeo/giorno). Generalmente, man mano che le scimmie continuano ad essere trattate con insulina, aumentano di peso (a causa degli effetti anabolici dell’insulina) e diventano sempre più insulino resistenti con l’obesità.
Le scimmie cynomolgus obese, insulino resistenti e T2DM hanno cambiamenti simili nei lipidi e nelle lipoproteine come nel T2DM umano. Questo include aumento del colesterolo totale, trigliceridi e acidi grassi liberi e diminuzione delle concentrazioni di colesterolo HDL (Bagdade et al., 1995; Wagner et al., 2006). C’è anche un aumento dell’infiammazione, compreso un aumento della CRP (Figura 14.3) e una diminuzione dei livelli di adiponectina (Wagner et al., 2006). Anche la pressione sanguigna aumenta durante la progressione dall’insulino-resistenza al T2DM (Figura 14.4).
FIGURA 14.4. Misure di pressione sanguigna e frequenza cardiaca nelle scimmie cynomolgus.
Le misure sono state prese 15 minuti dopo che le scimmie sono state sedate con ketamina cloridrato utilizzando un monitor Surgivet (Smiths Medical, Waukesha, WI) nel controllo, scimmie giovani (n = 12), controllo, scimmie di mezza età (n = 15), e anziani, scimmie diabetiche di tipo 2 (n = 22). La pressione sanguigna è significativamente aumentata nelle scimmie diabetiche più anziani (p < 0.01) mentre la frequenza cardiaca non è influenzata.
T1DM è stato segnalato in scimmie cynomolgus (Wagner et al., 2001). Queste scimmie non sono obese alla presentazione e richiedono insulina esogena quotidiana per controllare l’iperglicemia e prevenire la chetosi. Le scimmie T1DM non sono così resistenti all’insulina come le scimmie T2DM, e le dosi di insulina esogena vanno da 6 a 26 U al giorno (circa 2 U/kg di peso corporeo/giorno). Le misurazioni glicemiche e dei lipidi e delle lipoproteine sono state confrontate in un gruppo di scimmie T2DM e T1DM rispetto a scimmie non diabetiche di pari età, che consumavano tutte la stessa dieta chow (Wagner et al., 2001). Le scimmie T1DM e T2DM avevano valori di glicemia a digiuno altrettanto elevati (187 ± 8 e 174 ± 39 mg/dl, rispettivamente) rispetto ai controlli (68 ± 4 mg/dl). Tuttavia, i livelli di HbA1c erano molto più alti nelle scimmie T1DM (17 ± 0.2%) rispetto alle scimmie T2DM (9 ± 1%), ed entrambi erano più alti di non diabetici (4 ± 0.3%). Ciò può essere dovuto ad una certa produzione endogena residua di insulina dalle isole delle scimmie T2DM che fornisce un certo controllo glicemico come dosi di insulina esogena sono esaurite. Può anche essere dovuto alla glicemia post-prandiale più alta in T1DM a causa della mancanza di secrezione di insulina dopo i pasti. Al contrario, le concentrazioni di colesterolo totale nel plasma erano più alte nelle scimmie T2DM rispetto alle scimmie T1DM e non diabetiche. Le maggiori concentrazioni di colesterolo totale nelle scimmie T2DM erano dovute a maggiori concentrazioni di colesterolo VLDL, senza differenze nelle concentrazioni di colesterolo LDL tra i gruppi. L’aumento delle particelle VLDL ricche di trigliceridi è coerente con un aumento dei trigliceridi plasmatici nelle scimmie T2DM (354 ± 121 mg/dl) rispetto alle scimmie T1DM (125 ± 24 mg/dl) e controllo abbinato all’età (85 ± 13 mg/dl).
Senza una valutazione longitudinale dei dati descrittivi (peso corporeo, età, ecc) o dati clinici (presenza di iperinsulinemia, periodi prolungati di iperglicemia e ipertrigliceridemia senza chetosi), è difficile differenziare T1DM da casi più avanzati di T2DM nelle scimmie. Anticorpi contro le cellule delle isole non sono stati trovati in scimmie T2DM (Wagner et al., 1996b) e possono essere presenti in scimmie T1DM, tuttavia, questi anticorpi sono spesso trovati solo durante le prime fasi della distruzione delle cellule delle isole (Riley e Maclaren, 1991).
STZ-DM può provocare uno stato insulino-dipendente simile a T1DM. Nelle scimmie non iperglicemiche, la scomparsa del glucosio e la diminuzione della risposta insulinica si verificano durante IVGTTs nonostante le concentrazioni di glucosio a digiuno relativamente normali (Litwak et al., 1998a). Quindi, a seconda della dose, del numero di iniezioni e di alcuni fattori sconosciuti che determinano la suscettibilità, le scimmie possono richiedere quantità variabili di insulina esogena. In generale, le scimmie STZ-DM non sono resistenti all’insulina e le dosi di insulina per uno studio variavano da 4 a 48 U al giorno (circa 1,0-5,0 U/kg di peso corporeo/giorno) (Litwak et al, 1998a).
Quando IVGTTs sono stati condotti in scimmie STZ-DM prima dell’induzione e in 31 scimmie più vecchie (>15 anni) che sono stati abbinati per età con scimmie T2DM (Wagner et al., 2001), tutte le scimmie diabetiche avevano un tasso diminuito di scomparsa del glucosio (Kglc < 1.4) rispetto alle scimmie non diabetiche (Kglc > 2.7). A causa del tasso diminuito di clearance, l’AUC del glucosio era aumentato in tutti i tipi di scimmie diabetiche. L’AUC dell’insulina, tuttavia, variava con i diversi tipi e stadi di T2DM (vedi anche Figura 14.1 e Tabella 14.2). Le scimmie T1DM avevano la minore risposta insulinica alla sfida di glucosio seguita dalle scimmie STZ-DM (che varia con la dose di STZ e può portare alla completa distruzione delle cellule beta). Le scimmie T2DM avevano in media AUC di insulina relativamente normali, ma i valori erano mediati durante due risposte diverse. Quelli con iperinsulinemia basale avevano una secrezione di insulina attenuata in risposta alla sfida del glucosio, con un AUC di insulina più o meno uguale a quella dei non diabetici. Quelli con livelli di insulina basale bassi o normali avevano anche poca risposta alla sfida insulinica, con conseguente AUC ridotta, paragonabile alle scimmie T1DM (Wagner et al., 2001). Tra gli animali non diabetici, gli animali più giovani avevano AUC di insulina più bassa rispetto alle scimmie più vecchie, suggerendo meno resistenza all’insulina (Wagner et al., 2001).