Hovedsiden.
Rødmusen som potentiel dyremodel for Type 1 og type 2 diabetes.
Baggrund for opdagelsen.
Polydipsi (betydeligt merindtag af væske) hos fangne rotter blev allerede observeret af John L. Falk i 1969 hvor Grethe Sørensen og Axel Randrup fra Danmark (1986) var de første der beskrev denne polydipsi hos rødmus, dog uden at forbinde den med diabetes. Ni år senere var jeg (Bryan Schønecker) startet på mit speciale på det daværende Zoologiske Institut, Københavns Universitet, med det formål at undersøge om stereotypisk adfærd var nedarvelig hos rødmus (se her for rødmus' stereotypier; se her for en mere generel gennemgang). På det tidspunkt var det en udbredt opfattelse at polydipsi hos rødmus var en form for adfærd, måske stereotypisk og måske beslægtet med fænomenet scheduled induced polydipsia (SIP), men helt sikkert ikke nogen sygdom. Jeg begyndte imidlertid hurtigt at notere mig visse ejendommeligheder hos disse polydipsiske rødmus, såsom markant overdødelighed, svulst-/cyst- lignende opsvulmninger omkring øjne, kæbe/hals regionen og armhulerne (kunne være relateret til lymfesystemet), vægttab, sjusket pels og en udtalt tendens til at gå på hælene efter længere tids polydipsi (måneder). Jeg blev derfor mere og mere sikker på at polydipsiske rødmus ikke udviste polydipsien som led i en eller anden form for adfærd, men var på den anden side ikke begyndt at spekulere på hvad der så kunne være galt. Forelagt mine observationer tog det ikke daværende specialestuderende Irene Vejgaard Sørensen mere end et par sekunder at formulere hypotesen at rødmusene "naturligvis led af diabetes mellitus".
Denne diagnose forklarede jo fuldstændigt mine observationer, hvorefter det var en smal sag at bekræfte denne ved efterfølgende målinger af stærkt forhøjede blod- og urinsukker værdier sammen med en tredje daværende specialestuderende, Tonny Freimanis. De forhøjede urinsukkerværdier publiserede vi så nogle år senere i en artikel der omhandlede udviklingen af stereotypier og polydipsi hos rødmus sammen med den hypotese at polydipsien var et symptom på diabetes mellitus og den observation af stereotypier dels så ud til at forsinke diabetesudbruddene hos hunnerne, dels næsten halverede risikoen for at blive diabetisk (Schoenecker et al., 2000). De temmeligt ekstreme blodsukkerværdier vi målte os frem til ved samme lejlighed kom med i Freimanis et al. (2003).
Tonny Freimanis' speciale handlede om hvorledes forskellige typer stress indvirkede på rødmus' senere udvikling af stereotypisk adfærd og/eller polydipsi. Først sent i hans eksperimentelle arbejde dokumenterede vi at polydipsi var et meget pålideligt tegn på en diabetes hos rødmusene og senere analyse af hans data viste at en type stress påført en gang om ugen i de første tre uger efter fødslen så ud til at fremme udviklingen af senere diabetes, mens den samme type stress, udført hver dag i de tre uger, omvendt så ud til at hæmme en senere udvikling af diabetes Freimanis et al. (2003). Med andre ord så det ud til at fraktionen af diabetiske rødmus kunne manipuleres betragteligt ved at bruge tidligt erfaret stress som metode til dette. Som det ses nedenunder (Tabel 1) er der cirka dobbelt så mange hanner som hunner der udvikler diabetes, og det der var observerbart i Freimanis' forsøg var ganske enkelt at stress med en uges mellemrum drev hunnerne op på hannernes niveau (som også steg lidt - dog ikke signifikant) hvor stress, tildelt hver dag i 21 dage, istedet reducerede tilfældende af senere diabetes drastisk.
I mit senere samarbejde med hovedsaligt Knud Erik Heller og Mogens Bildsøe (begge fra Københavns Universitet), Bo Niklasson (Apodemus AB) og Åke Lernmark (University of Washington) blev vores initielle diagnose Diabetes Mellitus nuanceret til diagnosen type 1 diabetes (Niklasson et al., 2003a).
Under et ophold i USA (2001) fandt jeg ydermere en indikation på at også Nord-Amerikanske rødmus (Clethrionomys gapperi i staten Washington måske ville udvikle diabetes i fangenskab og det baseret på min fangst og blodtagning af 17 lokale rødmus (upubliseret). Det har senere vist sig at også Svenske rødmus kan udvikle diabetes i fangenskab (Niklasson et al., 2003b). Diabetes blandt rødmus i fangenskab lader med andre ord til at være et ret udbredt fænomen, men grundet utilstrækkelige informationer er det endnu ikke til at afgøre i hvor høj grad de forskellige landes rødmus adskiller sig fra hinanden med hensyn til prevalens og alvorlighed i udviklingen af sukkersyge.
Resultater til konfirmation af diagnosen Type 1 diabetes.
Niklasson et al. (2003a) beskriver herunder resultaterne af undersøgelser på to grupper Danske rødmus. Gruppe A (n= 101) blev aflivet indenfor det første døgn efter fangsten. Fraset 4 rødmus som havde blodglucoseværdier over 200 mg/dl (215-343 mg/dl) lå gennemsnittet på de resterende på 101 mg/dl. Pancreas histologien var normal hos alle de undersøgte uden mononuklear celle infiltration og de udviste ikke glucosuria. De udviste dog et bredt range af autoantistoffer mod GAD65, IA-2 insulin og antistoffer mod Ljungan virus. Gruppe B (n= 67) blev efter fangsten indlogeret enkeltvis i små bure med træflis og vand/mad ad libitum og aflivet efter en måneds observationer. 22 rødmus (33%) havde blodglucoseværdier over 200 mg/dl (range: 211-540) og af disse var de 18 positive for ketonstoffer i blod og urin, polydipsi eller begge dele. Jeg så også tegn på hyperlipidemia (hvidligt, glinsende serum) hos mange af disse rødmus. Pancreas var normale hos de resterende 67%, men hos alle de diabetiske sås der betydeligt tab af de insulin-positive celler som istedet var erstattet af vakuoler. Infiltrationer af mono-nukleære celler sås kun hos få diabetiske rødmus, og ikke hos nogen af de 45 non-diabetiske og der var ingen fremtrædende insulitis. Både 87-012 og 145SL Ljungan virus antisera (fortyndinger 1:4000 eller højere) farvede de langerhanske ø'er hos de diabetiske rødmus men ikke hos de non-diabetiske. Femten non-diabetiske rødmus blev noget senere udsat for innokulation med 145SL Ljungan virus (n= 10; placebo = 5) og blev aflivet efter 6 uger. Alle havde normalt blodsukker, men forskellige grader af lytiske læsioner i ø'erne konstateredes hos et ikke nærmere defineret antal. De diabetiske gruppe B rødmus havde signifikant højere værdier af autoantistoffer mod GAD65, IA-2 og Insulin end de ikke diabetiske som på deres side også havde signifikant højere niveauer af anti-GAD65 og anti-Insulin end de rødmus i gruppe A som var blevet aflivet inden et døgns tid efter fangsten. Dette tyder med andre ord på at rødmus i den Danske natur er inficeret med lave titre til følge og at omstændigheder ved fangenskabet accelererer processerne. De diabetiske rødmus havde også signifikant højere niveauer af anti-Ljungan end de non-diabetiske i gruppe B og niveauet af anti-Ljungan var korreleret til niveauet af GAD65 (p< 0.03) med en tendens til korrelation overfor anti-IA-2 (p= 0.052). Hos de non-diabetiske gruppe B rødmus var nivauet af anti-Ljungan korreleret til anti-GAD65 (p= 0.02), anti-IA-2 (p= 0.005) og anti-insulin ( p= 0.004) |
Indikationer for udviklingen af en Type 2-lignende diabetes.
Blixt et al. (2007) beskriver herunder resultaterne af undersøgelser på Svenske rødmus. Rødmusene (114 hanner og 105 hunner) var efterkommere af en koloni oprettet i 2003 på Svenske rødmus og var ved forsøget mellem 5 og 44 uger gamle. Til forskel fra hvad der tidligere er beskrevet på basis af Danske rødmus, sad de eksperimentelle dyr sammen i grupper på 4-6 rødmus. Efter en glucose tolerence test (GTT) blev rødmusene klassificeret som enten "Glucose intolerent/diabetisk" (GINT/D) eller "Normale" afhængig af om deres blodglucoseværdi var over eller under 11.1 mM to timer efter glucosetesten. Herefter blev rødmusene isoleret for 48 timer og aflivet. Isolerede ø-celler blev derpå undersøgt for deres evne til at syntetisere og sekretere Insulin samt metabolisere glucose. Cirka 20% af både hanner og hunner blev klassificeret som GINT/D på basis af GTT og majoriteten af disse rødmus udviklede GINT/D imellem 5 og 20 ugers alderen. GINT/D rødmus udviste signifkant forhøjede niveauer af serum insulin i.f.t. "Normale" og tenderede imod en smule højere kropsvægt. Ø-cellerne var "ballon-lignende" med udpræget reduktion i antallet af endocrine celler, men forfatterne noterer sig at der også fandtes normale ø-celler hos de diabetiske rødmus. Insulitis sås ikke. Med hensyn til insulinsekretion viste isolerede ø-celler fra GINT/D hanner sig at udskille mere insulin end normale hanners ved lav glucosekoncentration (1.7 mM) hvor der ikke var nogen forskel ved en højere glucosekoncentration (16.7mM). Efter en uge i en glucoseholdig kultur kaldet RPMI 1640 (11.1 mM glucose) udskilte GINT/D hanner signifikant mere insulin end normal hanner ved den høje glucose koncentration (16.7 mM). Der var i ingen tilfælde forskelle i insulinsekretionen hunnerne imellem (GINT/D vs. Normal) og den forskel der var mellem kønnede i insulinindholdet i ø-cellerne (Normal hunner havde signifikant højere insulinindhold end Normal hanner) dag 0 i kultur, var forsvundet efter en uge i kultur. Forfatterne spekuleret at denne type 2 lignende diabetes hos rødmus måske skulle være en pendent til human latent autoimmune diabetes in adults (LADA) og at diabetes hos rødmus måske hos unge dyr er karakteriseret af en type 2 fænotype, hvor diabetes hos ældre rødmus (dvs sen onset alder) mere har type 1 diabetes træk. Som de skriver: "Concerning the evolution of diabetes in the bank vole it is quite likely that the diabetic condition first is characterized more by a type 2 phenotype, and later in elderly animals features of type 1 diabetes may evolve.". |
Stress kan modulere forekomsten af Type 1 diabetes
Freimanis et al. (2003) beskriver herunder resultaterne af post-natal stress indenfor de først tre uger på Danske rødmus. Blodsukkerværdier Resultater af to typer stress i to doser: Hvad man kan bemærke sig er at denne vanddypning enten fordoblede andelen af diabetiske dyr (3 gange ialt) eller halverede den (21 gange ialt). Hovedfaktoren bag denne fordobling var primært at hunnerne kom op på hannernes niveau af diabetes mens der ikke var nogen kønsfaktor bag halveringen (ved 21 ganges vanddypning).
I figur 1 herunder er afbilledet de forventede (O) og de observerede (X) fraktioner af type 1 diabetes og barrene indikerer 95% konfidensgrænserne omkring de forentede fraktioner.
Figur 1
Figur 1 og Tabel 1 (i modereret form) er begge fra Freimanis et al., 2003.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
Type 1 diabetes hos rødmus kan muligvis reverseres med Pleconaril (et antiviralt middel).
Citat fra den offentligt tilgængelige patentansøgning "Treatment of diseases caused by Ljungan virus by using Pleconaril" af Bo Niklasson (Indleveret Februar 2003); side 9-10 (Eksempler til støtte for ansøgningen). " Diabetic Bank voles, Antiviral compound Bank voles with diabetes were randomised into 2 groups one treated with
Pleconaril and one not receiving any treatment. Treated animals were given 100 mg Pleconaril per kg body weight per day seven days. The drug was administered orally in the
drinking water. All animals were subjected to a glucose tolerance test the day before the
treatment and again 15 days later. Glucose tolerance test was performed by administrating Jeg har dags dato (Juni 2007) ikke haft held til at finde dette eksperiment publiseret i et videnskabeligt tidsskrift men kan resultatet repliceres med en større samplesize både med rødmus og andre arter vil det jo være ganske lovende. |
Prevalens og gennemsnitlig alder for onset af diabetes.
Det har vist sig i praksis at polydipsi, som defineret ved et dagligt vandindtag over 21 ml, er et ret pålideligt tegn på at en rødmus er diabetisk. Korrelationen er med andre ord høj (egne upubliseret data). I nedenstående tabel 2 (modificeret efter Schoenecker et al., 2000) ses den gennemsnitlige procentdel af hanner (n= 138) og hunner (n= 110) i min første F1 generation der udviklede diabetes (DM) og både diabetes og stereotypier (DMS) samt den gennemsnitlige alder for denne udvikling (n hanner = 85; n hunner = 60).
| Tabel 2. Gns. procent berørte rødmus og alder (dage) for diabetes onset | |||
| Classification | Hanner | Hunner | Hanner + hunner |
| % Diabetes (DM) | 30 |
11 |
21 |
| % Diabetes + Stereotypi (DMS) | 9 |
6 |
7 |
| % DM + DMS | 38 |
16 |
29 |
| % Stereotypi (S) + DMS | 35 |
44 |
37 |
| Gns. Alder DM | 60 |
74 |
63 |
| Gns. Alder for S ( blandt DMS ) | 86 |
90 |
87 |
| Gns. Alder for DM (blandt DMS) | 62 |
114 |
79 |
Det ses at der i denne kohorte var over dobbelt så mange hanner som hunner der udviklede diabetes, også når diabetikerne blev slået sammen med DMS (p< 0.001 i begge sammenligninger).
Endvidere ses at diabetes så ud til at udvikles senere (79 vs. 63 dage; NS) blandt de dyr der også udviklede stereotypier end blandt de rødmus der ikke udviklede stereotypier - en forskel der var specielt udtalt blandt hunnerne (114 vs. 74 dage, p< 0.05).
Endeligt kan man udfra tabellens oplysninger regne sig frem til at ikke-stereotyperende rødmus så ud til at være betydeligt mere udsat for at få diabetes end stereotyperende (34% vs. 20%, p< 0.05).
Typiske størrelser af daglige vandforbrug hos rødmus.
I mit speciale (Zoologisk Institut, Københavns Universitet, 1998) angav jeg de maksimalt målte daglige vandindtag hos "Vildtype" rødmus (W - dvs. ikke-diabetiske/stereotypiske); hos diabetiske (DM) og hos stereotypiske (S) baseret på målinger af en samlet population på 248 F1 og 270 F2. Ialt kunne jeg bruge observationerne fra 474 rødmus og i Tabel 3 herunder ses disse tal at være ganske sammenlignelige med de tal vi publiserede i Schoenecker et al. (2000). Denne artikel omhandlede de 248 F1 samt deres forældre (P-generationen; n= 92).
| Tabel 3. Maksimalt dagligt drikkeindtag (ml) | ||||
| Classification | n Hanner/hunner | Hanner | Hunner | p-værdi |
| W (F1) | 52/51 | 9.8 |
9.0 |
N.S. |
| W (F1+F2) | 87/106 | 12.3 |
11.9 |
N.S. |
| DM (F1) | 41/12 | 67 |
60.8 |
N.S. |
| DM (F1+F2) | 103/39 | 68.7 |
59.1 |
p= 0.0013 |
| S (F1) | 32/42 | 9.2 |
10.3* |
N.S. |
| S (F1+F2) | 65/74 | 12.4 |
15.1* |
p= 0.0003 |
Det ses udfra tabel 3 at diabetiske hanner i gennemsnit drikker mere end hunnerne (de vejer også en lille smule mere) og dette vandindtag svarer rundt regnet til 3 gange deres kropsvægt. Drikkemålinger af kun F1 viste ingen kønsforskel i de tre grupper men at stereotyperende hunner drak signifikant mere end vildtype hunner (p< 0.05). Takket være det større datamatriale i (F1+F2) var der nu en statistisk kønsforskel mellem de stereotyperende rødmus' drikkeindtag, og igen drak de stereotyperende hunner signifikant mere end vildtype hunnerne (p= 0.0001). Hvorfor det at stereotypere skulle drive kun hunners daglige vandindtag i vejret, men ikke hanners, er sikkert interessant, men pt. uafklaret.
Rødmus klarer typisk overgangen fra non-polydipsisk til polydipsi i fuldt og overbevisende flor på en måneds tid - enkelte ligger og svinger mellem de to områder i et par måneder, men hvorvidt der er tale om en "honeymoon" periode er et åbent spørgsmål.
Tips til screening for diabetiske rødmus i en dyrestald:
Den nemmeste måde er simpelthen at holde rødmus i gennemsigtige bure og vænne sig til lige at kaste et blik på undersiden af dette ved burskift. Er der en begyndende, eller stor, rødbrun plamage med et smattet udseende er der tale om en polydipsisk, og dermed diabetisk, rødmus. Man kan også måle vandforbruget løbende sammen med rødmusens vægt.
Jeg kan ikke anbefale orbital blødninger til at måle blodglukosen da mange rødmus får efterfølgende øjenproblemer og de skal ikke udsættes for unødige lidelser. Det kan sagtens lade sig gøre at tage en blodprøve fra venen i læggen (saphenous vein) istedet - en teknik jeg benyttede mig af med godt resultat i Seattle. Se her for en grundig gennemgang eller læs Hem & Solberg (1998).
Opsummering:
Efter fangst og transport til en skurvogn eller en dyrestald hvor blodglucosen mere bekvemt kan måles er der relativt få vildtfangne rødmus i Danmark der viser hyperglykæmi mens betydeligt flere af de svenske rødmus har forhøjet sukkerindhold i blodet (Niklasson et al., 2003b; 2006a). Deres pancreasser fejler imidlertid intet efter det opgivne at dømme så at betegne dem som diabetiske i naturen er at strække definitionen. Det er foreslået at grunden til den Svenske hyperglykæmi skulle være socialt stress grundet høj bestandstæthed (Niklasson et al., 2003b; 2006a), men det forekommer mig ikke sandsynligt af grunde jeg ikke skal komme nærmere ind på her.
Danske rødmus udvikler efter en tid i fangenskab kliniske tegn på Type 1 diabetes (IDDM) hos en stor fraktion af dyrene, hvoraf det vigtigste er total destruktion af de insulinproducerende ø'er med vakuoledannelse. Den gennemsnitlige alder for første tegn på diabetes (polydipsi) er typisk et par måneder for laboratoriefødte hanner og 0.5 - 1 måned senere for hunnerne.
Diabetiske rødmus har antistoffer mod GAD65, IA-2, insulin og Ljungan virus (som iøvrigt ligner GAD 65 en del; Niklasson et al., 2003a) - de taber i vægt og udvikler en del forskellige symptomer på følgesygdomme efter længere tids diabetes.
Infiltrationer af mono-nukleære celler sås kun hos få diabetiske rødmus, og der var ingen fremtrædende insulitis
Hanner bliver generelt oftere diabetiske end hunner i forholdet 2:1, men hunnerne kan nemt og simpelt stresses op på hannernes niveau.
Svenske rødmus udvikler tilsyneladende en type 2 lignende diabetes form (Blixt et al., 2007), men sjovt nok diskuterer forfatterne ikke muligheden af at der eventuel kunne tænkes at være være genetisk betingede forskelle m.h.t. den diabetes der ses hos Svenske og Danske rødmus, adskildt som de jo har været geografisk igennem tusinder af år. Naturlig forskelle i genetikke kunne for eksempel tænkes at påvirke den overvejende type af diabetes, prevalensen og onset-alderen.
Det diffuse begreb "Stress" er derfor, som først opdaget og demonstreret af Freimanis et al. (2003), tydeligvis en faktor der kan benyttes til at modulere prevalensen af diabetes hos rødmus ligesom Ljungan virus også ser ud til at være en del af etiologien. Med den rette metode vil man på det foreliggende grundlag kunne forvente at op imod 50-60% af Danske rødmus kan udvikle type 1 diabetes i fangenskab.
Oprettelse af en Ljungan-virus fri koloni af rødmus er så vidt jeg er orienteret ikke lykkedes endnu (Niklasson et al., 2003b; 2006a; 2006b ; Blixt et al, 2007) men det må jo være et spørgsmål om efterspørgsel.
Konklusion:
Rødmusen virker på det foreliggende grundlag som et egnet modeldyr til at studere langtidsvirkningerne af en ubehandlet diabetes og tendensen til at udvikle sygdommen ser ud til at være stress-påvirkelig. Ljunganvirus ser ud til at være en vigtig del af etiologien hos rødmus, men den endelige bekræftelse fås først når en virusfri koloni er etableret.
Der ses også en tydelig interaktion mellem stereotypisk adfærd og diabetes.
Rødmus er nemme at holde - store nok til at tage vene-blod fra - og yngler fint i fangenskab så hvis muligheden byder sig er her en interessant og, i forhold til NOD og BB ganske ubeskrevet, ny mager gnavermodel for type 1 diabetes at gå igang med.
Siden opdateret 15. November, 2007