Zusammenhänge zwischen dem Verhalten des Körpergewichtes und dem immunologisch reagierenden...

I) iabetologia 5, 167-170 (1969)

Zusammenh~nge zwischen dem Verhalten des Kiirpergewiehtes und dem immunologisch reagierenden Insulin im Serum alloxandiabetischer Ratten

B. RUDAS und W. W ~ D ~ X v s L

Ins t i tu t fiir allgemeine und experimentelle Pathologie der ICniversitgt Wien (Vorstand: Prof. Dr. A. LIND1VEIr I. Medi- zinische Universi tgtskl inik (Vorstand: Prof. Dr. E. I)~U~SeH)

Eingegangen a m 12. Jul i 1968

Relationships between changes in body-weight and im- munoreactive insulin in the serum of alloxan.diabetic rats

Summary. 7- -9 weeks after al loxan adminis t ra t ion i t was possible to divide the diabetic rats into two groups: one with a gain in body weight (mean gain 60 g) and the other with a loss of body weight (mean loss 28 g). - - In spite of this striking difference in body weight, there was no significant difference in the concentration of immune- reactive insulin of the serum (IRI) nor in the blood sugar levels between the two groups. -- The results show tha t gain in body weight is possible even in chronically alloxan- diabetic rats with marked hyperglyeaemia and with a dist inct diminution of IRI . - - In the chronically diabetic ra ts with weight loss the relative weight of the adrenals was increased in comparison with the values found in normM rats or in the other group of al loxan-diabetie rats.

Relations entre le comportement du poids eorporel et l' insuline immunordactive dans le sdrum de rats rendus dia- bdtiques par ['alloxane

R@sumd. 7- -9 semaines apr&s l 'adminis t ra t ion d'allo- xane i l y avai t deux groupes de rats diab6tiques; un qui avai t gag~@ en moyenne 60 g et l ' au t re qui avai t perdu en moyenne 28 g. - - Malgrd cette diffdrence de poids cor- porel, le t aux d'insuline immunor6active dans le s~rum (IRI) et le t aux du sucre dans le sang ne diff6raient pas significativement dans les deux groupes. - - Ces rdsultats

montrent , qu'une augmentat ion de poids corporel est possible ehez les rats rendus chroniquement diabgtlques par l 'a l loxane malgr6 une forte hyperglyc6mie et une di- minut ion marqu6e d 'II~I. -- Chez les rats chroniquement diab6tiques qui avaient perdu du poids corporel, le poids relatif des surr6nMes 6taft plus 6lee6 que chez les autres diab6tiques ou chez les ra ts normaux.

Zusammen/assung. Alloxandiabetische Ra t t en wurden 7.--10 Woehen nach der Alloxangabe in eine Gruppe mi t emer mit t leren Gewichtszunahme yon 60 g and in eine zweite mi t einer Gewiehtsabnahme yon durchschnit t l ich 28 g geteilt. - - Trotz der s tark unterschiedlichen Gewichts- ver/inderung war kein stat ist isch erfal]barer Unterschied bez/iglieh der Konzentra t ion des I R I and des Blutzuckers zwischen den beiden Gruppen festzustellen. -- Die Ergeb- nisse zeigen, dab aueh bei ehroniseh al loxandiabetisehen l~atten mi t ausgepr~gter Hyperglyk~mie und s tark er- niedrigten Serum-IRI eine Gewichtszunahme m6gl ichis t . - - Bei den abgemagerten diabetischen l%atten war das rela- t ive Gewieht der Nebennieren hSher als bei den diabeti- schen Ra t t en mi t Gewichtszunahme bzw. bei den Kon- trollen.

Key-words: Alloxan-diabetes in rat , weight gain, weight loss, blood sugar, immunoreaet ive insulin in serum, weight of the adrenals.

Das V o r k o m m e n erhShter Insu l inkonzen t ra t ionen im Serum y o n i ibergewicht igen Personen und bei adipSsen D iabe t i ke rn [25, 13, 3, 23, 12, 18, 24] gab Anla$ fiir t i e rexper imente l l e Un te r suohungen der Be- z iehung zwischen Fe~tsueh t und t typer insu l in i smus . Eine ErhShung des Seruminsul ingehal tes konn te be i spon tane r [4, 7], a l imen ta re r u n d auch duroh Sch~di- t u n g des t t y p o t h a l a m u s induz ie r te r F e t t s u e h t beob- a c h t e t werden [9, 10]. Der Z u s a m m e n h a n g zwischen F e t t s u c h t a n d dem Insu l ingeha l t im Serum erscheint jedooh noeh n ich t v511ig ge ldar t . W/~hrend einersei ts eine ve rmehr t e Ka lo r i enzufuhr u n d die Zunahme des Fe t tgewebes den Insu l inbeda r f erhShen, k a n n anderer- seits ein e rh6hter Insu lh lgeha l t des Blutes zur H y p e r - phagie f i ihren und die Liloogenese vers t~rken. Auch wurde angenommen, dab eine Insul inres is tenz der Musku la tu r zur Hype rg lyk~mie a n d d a m i t zu ver- mehr t e r Insu l insekre t ion i i ih ren k5nnte , wobei gleich- zeit ig die Insu l inempf ind l ichke i t des Fe t tgewebes er- h a l t e n b le ib t [8, 14, 2, 22].

I n i r i iheren Versuchen beobaoh te ten wir [21], dab be i a l loxand iabe t i schen R a t t e n e~nige W o c h e n naeh

der A l loxanapp l ika t i on - - i ra sogenannten ehronischen S t a d i u m - - sowohl eine s t a rke Abmagerung , wie aueh e i n e Gewich tszunahme e in t re ten kann . Es wurde an- genommen, dab das verschiedene AusmaB des Insul in- mangels bei den einzelnen Tieren Ursache dieses un te r - schiedl iehen Verha l tens sein k6nnte . I m fo]genden wurde an einem Ko l l ek t i v chronisch a l loxandiabe t i - scher R a t t e n der Versuch un t e rnomme n , die Be- z iehungen zwischen K6rl0ergewichtsver~nderungen und dem Verha l t en des immunologiseh reagierenden In- sulins ( IRI ) zu erfassen.

Methodi]~

Es wurden m~nnliche A lb ino ra t t e n eines Sprague- Dawley S t a mme s m i t e inem Gewicht yon 180--220 g verwendet , die bei 22~ geha l ten wurden. Die Tiere erhie l ten l~a t tenkeks ad libitum. Das F a t t e r en th ie l t : EiweiB 20.8%, F e t t 8 .5% u n d K o h l e h y d r a t e 54.1% [15].

Die A]loxanaplol ikat ion erfolgte s.c. in einer Do- s ierung yon 135 mg/kg Tiergewicht in 9%iger LSsung;

168 B. I~UDAS u. W. WA~D~VS~: Zusammenh/~nge zwischen dem Verhalten Diabetologia

diese wurde jeweils in isotoner KochsalzlSsung friseh zubereitet (Alloxan ,,Loba-Chemie" CaH204N ~ + I t20 ). Es wurden jene Tiere als diabetiseh betraehte~, die 48 Std naeh der Alloxanapplikation eine Glucosurie fiber 2 % (Tes-Tape Lilly) zeigten und im chronischen Stadium innerhalb yon 24 Std mehr als 80 ml t t a rn ausschieden und mindestens 20 g yon den ad l ibitum angebotenen Rat tenkeks verzehrten.

7- -10 Wochen nach der Alloxang~be wurden die l~atten entspreehend der in dieser Zeit erfolgten Ge- wichtsvers in eine Gruppe mit Gewichtsab- nahme und in eine zweite Gruppe mit Gewichtszu- n~hme geteflt. In keiner zeitlichen Abh/~ngigkeit yon der Nahrungsaufnahme wurden die Tiere durch Ent- bluten get6tet und der Zueker im Vollblut enzyma- tiseh mit der Glucoseoxydase-Methode (ira Test der Fa. C.F. Boehringer & Soehne Gmbt t ) best immt. Die Best immung des immunologisch reagierenden Insulins im Serum (IRI) erfolgte naeh den Angaben yon I - I~Es und I~A~DL~ [11]. Als Bezugsgr5Be ~fir die Festlegung der Eiehkurve diente I-Iumaninsulin (Novo-Kopen- hagen). Weiterhin wurde das Gewicht der Nebennieren best immt. Als Vergleichsgruppen dienten stoffwechsel- gesunde Tiere und akut alloxandiabetische l~atten 48 Std naeh der Alloxangabe. Die statistische Aus- wertung erfolgte mittels des t-Testes nach Student. Ein 10 < 0.05 wurde Ms statistisch wahrscheinlich, ein /o < 0.01 als signifikant verschieden aufgefaBt.

Ergebnisse

DiG Ergebnisse sind in der Tabelle angegeben. Stoffwechselgesunde I%atten zeigten Blutzucker-

werte yon 113 4- 4.3 rag%, die Konzentrat ion des Ii%I

war im Bereieh yon 54 4- 3.5 ~E/ml. Das Nebennieren- gewicht betrug 42 4- 3.0 rag.

Akut alloxandiabetische Ra t ten zeigten gegenfiber der Kontrollgruppe signifikant erhShte Blutzucker- werte (573 mg~o) bei signifikant erniedrigter I R I - Konzentrat ion (15 4- 1.3 ~E/ml). Das mittlere Neben- nierengewicht (49 4- 2.3 rag) war gegenfiber jenem der Kontrollen etwas erhSht (p > 0.05).

SowoM bei den chroniseh alloxandiabetischen l%at- ten *nit einer mitt leren Gewichtszunahme yon 60 4- 17 g, wie auch bei denen mit einer mittleren Gewiehts- abnahme yon 28 4- 6 g bestand eine starke Hypergly- k/~mie (512 bzw. 553 rag%). Die Werte des I R I waren signifikant niedriger (23 4- 2.7 bzw. 21 4- 3.3 ~ E/ml) als die gesunder Tiere. Gegeniiber den Verhs bei den M~ut di~betischen Ba t t en war der mitt lere II~I-Gehalt des Serums bei den chronisch diabetisehen Ba t t en mit Gewichtszunahme statistisch wahrschein- lich, bei den abgemagerten nieht sig~ifikant erh6ht.

Die mit t leren Nebennierengewichte der chronisch diabetischen Gruppen (60 4- 3.5 bzw. 63 4- 5.0 rag) sind hSher als die der Kontrolltiere (p < 0.01) und die der akut alloxandiabetisehen l~atten (p < 0.05).

Zwischen den beiden Gruppen chroniseh diabeti- scher l~atten bestanden neben der nnterschiedlichen Gewichtsentwicklung keine signifikanten Unterschiede im Verhalten des Blutzuckers, des I I~I oder des abso- luten Nebennierengewichtes. Die ru t t e rau fnahme der Tiere mit Gewichtszunahme war gegenfiber jener der abgemagerten erh6ht (p < 0.01).

Wenn wir die unterschiedliche Gewichtsentwick- lung im ehronisch alloxandiabetischen Stadium be- rficksiehtigen, so land sich bei den abgemagerten Tie- ten eine Erhbhung des relativen Gewichtes der Neben- nieren (p < 0.0t).

T~belle 1. Die Tabelle zelgt die Blutzuckerwerte, Se-IRI-Konzentrationen und die Nebennierengewiehte bei stoffwechsel- gesunden Kontrolltieren und bei alloxandiabetisehen Batten in verschiedenen Diabetesstadien ; welters die Futteraufnahme

und die Gewichtsverdinderung bei chronisch diabetisehen Ratten

Gruppe

Vers Futterauf- FutSerauf- d. K5rperge- nahme in nahme in wiehtes naeh 24 Std 24 Std der Alloxan- g g/100 g applika~ion KSrperge- g (n) wicht

Blutzucker Se-IRI Iqebennieren- l~ebennie- mg % ~E/ml gewieh~ rengewicht

nag mg/100 g K6rperge - wicht

Stoffwechsel . . . . 113 4- 4.6 54 4- 3.5 42 4- 3.0 19.65 4- 2.0 gesunde Tiere (5) (5) (7) (7)

2 Tage naeh 573 4- 54 15 4- 1.3 49 4- 2.3 23.05 4- 0.9 Alloxan . . . . (7) (7) (8) (8) applika%ion

7 -- 10 Wochen naeh Alloxanap- + 60 4- 17 46 4- 2.5 16.9 4- 0.9 512 4- 25 23 4- 2.7 60 4- 3.5 21.92 4- 1.4 plik~tion mi~ Go- (8) (8) (8) (8) (8) (8) (8) wichgszunahrae

7 -- t0 Wochen naeh i l loxanap- -- 28 4- 6 37 4- 2.7 19.3 4- 1.2 553 4- 33 21 4- 3.3 63 4- 5.0 33.5 4- 2.9 plik~tion mit Ge- (10) (10) (I0) (10) (10) (10) (10) wieh~sabnahme

Die Zahlenangaben betreffen Mittelwerte 4- mittlere Fehler der Mittelwerte und in I~lammer die Tierz~hl

Vol. 5, .No. 3, 1969 B. RUDAS U. W. WALDII:~USL: Zusammenhange zwischen dem Verhalten 169

Diskuss ion

Der IRI-Gehalt im Serum alloxandiabetischer Rat- ten wurde yon I~Io~GA~v und LAzA~ow [19, 20] unter- sueht. Sic fanden bei Tieren mit ausgeprs Hyper- glyks niedrigere Insulinwerte als bei den sogenann- ten subdiabetisehen, mit normalen Blutzuekerwerten aber verminderter Glucosetoleranz.

Wir ermittelten bei den 48 Std nach Alloxangabe untersuchten Ratten niedrigere IRI-Werte als bei denen fin chronischen Stadium. Bei unseren Versuchs: bedingungen lag jedoch der Blutzuekerwert aueh bei den ehroniseh diabetischen Tieren iiber 500 mg~o. Die relative Erniedrigung des Blutzuekerspiegels und Er- h5hung des IgI-Gehaltes im chronischen Stadium kSnnte auf eine partielle Regeneration des fl-Zellap- parates zuriiekgefiihrt werden. Zur Besti~tigung dieser Vermutung ws allerdings wiederholte Bestimmun- gen des I g I bei den einzelnen Tieren zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Alloxanapplikation notwendig. HShere IRI-Werte sind allerdings keine Voraussetzung fiir das Erreiehen des chronischen Stadiums, da die IRI-Konzentrat ion akut alloxandiabetischer Ratten zwisehen 10--20 ~. E/ml gelegen war, dieser Bereich jedoch nur yon 8 der untersuehten 18 chroniseh dia- betischen Tiere iiberschritten wurde.

Der Vergleich zwischen den beiden ehroniseh dia- betischen Gruppen zeigt, dab bei den abgemagerten Rat ten der Blutzucker und die Nebennierengewichte etwas h5her und der Ig I -Geha l t etwas niedriger war als bei den Tieren mit Gewichtszunahme. Welters wa- ten in der Gruppe mit Gewichtszunahme mehr Tiere mit hSheren II~I-Werten zu finden. Das Zusammen- treffen dieser Befunde kSnnte den Eindruck erwecken, dal~ bei den abgemagerten chronisch diabetischen Ratten der Diabetes starker ausgepr~gt war. Doch sind die erwahnten Unterschiede gering und nicht signifikant. Die Einzelwerte des I R I waren bei den abgemagerten Ratten zwisehen 11--45 ~E/ml und bei den Tieren mit Gewichtszunahme zwischen 14--35 ~E/ml gelegen. Eine Korrelation zwischen dem Ver- halten yon I g I , Blutzucker und der Entwicklung des KSrpergewichtes konnte somit nicht festgestellt wer- den.

In der vorliegenden Untersuchung wurde gezeigt, daI~ eine Gewiehtszunahme bei chronisch alloxandia- betischen Rat ten aueh bei erniedrigtem Serum-IRI- Gehalt erreicht werden kann. In diesem Zusammen- hang erscheinen Untersuchungen yon MALAISSE [17] und LEMONNIE~ [16] erwiihnenswert, die erstmals bei Rat ten dutch Verfiitterung fettreicher Nahrung eine Fettsucht mit erniedrigter Insulinsekretion hervor- rufen konnten. Diese Befunde zeigten, da2 eine Er- hShung der Insulinausschiittung keine unbedingte Vor- aussetzung fiir das Zustandekommen der Fettsucht darstellt.

Im Gegensatz zu manchen Literaturstellen [5, 6] fanden wir, dais die dureh Alloxaninjektion bedingte Hypertrophie der Nebennieren erst naeh mehrwSchi-

ger Diabetesdauer betr/~chtliehe Ausmaf~e erreicht. In diesem Zusammenhang sell darauf hingewiesen wer- den, da$ die Reaktion der Nebennieren vielfaeh yon der Alloxanmenge, vom Grad der folgenden Stoff- wechselst6rung und yon dem verwendeten Ratten- stamm abh~ngig ist [1].

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Univ.-Doz. Dr. B~-RBARA t~UDAS Ins t i tu t fiir allgemeine und experimentelle Pathologie der Universitat Wien A-1090 Wien Wiihringer StralBe 13