G. C. Gerritsen

Characterization of diabetes in the Chinese hamster

SummaryDiabetes in Chinese hamster was initially detected by qualitative tests for urine glucose. The disease was characterized by quantitating urine glucose, glucose tolerance tests and measurement of fasting and nonfasting blood sugar, blood ketones, plasma free fatty acids (FFA), plasma insulin, pancreatic insulin and fasting levels of liver glycogen. In addition, basal levels of glucose utilization by diaphragms and epididymal adipose tissue and the response of these tissues to insulin was measured. Those animals requiring insulin received their last injection 24 hours prior to study. Glucosuria varied from 51 to 1600 mg/24 hours. Diabetics had significantly decreased tolerance to a 250 mg/kg glucose load. The response varied considerably in diabetics but was uniform in the nondiabetics. Diabetics had mean fasting liver glycogen levels of 3.1±1.0 compared with 0.4± 0.7 percent of fresh liver weight for nondiabetics. Severely ketotic, diabetic Chinese hamsters had significantly elevated FFA and ketone levels and significantly lower plasma and pancreatic insulin levels but mild diabetics did not differ from controls with respect to these parameters. All Chinese hamsters had high plasma FFA levels (nondiabetics 1800μE/l, severe diabetics 2800μE/l. Fasting and nonfasting FFA levels did not differ in mild diabetic and nondiabetic animals. Muscle and adipose tissues from diabetic hamsters had basal rates similar to nondiabetics and had similar responses to insulin. Hamsters maintained on insulin had greatly elevated immunoreactive insulin levels in their plasma, which persisted for 26 days. — The data suggest that severely diabetic hamsters may have a decreased ability of the pancreas to secrete insulin in response to a glucose stimulus. The observations that plasma insulin levels are normal in mild diabetics but that these animals have glucosuria, hyperglycemia and abnormal glucose tolerance suggest that mild diabetes in the Chinese hamster may involve interference with insulin action and/or increased hepatic glucose output.RésuméNous avons dépisté le diabète chez le hamster chinois par des dosages qualitatifs de la glucosurie. Nous avons ensuite caractérisé chaque cas par la mesure quantitative du glucose urinaire, par des surcharges au glucose et par le dosage de la glycémie à jeun et non à jeun, des corps cétoniques, des acides gras libres (AGL) plasmatiques, de linsuline plasmatique et pancréatique, et des taux hépatiques de glycogène. En outre, nous avons mesuré lutilisation du glucose par le diaphragme et le tissu adipeux épididymaire, avec et sans stimulation par linsuline. Les animaux nécessitant ladministration dinsuline ont reçu leur dernière injection au moins 24 heures avant chaque étude. Les taux de glucose dans lurine ont varié entre 51 et 1600 mg par 24 heures. Le test de surcharge au glucose sest révélé nettement anormal chez les animaux diabétiques, la surcharge étant de 250 mg de glucose par kg de poids. Chez les diabétiques, la glycémie après surcharge est fortement variable, contrairement à luniformité de la réponse observée chez les non-diabétiques. Le glycogène hépatique à jeun est de 3, 1±1,0% pour les diabétiques, et de 0,4±0,7% de poids frais dorganes pour les non-diabétiques. Les taux plasmatiques des AGL et des corps cétoniques sont manifestement élevés chez les hamsters chinois diabétiques et cétosiques alors que le contenu en insuline du plasma et du pancréas est abaissé de façon marquée. Ceci na pas été observé chez les diabétiques moins sévères qui se rapprochent des non-diabétiques. Les AGL plasmatiques sont élevés chez tous les hamsters chinois (moyenne pour les non-diabétiques 1800μE/l, pour les diabétiques sévères 2800μE/l) Les taux dAGL sont les mêmes à jeun et non à jeun chez les animaux non-diabétiques ou souffrant dun diabète léger. Lutilisation du glucose par le muscle et le tissu adipeux du hamster diabétique ne diffère pas significativement de celle des tissus non-diabétiques et leur stimulation par linsuline est semblable. Linsuline immunoréactive des hamsters traités à linsuline reste élevée dans le plasma pendant plus de 26 jours après la dernière injection. — Ces observations semblent indiquer que le pancréas des hamsters chinois diabétiques sécrète plus difficilement de linsuline en réponse à une stimulation par le glucose. Les taux normaux dinsuline plasmatique chez les hamsters avec un diabète léger, mais présentant pourtant une nette glucosurie, une hyperglycémie et une réponse anormale à la surcharge en glucose, suggèrent lexistence dune interférence avec laction normale de linsuline et peut-être une augmentation de la production de glucose par le foie.ZusammenfassungBeim chinesischen Hamster wurde der Diabetes durch qualitative Urinuntersuchungen auf Glucose aufgespürt. Es wurde dann jeder Fall näher charakterisiert durch quantitative Uringlucosebestimmungen, Glucosebelastungsproben und Messungen von Nüchtern- und Nichtnüchternwerten für Blutzucker, Blutketonkörper, freie Fettsäuren (FFS) und Insulin im Plasma, von Insulin im Pankreas, und von Nüchternwerten für Leberglykogen. Außerdem wurde der Glucoseverbrauch des Zwerchfells und des epididymalen Fettgewebes sowie mit, als auch ohne Insulin gemessen. Diejenigen Tiere, die Insulin erforderten, erhielten ihre letzte Injektion 24 Stunden vor dem Versuch. Glucosurie schwankte zwischen 51 und 1600 mg/24 Std. Bei einer Belastung von 250 mg/kg wiesen die diabetischen Tiere eine wesentlich verminderte Glucosetoleranz auf. Sie sprachen sehr unterschiedlich auf die Glucosebelastung an, während die nichtdiabetischen Tiere in ihrer Reaktion einheitlich waren. — Im Vergleich zu den nichtdiabetischen Hamstern, wo die Mittelwerte für Nüchternleberglykogen bei 0.4±0.7 Prozent des Frischlebergewichtes lagen, hatten die diabetischen Tiere einen Glykogengehalt der Leber von 3.1±1.0 Prozent. — Chinesische Hamster mit schwerem Diabetes haben deutlich erhöhte FFS-Werte und Ketonkörper, sowie einen wesentlich niedrigeren Plasma- und Pankreasinsulinspiegel. Bei Tieren mit leichter Diabetes hingegen sind diese Untersuchungen, im Vergleich zu den Kontrolltieren, unverändert. Alle chinesischen Hamster haben hohe Plasma-FFS-Werte (nichtdiabetische 1800μE/L, schwer diabetische 2800μE/L). Nüchtern- und Nichtnüchternwerte für FSS sind beim leicht diabetischen oder gesunden Tier etwa gleich hoch. Der Glucoseabbau durch Muskel- und Fettgewebe des diabetischen und nichtdiabetischen Hamsters unterscheidet sich nicht sehr, und beide Gruppen sprechen ungefähr gleich stark auf Insulinstimulierung an. Das im Plasma der insulinbehandelten Tiere vorkommende immunreaktive Insulin ist noch 26 Tage nach der letzten Injektion nachweisbar. — Diese Ergebnisse lassen vermuten, daß der Pankreas des diabetischen Hamsters nur schwerlich in der Lage ist, nach einer Glucosestimulierung Insulin auszuschütten. Die Beobachtung, daß der Plasma-Insulinspiegel im leichten Diabetes normal ist, diese Tiere jedoch Glucosurie, Hyperglykämie und abnormale Glucosetoleranz aufweisen, führt zu der Annahme, daß ein leichter Diabetes beim chinesischen Hamster eine Beeinträchtigung der Insulinwirkung mit sich bringen, und Ursache einer vermehrten Glucoseproduktion durch die Leber sein kann.

Morphometric evaluation of the hypothalamic-ovarian axis of the ketonuric, diabetic Chinese hamster: Relationship to the reproductive cycle

SummaryThe relationship between diabetes and the morphological alterations which occur in hypothalamic and ovarian tissue was examined in the long-term, ketonuric-diabetic Chinese hamster. Matched diabetic and non-diabetic control hamsters were inspected daily for changes in the reproductive cycle by vaginal lavage. On dioestrus, animals were perfused, the hypothalamus and ovaries collected, prepared for microscopy and morphometrically analyzed. The nuclei in the medial basal hypothalamus of diabetic hamsters exhibited a decreased area (p<0.01) and neuronal population (p<0.05–0.01) compared with controls. The ovaries of the diabetic animals had a reduced follicular population (p⩽0.05) and an increased atresia rate (p⩽0.05) compared with controls. In addition, all diabetic hamsters were acyclic. In diabetic animals, the corpora luteal cells contained a reduced lipid content (p⩽0.001) which was possibly functionally related to a significant decline in serum progesterone levels (p⩽0.01). Based on these results it is suggested that the hypothalamic-ovarian axis is both morphologically and functionally impaired in the diabetic hamster.

Radiologic abnormalities and autonomic neuropathology in the digestive tract of the ketonuric diabetic Chinese hamster

SummaryBarium x-ray patterns of ketonuric diabetic Chinese hamsters displayed marked dilatation of the stomach, small and large intestine. Hypomotility was manifested by flocculation of barium in the small and large bowel. Impaired transit time was further characterized by prolonged emptying of the stomach (mean 570 min diabetics; 200 min controls) and delayed stool formation (mean 230 min diabetics; and 100 min controls) and passage (mean 457 min diabetics; 210 min controls). Ultrastructural analysis of Auerbachs myenteric plexuses of the small intestine indicated acute degeneration in certain distal, unmyelinated axons. Swelling, deposition of glycogen, aggregation of neurofilaments and dense accumulation of lamellar bodies were observed. The severity and frequency of barium flocculation, glycogen deposition, aggregation of neurofilaments and lamellar inclusion bodies in axons were directly related to duration of ketonuria. The data strongly suggest that autonomic neuropathology in the plexuses of Auerbach may be a critical factor underlying gastrointestinal dysfunction in the ketonuric diabetic Chinese hamster.

Morphologic abnormalities observed in retina, pancreas and kidney of diabetic Chinese hamsters

SummaryIntracellular glycogen deposits were consistently found in the retina, kidney and pancreatic islets of diabetic-ketonuric Chinese hamsters. Accumulation of glycogen in the outer nuclear layer of the retina was mostly associated with severity of the disease, but was not related to age or sex. The type of retinal cell involved in the accumulation of glycogen was not clearly established. However, the position of the affected cell, side by side with retinal neurons, suggests that the glycogen deposits were within Müller cells. These giant glias normally synthesize and store glycogen. All ketonuric Chinese hamsters examined showed some accumulation of glycogen in distal tubules of the kidney. This abnormal glycogen was not found in glucosuric non-ketonuric or in nondiabetic Chinese hamsters. Variable amounts of glycogen were found inΒ cells of pancreatic islets of diabetic hamsters, as reported by others. However, accumulation of glycogen was also found inα and D islet cells from 2 middle aged Chinese hamsters with long term glucosuria and recent ketonuria. Abnormal glucose and glycogen metabolism seem to play an important role in the pathogenesis of diabetes in the Chinese hamster.

Effect of diet limitation on the development of diabetes in prediabetic Chinese hamsters

SummaryPrediabetic Chinese hamsters born of two ketonuric diabetic parents were hyperphagic from birth. Carcass lipids and total solids were increased but plasma and pancreatic insulin were not, suggesting that hyperphagia was not due to hyperinsulinism. Hyperphagia was controlled by diet limitation of prediabetic pups. Diet limitation for the weaning period only did not alter development of diabetes, but diet limitation for the first 150 days significantly reduced onset and severity. These 150 day diet-limited prediabetics were switched to nonrestricted feeding and subsequently developed mild diabetes. Prediabetic siblings, fedad libitum, developed glucosuria and ketonuria, and died prematurely compared with diet-limited siblings. Prediabetics limited to a normal food intake for 30 months have remained essentially clinically normal. The data strongly suggest that appetite control mechanisms are abnormal prior to clinical signs of diabetes in the prediabetic Chinese hamster and that control of hyperphagia will retard anameliorate the course of diabetes.

Epidemiology of Chinese Hamsters and Preliminary Evidence for Genetic Heterogeneity of Diabetes

SummaryTwo populations of Chinese hamsters have been produced. The nondiabetic population was from nondiabetic parents and the diabetic-producing population was from diabetic parents. Both populations had fixed reproducible genetic background since dams and sires were from inbred sublines. Sixty percent of males, but only 37% of females, born to diabetic parents developed diabetes.— Life span for males was nondiabetics > mild diabetics > ketonuric diabetics. Results for females were equivocal. Mortality of severe ketonuric diabetics appears to be related to urinary tract involvement. Survival appears to be related to abnormal metabolism, not genotype. On the basis of available data males appear more suitable for epidemiological studies on the incidence, onset, and severity of diabetes, on the evaluation of treatment of the disease, and on the longevity of diabetics. —Data on crossing diabetics from different sublines suggest that diabetic Chinese hamsters can have different genotypes.

Studies on the prediction and development of diabetes in offspring of diabetic Chinese Hamsters

SummaryTwo hundred and fifty-three hamsters born between January and September 1968 have been continuously tested biweekly for urine glucose and ketones from 15 days of age through September 1969. They comprise 67 litters out of 28 females sired by 19 males from 7 inbred lines. — All 46 hamsters from two severe ketotic diabetic parents have become diabetic (consistent 4+ Tes-Tape rating). Twenty-five of the 46 have developed ketonuria (consistent 4 + Ketostix rating). — While 100% of the litters from ketotic diabetics became diabetic within 8 months, the incidence of diabetes from ketotic diabetic to nonketotic diabetic matings was 59%; ketotic diabetic to trace glucosuric 41%; and ketotic diabetic to nondiabetic 24%. — Diabetes developed earlier in progeny from ketotic diabetics than in those from milder diabetics. At 3 weeks, pups from ketotic diabetics were 26% trace glucosuric, 26% diabetic, 2% ketotic and by 2 months 85% diabetic. At 3 weeks, descendents from ketotic diabetics mated to nonketotic diabetics were 16% trace glucosuric, 2% diabetic and by 2 months only 36% diabetic. — Animals from severely ketotic diabetic Chinese hamsters are ideally suited for prediabetes research since they are predictable and rapidly become diabetic as proof of their earlier prediabetic state. Progeny from less severe diabetic parents are not predictable since only 59% developed diabetes and the incidence varied from litter to litter from the same parents. Further, nondiabetic parents have produced diabetic offspring. The data suggest that the inheritance of diabetes in chinese hamsters is complex since it cannot be explained by a single recessive gene.RésuméLe glucose et les corps cétoniques urinaires de 253 hamsters nés entre janvier et septembre 1968 ont été mesurés toutes les deux semaines à partir de lâge de 15 jours jusquen septembre 1969. Ces animaux proviennent de 67 nichées produites par 28 femelles mariées à 19 mâles de 7 lignées consanguines. — Tous les 46 hamsters provenant de parents diabétiques avec cétose sévère sont devenus diabétiques (continuellement 4+ au Tes-Tape). 25 parmi ces 46 animaux ont développé une cétonurie (continuellement 4 + au Ketostix). — Alors que 100% des animaux de parents diabétiques avec cétose sont devenus diabétiques en 8 mois, on trouve une incidence de diabète de 59% chez des animaux provenant de croisements entre animaux diabétiques cétosiques et non-cétosiques; cette incidence est de 41% chez les animaux provenant de parents cétosiques diabétiques mais avec des animaux ayant des traces de glycosurie; elle est de 24% chez ceux provenant de croisements danimaux diabétiques cétosiques avec des non-diabétiques. — Le diabète apparaît plus tôt dans la progéniture danimaux diabétiques avec cétose que chez celle issue danimaux avec diabète léger. A lâge de 3 semaines, parmi les petits de parents ayant un diabète cétosique, 26% montraient des traces de glycosurie, 26% étaient diabétiques et 2% étaient cétosiques. A lâge de 2 mois, 85% sont devenus diabétiques. A lâge de 3 semaines, les petits issus de mariages entre parents avec diabète cétosique et noncétosique ont présenté des traces de glycosurie dans 16% des cas et un diabète dans 2% des cas. Seulement 36% étaient diabétiques à lâge de 2 mois. — Les animaux de hamsters chinois avec diabète cétosique sévère se prêtent de façon idéale à des recherches sur le prédiabète, parce que lapparition de la maladie est prévisible et que, de plus, ces animaux deviennent rapidement diabétiques confirmant ainsi leur état prédiabétique antérieur. Chez la progéniture de parents ayant un diabète moins sévère, son apparition est imprévisible du fait que 59% seulement ont dévélopé un diabète et que la fréquence de la maladie varie de nichée à nichée issues de mêmes parents. Par ailleurs, on sait que des parents non-diabétiques ont eu des petits diabétiques. Ces données suggèrent que la transmission du diabète chez le hamster chinois est complexe puisquelle ne peut pas être expliquée par la présence dun seul gène récessif.Zusammenfassung253 zwischen Januar und September geborene chinesische Hamster wurden ab dem 15. Lebenstag und bis September 1969 in zweiwöchigen Abständen auf das Vorliegen von Zucker und Ketonkörper im Urin untersucht. Es handelte sich um Tiere aus 67 Würfen von 28 Weibchen und 19 Männchen aus 7 verschiedenen Inzuchtlinien. Alle 46 Nachkommen schwer ketotisch diabetischer Eltern entwickelten einen Diabetes, der bei 25 Tieren auch von Ketonurie begleitet war. Innerhalb der ersten 8 Lebensmonate wurde ein Diabetes festgestellt bei 100% der Nachkommen ketotisch-diabetischer Eltern, bei 59% der Nachkommen eines ketotisch-diabetischen und eines nicht ketotisch-diabetischen Elternteils, bei 41% der Nachkommen eines ketotischen und eines nur spurenweise glykosurischen Tieres und bei 24% der Nachkommen eines ketotischen und eines nicht diabetischen Elternteils. Bei den Nachkommen ketotisch-diabetischer Eltern trat der Diabetes früher auf als bei denen von Eltern mit milderen Formen des Syndroms. 3 Wochen nach der Geburt zeigten 26% der Nachkommen ketotisch-diabetischer Eltern spuren-weise Glykosurie, 26% waren diabetisch und 2% ketonurisch. Zwei Monate nach der Geburt waren 85% der Tiere diabetisch. Bei 3 Wochen alten Nachkommen eines ketotisch diabetischen und eines nicht ketotisch-diabetischen Elternteils waren die entsprechenden Werte 16% für spurenweise Glykosurie, 2% für Diabetes, und im Alter von 2 Monaten waren nur 36% der Tiere diabetisch. — Auf Grund dieser Ergebnisse wird geschlossen, daß sich Nachkommen ketotisch-diabetischer chinesischer Hamster geradezu ideal für die Untersuchung des prädiabetischen Syndroms eignen, da sie alle diabetisch werden und damit der endgültige Beweis für das Bestehen eines prädiabetischen Zustandes in kurzer Zeit erbracht werden kann. Bei Nachkommen weniger schwer diabetischer Eltern kann eine sichere Voraussage nicht gemacht werden, da nur 95% der Tiere einen Diabetes entwickeln und auch dieser prozentsatz von Wurf zu Wurf der gleichen Eltern stark schwanken kann. Da außerdem auch Nachkommen nichtdiabetischer Eltern Diabetes entwickeln können, scheint es daß die Heredität des diabetischen Syndroms des chinesischen Hamsters komplexer Natur ist und nicht auf Grund des Einflusses eines einzelnen rezessiven Gens erklärt werden kann.

Characterization of Chinese hamsters by metabolic balance, glucose tolerance and insulin secretion

SummaryLack of obesity in the hyperphagic Chinese hamster is due to a normal caloric retention. This is related to a greater loss of carbohydrate calories via urine and feces in hyperphagic animals and a reduced absorption of dietary fat. — Various types of glucosuric animals were not adequately characterized by food consumption, blood sugar, quantitated glucosuria and blood sugar or plasma insulin levels after a glucose load. Plasma insulin as well as blood sugar levels appeared to be influenced by stress. Overnight food deprivation followed by refeeding may be a useful technique to evaluate maximal insulin secretionin vivo.

Preliminary studies on food and water consumption of prediafoetic chinese hamsters

SummaryThe following measurements were made in prediabetic chinese hamsters: food and water consumption, urine volume and body weight. The prediabetics ate significantly more food than nondiabetic control hamsters. Although prediabetics ate 27% more than controls, body weights of the two groups were the same. An unexpected finding was that prediabetics drank significantly less water than their nondiabetic controls. — Although preliminary, the data suggest that prediabetic chinese hamsters have hyperphagia. It is possible that hyperphagia may contribute to the etiology of diabetes in this animal.RésuméLes besoins en nourriture et en eau, le volume urinaire et le poids corporel ont été déterminés chez le hamster chinois prédiabétique. Lingestion de nourriture est significativement plus élevée chez le hamster prédiabétique que chez le non-diabétique. Le poids corporel reste identique dans les deux groupes, bien que les prédiabétiques mangent 27% de plus que les animaux normaux. Un résultat inattendu est celui que les animaux prédiabétiques boivent significativement moins deau que leurs contrôles non-diabétiques. — Tout en restant préliminaires, ces données indiquent que les hamsters chinois ont une hyperphagie. Il est possible que cette dernière puisse contribuer à létiologie du diabète chez cet animal.ZusammenfassungDie Kontroile der Nahrungs- und Wasseraufnahme, des Körpergewichts und des Urinvolumens prädiabetischer chinesischer Hamster ergab daß diese Tiere deutlich mehr Futter zu sich nehmen als Kontrolltiere. Obwohl die Nahrungsaufnahme der prädiabetischen Hamster um 27% höher war als diejenige der Kontrollen, stieg ihr Körpergewicht im Vergleich zu demjenigen der Kontrolltiere nicht an. Unerwarteterweise tranken prädiabetische Tiere deutlich weniger als ihre Kontrollen. Obwohl diese Untersuchungen noch nicht beendet sind, scheint es auf Grund der vorliegenden Resultate daß prädiabetische chinesische Hamster hyperphagisch sind. Es ist deshalb möglich, daß die Hyperphagie in der Pathogenese des diabetischen Syndroms eine Rolle spielt.

Elevated levels of vasoactive intestinal peptide in the eye and urinary bladder of diabetic and prediabetic Chinese hamsters

SummaryThe eyes and urinary bladder of non-diabetic, prediabetic and diabetic Chinese hamsters were evaluated by radioimmunoassay and immunocytochemistry to determine the content and distribution of vasoactive intestinal peptide (VIP). The average concentration of VIP was increased in the eyes of all diabetic (pmol/g = 68%, pmol/organ = 50%) and prediabetic (pmol/g = 152%, pmol/organ = 115%) hamsters compared with age-matched non-diabetic animals. Immunocytochemistry showed that the elevation of VIP was primarily related to greater intensity of fluorescence of the nerve fibres in the vasculature of the choroid. The average content of VIP in the urinary bladder was greater in diabetic animals only on the basis of pmol/organ (135%) and in prediabetics on the basis of pmol/g (87%) compared with non-diabetic animals. Qualitative immunocytochemistry suggested that the elevated level of VIP was related to a larger distribution of nerve fibres in the urinary bladder of diabetic hamsters. The high level of VIP in the eyes and urinary bladder of diabetic and prediabetic hamsters is an interesting observation which should receive further study to determine whether it is an aetiological agent underlying the pathogenesis of ophthalmic complications and neurogenic bladder or the result of some pathological process which affects these organs.