INSULE PANCREATICHE IN GATTI CON DIABETE MELLITO: ANALISI ULTRASTRUTTURALE

Introduction. Feline diabetes mellitus has been extensively studied but information on ultrastructural alteration is lacking, and human and murine data are only partially feasible due to species-specific differences. Chronic hyperglycemia in cats leads to glucotoxicity, oxidative stress, and endoplasmic reticulum stress, resulting in beta cell failure, organelle degeneration, and loss of beta cell mass due to apoptosis, dedifferentiation or transdifferentiation. Recent findings also challenge the pathogenic role of amyloid fibrils, previously considered central to the disease development. Methods. Pancreatic tissue from 7 diabetic and 9 control cats was processed for transmission electron microscopy and immunogold labeling using anti-insulin, anti-glucagon, anti-amylin, and anti-amylase antibodies. Morphometric evaluation of alpha and beta cell was perrformed, considering area, diameters, eccentricity, and density of endocrine granules, as well as mitochondrial area, density, and cristae spacing. Morphological evaluation focused on cell membrane, nuclei, organelles, islet amyloidosis, granule morphology, and apoptotosis. Results. Insulin granules displayed variable morphology, ranging from lenticular to more rounded. Beta signs of degeneration. Endocrine cell loss was pronounced, with few residual islets containing reduced numbers of cells, and was associated with a higher but non-significant incidence of apoptosis. Granuels density was higher in control cats (P < 0.01). No major alterations were observed in alpha cells. Amyloid fibrils were identified in both groups. Double immunolabeling demonstrated co-localization of insulin and amylase restricted to insulin granules. Conclusions. The main alteration in feline diabetes mellitus is beta cell degeneration and loss, but it is uncertain if it is due to apoptosis or other mechanisms. Mitochondria were the most affected organelles. Round granule morphology, although more common in diabetics, was also present in controls, suggesting it may be a physiological mark. The detection of amyloidosis in control cats supports its marginal role in diabetes pathogenesis. The observed co-localization of endocrine and exocrine markers within insulin granules may suggest an incomplete functional differentiation between the endocrine and exocrine pancreas. Larger studies are required to confirm those findings.

Introduzione. La maggior parte degli studi riguardanti il Diabete Mellito felino si concentra sui meccanismi patogenetici; ben poco è noto sulle alterazioni microscopiche e ancor meno su quelle ultrastrutturali. I dati umani e murini si adattano solo parzialmente al gatto, a causa di intrinseche differenze interspecifiche, ma, lo studio del diabete nel gatto potrebbe contribuire con importanti informazioni per la controparte umana, con cui condivide molte caratteristiche. Le alterazioni indotte dalla glucotossicità e dal danno citotossico conseguenti alla prolungata iperglicemia, si traducono in una perdita della massa, dell’identità e della funzionalità delle cellule beta, rispettivamente per apoptosi, dedifferenziazione o transdifferenziazione, con marcata degenerazione dei relativi organuli. Recenti studi hanno inoltre messo in discussione il ruolo patogenetico delle fibrille amiloidi, in passato considerate centrali nello sviluppo della malattia. Materiali e metodi. Campioni pancreatici provenienti da 7 gatti diabetici e 9 gatti controllo sono stati processati per microscopia elettronica a trasmissione e immunogold labeling con anticorpi anti-insulina, anti-glucagone, anti-amilina e anti-amilasi. È stata eseguita una valutazione morfometrica delle cellule alfa e beta, considerando area, diametro, eccentricità e densità dei granuli endocrini, oltre all’area mitocondriale, densità e distanza tra le creste. L’analisi morfologica ha riguardato membrana cellulare, nucleo, organuli, amiloidosi insulare, morfologia dei granuli e apoptosi. Risultati. I granuli di insulina dei gatti diabetici mostrano morfologia variabile, da lenticolare a rotondeggiante. Le cellule beta presentano evidenti segni di degenerazione accompagnata da una grave riduzione di cellule endocrine: sono state evidenziate poche insule e una maggiore incidenza di apoptosi, sebbene non statisticamente significativa. La densità dei granuli risulta più elevata nei gatti controllo (P < 0,01). Invece, nelle cellule alfa non si sono osservate alterazioni rilevanti. Depositi di fibrille di amiloide erano presenti, sia a livello intra- che extra-cellulare, in entrambi i gruppi. È stata riscontrata doppia positività dei granuli di insulina per gli anticorpi anti-insulina e anti-amilasi, entrambi monoclonali. Entrambi i markers si localizzano esclusivamente all’interno dei granuli e mai nel materiale citoplasmatico. Discussione. La principale alterazione riscontrata nel diabete mellito felino è rappresentata dalla degenerazione e perdita delle cellule beta, sebbene non sia chiaro se attribuibile ad apoptosi o ad altri meccanismi. La ridotta densità dei granuli di insulina è l’esito di una sempre minor funzionalità delle cellule insulari, destinate ad esaurimento, e la morfologia rotondeggiante dei granuli, più frequente nei diabetici ma presente anche nei controlli, potrebbe rappresentare una caratteristica fisiologica piuttosto che patologica. Fra gli organuli citoplasmatici, i mitocondri sono quelli maggiormente compromessi. La presenza di depositi di fibrille amiloide anche nella maggior parte dei gatti controllo supporta le recenti evidenze circa il ruolo marginale dell’amiloidosi nello sviluppo del diabete. La co-localizzazione di marcatori endocrini ed esocrini all’interno dei granuli di insulina di ambo i gruppi suggerisce una differenziazione funzionale incompleta tra comparto endocrino ed esocrino del pancreas. Saranno necessari ulteriori studi su campioni numericamente più ampi per validare le osservazioni riportate.