Etude ultrastructurale de la microvascularisation rétinienne chez le rat obése fa/fa*

Elektronenoptische Studie der Netzhaut-Mikrovaskularisation bei der fettsüchtigen Ratte fa/fa

Ratten homozygot für die autosomal rezessive Mutation fatty (fa/fa) sind fettsüchtig und zeigen Hyperphagie, Intoleranz gegenüber Glukose, Hyperinsulinämie und Hyperlipoproteinämie. Die Mutante gilt daher als potentielles Modell für nicht Insulin abhängigen Diabetes. Wir haben deshalb Ratten auf Augenschäden untersucht, wie sie sonst für Diabetes typisch sind. Die Linsen wurden regelmäßig bis zum Tode im 17. Monat mit der Spaltlampe untersucht. Alle fa/fa-Tiere zeigten vom 8. Monat an Trübungen der hinteren Linsenkapsel, die sich später zur Katarakt entwikkelten. Zur Untersuchung degenerativer Veränderungen in den Netzhautkapillaren unter Einfluß einer zuckerreichen Diät wurde eine elektronenoptische, morphometrische Studie durchgeführt, Kapillarumfang, Zytoplasmaoberfläche der Endothelzellen, Anzahl der Perizytenfortsätze pro Kapillare, prozentualer Anteil des Kapillarumfanges der durch Perizytenfortsätze bedeckt ist, zeigten keine statistisch gesicherten Unterschiede zwischen fa/fa-Ratten und Kontrolltieren. Hingegen wurde eine statistisch gesicherte Vermehrung fokaler Verdickungen und von Knötchen mit fibrillärem Inhalt und Kollagenfasern in der Basalmembran, sowie eine Erhöhung der Anzahl Endothelzellverbindungen und pinozytotischer Bläschen in den Endothelzellen bei fa/fa-Ratten festgestellt. Es besteht auch eine Tendenz zur Verringerung der Anzahl Perizytenkerne in Kapillaren von mutanten Ratten. Die Ergebnisse zeigen, dass die fettsüchtige fa/fa-Ratte eine Katarakt und eine fokale Netzhaut-Mikroangiopathie entwickelt. Diese Läsionen gleichen denjenigen des Insulin abhängigen Diabetes, wie er bei der Ratte durch Injektion ß-zytotoxischer Substanzen erzeugt werden kann. Ferner zeigen die Ergebnisse, dass eine zuckerreiche Diät einen gravierenden Einfluß auf die genetisch bedingten Veränderungen von Linse und Netzhautgefäßen von fa/fa-Ratten hat.

Summary

Rats which are homozygous for the autosomal recessive mutation fatty (fa/fa) are obese and manifest hyperphagia, glucose intolerance, hyperinsulinemia and hyperlipoproteinemia. Hence the mutant is considered a potential model for non-insulin-dependent diabetes. The authors therefore studied rats for the kind of ocular damage typical of diabetes. The lenses were examined regularly with the slit-lamp until the rats were killed at the age of 17 months. From the eighth month on, all the fa/fa rats showed opacifications of the posterior lens capsule, which later developed into cataract. In order to examine degenerative changes in the retinal capillaries under the influence of a sucrose diet, an ultrastructural morphometric study was performed. As regards the capillary circumference, the cytoplasm surface of the endothelial cells, the number of pericyte processes per capillary, and the percentage of the capillary circumference covered by pericyte processes there were no statistically confirmed differences between fa/fa rats and control animals. In contrast, a statistically confirmed proliferation of focal thickenings and nodules with fibrillary contents and collagen fibers in the basal membrane was found, as well as an increase in the number of endothelial cell junctions and pinocytotic vesicles in the endothelial cells of fa/fa rats. A tendency toward a reduction in the number of pericyte nuclei in the capillaries of mutant rats was also noted. The results show that the obese fa/fa rat develops cataract and a focal retinal microangiopathy. These lesions are identical with those of insulin-dependent diabetes such as can be induced in the rat by injecting β-cytotoxic substances. In addition, the results show that a sucrose diet aggravates genetically conditioned changes in the lens and retinal vessels of fa/fa rats. In conclusion, the obese fa/fa rat appears to represent a suitable model for investigating the microangiopathy which occurs in non-insulin-dependent diabetes in man.