Wykorzystanie myszy 

szczepu NOD w badaniach 

nad cukrzycą 

insulinozależną (typ 1) 

• Cukrzyca  typu  I  (insulinozależna,  T1D)  to  przewlekła 

autoimmunologiczna

 

choroba 

spowodowana 

stopniowym

 

niszczeniem  komórek  wysp  trzustkowych, 

występująca u osób podatnych genetycznie. Typową

 

jej 

postać  cechuje  nagły  początek  z  koniecznością

 

insulinoterapii,  wskutek  bezwzględnego  niedoboru

 

insuliny,  do  którego  doprowadził  agresywny  proces

 

autoimmunologiczny.

 

• Myszy szczepu NOD (nonobese diabetic) to zwierzęcy model 

ludzkiej  cukrzycy  insulinozależnej,  który  spontanicznie 
rozwija  chorobę  autoimmunologiczną  za  pośrednictwem 
komórek T, charakteryzującą się intensywną infiltracją wysp 
trzustkowych  oraz  innych  organów  (okołożuchwowych 
ślinianek oraz tarczycy) przez komórki CD4+ oraz CD8+.

• Różnorodne  linie  myszy  NOD  różnią  się  częstością 

występowania spontanicznej cukrzycy, np. 93% samic myszy 
NOD/Lt  w  porównaniu  do  43%  samic  NOD/Wehi  rozwinęło 
cukrzycę po 250 dniach.

Pochodzenie i opis myszy NOD

• Makino  i  wsp.  stworzyli  szczep  myszy  NOD  w  Japonii 

podczas 

selekcji 

szczepu 

podatnego 

na 

zaćmę 

pochodzącego  z  hodowli  niekrewniaczej  myszy  linii 
JCL:ICR.  Podczas  tej  selekcji  zaobserwowali  myszy  bez 
zaćmy,  ale  charakteryzujące  się  niską  wagą,  wielomoczem 
(poliurią),  polidypsją  (nadmiernym  spożywaniem  płynów) 
oraz    cukromoczem  (glikozurią).  Szczep  NOD  ustalono 
poprzez powtarzające się kojarzenie brat-siostra, jako linię, 
która spontanicznie rozwija cukrzycę. 

• Rozwój  spontanicznej  cukrzycy  u  myszy  NOD  waha  się  w 

granicach od 60% do 80% u samic oraz od 20% do 30% u 
samców.  

• Samice NOD stają się trwale hiperglikemiczne 

w  młodszym  wieku  niż  samce  (początek 
między  16  a  20  tygodniem,  w  porównaniu  do 
21 – 28 tygodnia) i charakteryzują się większą 
częstością zachorowań.

•   Steroidy  płciowe  są  istotnym  modulatorem 

patogenezy:  wycięcie  jąder  zwiększa,  a 
wycięcie 

jajników 

zmniejsza, 

częstość 

występowania choroby.

• Badania  histologiczne  wykazały  obecność  niewielkiej  ilości 

infiltratów 

komórek 

immunologicznych 

w 

wyspach 

trzustkowych  do  ok.  3-4  tygodnia  życia.  W  tym  okresie 
zarówno  u  samców,  jak  i  samic  myszy  NOD  zaczynają  się 
pojawiać  infiltraty  komórek  jednojądrzastych,  które  otaczają 
wyspy  trzustkowe  (peri-insulitis).  Te  infiltraty  przemieszczają 
się  do  i  atakują  wyspy  trzustkowe  (insulitis)  przez  kolejne 
kilka  tygodni,  tak,  że  większość  myszy  wykazuje  ostre 
zapalenie ok. 10 tygodnia życia. 

• Odkrycie, że samce chorują z mniejszą częstością niż samice, 

mimo,  że  mają  podobny  poziom  wczesnego  zapalenia, 
sugeruje,  że  późniejsze  mechanizmy  regulatorowe  kontrolują 
rozwój choroby.

• Infiltraty  komórek  jednojądrzastych  wysp  trzustkowych 

mają  złożony  skład.  Większość  komórek  stanowią 
komórki  T  CD4+,  ale  występują  też  komórki  T  CD8+, 
komórki  NK,  limfocyty  B,  komórki  dendrytyczne  i 
makrofagi. 

• T1D u myszy jest przede wszystkim zależna od komórek 

CD4+ oraz CD8+.

• Wiele loci odpowiada za podatność genetyczną na cukrzycę 

u  myszy  NOD.  Myszy  tego  szczepu  posiadają  unikalny 
haplotyp  MHC,  zwany  H-2

g7

,  który  jest  czynnikiem 

genetycznym  mającym  największy  wpływ  na  podatność  na 
rozwój cukrzycy. 

• Wiele  badań,  mających  na  celu  sprawdzenie  roli  MHC  u 

myszy  NOD  w  rozwoju  zapalenia  i  cukrzycy,  wykazało,  że 
homozygotyczność  haplotypu  H-2

g7

  może  być  niezbędna  dla 

rozwoju T1D.

• Myszy  NOD  są  również  podatne  na  rozwój  innych 

autoimmunologicznych 

chorób, 

takich 

jak: 

autoimmunologiczne 

zapalenie 

ślinianek, 

autoimmunologiczne 

zapalenie 

tarczycy, 

autoimmunologiczna 

obwodowa 

polineuropatia, 

choroba  podobna  do  tocznia  rumieniowatego  oraz 
zapalenie gruczołu krokowego (u samców).

Patogeneza T1D u myszy NOD

• Etiologia  cukrzycy  typu  1  u  myszy  NOD  jest  zarówno 

złożona, jak i wieloczynnikowa. 

• Myszy  NOD  charakteryzują  się  obecnością  licznych 

defektów  układu  immunologicznego,  które  przyczyniają 
się 

do 

wystąpienia 

autoimmunizacji. 

Układ 

immunologiczny 

posiada 

defekty 

w 

różnorodnych 

subpopulacjach  leukocytów.  U  myszy  NOD  obserwuje  się 
niewłaściwe  dojrzewanie  i  funkcjonowanie  makrofagów, 
niski  poziom  aktywności  komórek  NK,  defekty  w 
komórkach  NKT,  niedobór  ich  regulatorowych  komórek  T 
CD4+CD25+ oraz brak dopełniacza hemolitycznego i C5a.

• U  myszy  NOD,  autoimmunologiczny  atak  na 

komórki  beta  w  wyspach  trzustkowych  jest 
prawdopodobnie wynikiem nieprawidłowej selekcji 
komórek T w grasicy.

• Wyniki  wielu  badań  wskazują,  że  zarówno  komórki  T 

CD4+,  jak  i  CD8+  biorą  udział  w  rozwoju  i  progresji 
cukrzycy  typu  1.  Komórki  T  CD4+  są  niezbędne  we 
wczesnej  i  późnej  fazie  rozwoju  choroby.  Komórki  T 
CD4+ są niezwykle istotne dla patogenezy T1D i mogą 
bezpośrednio  wpływać  na  destrukcję  komórek  wysp 
trzustkowych. 

• Komórki  T  CD8+  również  promują  rozwój  choroby. 

Komórki  T  CD8+  biorą  udział  we  wczesnej  fazie 
choroby, 

być 

może 

poprzez 

powodowanie 

wystarczającej  destrukcji  komórek  wysp  do  aktywacji 
silniejszej  odpowiedzi  komórek  T  CD4+.  Komórki  T 
CD8+  mogą  również  odgrywać  rolę  w  funkcji 
efektorowej. 

• Antygeny  rozpoznawane przez CD4+ i CD8+ są to np. 

insulina,  GAD,  IA-2  czy  Hsp60.  Wszystkie  te  antygeny 
są  wytwarzane  przez  wyspy  trzustkowe,  ale  tylko 
insulina jest produkowana wyłącznie przez te wyspy.

• Wyniki  doświadczeń  sugerują,  że  komórki  B  odgrywają 

istotną rolę w rozwoju autoreaktywności w T1D myszy NOD.

• Mechanizm bądź mechanizmy, za pomocą których komórki B 

wpływają na patogenezę T1D, są niejasne. Komórki B mogą 
wpływać 

na 

chorobę 

autoimmunologiczną 

poprzez 

produkcję 

autoprzeciwciał 

lub 

jako 

komórki 

APC 

zaangażowane  w  selekcję  lub  aktywację  autoreaktywnych 
komórek T. 

• Pomimo,  że  wysokie  miana  autoprzeciwciał  przeciwko 

insulinie 

lub 

anty-GAD 

są 

wykrywane 

u 

przedklinicznych  myszy  NOD  i  u  ludzi  z  cukrzycą, 
transfer tych przeciwciał nie indukuje choroby u myszy 
NOD.

• W  odniesieniu  do  immunopatofizjologii,  jasne  jest,  że 

T1D  jest  chorobą  związaną  z  komórkami  T  we 
wszystkich modelach gryzoni, z patogennym wsparciem 
ze  strony  limfocytów  B,  raczej  jako  komórek  APC,  niż 
producentów przeciwciał.

• Zidentyfikowano  genetyczne  loci,  które  są  związane  z 

wystąpieniem  cukrzycy  typu  1  u  myszy,  podczas  gdy  pełen 
rozwój cukrzycy wymaga ekspresji unikalnego genu MHC I-
A 

NOD

.

• Myszy  NOD  spontanicznie  rozwijają  cukrzycę,  poprzedzoną 

okresem  zapalenia  wysp  trzustkowych  podczas  którego 
wyspy  Langerhansa  są  infiltrowane  przez  autoreaktywne 
komórki T i komórki APC. 

• Zapalenie  stopniowo  rozprzestrzenia  się  z  obrzeży  wysp 

Langerhansa  do  ich  wnętrza.  Skutkuje  to  spadkiem  liczby 
komórek  wysp,  ilość  komórek  beta  również  się  zmniejsza  i 
są one niszczone. W ten sposób, zapalenie stale postępuje.

• Wystąpienie  zapalenia  jest  związane z nieprawidłowością  w 

genie MHC klasy II. 

(„THE NOD MOUSE: 

A Model of Immune 

Dysregulation”

Mark S. Anderson, Jeffrey 

A. Bluestone

)

• Rozwój  repertuaru  komórek  T  w  grasicy  prawdopodobnie 

jest  nieprawidłowy  i  pozwala  komórkom  T  reaktywnym 
przeciw wyspom trzustkowym na uniknięcie zniszczenia oraz 
zapobiega  właściwej  generacji  komórek  Treg.  Na  obwodzie 
komórki  T  reaktywne  napotykają  antygeny  w  węzłach 
chłonnych  trzustki  i  są  niewłaściwie  aktywowane  do  bycia 
efektorami.  Otoczenie  cytokin,  APC,  komórek  wrodzonej 
odporności,  interakcje  z  cząsteczkami  kostymulatora,  które 
są obecne podczas tego etapu prawdopodobnie prowadzą do 
początkowej  aktywacji  i  ekspansji  odpowiedzi  przeciw 
wyspom trzustkowym, czyli do insulitis.  

• Następnie,  odpowiedź  przeciw  wyspom  trzustkowym 

przekształca się na dłuższy okres czasu w skomplikowaną 
immunoregulatorową  „bitwę”  angażującą  komórki  Treg, 
NK  oraz  predysponującą  do  odpowiedzi  typu  Th1,  która 
kończy  się  niewłaściwą  odpowiedzią  efektorową  wobec 
wysp trzustkowych i rozwojem cukrzycy.

Podobieństwa i różnice między 

cukrzycą typu 1 u myszy i u ludzi

• Podobieństwa:

-  gwałtowny  początek  choroby  pomiędzy  90-120  dniem 
(co odpowiada wczesnemu okresowi dojrzewania u ludzi)
- hiperglikemia
- glikozuria
- hipercholesterolemia
- ketonuria
- polidypsja
- poliuria
- polifagia

- insulitis
-  podwyższony  w  surowicy  poziom  Ab  przeciw  wyspom 
trzustkowym
- 

autoimmunologiczny 

udział 

innych 

organów 

endokrynnych
- udział komórek T w patogenezie
-  makrofagi  mają  osłabioną  zdolność  aktywowania 
regulatorowych  komórek  T  (podobne  osłabienie  funkcji 
występuje w komórkach dendrytycznych u ludzi z T1D)

- predyspozycja genetyczna (geny MHC klasy II) 
- złożona kontrola poligenetyczna 
- choroba przenoszona przez szpik kostny 

• Różnice:

- brak uszkodzeń nerek
- brak neuropatii
- brak retinopatii
-  homozygotyczność  dla  genów  MHC  niezbędna  dla 
rozwinięcia  się  choroby  (u  ludzi  heterozygotyczność  dla 
genów MHC jest częsta)
- wpływ płci