Resumo
Diabetic nephropathy (DN) is a prevalent diabetic microvascular condition. It is the leading cause of kidney disease in the advanced stages. There is no currently effective treatment available. This research aimed to investigate the curative potentials of exosomes isolated from mesenchymal stem cells affecting DN. This study was performed on 70 male adult albino rats. Adult rats were randomized into seven groups: Group I: Negative control group, Group II: DN group, Group III: Balanites treated group, Group IV: MSCs treated group, Group V: Exosome treated group, Group VI: Balanites + MSCs treated group and Group VII: Balanites + exosome treated group. Following the trial period, blood and renal tissues were subjected to biochemical, gene expression analyses, and histopathological examinations. Results showed that MDA was substantially increased, whereas TAC was significantly decreased in the kidney in the DN group compared to normal health rats. Undesired elevated values of MDA levels and a decrease in TAC were substantially ameliorated in groups co-administered Balanites aegyptiacae with MSCs or exosomes compared to the DN group. A substantial elevation in TNF-α and substantially diminished concentration of IGF-1 were noticed in DN rats compared to normal health rats. Compared to the DN group, the co-administration of Balanites aegyptiacae with MSCs or exosomes substantially improved the undesirable elevated values of TNF-α and IGF-1. Furthermore, in the DN group, the mRNA expression of Vanin-1, Nephrin, and collagen IV was significantly higher than in normal healthy rats. Compared with DN rats, Vanin-1, Nephrin, and collagen IV Upregulation were substantially reduced in groups co-administered Balanites aegyptiacae with MSCs or exosomes. In DN rats, AQP1 expression was significantly lower than in normal healthy rats. Furthermore, the groups co-administered Balanites aegyptiacae with MSCs or exosomes demonstrated a substantial increase in AQP1 mRNA expression compared to DN rats.
A nefropatia diabética (ND) é uma condição microvascular diabética prevalente. É a principal causa de doença renal em estágios avançados. Atualmente, não há tratamento eficaz disponível. Esta pesquisa teve como objetivo investigar os potenciais curativos de exossomos isolados de células-tronco mesenquimais que afetam a ND. Este estudo foi realizado em 70 ratos albinos adultos machos. Ratos adultos foram randomizados em sete grupos: Grupo I: Grupo de controle negativo, Grupo II: Grupo DN, Grupo III: Grupo tratado com Balanites, Grupo IV: Grupo tratado com MSCs, Grupo V: Grupo tratado com exossomos, Grupo VI: Grupo tratado com Balanites + MSCs e Grupo VII: Balanites + grupo tratado com exossomas. Após o período experimental, o sangue e os tecidos renais foram submetidos a análises bioquímicas, de expressão gênica e exames histopatológicos. Os resultados mostraram que o MDA aumentou substancialmente, enquanto o TAC diminuiu significativamente no rim no grupo DN em comparação com ratos saudáveis normais. Valores elevados indesejados de níveis de MDA e uma diminuição no TAC foram substancialmente melhorados em grupos coadministrados Balanites aegyptiacae com MSCs ou exossomas em comparação com o grupo DN. Uma elevação substancial em TNF-α e uma concentração substancialmente diminuída de IGF-1 foram observadas em ratos DN em comparação com ratos saudáveis normais. Em comparação com o grupo DN, a coadministração de Balanites aegyptiacae com MSCs ou exossomas melhorou substancialmente os valores elevados indesejáveis de TNF-α e IGF-1. Além disso, no grupo DN a expressão de mRNA de vanina-1, nefrina e colágeno IV foi significativamente maior do que em ratos saudáveis normais. Comparado com ratos DN, Vanin-1, Nephrin e colágeno IV Upregulation foram substancialmente reduzidos em grupos co-administrados Balanites aegyptiacae com MSCs ou exossomos. Em ratos DN, a expressão de AQP1 foi significativamente menor do que em ratos saudáveis normais. Além disso, os grupos que coadministraram Balanites aegyptiacae com MSCs ou exossomos demonstraram um aumento substancial na expressão de mRNA de AQP1 em comparação com ratos DN.
Assuntos
Animais , Ratos , Nefropatias Diabéticas , Aquaporina 1 , Células-Tronco MesenquimaisResumo
O diabetes mellitus (DM) é um distúrbio crônico, caracterizado por alteração no metabolismo da glicose e outras substâncias produtoras de energia, que resulta em aumento do estresse oxidativo. A nefropatia associada ao DM é uma das mais sérias e comuns complicações microvasculares e os seus efeitos nos rins ocorrem em diversas estruturas, como glomérulos e túbulos. Da mesma forma, diversas modificações hepáticas podem ser observadas, como as hepatopatias, doença hepática não gordurosa e dislipidemias. A melatonina é um hormônio produzido pela glândula pineal, descrito por apresentar efeitos benéficos no estresse oxidativo associado a doenças. Por apresentar baixa toxicidade, esse hormônio tem sido associado à outros fármacos, como a insulina. Assim, o objetivo da presente pesquisa foi avaliar os efeitos do tratamento com melatonina e insulina sobre a nefropatia e os possíveis efeitos deletérios no fígado de ratos induzidos ao diabetes. Foram utilizados 50 ratos albinos, com 60 dias de idade, divididos nos seguintes grupos: GC: ratos sem indução ao diabetes; GD: ratos induzidos ao diabetes; GDM: ratos induzidos ao diabetes e tratados com melatonina; GDI: ratos induzidos ao diabetes e tratados com insulina; GDMI: ratos induzidos ao diabetes e tratados com melatonina e insulina. O diabetes foi induzido por administração única de estreptozotocina na dosagem de 50mg/kg, por via intraperitoneal. Já a terapia com a melatonina foi realizada via água de beber (10mg/kg), enquanto a administração de insulina por meio de injeção subcutânea (5U/dia), ambos durante 30 dias. Após os respectivos tratamentos, foram analisados a histopatologia, morfometria, histoquímica (quantificação de glicogênio e colágeno) e a função renal e hepática. Além disso, os parâmetros metabólicos como peso corporal, consumo alimentar, diurese e as excreções de glicose, albumina e proteína foram acompanhadas, junto com a pressão arterial sistólica, enzimas hepáticas, perfil lipídico, glicêmico e o estresse oxidativo (TBARS e GSH). Após o tratamento associativo com melatonina e insulina, verificou-se que os parâmetros renais e hepáticos estudados foram similares aos do grupo controle, com preservação da estrutura tecidual, melhora do perfil lipídico e da funcionalidade renal e hepática, com redução dos níveis de colesterol, triglicerídeos, creatinina, ureia, AST e ALT, respectivamente. Mostrou-se ainda que a associação normalizou os níveis da peroxidação lipídica, assim como aumentou os valores da glutationa reduzida, seja no fígado ou no rim dos animais. Também observamos a melhora nas alterações metabólicas (polifagia, poliúria e polidpsia), nas excreções urinárias de glicose, proteína e albumina, bem como redução no acúmulo de glicogênio e colágeno renal. Já a nível hepático, o teor de glicogênio foi recuperado após tratamento e o nível de colágeno estava reduzido. Junto a isso, a pressão arterial sistólica, frequência cardíaca e imunomarcação para o IL-6 e TNF- no fígado dos animais também apresentaram comportamento similar ao grupo controle. Assim, concluímos que o tratamento associativo entre melatonina e insulina pode ser uma estratégia eficaz na proteção contra os danos hepáticos e renais induzidos pela hiperglicemia em animais diabéticos.
Diabetes mellitus (DM) is a chronic disorder characterized by alterations in the metabolism of glucose and other energy-producing substances, which results in increased oxidative stress. DM-associated nephropathy is one of the most serious and common microvascular complications and its effects on the kidneys occur in several structures, such as glomeruli and tubules. In the same way, several liver modifications can be observed, such as liver diseases, non-fatty liver disease and dyslipidemias. Melatonin is a hormone produced by the pineal gland, described as having beneficial effects on oxidative stress associated with disease. Because it has low toxicity, this hormone has been associated with other drugs, such as insulin. Thus, the aim of the present study was to evaluate the effects of melatonin and insulin treatment on nephropathy and the possible deleterious effects in the liver of rats induced diabetes. Fifty-five day-old albino rats were divided into the following groups: GC: rats without diabetes induction; GD: rats induced to diabetes; GDM: rats induced to diabetes and treated with melatonin; GDI: rats inducedto diabetes and insulin treated with insulin; GDMI: rats induced to diabetes and treated with melatonin and insulin. Diabetes was induced by single administration of streptozotocin at a dose of 50 mg/kg intraperitoneally. Melatonin therapy was performed via drinking water (10mg/kg), while the administration of insulin by subcutaneous injection (5U/day), both for 30 days. After the respective treatments, histopathology, morphometry, histochemistry (quantification of glycogen and collagen) and renal and hepatic function were analyzed. In addition, metabolic parameters such as body weight, dietary intake, diuresis and excretions of glucose, albumin and protein were accompanied, along with systolic blood pressure, liver enzymes, lipid profile, glycemic profile and oxidative stress (TBARS and GSH). After the associative treatment with melatonin and insulin, it was verified that the renal and hepatic parameters studied were similar to those of the control group, with preservation of tissue structure, improvement of lipid profile and renal and hepatic function, with reduction of cholesterol levels, triglycerides, creatinine, urea, AST and ALT, respectively. It was also shown that the association normalized the levels of lipid peroxidation, as well as increased values of reduced glutathione, either in the liver or kidney of the animals. We also observed improvement in metabolic changes (polyphagia, polyuria and polydipsia), urinary excretions of glucose, protein and albumin, as well as reduction in the accumulation of glycogen and renal collagen. At the liver level, the glycogen content was recovered after treatment and the level of collagen was reduced. In addition, systolic blood pressure, heart rate, and immunostaining for IL-6 and TNF- in the liver of the animals also showed similar behavior to the control group. Thus, we conclude that associative treatment between melatonin and insulin may be an effective strategy to protect against hepatic and renal damage induced by hyperglycemia in diabetic animals.
Resumo
Objetivou-se com este trabalho avaliar as alterações histopatológicas e morfométricas renais e hepáticas em ratos Wistar diabéticos submetidos à dieta hiperlipídica e tratados com metformina, pentoxifilina e melatonina. Para a realização dos experimentos foram utilizados 25 ratos machos, da linhagem Wistar, com 30 dias de idade mantidos em condições de biotério no Departamento de Morfologia e Fisiologia da Universidade Federal Rural de Pernambuco. Esses animais foram distribuídos em aleatoriamente em cinco grupos de animais e, alimentados com dieta hiperlipídica e induzidos experimentalmente ao diabetes: (GD) grupo controle diabético; (GM) grupo tratado com metformina, (GMP) tratado com metformina e pentoxifilina (100 mg/kg), (GMM) tratados com metformina (500 mg/kg) e melatonina (5 mg/kg), (GMMP) tratados com metformina, pentoxifilina e melatonina. Ao final do período experimental, os animais foram anestesiados e perfundidos, sendo coletados rins e fígado para análise qualitativa e quantitativa das lesões e soro sanguíneo para dosagem de ureia, creatinina, ALT, AST, ALP e GGT. Com relação às lesões histopatológicas, as mais frequentes nos rins foram glomerulonefrite membranosa, glomerulonefrite proliferativa, glomerulonefrite membranoproliferativa, atrofia glomerular, hidropsia de tubo contorcido, tubo contorcido com debris celulares, necrose e congestão. Com relação às lesões histopatológicas encontradas no fígado, as mais frequentes foram microesteatose, macroesteatose, hipertrofia de hepatócitos, estreitamento de capilares sinusoides, necrose de coagulação, congestão de veia centro-lobular, congestão do parênquima hepático, atrofia de cordões de hepatócitos e dilatação de capilares sinusoides. Quanto à histomorfometria não houve diferença no percentual de hepatócitos necróticos, hepatócitos mononucleares, hepatócitos binucleado, vasos sanguíneos e ductos biliares, células de Kupffer. Com relação ao percentual de capilares sinusoides, o grupo tratado com metformina associada à melatonina apresentou valor maior estatisticamente que os demais grupos. As concentrações séricas de ureia não apresentaram diferença estatística entre os grupos tratados e o grupo controle. Porém, os valores médios dos animais tratados permaneceram acima dos padrões da normalidade para espécie. Os animais diabéticos submetidos e tratados com metformina + pentoxifilina e a associação destas com a melatonina proporcionaram uma tendência de redução dos valores dos níveis séricos de ureia em relação aos animais diabéticos sem tratamento. Em relação à albumina também não foi possível constatar diferença estatística entre os grupos. Os valores de creatinina nos grupos tratados com metformina+melatonina e a associação entre metformina+pentoxifilina+melanina tiveram redução estatisticamente significativa de 62% e 67%, respectivamente, em relação ao grupo diabético sem tratamento. Conclui-se que a pentoxifilina potencializa a redução dos níveis glicêmicos decorrentes da administração de metformina. No entanto, não é capaz de reduzir as lesões glomerulares e hepáticas decorrentes do diabetes e a administração de dieta hiperlipídica. A metformina associada a melatonina ou em associação com pentoxifilina e melatonina, protege o parênquima renal de lesões histopatológicas e reduz os níveis séricos de creatinina, além de influenciar na redução dos níveis séricos de ALT e nos danos compatíveis com a doença hepática gordurosa não alcoólica em animais diabéticos submetidos à dieta hiperlipídica.
The objective of this study was to evaluate the histopathological and morphometric changes in renal and hepatic patients in diabetic Wistar rats submitted to the hyperlipidic diet and treated with metformin, pentoxifylline and melatonin. For the experiments were performed 25 male Wistar rats, 30 days old, kept under animal conditions in the Department of Morphology and Physiology of the Federal Rural University of Pernambuco. These animals were randomly distributed in five groups of animals and fed a hyperlipid diet and experimentally induced to diabetes: (GD) diabetic control group (GMP) treated with metformin (500 mg/kg) and melatonin (5 mg/kg), treated with metformin (GMP) treated with metformin and metformin (100 mg/kg) Pentoxifylline and melatonin. At the end of the experimental period, the animals were anesthetized and perfused, and the kidneys and liver were collected for qualitative and quantitative analysis of the lesions and blood serum for the determination of urea, creatinine, ALT, AST, ALP and GGT. With respect to histopathological lesions, the most frequent in the kidneys were membranous glomerulonephritis, proliferative glomerulonephritis, membranoproliferative glomerulonephritis, glomerular atrophy, contorted tube hydropsy, tube deformed with cellular debris, necrosis and congestion. The most frequent histopathological lesions in the liver were microsesteatosis, macroesteatosis, hepatocyte hypertrophy, narrowing of sinusoidal capillaries, coagulation necrosis, central lobular vein congestion, hepatic parenchyma congestion, hepatocyte cord atrophy, and dilatation of Sinusoidal capillaries. As for histomorphometry there was no difference in the percentage of necrotic hepatocytes, mononuclear hepatocytes, binucleated hepatocytes, blood vessels and bile ducts, Kupffer cells. Regarding the percentage of sinusoidal capillaries, the group treated with metformin associated with melatonin presented statistically higher value than the other groups. Serum urea concentrations were not statistically different between the treated groups and the control group. However, the mean values of the treated animals remained above normal for species. Diabetic animals submitted and treated with metformin + pentoxifylline and the association of these with melatonin provided a tendency to reduce serum urea levels in relation to untreated diabetic animals. No statistical difference was found between groups either. The creatinine values in the groups treated with metformin + melatonin and the association between metformin + pentoxifylline + melanin had a statistically significant reduction of 62% and 67%, respectively, in relation to the untreated diabetic group. It is concluded that pentoxifylline potentiates the reduction of the glycemic levels resulting from the administration of metformin. However, it is not able to reduce the glomerular and hepatic lesions due to diabetes and the administration of a hyperlipidic diet. Metformin associated with melatonin or in combination with pentoxifylline and melatonin protects the renal parenchyma from histopathological lesions and reduces serum creatinine levels, in addition to influencing the reduction of serum ALT levels and damage compatible with non-alcoholic fatty liver disease in Diabetic animals submitted to the hyperlipidic diet.
Resumo
OBJECTIVE: The aim of this investigation was studying the influence of glucose metabolic control on diabetic nephropathy. The authors observed the effect of acarbose, insulin, and both drugs on the metabolic control and development of mesangial enlargement of kidney glomeruli in alloxan-diabetic rats. METHODS: Five groups of Wistar rats were used: normal rats (N), non-treated alloxan-diabetic rats (D), alloxan-diabetic rats treated with acarbose (AD), alloxan-diabetic rats treated with insulin (ID), and alloxan-diabetic rats treated with insulin plus acarbose (IAD). The following parameters were evaluated: body weight; water and food intake; diuresis; blood and urine glucose levels; and the kidney lesions: mesangial enlargement and tubule cell vacuolization. Renal lesions were analysed using a semi-quantitative score 1, 3, 6, 9, and 12 months after diabetes induction. RESULTS: Diabetic rats showed a marked increase of glycemia, urinary glucose levels, diuresis, water and food intake, and weight loss, while the treated diabetic rats showed significant decreased levels of these parameters. The most satisfactory metabolic control was that of diabetic rats treated with acarbose + insulin. There was a significant mesangial enlargement in diabetic rats compared to normal rats from the third up to the 12th month after diabetes induction, with a significant difference between the animals treated with acarbose + insulin and non-treated diabetic rats. A difference between the animals treated with acarbose or insulin alone and non-treated diabetics rats was not seen. CONCLUSIONS: The authors discuss the results stressing the role of diabetic metabolic control in the prevention of diabetic nephropathy.
OBJETIVO: Os autores relatam a influência do controle metabólico do diabetes, experimentalmente induzido no rato, sobre a nefropatia diabética. Eles observaram o efeito da insulina, da acarbose, um inibidor da glicosidase, e de dois agentes combinados sobre o controle metabólico e o desenvolvimento da expansão mesangial de glomérulos renais, no diabetes induzido pela aloxana no rato. MÉTODOS: Usando 5 grupos de ratos Wistar assim definidos: Normal(N), diabéticos não-tratados (D), diabéticos tratados com acarbose (AD); diabéticos tratados com insulina (ID) e diabéticos tratados com insulina associada à acarbose (IAD) foram avaliados os seguintes parâmetros: peso corporal, ingestão alimentar, ingestão hídrica, diurese, níveis de glicose sanguínea e urinária e as lesões renais: alargamento mesangial e vacuolização de células tubulares, usando contagem semi-quantitativa 1, 3, 6, 9 e 12 meses após a indução do diabetes. RESULTADOS: Houve acentuado aumento da glicemia, dos níveis de glicose na urina, da diurese, da ingestão hídrica e alimentar, e progressiva perda de peso nos ratos diabéticos, enquanto que os ratos diabéticos tratados exibiram melhora significativa destes parâmetros, sendo os ratos tratados com insulina + acarbose os que apresentaram controle metabólico mais satisfatório. Houve um significativo alargamento mesangial nos ratos diabéticos quando comparado ao observado nos ratos normais, desde o 3º até o 12º mês após a indução do diabetes, sendo observada diferença significativa entre os animais tratados com acarbose + insulina e os ratos diabéticos não-tratados. Não houve diferença significativa entre os animais tratados somente com acarbose ou com insulina quando comparados com ratos diabéticos não-tratados. CONCLUSÃO: Os autores discutem os resultados abordando o papel do controle metabólico do diabetes na prevenção da nefropatia diabética.