Decreased astrocytic GFAP expression in streptozotocin-induced diabetes after gliotoxic lesion in the rat brainstem / Expressão astrocitária diminuída de GFAP no diabetes induzido por estreptozotocina após lesão gliotóxica no tronco encefálico de ratos

OBJECTIVE: The aim of this study was to evaluate the effect of diabetic hyperglycemia on astrocyte function, estimated by means of glial fibrillary acidic protein - GFAP - immunohistochemical expression. MATERIALS AND METHODS: Adult male rats received a single intravenous injection of streptozotocin (50 mg/kg) and were submitted 10 days later to a single injection of 10 microlitres 0.1% EB solution or 0.9% saline solution into the cisterna pontis. Ten microliters of 0.1% EB or 0.9% saline solution were also injected in non-diabetic rats. Animals were anesthetized and perfused through the heart 15 and 31 days after EB or saline injection, and brainstem sections were collected for ultrastructural analysis and GFAP immunohistochemical staining. RESULTS: The GFAP brown-stained areas were evaluated by colorimetry using a computerized image analysis system and the results have shown that diabetes hindered the increase of GFAP astrocyte expression in the EB-injected group compared to non-diabetic animals. However, diabetes did not affect GFAP response in the saline-injected group or in control animals. CONCLUSION: Streptozotocin-induced diabetic condition reduced astrocytic GFAP expression following gliotoxic injury.

OBJETIVO: O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da hiperglicemia na função astrocitária, estimada pela expressão imuno-histoquímica da proteína glial fibrilar ácida - GFAP. MATERIAIS E MÉTODOS: Ratos machos adultos receberam uma injeção intravenosa única de estreptozotocina (50 mg/kg) e foram submetidos, 10 dias após, à injeção de 10 microlitros de solução de BE 0,1% ou de salina 0,9% na cisterna pontina. Dez microlitros de BE 0,1% ou salina 0,9% foram também injetados em ratos não diabéticos. Os animais foram anestesiados e perfundidos por via intracardíaca aos 15 e 31 dias pós-injeção de BE ou salina, e amostras de tronco encefálico foram coletadas para estudo ultraestrutural e análise imuno-histoquímica para a GFAP. RESULTADOS: Utilizando um sistema computadorizado de análise de imagens, os resultados das áreas coradas em marrom pela GFAP, medidas por colorimetria, mostram que o diabetes reduziu o aumento de expressão dessa proteína no grupo injetado com BE em comparação aos animais não diabéticos, mas não alterou a resposta no grupo injetado com salina ou nos controles diabéticos. CONCLUSÃO: O estado diabético induzido pela estreptozotocina reduziu a expressão astrocitária de GFAP após dano gliotóxico.

Blood-brain barrier breakdown and repair following gliotoxic drug injection in the brainstem of streptozotocin-diabetic rats / Ruptura e reparo da barreira hematoencefálica pós-injeção de droga gliotóxica no tronco encefálico ratos diabéticos

Ethidium bromide (EB) causes local astrocytic disappearance, with glia limitans disruption and blood-brain barrier (BBB) breakdown. The aim of this study was to evaluate the BBB integrity after the injection of 0.1 percent EB or 0.9 percent saline solution into the cisterna pontis of Wistar rats submitted or not to the streptozotocin diabetogenic model. Brainstem sections were collected from 24 hours to 31 days post-injection for ultrastructural analysis and glial fibrillary acidic protein immunohistochemical staining. Some animals received colloidal carbon ink by intravenous route at the same periods. In rats injected with EB, results revealed astrocyte disappearance and leakage of carbon particles beginning at 48 hours and persisting for 7 days in non-diabetic rats and for 15 days in the diabetic ones, although, in both groups, several areas remained devoid of astrocytic processes up to 31 days. In rats injected with saline, there was no sign of astrocytic loss or carbon particles leakage.

O brometo de etídio (BE) determina o desaparecimento local de astrócitos, com ruptura da glia limitans e dano na barreira hematoencefálica (BHE). Este estudo visou avaliar a integridade da BHE após injeção de solução de BE a 0,1 por cento ou de salina a 0,9 por cento na cisterna pontis de ratos Wistar submetidos ou não ao modelo diabetogênico da estreptozotocina. Fragmentos do tronco encefálico foram coletados das 24 horas aos 31 dias pós-injeção para estudo ultraestrutural e marcação imuno-histoquímica para proteína glial fibrilar ácida. Alguns animais receberam carvão coloidal por via intravenosa nos mesmos períodos. Nos grupos injetados com BE, os resultados mostraram desaparecimento astrocitário e extravasamento de partículas de carvão nas lesões a partir das 48 horas, persistindo por até sete dias nos animais não diabéticos e 15 dias nos diabéticos, embora, em ambos os grupos, diversas áreas permanecessem destituídas de astrócitos até 31 dias após. Nos ratos injetados com salina, diabéticos ou não, não houve sinal de perda astrocitária nem de extravasamento vascular de carvão.

Semi-quantitative analysis of the effects of cyclosporine on remyelination following gliotoxic injection in the brainstem / Análise semiquantitativa dos efeitos da ciclosporina na remielinização após injeção gliotóxica no tronco encefálico

The use of cyclosporine (CsA) has shown to induce an increase in the density of oligodendrocytes near remyelinating areas following the injection of ethidium bromide (EB), a demyelinating agent, in the rat brainstem. This study was designed in order to evaluate if CsA has the capacity of increasing remyelination. In this context, a comparison between the final balance of myelin repair in CsA treated and non-treated rats was assessed using a semi-quantitative method developed for documenting the extent and nature of remyelination in gliotoxic lesions. Wistar rats were submitted to intracisternal injection of 10 microliters of 0.1 percent EB. Some were treated during 31 days with CsA (group III - 10 mg/kg/day by 7 days and, thereafter, 3 times a week, with a minimal interval of 48 hours) by intraperitonial route. Others were not treated with CsA (group I). A control group was planned receiving into the cisterna pontis 10 microliters of 0.9 percent saline solution and following after that the same CsA administration protocol (group II). Results clearly demonstrate that in vivo administration of CsA after EB-demyelinating lesions stimulated oligodendrocyte remyelination (mean remyelination scores of 3.72±0.25 for oligodendrocytes and 1.04±0.39 for Schwann cells) compared to non-treated animals (3.13±0.71 and 1.31±0.62, respectively), although the mechanisms by which this positive CsA effect occurs are unclear.

O uso de ciclosporina (CsA) mostrou induzir um aumento na densidade de oligodendrócitos próximos a áreas de remielinização após injeção de brometo de etídio (EB), um agente desmielinizante, no tronco encefálico de ratos. Este estudo foi desenvolvido a fim de avaliar se a CsA possui a capacidade de acelerar a remielinização. Neste contexto, foi feita uma comparação entre o balanço final de reparo mielínico em ratos tratados ou não com CsA usando-se um método semiquantitativo desenvolvido para documentação da extensão e natureza da remielinização em lesões gliotóxicas. Ratos Wistar foram submetidos à injeção intracisternal de EB a 0,1 por cento. Alguns foram tratados durante 31 dias com CsA (grupo III - 10 mg/kg/dia por 7 dias e, após, 3 vezes por semana, com um intervalo mínimo de 48 horas entre as aplicações) por via intraperitoneal. Outros não foram tratados com CsA (grupo I). Um grupo controle foi desenvolvido recebendo, na cisterna pontina, 10 microlitros de solução salina e seguindo após o mesmo protocolo de administração de CsA (grupo II). Os resultados mostram claramente que a administração in vivo de CsA após lesões desmielinizantes induzidas pelo EB estimulou a remielinização por oligodendrócitos (escores médios de remielinização de 3,72±0,25 para oligodendrócitos e 1,04±0,39 para células de Schwann) em comparação aos animais não-tratados (3,13±0,71 e 1,31±0,62, respectivamente), embora os mecanismos pelos quais este efeito positivo da CsA ocorre sejam desconhecidos.

Schwann cell expression of an oligodendrocyte-like remyelinating pattern after ethidium bromide injection in the rat spinal cord / Expressão pelas células de Schwann de um padrão de remielinização semelhante ao oligodendroglial após injeção de brometo de etídio na medula espinhal de ratos

Schwann cells are recognized by their capacity of producing single internodes of myelin around axons of the peripheral nervous system. In the ethidium bromide (EB) model of primary demyelination in the brainstem, it is observed the entry of Schwann cells into the central nervous system in order to contribute to the myelin repair performed by the oligodendrocytes that survived to the EB gliotoxic action, being able to even remyelinate more than one axon at the same time, in a pattern of repair similar to the oligodendroglial one. The present study was developed in the spinal cord to observe if Schwann cells maintained this competence of attending simultaneously different internodes. It was noted that, on the contrary of the brainstem, Schwann cells were the most important myelinogenic cells in the demyelinated site and, although rare, also presented the capacity of producing more than one internode of myelin in distinct axons.

As células de Schwann são reconhecidas por sua capacidade de produzir internodos de mielina únicos ao redor de axônios do sistema nervoso periférico. No modelo de desmielinização primária do brometo de etídio (BE) no tronco encefálico, tem sido observada a entrada destas células no sistema nervoso central. Isso pode contribuir para o reparo mielínico desempenhado pelos oligodendrócitos que sobreviveram à ação glitóxica do BE, chegando a remielinizar mais de um axônio ao mesmo tempo, em um padrão de reparo semelhante ao oligodendroglial. O presente estudo foi realizado na medula espinhal para observar se as células de Schwann mantinham esta competência de atender simultaneamente diferentes internodos. Foi observado que, ao contrário do tronco encefálico, as células de Schwann foram as células mielinogênicas mais importantes no sítio de desmielinização induzida pelo BE e, embora raro, também apresentaram a capacidade de produzir mais de um internodo de mielina em axônios distintos.

Ultrastructural study of the effects of cyclosporine in the brainstem of Wistar rats submitted to the ethidium bromide demyelinating model / Estudo ultra-estrutural dos efeitos da ciclosporina no tronco encefálico de ratos Wistar submetidos ao modelo desmielinizante do brometo de etídio

The ethidium bromide-demyelinating model (EB) was used to study remyelination in the brainstem under the use of cyclosporine (CsA). Wistar rats were submitted to intracisternal injection of 0.1 percent EB or 0.9 percent saline solution, and others were taken as histologic controls (group I). Within those injected with EB, some have not received immunosuppressive treatment (II); some were treated by intraperitonial route with CsA (III.E - 10 mg/kg/day). Rats from group III.C were injected with saline solution and treated with CsA. The animals were perfused from 15 to 31 days post-injection collecting brainstem sections for light and transmission electron microscopy studies. After EB injection it was noted the presence of macrophages and non-degraded myelin debris, demyelinated axons, oligodendrocyte or Schwann cell remyelinated axons, groups of infiltrating pial cells, hypertrophic astrocytes and few lymphocytes. Tissue repair of EB-induced lesions in group III.E was similar to that of group II, but with the presence of a higher density of oligodendrocytes near remyelinating areas.

Empregou-se o modelo desmielinizante do brometo de etídio (BE) com o objetivo de estudar a remielinização no tronco encefálico frente ao uso de ciclosporina (CsA). Foram utilizados ratos Wistar, submetidos à injeção de BE a 0,1 por cento ou de solução salina na cisterna pontina, assim como controles histológicos (grupo I). Dos animais injetados com BE, alguns não receberam tratamento imunossupressor (II); outros foram tratados por via intraperitoneal com CsA (III.E - 10 mg/kg/dia). O grupo III.C incluiu animais injetados com salina e tratados com CsA. Os animais foram perfundidos dos 15 aos 31 dias pós-injeção, com colheita de material do tronco encefálico para estudos de microscopia de luz e eletrônica de transmissão. Após injeção de BE, foram observados macrófagos e restos de mielina não-degradada, axônios desmielinizados ou remielinizados por oligodendrócitos e por células de Schwann, grupos de células piais infiltrantes, astrócitos hipertróficos e poucos linfócitos. O processo de reparo das lesões no grupo III.E apresentou-se similar ao do grupo II, porém com maior densidade de oligodendrócitos próximos às áreas de remielinização.