Small bronchiolar histopathological changes related to prolonged diabetes / Pequeños cambios histopatológicos bronquiolares relacionados con la diabetes prolongada

SUMMARY: Diabetes mellitus increases the risk of developing chronic obstructive pulmonary disease (COPD). The small bronchiole is a prominent site of airflow obstruction that causes increased airway resistance in patients with the COPD. Therefore, the histological and ultrastructural changes in small bronchioles in streptozotocin (STZ)-induced chronic diabetes were determined. Twenty-four weeks after STZ induction, rats were sacrificed, and the right and left lungs were collected for examination by light and electron microscopy. The alterations to the small bronchioles were the same in both lungs of these diabetic rats. The bronchiolar epithelial cells, both ciliated and secretory club cells, showed pyknotic nuclei and damaged cytoplasmic organelles. Increased thickening of the bronchiolar wall occurred in diabetic rats due to smooth muscle layer thickening, inflammatory cell infiltration, and increased numbers of myofibroblasts with collagen deposition.These results indicated that chronic diabetes caused extreme damage to small bronchioles, which may lead to chronic small airway obstruction and ultimately increase the likelihood of COPD progression. This basic knowledge provides a better understanding of the progression of pathogenesis in the small airways of patients with prolonged diabetes.

RESUMEN: La diabetes mellitus aumenta el riesgo de desarrollar enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC). El bronquiolo es un sitio prominente de obstrucción del flujo de aire que causa una mayor resistencia de las vías respiratorias en pacientes con EPOC. Por lo tanto, se determinaron los cambios histológicos y ultraestructurales en los bronquiolos en la diabetes crónica inducida por estreptozotocina (STZ). 24 semanas después de la inducción de STZ, se sacrificaron las ratas y se analizaron los pulmones derecho e izquierdo por microscopía óptica y electrónica. Las alteraciones de los pequeños bronquiolos fueron las mismas en ambos pulmones de estas ratas diabéticas. Las células epiteliales bronquiolares, tanto ciliadas como secretoras, mostraban núcleos picnóticos y orgánelos citoplasmáticos dañados. Se produjo un aumento del engrosamiento de la pared bronquiolar en ratas diabéticas debido al engrosamiento de la capa de músculo liso, infiltración de células inflamatorias y un mayor número de miofibroblastos con colágeno. Estos resultados indicaron que la diabetes crónica causaba daño extremo a los pequeños bronquiolos, lo que puede conducir a una obstrucción crónica de las vías respiratorias pequeñas y además aumentar la probabilidad de progresión de la EPOC. Esta información proporcionará un mejor conocimiento de la patogénesis en las vías respiratorias pequeñas de los pacientes con diabetes prolongada.

Effects of L-glutamine supplementation on the myenteric neurons from the duodenum and cecum of diabetic rats / Efeitos da suplementação com L-glutamina sobre os neurônios mioentéricos do duodeno e jejuno de ratos diabéticos

CONTEXT: Peripheral neuropathy is one of the chronic complications of diabetes mellitus and is directly related to gastrointestinal consequences of the disease. Myenteric neurons are affected in some pathological conditions such as diabetic neuropathy. The imbalance between cellular antioxidants and free radicals, leading to an increase in oxidative stress, is considered one of the main factors responsible for neuronal damages in diabetes. Drugs that reduce the oxidative stress may play a significant role in the treatment of neurological complications of diabetes mellitus. OBJECTIVE: To evaluate the effect of L-glutamine supplementation on the myenteric neurons from the cecum and duodenum of Wistar rats with streptozotocin-induced diabetes mellitus. METHODS: The animals were divided in four groups (n = 5): non-treated normoglycemics, normoglycemics treated with L-glutamine, non-treated diabetics and diabetics treated with L-glutamine from the 4th day of diabetes induction on. The amino acid L-glutamine was added to their diet at 1 percent. Giemsa's technique was employed to stain the myenteric neurons. We determined the cell body area of 500 neurons in each group studied. The quantitative analysis was performed by sampling in an area of 16.6 mm² in the cecum and 3.6 mm² in the duodenum of each animal. RESULTS: After the supplementation with L-glutamine in the duodenum, we observed a preservation of neuronal density in groups normoglycemic and diabetic (P<0.05). We also observed a preservation of the cell bodies area in diabetic animals (group treated with L-glutamine) (P<0.05). In the cecum, that preservation was not evident. CONCLUSION: Supplementation with L-glutamine (1 percent) promoted a neuroprotective effect on the myenteric neurons from the duodenum of rats, both in terms of natural aging and of diabetes mellitus.

CONTEXTO: Os neurônios entéricos são afetados em condições patológicas, como a neuropatia diabética. A neuropatia periférica é uma das complicações crônicas do diabetes mellitus e está diretamente relacionada com as manifestações gastrointestinais da doença. O desequilíbrio entre antioxidantes celulares e radicais livres, com o consequente aumento do estresse oxidativo, é considerado um dos principais responsáveis pelas alterações neuronais provocadas pelo diabetes. Drogas que reduzem o estresse oxidativo podem ter papel relevante no tratamento das complicações neurológicas do diabetes mellitus. OBJETIVO: Avaliar os efeitos da suplementação com L-glutamina sobre os neurônios mioentéricos do ceco e duodeno de ratos Wistar com diabetes mellitus induzido pela estreptozootocina. MÉTODOS: Os animais foram divididos em quatro grupos (n = 5): normoglicêmicos, normoglicêmicos suplementados com L-glutamina, diabéticos, diabéticos suplementados com L-glutamina a partir do 4º dia da indução do diabetes. O aminoácido L-glutamina foi adicionado à ração na quantidade de 1 por cento. A técnica de Giemsa foi utilizada para evidenciar os neurônios mioentéricos. Foram avaliadas as áreas de corpos celulares de 500 neurônios em cada grupo estudado. A análise quantitativa foi realizada em uma área de 16,6 mm² no ceco e 3,6 mm² no duodeno de cada animal. RESULTADOS: Após suplementação com L-glutamina verificou-se no duodeno a preservação da densidade neuronal tanto nos animais normoglicêmicos quanto nos animais diabéticos (P<0,05), e também o restabelecimento da área do corpo celular nos animais diabéticos (P<0,05). No ceco esta preservação e restabelecimento não foram evidenciados. CONCLUSÃO: A suplementação com L-glutamina (1 por cento) teve efeito neuroprotetor sobre os neurônios mioentéricos do duodeno tanto em condições de envelhecimento natural como no diabetes mellitus.

Alterações vasculares na coróide de ratos diabéticos tratados e não tratados / Choroidal vessels alterations in treated and untreated diabetic rats

OBJETIVO: Conhecer os efeitos do diabetes e o impacto de seu tratamento medicamentoso em curto e longo prazo sobre os vasos da coróide e membrana de Bruch. MÉTODOS: Foram estudados 30 ratos Wistar, divididos em 3 grupos experimentais: grupo controle (GC), grupo diabético (GD) e grupo diabético tratado (GT), estudados 1 mês (momento M1) e 12 meses (momento M2) após o início do experimento. O diabetes foi induzido por aloxana endovenosa, na dose de 42 mg/kg. O GT foi tratado com hipoglicemiante oral (acarbose) e insulina subcutânea. Após o sacrifício, os olhos foram preparados para exame ao microscópio eletrônico de transmissão, interessando a ultra-estrutura da membrana de Bruch e os vasos da coróide. RESULTADOS: O exame ultra-estrutural da coróide dos ratos diabéticos mostrou depósitos na membrana de Bruch, acúmulo de vesículas, glicogênio e corpos densos no citoplasma das células endoteliais. O grupo mais afetado foi de ratos diabéticos de 12 meses (GDM2). Os animais com menor intensidade de alterações foram os ratos tratados por 12 meses (GTM2). CONCLUSÃO: Os ratos diabéticos desenvolveram alterações degenerativas na membrana de Bruch e vasos da coróide. Estas alterações foram mais evidentes nos animais submetidos à doença crônica, mas também ocorreram agudamente. O tratamento a curto prazo não foi capaz de evitar os processos degenerativos. A longo prazo, o tratamento inibiu a progressão destes processos.

PURPOSE: To evaluate the diabetic alterations and the impact of short and long-term medical treatment on them. METHODS: Thirty Wistar rats were divided into 3 groups: control (GC), diabetic (DG), and treated diabetic (TG) and the observations were made 1 month (M1) and 12 months (M2) after diabetes induction. Diabetes was induced by intravenous alloxan (42 mg/kg). The treated group received acarbose orally and insulin by subcutaneous injection. Eyes were prepared for transmission electron microscopy, specifically for ultrastructure of the Bruch membrane and choroidal vessels. RESULTS: Ultrastructural examination of the diabetic rat coroid showed deposits in the Bruch membrane and accumulation of vesicles, glycogen and dense bodies in endothelial cell cytoplasm. The most affected group was that of the diabetics on month 12 (GDM2). The treated diabetics showed the least alterations on month 12 (GTM2). CONCLUSION: Diabetic rats develop degenerative alterations in the Bruch membrane and choroidal vessels. These alterations are more evident in animals submitted to chronic disease, but they are also present in acute disease. Degenerative processes were not avoided with short-term treatment. Long-term treatment inhibited the progress of these processes.