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Loss of survival factors and activation of inflammatory cascades in brain sympathetic centers in type 1 diabetic mice.
Hu, Ping; Thinschmidt, Jeffrey S; Caballero, Sergio; Adamson, Samuel; Cole, Louise; Chan-Ling, Tailoi; Grant, Maria B.
Afiliação
  • Hu P; Department of Anatomy, School of Medical Sciences, Bosch Institute, The University of Sydney, Camperdown, New South Wales, Australia;
  • Thinschmidt JS; Department of Pharmacology and Therapeutics, University of Florida, Gainesville, Florida;
  • Caballero S; Department of Pharmacology and Therapeutics, University of Florida, Gainesville, Florida;
  • Adamson S; Department of Anatomy, School of Medical Sciences, Bosch Institute, The University of Sydney, Camperdown, New South Wales, Australia;
  • Cole L; Advanced Microscopy Facility, Bosch Institute, School of Medical Sciences, The University of Sydney, Camperdown, New South Wales, Australia; and.
  • Chan-Ling T; Department of Anatomy, School of Medical Sciences, Bosch Institute, The University of Sydney, Camperdown, New South Wales, Australia;
  • Grant MB; Department of Ophthalmology, The Eugene and Marilyn Glick Eye Institute, Indiana University, Indianapolis, Indiana mabgrant@iupui.edu.
Am J Physiol Endocrinol Metab ; 308(8): E688-98, 2015 Apr 15.
Article em En | MEDLINE | ID: mdl-25714673
ABSTRACT
Neuroinflammation and neurodegeneration have been observed in the brain in type 1 diabetes (T1D). However, little is known about the mediators of these effects. In T1D mice with 12- and 35-wk duration of diabetes we examined two mechanisms of neurodegeneration, loss of the neuroprotective factors insulin-like growth factor I (IGF-I) and IGF-binding protein-3 (IGFBP-3) and changes in indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO) expression in the brain, and compared the response to age-matched controls. Furthermore, levels of matrix metalloproteinase-2 (MMP-2), nucleoside triphosphate diphosphohydrolase-1 (CD39), and ionized calcium-binding adaptor molecule 1 (Iba-1) were utilized to assess inflammatory changes in astrocytes, microglia, and blood vessels. In the diabetic hypothalamus (HYPO), we observed 20% reduction in neuronal soma diameter (P<0.05) and reduced neuronal expression of IGFBP-3 (-32%, P<0.05) and IGF-I (-15%, P<0.05) compared with controls at 35 wk. In diabetic HYPO, MMP-2 expression was increased in astrocytes (46%, P<0.01), and IDO⁺ cell density rose by (62%, P<0.05). CD39 expression dropped by 30% (P<0.05) in microglia and blood vessels. With 10 wk of systemic treatment using minocycline, an anti-inflammatory agent that crosses the blood-brain barrier, MMP-2, IDO, and CD39 levels normalized (P<0.05). Our results suggest that increased IDO and early loss of CD39⁺ protective cells lead to activation of inflammation in sympathetic centers of the CNS. As a downstream effect, the loss of the neuronal survival factors IGFBP-3 and IGF-I and the neurotoxic products of the kynurenine pathway contribute to the loss of neuronal density observed in the HYPO in T1D.
Assuntos
Diabetes Mellitus Tipo 1/complicações; Neuropatias Diabéticas/metabolismo; Regulação para Baixo; Encefalite/complicações; Hipotálamo/metabolismo; Proteínas do Tecido Nervoso/metabolismo; Sistema Nervoso Simpático/metabolismo; Animais; Anti-Inflamatórios não Esteroides/uso terapêutico; Astrócitos/efeitos dos fármacos; Astrócitos/imunologia; Astrócitos/metabolismo; Astrócitos/patologia; Diabetes Mellitus Tipo 1/tratamento farmacológico; Diabetes Mellitus Tipo 1/fisiopatologia; Neuropatias Diabéticas/imunologia; Neuropatias Diabéticas/patologia; Neuropatias Diabéticas/prevenção & controle; Progressão da Doença; Regulação para Baixo/efeitos dos fármacos; Encefalite/imunologia; Encefalite/metabolismo; Encefalite/prevenção & controle; Hipotálamo/efeitos dos fármacos; Hipotálamo/imunologia; Hipotálamo/patologia; Indolamina-Pirrol 2,3,-Dioxigenase/metabolismo; Mediadores da Inflamação/antagonistas & inibidores; Mediadores da Inflamação/metabolismo; Proteína 3 de Ligação a Fator de Crescimento Semelhante à Insulina/metabolismo; Fator de Crescimento Insulin-Like I/metabolismo; Macrófagos/efeitos dos fármacos; Macrófagos/imunologia; Macrófagos/metabolismo; Macrófagos/patologia; Masculino; Camundongos Endogâmicos C57BL; Microglia/efeitos dos fármacos; Microglia/imunologia; Microglia/metabolismo; Microglia/patologia; Minociclina/uso terapêutico; Proteínas do Tecido Nervoso/antagonistas & inibidores; Neurônios/efeitos dos fármacos; Neurônios/imunologia; Neurônios/metabolismo; Neurônios/patologia; Sistema Nervoso Simpático/efeitos dos fármacos; Sistema Nervoso Simpático/imunologia; Sistema Nervoso Simpático/patologia; Regulação para Cima/efeitos dos fármacos
Palavras-chave

Texto completo: 1 Coleções: 01-internacional Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Sistema Nervoso Simpático / Regulação para Baixo / Diabetes Mellitus Tipo 1 / Neuropatias Diabéticas / Encefalite / Hipotálamo / Proteínas do Tecido Nervoso Idioma: En Ano de publicação: 2015 Tipo de documento: Article

Texto completo: 1 Coleções: 01-internacional Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Sistema Nervoso Simpático / Regulação para Baixo / Diabetes Mellitus Tipo 1 / Neuropatias Diabéticas / Encefalite / Hipotálamo / Proteínas do Tecido Nervoso Idioma: En Ano de publicação: 2015 Tipo de documento: Article