The effects of early diabetes on duodenal alterations in the rats / Efectos de la diabetes temprana sobre las alteraciones duodenales en ratas

SUMMARY: Diabetes mellitus (DM) mainly affects functional changes in the duodenum, which plays an important role in the digestion and absorption of food. The impairment of duodenal function contributes to malnutrition, abdominal bloating and pain in diabetic patients. Thus, this study aimed to investigate the histological alterations and quantitative measurements of duodenal structures in the early stage of streptozotocin (STZ)-induced diabetic rats. Eight male Sprague-Dawley rats were divided into three control and five diabetic rats. Diabetes was induced by a single intraperitoneal dose of 60 mg/kg STZ. After four weeks of diabetic induction, the duodenum was prepared for histological study and morphometric analysis. In diabetic rats, there were deformed villi with disrupted surface epithelium and mildly distorted shapes of crypts, together with an increase in villus height and crypt depth. The epithelial cells detached from their underlying basement membrane. The goblet cells decreased in number, whereas an increased number of Cellula panethensis (Paneth cells) with pale-stained eosinophilic granules occurred in the DM group. A diabetic thickened submucosal layer was observed as enhanced duodenal glands (Brunner's glands) hypertrophy and collagen accumulation. These findings indicated that histopathologic lesions of the duodenum developed in the early stage of diabetes. The destruction of villi, crypts, and epithelium may affect digestion and absorption. The structural changes in goblet and Cellula panethensis and duodenal glands may be associated with malfunction to protect duodenal mucosa from bacteria and stomach acid. These conditions can worsen the quality of life in diabetic individuals, leading to complications such as maldigestion, malabsorption, and duodenal ulcer.

RESUMEN: La diabetes mellitus (DM) afecta principalmente a cambios funcionales en el duodeno, que juega un papel importante en la digestión y absorción de los alimentos. El deterioro de la función duodenal contribuye a la desnutrición, distensión abdominal y dolor en pacientes diabéticos. Por lo tanto, este estudio tuvo como objetivo estudiar las alteraciones histológicas y determinar las mediciones cuantitativas de las estructuras duodenales en la etapa temprana de ratas diabéticas inducidas por estreptozotocina (STZ). Ocho ratas macho Sprague-Dawley fueron distribuidas en dos grupos: tres ratas control y cinco diabéticas. La diabetes se indujo mediante una dosis intraperitoneal única de 60 mg/kg de STZ. Después de cuatro semanas de inducción, se preparó el duodeno para estudio histológico y análisis morfométrico. En ratas diabéticas, había vellosidades deformadas con epitelio superficial destruido y formas ligeramente distorsionadas de las criptas, junto con un aumento en la altura de las vellosidades y la profundidad de las criptas. Las células epiteliales se encontraban separadas de la membrana basal subyacente. Las células caliciformes habían disminuido en número, mientras que en el grupo DM se produjo un aumento en el número de Cellula panethensis (células de Paneth) con gránulos eosinofílicos teñidos pálidos. Se observó una capa submucosa engrosada con aumento de la hipertrofia de las glándulas duodenales (glándulas de Brunner) y acumulación de colágeno. Estos hallazgos indican que las lesiones histopatológicas del duodeno se desarrollaron en la etapa temprana de la diabetes. La destrucción de vellosidades, criptas y epitelio puede afectar la digestión y la absorción. Los cambios estructurales en Cellula panethensis y glándulas duodenales pueden estar asociados con un mal funcionamiento en la protección de la mucosa duodenal tanto de las bacterias como del ácido gástrico. Estas condiciones pueden empeorar la calidad de vida de las personas diabéticas y provocar complicaciones como mala digestión, malabsorción y úlcera duodenal.

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.

Altered oligodendrocytes in spinal enlargements of streptozotocin diabetic rats / Oligodendrocitos alterados en la intumescencia espinal de ratas diabéticas con estreptozotocina

SUMMARY: Disturbances of sensory and motor nerve conduction velocity in the spinal cord as well as degenerated myelin sheaths are observed in diabetic patients and animal models. Indeed, oligodendrocytes (OLs), which are important neuroglial cells, generate myelin in the central nervous system. Spinal enlargement, including cervical and lumbar enlargements, innervates all limbs. Thus, the purposes of this study were to examine and compare the ultrastructural alterations of OLs in spinal enlargements of streptozotocin (STZ)- induced diabetic rats and controls. Thirteen male Sprague-Dawley rats were induced with STZ in citrate buffer and six control rats were injected with the same buffer solution. All rats were sacrificed after inductions at four (short-term DM) and twenty-four weeks (long-term DM). The selected spinal enlargements were processed for transmission electron microscopy. The OL alterations in both the cervical and lumbar enlargements were apparently the same. In short-term DM, the nuclei of OLs became swelled with chromatin clumping. Cytoplasmic organelles were moderately damaged. In long-term DM, OLs contained shrinkage nuclei with thick heterochromatin clumping. Severely degenerated mitochondria with disrupted cristae and broken membranes were observed. Moreover, distended and fragmented rough endoplasmic reticulum were observed, and large clear areas were present in the cytoplasm. Additionally, the loosening, splitting, and destruction of myelin lamellae were found. This study can provide important preliminary information about the alteration of OLs in the spinal cords of diabetic patients, which might be involve in the impairments of sensory and motor conduction velocities in these individuals.

RESUMEN: En pacientes diabéticos y modelos animales se observan alteraciones de la velocidad de conducción nerviosa sensorial y motora en la médula espinal, así como vainas de mielina degeneradas. De hecho, los oligodendrocitos (OL), que son importantes células neurogliales, generan mielina en el sistema nervioso central. La intumescencia espinal, a nivel cervical y lumbar, inerva los miembros. Por lo tanto, los propósitos de este estudio fueron examinar y comparar las alteraciones ultraestructurales de los OL en la intumescencia espinal de ratas diabéticas inducidas por estreptozotocina (STZ) y controles. Se indujeron trece ratas macho Sprague-Dawley con STZ en tampón citrato y se inyectaron seis ratas de control con la misma solución tampón. Todas las ratas se sacrificaron después de la inducción a las cuatro (DM a corto plazo) y a las veinticuatro semanas (DM a largo plazo). Las ampliaciones de la columna seleccionadas se procesaron para microscopía electrónica de transmisión. Las alteraciones de OL en las intumescencias cervical y lumbar eran aparentemente las mismas. En la DM a corto plazo, los núcleos de los OL se hincharon con la acumulación de cromatina. Los orgánulos citoplasmáticos sufrieron daños moderados. En la DM a largo plazo, los OL contenían núcleos de contracción con aglutinación de heterocromatina gruesa. Se observaron mitocondrias severamente degeneradas con crestas y membranas rotas. Además, se observó un retículo endoplásmico rugoso distendido y fragmentado, y estaban presentes grandes áreas claras en el citoplasma. Además, se encontraron el aflojamiento, la división y la destrucción de las laminillas de mielina. Este estudio puede proporcionar información preliminar importante sobre la alteración de los OL en la médula espinal de los pacientes diabéticos, que podría estar involucrada en las alteraciones de las velocidades de conducción sensorial y motora en estos individuos.