Effect of titanium dioxide nanoparticles on the stereological parameters of the dentate gyrus and the morphology of granular hippocampal neurons in mice / Efecto de las nanopartículas de dióxido de titanio sobre los parámetros estereológicos del giro dentado y morfología de las neuronas granulares del hipocampo en ratones

SUMMARY: This study aims to investigate the Effects of Titanium dioxide nanoparticles (TiO2 NPs) on the stereological parameters in the dentate gyrus and the morphology of granular hippocampal neurons in adult mice. Adult male mice (n=20, weight average: 45 g) were randomly divided into four groups including: group receiving saline (controls), low-dose (LD) 2.5 mg/kg TiO TiO2 NPs, medium-dose (MD) 5 mg/kg TiO2 NPs and high-dose (HD) 10 mg/kg TiO2 NPs, daily using gavage for 35 days. To estimate the volume of the hippocampus, dentate gyrus, and sub-layers of dentate gyrus the Cavalieri principle was used. The physical dissector was used to determine the numerical density of dentate gyrus granular cells. For analyzing the morphology of dentate gyrus granular cells the qualitative Golgi staining was used. Our data showed that the total volume of the hippocampus, dentate gyrus and its sublayers including molecular, granular and polymorph in TiO2 treated mice decreased significantly compared to the control group. Moreover, the total number and numerical density of dentate gyrus granular sub layer cells showed a significant reduction in all three experimental groups compared to the control group. The granular cells of the dentate gyrus had shorter dendritic length and decreased dendritic branches in the TiO2-treated in comparison with the control mice. These data can justify the disorders related to memory, learning and hippocampus neurons damages due to using of TiO2 NPs.

RESUMEN: En este estudio se analizaron los efectos de las nanopartículas de dióxido de titanio (TiO2 NP) sobre los parámetros estereológicos en el giro dentado y la morfología de las neuronas granulares del hipocampo en ratones adultos. Se dividieron aleatoriamente ratones machos adultos (n = 20, promedio de peso: 45 g) en cuatro grupos: grupo que recibió solución salina (controles), dosis baja (LD) 2,5 mg/kg NP de TiO2, dosis media (MD) 5 mg/kg de NP de TiO2 y dosis altas (HD) de 10 mg/kg de NP de TiO2, por vía utilizando sonda durante 35 días. Para estimar el volumen del hipocampo, el giro dentado y las subcapas del giro dentado se utilizó el principio de Cavalieri. Se utilizó el disector físico para determinar la densidad numérica de las células granulares del giro dentado. Para analizar la morfología de las células granulares del giro dentado se usó la tinción cualitativa de Golgi. Nuestros datos mostraron que el volumen total del hipocampo, el giro dentado y sus subcapas, incluyendo la molecular, granular y polimorfos, en ratones tratados con TiO2, disminuyó significativamente en comparación con el grupo de control. Además, el número total y la densidad numérica de las células de la subcapa granular del giro dentado mostró una reducción significativa en los tres grupos experimentales en comparación con el grupo control. Las células granulares del giro dentado tenían una longitud dendrítica menor y ramas dendríticas disminuidas en los ratones tratados con TiO2 en comparación con los ratones del grupo control. Estos datos pueden justificar los trastornos relacionados con la memoria, el aprendizaje y los daños en las neuronas del hipocampo debido al uso de NP de TiO2.

Áreas exofocales de lesión a mediano y largo término post-isquemia cerebral / Exofocal areas of medium- and long-term injury after cerebral ischemia

La isquemia cerebral es el tipo de accidente cerebrovascular más común, generando altas tasas de mortalidad y morbilidad a nivel mundial. El entendimiento de la fisiopatología de la lesión cerebral ha requerido de la implementación de modelos experimentales que permitan evaluar los fenómenos celulares, sobre todo aquellos a largo plazo. Por tal razón, el objetivo del presente trabajo fue evaluar las áreas exofocales a un mes y cuatro meses post-isquemia cerebral en un modelo experimental. Ratas Wistar fueron sometidas a una isquemia focal transitoria (t-MCAo) y un grupo fueron sacrificados al mes y otro grupo a los cuatro meses post-isquemia para su posterior análisis histológico. Los cortes fueron teñidos con Nissl y se realizó inmunohistoquímica de la proteína Tau. Nuestros resultados muestran tres áreas de lesión exofocal tanto al mes como a los cuatro meses post-isquemia: el giro dentado, la amígdala y el tálamo. Estas regiones se han asociado al control emocional, lo cual sugiere que a largo término post-isquemia se tengan en cuenta hallazgos clínicos que evalúen cambios emocionales en los pacientes que han sufrido un evento isquémico cerebral.

Cerebral ischemia is the most common type of stroke, which generates high mortality and morbidity rates worldwide. The understanding of the pathophysiology of brain injury has required the implementation of experimental models that allow the evaluation of cellular phenomena, especially those in the long-term. For this reason, the objective of the present work was to evaluate the exofocal areas at one month and four months after cerebral ischemia. Wistar rats were subjected to transient focal ischemia (t-MCAo) and one group was sacrificed one month and another group at four months' post-ischemia for subsequent histological analysis. The cuts were stained with Nissl and immunohistochemistry of the Tau protein was performed. Our results show three areas of exofocal lesion both one month and four months' post-ischemia: the thalamus, the dentate gyrus, and the amygdala. These regions have been associated with emotional control, which suggests that in the long-term post-ischemia clinical findings that evaluate emotional changes in patients who have suffered a cerebral ischemic event should be considered.

Hippocampal neuronal apoptosis in rat offspring due to gestational diabetes / Apoptosis neuronal del hipocampo en crías de ratas debido a la diabetes gestacional

Gestational diabetes mellitus (GDM) defined as impaired glucose tolerance affects approximately 6 % of all pregnant women who have never before had diabetes, but who do have high blood glucose levels during pregnancy. This study was done to evaluate the apoptosis in the neuronal cells in the CA1, CA2 and CA3 subfields of hippocampus and dentate gyrus in offspring of gestational diabetes at the 7, 21 and 28 d in postnatal rats. Thirty Wistar rat dams were randomly allocated in control and diabetic group. Dams in diabetic group were received 40 mg/kg/BW of streptozotocin at the first day of gestation and control groups received an equivalent volume normal saline injection intraperitoneally (IP). Six offspring of GDM and control dams, at the 7, 21, 28 postnatal day were randomly were sacrificed quickly with anesthesia. The coronal sections of brain serially collected. The apoptosis neurons were evaluated with TUNEL Assay. In the CA1, the number of apoptotic cells in 7, 21 and 28 d of postnatal life were significantly increased in GDM compared to controls (P<0.001). In the CA2, CA3 the number of apoptotic cells in 7, 21 and 28 d age-old offspring were significantly increased in GDM compared to controls (P<0.001). In the dentate gyrus, the number of apoptotic cells in 7, 21 and 28 d of postnatal life were significantly increased in GDM compared to controls (P<0.01). This study showed that the uncontrolled gestational diabetes significantly increases neuronal apoptosis in hippocampal and dentate gyrus in rat offspring.

La diabetes mellitus gestacional (DMG) se define como la intolerancia a la glucosa que afecta aproximadamente al 6 % de todas las mujeres embarazadas que nunca han tenido diabetes, pero que sí tienen niveles de glucosa en la sangre elevados durante el embarazo. El objetivo de este estudio fue evaluar la apoptosis de células neuronales en CA1, CA2 y CA3, subcampos del hipocampo y el giro dentado, en las crías de ratas con diabetes gestacional en los días 7, 21 y 28 luego del nacimiento. Se utilizaron 30 ratas Wistar asignadas aleatoriamente en grupos control y diabético (GDM). Se administró al grupo diabético 40 mg/kg de peso corporal de estreptozotocina en el primer día de gestación y el grupo control recibió un volumen equivalente de solución salina normal por inyección vía intraperitoneal. Seis crías de los grupos GDM y control fueron seleccionadas aleatoriamente y sacrificadas bajo anestesia los días 7, 21, 28. Se tomaron secciones seriales coronales del cerebro. La apoptosis neuronal se evaluó mediante ensayo TUNEL. En el CA1, el número de células apoptóticas a los 7, 21 y 28 d se incrementó significativamente en el grupo GDM en comparación con los controles (P <0.001). En el CA2 y CA3 el número de células apoptóticas en los días 7, 21 y 28 también se incrementó significativamente en GDM en comparación con los controles (P <0,001). En el giro dentado, el número de células apoptóticas en los días 7, 21 y 28 se incrementó significativamente en GDM en comparación con los controles (P <0,01). Este estudio mostró que la diabetes gestacional no controlada aumenta significativamente la apoptosis neuronal en el hipocampo y el giro dentado en las crías de las ratas.

Alteration of dentate gyrus astrocytes in diabetic rats: protective role of urtica dioica / Alteración de los astrocitos del giro dentado en ratas diabéticas: rol protector de urtica dioica

Diabetes mellitus can cause astrocytes alterations in the central nervous system. Urtica dioica (Nettle) is among several species listed for their use against diabetes in folk medicine. Therefore, this study was done to evaluate the protective effect of Urtica dioica on astrocytes density of the dentate gyrus in STZ induced diabetic rats. In this experimental study, 21 male albino Wistar rats were randomly allocated equally into normal, diabetic and protective (nettle treated diabetic) groups. Hyperglycemia was induced by streptozotocin (80 mg/kg) in the animals of diabetic and treatment groups. Before induction of diabetes in animals, animals in protective group received hydroalcoholic extract of Urtica dioica (100 mg/kg/BW /day) for five days intraperitoneally. Four weeks after induction of diabetes, animals were sacrificed and coronal sections were taken from the dorsal hippocampal formation of the right cerebral hemispheres and stained with PTAH stain. The area densities of the astrocytes were measured and compared in the three groups (p < 0.05). The number of astrocytes in DG area of controls was 17.72+/-6.7. The density of astrocytes increased in diabetic (24.26+/-9.5) in comparison with controls. The density in the nettle treated rats (23.17+/-5.8) was lower than diabetic rats. This study showed that the administration of U. dioica extract before induction of diabetes can not significantly help compensate for astrocytes in the dentate gyrus of treated rats.

La diabetes mellitus puede provocar alteraciones de los astrocitos en el sistema nervioso central. La Urtica dioica (ortiga) es una de varias especies incluidas para su uso contra la diabetes en la medicina popular. Este estudio se realizó para evaluar el efecto protector de la Urtica dioica sobre la densidad de los astrocitos en el giro dentado en ratas con diabetes inducida por STZ. En este estudio experimental 21 ratas albinas Wistar fueron asignadas al azar equitativamente en grupos normal, diabético y protegido (diabéticos tratados con ortiga). La hiperglicemia fue inducida por estreptozotocina (80 mg/kg) en los grupos de animales diabéticos y en tratamiento protector. Previo a la inducción diabética, los animales del grupo protegido recibieron, por vía intraperitoneal, extracto hidroalcohólico de Urtica dioica (100 mg/kg/peso corporal/día) durante cinco días . Cuatro semanas después de la inducción de la diabetes, los animales fueron sacrificados y se tomaron secciones coronales de la formación del hipocampo dorsal de los hemisferios cerebrales derechos y se tiñeron con tinción PTAH. La densidad de área de los astrocitos fue medida y comparada en los tres grupos (p<0,05). El número de astrocitos en el área del giro dentado en los controles fue 17,72+/-6,7. La densidad de los astrocitos aumentó con la diabetes (24,26+/-9,5) en comparación con los controles. La densidad en las ratas tratadas con ortiga (23,17+/-5,8) fue menor que las ratas diabéticas. Este estudio demostró que la administración del extracto de U. dioica antes de la inducción diabética no ayuda significativamente a la compensación de los astrocitos en el giro dentados de las ratas tratadas.