Copper induces damage, oxidative stress and cell death in endothelium of chronic intoxicated Wistar rats / El cobre induce daño, estrés oxidativo y muerte celular en el endotelio de ratas Wistar intoxicadas

SUMMARY: Reactive Oxygen Species (ROS) are part of the functional balance of various systems, they can generate cellular damage by oxidative stress associated with disease processes such as atherosclerosis, cardiovascular disease, diabetes, and aging. Some studies report that copper induces damage to the endothelium, which could be associated with cardiovascular pathologies. This study was an experimental comparative, prospective, longitudinal, and controlled clinical trial in a murine animal model. Twenty-four male Wistar rats were included, the distribution of the groups was time-depending chronic exposition to copper, and a control group. Results show gradual alterations in the groups treated with copper: areas with loss of the endothelium, signs of disorganization of smooth muscle fibers in the tunica media, as well as areas with the fragmentation of the elastic sheets. A significant statistical difference was observed in the active- Caspase-3 analysis expression in the aortic endothelium and endothelium of the capillaries and arterioles of the lung between the control group vs 300 ppm of copper. Expression of eNOS was detected in the endothelium of the aorta and vessels of the lung. Our study shows histological changes in the walls of the great vessels of intoxicated rats with copper, and the increment of inflammatory cells in the alveoli of the study model, mainly at a high dose of copper exposition. These results will be useful to understand more about the mediators involved in the effect of copper over endothelium and cardiovascular diseases in chronic intoxication in humans.

RESUMEN: Las Especies Reactivas de Oxígeno (ROS) son parte del equilibrio funcional de varios sistemas, pueden generar daño celular por estrés oxidativo asociado a procesos patológicos como aterosclerosis, enfermedades cardiovasculares, diabetes y envejecimiento. Algunos estudios informan que el cobre induce daños en el endotelio, lo que podría estar asociado a patologías cardiovasculares. Este estudio fue un ensayo clínico experimental comparativo, prospectivo, longitudinal y controlado en un modelo animal murino. Se incluyeron veinticuatro ratas Wistar macho, la distribución de los grupos fue la exposición crónica al cobre en función del tiempo y un grupo de control. Los resultados muestran alteraciones graduales en los grupos tratados con cobre: áreas con pérdida del endotelio, signos de desorganización de las fibras musculares lisas en la túnica media, así como áreas con la fragmentación de las láminas elásticas. Se observó una diferencia estadística significativa en la expresión del análisis de caspasa-3 activa en el endotelio aórtico y el endotelio de los capilares y arteriolas del pulmón entre el grupo de control frente a 300 ppm de cobre. Se detectó expresión de eNOS en el endotelio de la aorta y los vasos del pulmón. Nuestro estudio muestra cambios histológicos en las paredes de los grandes vasos de ratas intoxicadas con cobre, y el incremento de células inflamatorias en los alvéolos del modelo de estudio, principalmente a una alta dosis de exposición de cobre. Estos resultados serán útiles para comprender más sobre los mediadores involucrados en el efecto del cobre sobre el endotelio y las enfermedades cardiovasculares en la intoxicación crónica en humanos.

Decellularization of human umbilical arteries / Descelularización de las arterias umbilicales humanas

SUMMARY: Arterial obstruction in small diameter (<6 mm) vessels are many times treated with grafts, however autologous aren't always available and synthetic have a high rate of complications. Decellularization of umbilical arteries may provide a solution, but the ideal method is debatable. We compare effectiveness between SDS and Triton X-100. Umbilical cords obtained from full term pregnancies with normal development and no evident complications in the newborn, were micro-dissected within 12 h and stored in phosphate buffered saline without freezing. Arteries were then processed for decellularization using 0.1 % and 1 % SDS, and 1 % Triton X100 protocols. Evaluation of cellular and nuclear material, collagen fibers, elastic fibers, and glycosoaminoglycans of the extracellular matrix (ECM) were evaluated as well as morphometric analysis under histological and immunohistochemical techniques. Triton X-100 was ineffective, preserving nuclear remains identified by immunofluorescence, had the most notable damage to elastic fibers, and decrease in collagen. SDS effectively eliminated the nuclei and had a less decrease in elastic fibers and collagen. Laminin was preserved in all groups. No significant differences were identified in luminal diameters; however the middle layer decreased due to decellularization of muscle cells. In conclusion, 0.1 % SDS decellularization was the most effective in eliminating cells and preserving the main components of the ECM.

RESUMEN: La obstrucción arterial en vasos de pequeño diámetro (<6 mm) se trata muchas veces con injertos, sin embargo, los autólogos no siempre están disponibles y los sintéticos tienen una alta tasa de complicaciones. La descelularización de las arterias umbilicales puede proporcionar una solución, pero el método ideal es discutible. Comparamos la efectividad entre los métodos SDS y Triton X-100. Cordones umbilicales obtenidos a partir de embarazos a término con evolución normal y sin complicaciones evidentes del recién nacido, se microdiseccionaron en 12 horas y se almacenaron en solución salina con fosfato sin congelación. Las arterias se procesaron luego para la descelularización usando los protocolos de SDS al 0,1 % y 1 %, y Triton X-100 al 1 %. Se realizó la evaluación de material celular y nuclear, fibras de colágeno, fibras elásticas y glucosoaminoglicanos de la matriz extracelular (MEC), así como el análisis morfométrico bajo técnicas histológicas e inmunohistoquímicas. Triton X-100 fue ineficaz, conservando los restos nucleares identificados por inmunofluorescencia, tuvo el daño más notable a las fibras elásticas y la disminución del colágeno. SDS efectivamente eliminó los núcleos y tuvo una disminución menor en las fibras elásticas y el colágeno. Laminina fue preservado en todos los grupos. No se identificaron diferencias significativas en los diámetros luminales; sin embargo, la capa media disminuyó debido a la descelularización de las células musculares. la descelularización con SDS al 0,1 % fue la más efectiva para eliminar células y preservar los principales componentes de la MEC.

Histomorphometric and immunohistochemical study of early adaptative response of the vascular wall in a termino-terminal microsurgical model of femoral vessels in Wistar rat / Estudio histomorfométrico e inmunoistoquímico de la respuesta adaptativa temprana de la pared vascular en un modelo microquirúrgico termino-terminal de los vasos femorales en rata Wistar

When a vein segment is grafted into arterial circulation, biomechanical forces stimulate modification of its structure. This morphological adaptive response is progressive during a medium or long term and occludes the vessel lumen, leading to a graft failure. The objective of this study was to characterize the early morphological response of the vascular wall in a terminal-terminal vascular vein graft model in Wistar rats. A segment of the femoral vein was placed in the femoral circulation. An end to end microsurgical graft anastomosis technique was implemented and standardized in twenty rats. The samples were processed with histological technique to analyze the overall structure with hematoxylin and eosin, the composition of the vessel wall with Masson trichrome technique, the proliferating and smooth muscle cells were detected with immunohistochemistry (anti-PCNA, anti-actin and anti CD68) and the induction of apoptosis with TUNEL technique. The times periods studied were 1, 3 and 5 days postoperative. There is progressive increase of cell proliferation and intensity of the density detected by PCNA with its peak at postoperative day 3. Apoptosis was not evident in any of the postoperative days. Smooth muscle had no significant change in any of the time periods studied. Macrophage and leukocyte migration was evident since the first postoperative day with infiltration into the media by the 5th day. This study characterizes the morphological aspects in the early arterialization of the vascular wall in a vein graft process. These results contribute to a better understanding of the morphopathological mechanism involved in vein graft failure.

Cuando un segmento venoso es injertado dentro de la circulación arterial, se generan fuerzas biomecánicas que estimulan modificaciones en su estructura. Esta respuesta morfológica adaptativa es progresiva a mediano y largo plazo y termina por ocluir la luz del vaso, conduciendo a la falla del injerto. El objetivo de este estudio fue caracterizar la respuesta morfológica adaptativa temprana de la pared vascular en un modelo de injerto vascular venoso termino-terminal en ratas Wistar. Un segmento de la vena femoral se coloco en la circulación arterial femoral. Una anastomosis del injerto microquirúrgica termino-terminal fue implementada y estandarizada en veinte ratas. Las muestras se procesaron con la técnica histológica para analizar su estructura general con la tinción de hematoxilina y eosina, la composición de la pared vascular con la técnica de tricromico de Masson , la proliferación y las células de musculo liso fueron detectadas mediante técnicas inmunohistoquimicas (anti PCNA, anti-actina y anti CD68) y la inducción de la apoptosis mediante la técnica de TUNEL. Los tiempos de estudio fueron al día 1, 3 y 5 postoperatorios. Hay un incremento progresivo en la proliferación celular y la intensidad de la densidad detectado mediante PCNA con un pico en el día 3 postoperatorio. La apoptosis no fue evidente en ninguno de los días postoperatorios. Las células de musculo liso no tuvieron un cambio significativo en ninguno de tiempos de estudio. La migración de macrófagos y leucocitos fue evidente desde el primer día postoperatorio con infiltración a la túnica media al 5to día. Conclusiones. Este estudio caracteriza los aspectos morfológicos en el proceso de arterialización temprana de la pared vascular en un injerto venoso. Estos resultados contribuyen al mejor entendimiento de los mecanismos morfopatológicos envueltos en la falla del injerto venoso.