Uncontrolled Diabetes with Underlying Structural Changes in the Atrioventricular Node / Diabetes no Controlada con Cambios Estructurales Subyacentes en el Nodo Atrioventricular

SUMMARY: Diabetic cardiomyopathy, characterized by diabetes mellitus (DM) -induced cardiac muscular abnormalities, is a strong inducer of impaired cardiac contraction and arrhythmia. Atrioventricular block, a serious type of arrhythmia resulting from interruption of cardiac impulse conduction via the atrioventricular node (AVN), frequently occurs among diabetic patients. However, details of structural changes in AVN in DM remain poorly explained. Here, this study defined the effects of DM on the morphological remodeling of the AVN in male Sprague Dawley rats induced by intraperitoneal injection of streptozotocin (60 mg/kg body weight). At 24 weeks, the pathological changes in the AVN were assessed by light microscopy (LM) and transmission electron microscopy (TEM). Under LM, the AVN in diabetic rats became a less compact mass and exhibited the intracellular vacuolation. The nodal cells were more varied in sizes with the absence or shrinkage of nuclei and clear cytoplasm compared to the control. The collagen content significantly increased in relation to the presence of myofibroblasts. Consistent with LM, TEM images of the diabetic nodal cells revealed several signs of cell damage, such as mitochondrial changes, deterioration of cell organelles, gap junction internalization, and cell separation. Furthermore, changes in AVN innervation, evidenced by damaged Schwann cells and axons, were also found. These results indicated alterations in important components in the AVN during diabetic condition, which may lead to the impairment of electrical conduction, causing abnormal cardiac functions in diabetic patients.

La miocardiopatía diabética, caracterizada por anomalías musculares cardíacas inducidas por diabetes mellitus (DM), es un fuerte inductor de alteración de la contracción cardíaca y arritmia. El bloqueo atrioventricular, un tipo grave de arritmia resultante de la interrupción de la conducción del impulso cardíaco a través del nodo atrioventricular (NAV), se produce con frecuencia entre los pacientes diabéticos. Sin embargo, los detalles de los cambios estructurales en NAV en DM siguen estando pobremente explicados. Aquí, este estudio definió los efectos de la DM en la remodelación morfológica del NAV en ratas macho Sprague Dawley inducidas por inyección intraperitoneal de estreptozotocina (60 mg/kg de peso corporal). A las 24 semanas, los cambios patológicos en el NAV se evaluaron mediante microscopía óptica (MO) y microscopía electrónica de transmisión (MET). Bajo MO, el NAV en ratas diabéticas se convirtió en una masa menos compacta y exhibió la vacuolización intracelular. Las células nodales tenían tamaños más variados con ausencia o contracción de núcleos y citoplasma claro en comparación con el control. El contenido de colágeno aumentó significativamente en relación con la presencia de miofibroblastos. De acuerdo con MO, las imágenes MET de las células nodales diabéticas revelaron varios signos de daño celular, como cambios mitocondriales, deterioro de los orgánulos celulares, internalización de uniones comunicantes y separación celular. Además, también se encontraron cambios en la inervación del NAV, evidenciados por schwannocitos y axones dañados. Estos resultados indicaron alteraciones en componentes importantes en el NAV durante la condición diabética, lo que puede conducir al deterioro de la conducción eléctrica, causando funciones cardíacas anormales en estos pacientes.

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.