Altered Chief Cell Morphology in the Gastric Gland of Streptozotocin-Diabetic Rats

SUMMARY: Diabetes mellitus (DM) is a metabolic disorder with rising incidences worldwide. Gastric symptoms of DM have been reported, including nausea, vomiting, bloating, and epigastric pain. Moreover, acute to chronic gastritis and atrophic gastritis occur in DM can affect the chief cells of the gastric gland. Chief cells are vital because of their ability to digest and separate vitamin B12 from protein. Lack of vitamin B12 leads to impaired DNA synthesis and abnormal metabolism in red blood cells, and eventually leading to pernicious anemia. Furthermore, decreased vibratory and positional senses, numbness, ataxia with subacute combined degeneration, and dementia are present in pernicious anemic patients. Twenty-four male adult Sprague-Dawley rats were used in this study. The rats were divided into control (n = 12) and diabetic (n = 12) groups. The rats were further separated into two categories: short-term (4 weeks) and long-term (24 weeks) groups. DM model was induced by manually injecting intraperitoneally with streptozotocin in citrate buffer at a dose of 60 mg/kg body weight. The same amount of buffer was injected into the control group. After sacrifice, three regions of the stomach (the cardia, body, and pylorus) were dissected. Histopathology was performed by staining with toluidine blue. Image analysis was used to quantify the zymogen granule accumulation in chief cells. The data were compared between the control and DM rats in each period using Student's t-test. In addition, transmission electron microscopy (TEM) was also used to examine the ultrastructures. There was a significant decrease in the percentage of zymogen granules in DM rats. Under TEM, the destructions of mitochondria, rough endoplasmic reticulum, and Golgi apparatus in the DM rat were observed in the chief cells. In rats with uncontrolled diabetes, there is damage to the chief cells all over the area of the stomach, affecting digestion and malabsorption of vitamin B12. Therefore, this result helps clinicians recognize that diabetic patients with gastric symptoms may have hidden pernicious anemia.

La diabetes mellitus (DM) es un trastorno metabólico con incidencia creciente a nivel mundial. Se han informado síntomas gástricos de DM, que incluyen náuseas, vómitos, distensión abdominal y dolor epigástrico. Además, la gastritis aguda a crónica y la gastritis atrófica que ocurren en la DM pueden afectar las células principales de la glándula gástrica. Las células principales son vitales debido a su capacidad para digerir y separar la vitamina B12 de las proteínas. La falta de vitamina B12 conduce a una síntesis de ADN deteriorada y un metabolismo anormal en los glóbulos rojos, lo que eventualmente conduce a una anemia perniciosa. Además, los pacientes con anemia perniciosa presentan disminución de los sentidos vibratorio y posicional, entumecimiento, ataxia con degeneración combinada subaguda y demencia. En este estudio se usaron 24 ratas Sprague-Dawley macho adultas. Las ratas se dividieron en grupos control (n = 12) y diabéticas (n = 12). Las ratas se separaron además en dos categorías: grupos a corto plazo (4 semanas) y a largo plazo (24 semanas). El modelo de DM se indujo inyectando manualmente por vía intraperitoneal estreptozotocina en tampón de citrato a una dosis de 60 mg/kg de peso corporal. Se inyectó la misma cantidad de tampón en el grupo control. Después del sacrificio, se disecaron tres regiones del estómago (cardias, cuerpo y píloro). La histopatología se realizó mediante tinción con azul de toluidina. El análisis de imágenes se utilizó para cuantificar la acumulación de gránulos de zimógeno en las células principales. Los datos se compararon entre las ratas control y DM en cada período utilizando la prueba t de Student. Además, se utilizó microscopía electrónica de transmisión (TEM) para examinar la ultraestructura celular. Hubo una disminución significativa en el porcentaje de gránulos de zimógeno en ratas DM. Bajo TEM, se observaron en las células principales las destrucción de las mitocondrias, del retículo endoplásmico rugoso y del complejo golgiense en la rata DM. En ratas con diabetes no controlada, hay daño en las células principales de toda el área del estómago, lo que afecta la digestión y la malabsorción de vitamina B12. Por lo tanto, este resultado ayuda a los médicos a reconocer que los pacientes diabéticos con síntomas gástricos pueden tener una anemia perniciosa oculta.

Morphological features of the apical region in the principal cells of Mongrel dog epididymis / Características morfológicas de la región apical de las células principales del epidídimo del perro Mongrel

The epithelial principal cells are the predominant cell type of the epididymis. These cells have been shown to be both secretory and endocytic cells. The apical region of the cytoplasm of principal cells in the mongrel dog are located close to the cell apex and tubular lumen, and shown microvilli at the luminal border and present a endocytic apparatus, that consists of coated pits and vesicles, endosomes of varying size, multivesicular bodies, and lysosomes. The endosomes, multivesicular bodies and lysosomes contained the electron-dense patches. These results suggest that principal cells of the epididymis in the dog as possess a highly developed endocytic apparatus play a role in endocytosis. These cells function are similarly to the related in other mammals, in performing endocytosis.

Las células epiteliales principales son el tipo de célula que predominan en el epidídimo. Estas células han demostrado ser secretoras y endocíticas. La región apical del citoplasma de las células principales en el perro Mongrel, se encuentran muy cerca del ápice celular y lumen tubular, mostrando microvellosidades en el límite luminal y un aparato endocítico, el que consiste en depresiones recubiertas y vesículas, endosomas de diversos tamaños, cuerpos multivesiculares y lisosomas. Los endosomas, cuerpos multivesiculares y lisosomas contienen gránulos electrodensos. Estos resultados sugieren que las células principales del epidídimo, en el perro, poseen un aparato endocítico altamente desarrollado que juega un importante rol en la endocitosis. Estas células funcionan de manera similar a la correspondiente en otros mamíferos, en el desempeño de endocitosis.

Zinc Iodide-Osmium Tetroxide (ZIO) Reactive Golgi Apparatus in the Principal Cells of Dog Epididymal Epithelium / El Tetróxido de Zinc Iodide-Osmio (ZIO) Reactiva el Aparato de Golgi en las Células Principales del Epitelio Epididimal del Perro

The cisternae of the Golgi apparatus of dog epididymal principal cells were labeled by the zinc iodide-osmium tetroxide method (ZIO). These cisternae were observed in the supranuclear region of the cytoplasm of the epididymal principal cells. Abundant endoplasmic reticulum cisternae, multivesicular bodies, mitochondria, lysosomes and vesicular elements of variable size were also found in this region, all associated with the sacks of the well-developed Golgi apparatus. The use of the ZIO method facilitates the observation and identification of the cisternae of the Golgi apparatus, thus permitting a correlation between structure and function in the so-called Golgi area. These ultrastructural characteristics support the secretory role of epididymal principal cells in the dog.

La cisterna del aparato de Golgi de las células principales del epidídimo del perro, fueron tratados con el método de tetróxido de zinc iodide-osmium (ZIO). Estas cisternas fueron observadas en la región supranuclear del citoplasma de las células principales del epidídimo. Abundante cisternas del retículo endoplasmático, cuerpos multivesiculares, mitocondrias, lisosomas y elementos vesiculares de tamaño variable, fueron encontrados en esta región, todos asociados con los sacos del aparato de Golgi maduro. El uso del método de ZIO facilita la observación e identificación del aparato de Golgi, permitiendo efectuar una correlación entre estructura y función en el área de Golgi. Estas características estructurales suponen el rol secretorio de las células epididimarias principales en el perro.