Molecular mechanisms involved in the transport of glucose and water in the alveolar epithelium of diabetic rats

Autor: Oliveira, Tales Lyra de
Přispěvatelé: Silva, Robinson Sabino da, Kamiya, Regianne Umeko, Guimarães, Priscila da Silva, Campos Júnior, Ruy Ribeiro de
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2014
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
instacron:UFAL
Popis: The hyperglycemia resulting of the diabetes can promote metabolic and functional changes in several organs and systems, including the lungs. An example is the high glucose concentration in the airway surface liquid (ASL) that increases the growth of microorganisms, making it a risk factor for respiratory infections. The cotransporter Na+/glucose/H2O SGLT1 has been detected in rat alveolar epithelium, but the glucose transporter, GLUT2, has not been described in this epitelium. Considering, this study aimed to evaluate the effect of diabetes and the treatment with isoproterenol and phlorizin on glucose and water flows in the rat alveolar epithelium. This study was approved by the Ethics Committee on Animal Use (CEUA), from Federal University of Alagoas (UFAL), protocol 40/2012. Were used Wistar rats (n=6 per group) Non-Diabetics and Diabetics treated with saline (NDs and Ds) treated with isoproterenol (NDi and Di) or phlorizin (NDf and Df). The diabetes was induced by alloxan (40 mg/kg, iv) 21 days before the study. On 22nd day after the induction, the animals were treated intranasally with saline (0.9%), isoproterenol (5 mg/kg) or phlorizin (10-3 M). After 2h, the animals were anesthetized with sodium thiopental (60 mg/kg, ip) and then, was collect the bronchoalveolar lavage (BAL) and the thoracic cage was dissected for remove the lung. The lung lobes were systematically removed and sectioned. Thus it was performed the procedures for histology (HE and PAS) and immunohistochemistry (SGLT1 and GLUT2) analyses of the respiratory epithelium and measurement of water volume, concentration of glucose and total proteins of ASL using the bronchoalveolar lavage. The BAL was used to quantify the glucose concentration in the ASL. The results were expressed as mean ± SEM and compared with ANOVA/Newman-Keuls test (p< 0.05). The diabetes and the treatment with phlorizin promoted an increase in mucus production in the lumen of bronchial epithelium, but none of the experimental groups showed an alteration in histological structure in this epithelium. The volume of water and ASL glucose concentration and total proteins was increased (p< 0.05) in diabetic animals. The treatment with isoproterenol promoted a reduction (p< 0.05) of 17% and 50% of the water volume and the glucose concentration of ASL, respectively, while the administration of phlorizin produced opposite effect compared with isoproterenol-treated rats. The isoproterenol also provided the SGLT1 translocation to the plasma membrane of pneumocytes in normoglycemic and diabetic animals. Furthermore, the GLUT2 was described for the first time, with low protein expression, in these cells. The inoculation of MRSA and Pseudomonas aeruginosa on BAL revealed that the proliferation of these colonies increased in diabetic animals and in the animals treated with phlorizin, however was reduced in animals treated with isoproterenol. Taken together, our results suggest that isoproterenol promotes the translocation of SGLT1 to the luminal membrane of pneumocytes, favoring the reduction of glucose concentration and the liquid volume of ASL in diabetic animals, reducing the risk of respiratory complications. In addition, we observed that blocking of SGLT1 in the luminal membrane of pneumocytes by phlorizin increases the glucose concentration and the volume of ASL, which indicates that the alveolar SGLT1 might be an important modulator of the volume and composition of ASL. CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior FAPEAL - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Alagoas A hiperglicemia decorrente da diabetes pode promover alterações metabólicas e funcionais em diferentes órgãos e sistemas, incluindo o pulmão. Como exemplo, temos o aumento da concentração de glicose no líquido superficial das vias aéreas (ASL) que pode propiciar o crescimento de micro-organismos, tornando-se fator de risco para infecções respiratórias. O cotransportador de Na+/glicose/H2O SGLT1 já foi mostrado no epitélio alveolar de ratos, porém o transportador de glicose GLUT2 não foi descrito neste epitélio. A partir dessas informações, o presente estudo buscou avaliar o efeito da diabetes e do tratamento com isoproterenol e florizina sobre os fluxos de glicose e água no epitélio alveolar de ratos. Esta pesquisa foi aprovada pela Comissão de Ética no Uso de Animais (CEUA) da Universidade Federal de Alagoas (UFAL), sob protocolo 40/2012. Foram utilizados ratos Wistar (n=6 por grupo) Não-Diabéticos e Diabéticos tratados com salina (NDs e Ds), isoproterenol (NDi e Di) ou florizina (NDf e Df). A diabetes foi induzida por aloxana (40 mg/kg, i.v.) 21 dias antes do estudo. No 22o dia, os animais receberam tratamento por via intranasal com salina (0,9%), isoproterenol (5 mg/kg) ou florizina (10-3 M). Após duas 2h, os animais foram anestesiados com tiopental sódico (60 mg/kg, i.p.) e, em seguida, foi realizada a coleta do lavado broncoalveolar (BAL) e dissecação da caixa torácica para remoção do tecido pulmonar. Assim, foram realizados os procedimentos de análise histológica (HE e PAS) e imunohistoquímica (SGLT1 e GLUT2) do epitélio respiratório e de mensuração do volume, concentração de glicose e de proteínas totais do ASL por meio do lavado broncoalveolar (BAL). Os resultados foram expressos em média ± EPM e comparados com ANOVA/Newman-Keuls (p< 0,05). A diabetes e o tratamento com florizina promoveram aumento da produção de muco no lúmen do epitélio bronquiolar, porém nenhum grupo experimental apresentou alteração de estrutura histológica nesse epitélio. O volume e a concentração de glicose e de proteínas totais do ASL foram aumentados (p< 0,05) em animais diabéticos. O tratamento com isoproterenol promoveu redução (p< 0,05) de 17% e 50% do volume e da concentração de glicose do ASL, respectivamente, enquanto que a administração de florizina promoveu efeitos contrários aos observados com o tratamento de isoproterenol. O isoproterenol também propiciou a translocação do SGLT1 para a membrana plasmática de pneumócitos de animais normoglicêmicos e diabéticos. Além disso, o GLUT2 foi demonstrado pela primeira vez, com baixa expressão proteica, nessas células. A inoculação de cepas de MRSA e Pseudomonas aeruginosa no BAL revelou que a proliferação dessas colônias aumentou em animais diabéticos e em tratados com florizina, entretanto, reduziu em animais tratados com isoproterenol. Em conjunto, nossos resultados sugerem que o isoproterenol promove à translocação do SGLT1 para a membrana luminal dos pneumócitos favorecendo a diminuição da concentração de glicose e do volume de líquido do ASL de animais diabéticos, reduzindo o risco de complicações respiratórias. Além disso, verificamos que o bloqueio do SGLT1 na membrana luminal dos pneumócitos por florizina aumenta a concentração de glicose e o volume de ASL, o que indica que o SGLT1 alveolar pode ser um importante modulador do volume e da composição do ASL.
Databáze: OpenAIRE
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