Diabetic encephalopathy, characterized by impaired cognitive function may involve neuronal dysfunction and neurochemical abnormalities. Here we investigated the effects of streptozotocin-induced type I diabetes (T1D) and its treatment by insulin on behavioral indices and the neurochemical profile in male mice. We focused on the cholinergic system and brain oxidative profile. Mice (n=32) were divided into three groups (n=10-11/group). Two groups became diabetic by intraperitoneal administration of streptozotocin (50mg/kg body weight/per day), for five consecutive days. After 21 days one diabetic group was treated intraperitoneally with glargine (6 IU/kg) for an additional six days. As control, the third group of the study remained euglycemic. All three groups underwent behavioral analysis (fear-anxiety, memory-learning and depression-like behavior) two days following insulin administration to diabetic mice. Also, plasma glucose, cholesterol and triglycerides levels, were determined. In addition, biochemical analyses including determination of acetylcholine (ACh) levels and acetylcholinesterase (AChE) activity, as well the activities of superoxide dismutase, glutathione peroxidase, catalase, glutathione levels (markers of antioxidant defense), and malondialdehyde (marker of lipid peroxidation),were performed in various brain regions (cerebral cortex, midbrain, hippocampus, striatum, diencephalon and cerebellum). Our data indicate that T1D engendered anxiogenesis, memory loss and depression-like behavior in mice that were associated with statistically significant decrease in ACh levels and a parallel increase in the AChE activity in the brain regions studied. The enzymatic anti-oxidant activity was significantly increased in diabetic mice presumably as a means of defense against the increased oxidative stress. Western blot analysis on mitochondrial lysates and cytoplasmic samples indicated neuronal apoptosis on most of the brain regions examined (cerebellum, cerebral cortex, midbrain, hippocampus, striatum and diencephalon). Insulin treatment significantly attenuated the cognitive deficits, cholinergic dysfunction, oxidative stress and neuronal apoptosis the diabetic mice in a brain region-dependent manner. Our findings support that T1D leads to cognitive dysfunction, cholinergic system aberrations, oxidative stress and neuronal apoptosis, which are reversed following insulin treatment.
(EL)
H διαβητική εγκεφαλοπάθεια, χαρακτηρίζεται από μειωμένη γνωστική λειτουργία και πιθανόν περιλαμβάνει νευρωνική δυσλειτουργία και νευροχημικές ανωμαλίες. Ερευνήσαμε την επίδραση του επαγμένου με στρεπτοζοτοκίνη διαβήτη τύπου Ι (ΔΤ1), και θεραπεία του με ινσουλίνη επί συμπεριφορικών και νευροχημικών δεικτών σε αρσενικούς μυς. Εστιάσαμε στο χολινεργικό σύστημα και το οξειδωτικό προφίλ εγκεφαλικών περιοχών. Οι μύες (n=32) χωρίστηκαν σε τρεις ομάδες (n=10-11/group). Στις δύο ομάδες έγινε επαγωγή διαβήτη με ενδοπεριτοναϊκή χορήγηση στρεπτοζοτοκίνης (50mg/kg βάρους σώματος/ημέρα), επί πέντε διαδοχικές ημέρες. Έπειτα από 21 ημέρες, στη δεύτερη διαβητική ομάδα χορηγήθηκε ενδοπεριτοναϊκά glargine (6 IU/kg) επί έξι διαδοχικές ημέρες. Η τρίτη ομάδα παρέμεινε ευγλυκαιμική (μάρτυρες). Οι τρεις ομάδες υποβλήθηκαν σε ανάλυση συμπεριφοράς (φόβος-άγχος, μνήμη-μάθηση και καταθλιπτική τάση), δύο ημέρες μετά τη χορήγηση ινσουλίνης στα διαβητικά ποντίκια. Έπειτα προσδιορίσθηκαν τα επίπεδα γλυκόζης, χοληστερόλης και τριγλυκεριδίων πλάσματος. Επιπλέον, διεξήχθησαν βιοχημικές αναλύσεις: επίπεδα ακετυλοχολίνης (ACh) και ενεργότητα ακετυλοχολινεστεράσης (AChE), καθώς και ενεργότητες υπεροξειδικής δισμουτάσης, υπεροξειδάσης της γλουταθειόνης, καταλάσης, επίπεδα γλουταθειόνης (δείκτες αντιοξειδωτικής άμυνας) και της μαλονδιαλδεΰδης (δείκτης υπεροξείδωσης λιπιδίων) σε εγκεφαλικές περιοχές (εγκεφαλικός φλοιός, μεσεγκέφαλος, ιππόκαμπος, ραβδωτό σώμα, διεγκέφαλος και παρεγκεφαλίδα). Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι ο ΔΤ1 προκάλεσε αγχογένεση, απώλεια μνήμης και καταθλιπτική τάση στους μυς και συσχετίστηκε με σημαντική μείωση των επιπέδων της ACh και παράλληλη αύξηση της δραστηριότητας της AChE των εγκεφαλικών περιοχών. Η αντιοξειδωτική ενζυμική δραστικότητα των εγκεφαλικών περιοχών ήταν σημαντικά αυξημένη στους διαβητικούς μυς, πιθανώς ως μέσο άμυνας έναντι του αυξημένου οξειδωτικού στρες. Η ανάλυση κατά Western στα μιτοχονδριακά κυτταρολύματα και στα κυτταροπλασματικά δείγματα, υποδεικνύουν απόπτωση νευρικών κυττάρων στις περισσότερες εγκεφαλικές περιοχές που εξετάστηκαν (εγκεφαλικός φλοιός, μεσεγκέφαλος, ιππόκαμπος, ραβδωτό σώμα, διεγκέφαλος και παρεγκεφαλίδα).. Η χορήγηση ινσουλίνης στους διαβητικούς μυς εξασθένησε σημαντικά τις γνωστικές διαταραχές, τη χολινεργική δυσλειτουργία, το οξειδωτικό στρες και την απόπτωση στα νευρικά κύτταρα των υπό μελέτη εγκεφαλικών περιοχών κατά ιστοειδικώς εξαρτώμενο τρόπο. Τα ευρήματά μας υποστηρίζουν ότι ο ΔΤ1 οδηγεί σε γνωστικές δυσλειτουργίες, μεταβολές στο χολινεργικό σύστημα, οξειδωτικό στρες και νευροεκφύλιση τα οποία αντιστρέφονται έπειτα από θεραπεία με ινσουλίνη.
(EL)
Πανεπιστήμιο Πατρών
