| Abstract | Uvod: Dijabetes uzrokuje promjene funkcije trigeminalnog živca, što se očituje promijenjenim provođenjem osjetnih informacija iz područja lica i mijenjanjem odgovora na bolni podražaj. Kalcij/kalmodulin-ovisna kinaza II alfa (CaMKIIα) može imati važnu ulogu u modulaciji nocicepcijske aktivnosti i plastičnosti osjetnih trigeminalnih neurona. Dijabetesom podržavan upalni odgovor preko medijatora neuropeptida Y (NPY) i vaskularnog endotelnog čimbenika rasta (VEGF) upućuje na moguću ulogu istih u patogenezi dijabetičke neuropatije. Cilj istraživanja bio je istražiti izražaj VEGF i NPY, te promjenu intenziteta izražaja aktivnog oblika enzima CaMKIIα na štakorskom modelu trigeminalnog ganglija (TG) ranog dijabetesa tipa 1 (DM1) i tipa 2 (DM2). Dodatni cilj je bio istražiti distribuciju prema veličini neurona i postojanje razlike u ispitivanim parametrima u neurokemijski specifičnim subpopulacijama osjetnih neurona TG, 2 tjedna i 2 mjeseca nakon indukcije DM1 i DM2.
Metode: U pokusu su korišteni Sprague-Dawley štakori muškog spola (mase oko 200 g). Model DM1 izazvan je intraperitonealnim (i.p.) ubrizgavanjem streptozotocina (STZ) u dozi od 55 mg/kg. Model DM2 dobiven je i.p. ubrizgavanjem manje doze STZ (35 mg/kg) i hranjenjem štakora hranom s visokim udjelom masti. Štakori su žrtvovani 2 tjedna i 2 mjeseca nakon induciranja dijabetesa, a zatim je imunohistokemijski analiziran intenzitet izražaja pCaMKIIα, izražaj VEGF i NPY, samostalno, ili u kolokalizaciji s izolektinom B4 (IB4).
Rezultati: Oba modela dijabetesa uspješno su inducirana, što je potvrđeno mjerenjem glukoze u plazmi i tjelesne mase. U TG štakora oba DM modela utvrđene su morfološke promjene, koje su se očitovale promjenom dijametra neurona te aktivacijom satelitskih stanica i propadanjem Schwanovih stanica. Dva mjeseca nakon ubrizgavanja STZ, intenzitet izražaja pCaMKIIα se značajno povećao u TG DM1 štakora, isključivo u malim IB4-negativnim neuronima. DM1 model, kao i pretilost (kontrolna DM2 skupina) su rezultirali atrofijom, dok je DM2 model uzrokovao hipertrofiju neurona TG. Porast izražaja NPY u oba modela, u DM1 već nakon 2 tjedna, a DM2 tek nakon 2 mjeseca, zahvatio je prvenstveno nociceptivne male neurone - IB4- i IB4+ subpopulacija. Dva tjedna nakon indukcije, DM1 je uzrokovao porast izražaja VEGF isključivo u populaciji velikih IB4- neurona, dok je DM2 istovremeno rezultirao porastom izražaja VEGF u populaciji IB4+ neurona. Dva mjeseca nakon indukcije obaju modela, izražaj VEGF u neuronima TG štakora se smanjio, posebice u populaciji malih peptidergičkih neurona štakora DM1 modela.
Zaključci: Dobiveni rezultati sugeriraju na promjene intenziteta izražaja pCaMKIIα i izražaja VEGF i NPY, upravo u nocicepcijskim neuronima, što ukazuje na njihovu moguću ulogu u patogenezi dijabetičke trigeminalne neuropatije. Promatrane promjene mogu imati kritičnu ulogu u modulaciji nocicepcijske aktivnosti i plastičnosti primarnih osjetnih neurona TG. Dobivene spoznaje doprinose poznavanju patofiziologije trigeminalne dijabetičke neuropatije. |
| Abstract (english) | Background: DM influences the trigeminal nerve function by changing the pain response and transduction of the orofacial sensory pathways. The activity of calcium/calmodulin-dependent protein kinase II alpha (CaMKIIα) may play a critical role in the modulation of nociceptor activity and plasticity of primary sensory trigeminal neurons. Diabetes affects inflammatory response via neuropeptide Y (NPY) and vascular endothelial growth factor (VEGF), which potencialy have relevant role in pathophysiology of diabetic neuropathy. The aim of this study was to investigate the expression of pCaMKIIα, VEGF and NPY in subpopulations of trigeminal ganglion (TG) neurons in rat models of early diabetes type 1 (DM1) and 2 (DM2). Additional aim was to analyze change in the diameter of TG neurons 2 weeks and 2 months after the induction of both DM models.
Methods: DM1 model was induced by intraperitoneall (i.p.) injection of streptozotocin (STZ) (55 mg/kg). DM2 rats were fed with the high fat diet (HFD) for two weeks and then received 35 mg/kg of STZ i.p. Two weeks and 2 months after the STZ-diabetes induction, rats were sacrificed and immunohistochemical analysis for detection of pCaMKIIα, VEGF and NPY expression and in addition to double immunoflorescent labelling with isolectin (IB4) was performed in TG.
Results: Increased expression of pCaMKIIα, restricted to IB4-negative small-diameter neurons, was seen in TG two months after STZ-DM1 induction. DM1 model, as well as the obesity (control DM2 groups) resulted in the decrease of neuronal diameter, while DM2 model led to neuron hypertrophy in TG. Increased percentage of NPY was observed 2 weeks after DM1 and 2 months post DM2 induction. It was restricted to IB4-negative small-diameter and IB4+ neurons. Two weeks after the induction of DM a percentage increase of VEGF/IB4- large-diameter neurons was observed in DM1 animals while in DM2 animals there was a percentage increase in VEGF/IB4+ neurons. Reduced ratio of VEGF/IB4- small-diameter neurons was observed after two months of DM1 induction.
Conclusion: Observed changes may play a critical role in the modulation of nociceptor activity and plasticity of primary sensory trigeminal neurons. The results contribute to understanding of the basic pathophysiology of trigeminal diabetic neuropathy. Modulation of pCaMKIIα, VEGF and NPY expression in specific subpopulations of neurons could be used in therapeutic approaches for diabetic trigeminal neuropathy. |
