Published April 3, 2020 | Version v1
Publication Open

Assessment of metals induced histopathological and gene expression changes in different organs of non-diabetic and diabetic rats

Creators

  • 1. Government College University, Faisalabad
  • 2. Centre of Excellence in Molecular Biology
  • 3. University of the Punjab
  • 4. Government College Women University Faisalabad
  • 5. Government College University, Lahore

Description

Abstract Diabetes is a complex metabolic disorder and different environmental toxicants including heavy metals have been involved in diabetes induction. Therefore, assessment of the environmental risk factors and heavy metals induced toxicity have become critical for reducing the consequences of metals pollutants. Previously, we reported heavy metals induced nephrotoxicity in non-diabetic and diabetic rats. Here, we extended our analysis by examining the heavy metals induced organs (heart, kidney, liver, pancreas, and spleen) damage in diabetic and non-diabetic Wistar rats using histopathology and quantitative real-time PCR (qRT-PCR). Following the generation of the diabetic rat model, the animals were exposed to heavy metals including lead (Pb), arsenic (As), manganese (Mn) and cadmium (Cd). Both non-diabetic and diabetic rats were exposed to heavy metals for 30 days and subsequently, the heart, kidney, liver, pancreas and spleen tissues were examined. Heavy metal treatment resulted in irregularly arranged myofibrils and vacuolization in the heart tissue of metal treated groups as evident from hematoxylin and eosin (H & E) staining. The kidney tissue of rats treated with heavy metals showed tubular degeneration, fibrosis, hemorrhage, and vacuolation. The liver of the heavy metals treated rats exhibited cellular degeneration and necrosis. The pancreatic tissue of streptozotocin injected untreated and metal treated rats revealed severe degeneration, necrosis, degranulation, shrinkage, and depression in the islets of Langerhans. Increased red pulp area and congestion were observed in the spleen of the metal mixture treated non-diabetic and diabetic rats. In line with the histological data, the qRT-PCR analysis showed downregulated expression of Bcl 2 and upregulation of Caspase-3 in non-diabetic and diabetic metal treated rats as compared to the non-diabetic untreated rats. In conclusion, the present study revealed, diabetic rats are more prone to metal alone as well as metal mixture induced organ damage as compared to non-diabetic rats.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

مرض السكري التجريدي هو اضطراب استقلابي معقد وقد شاركت مواد سامة بيئية مختلفة بما في ذلك المعادن الثقيلة في تحريض مرض السكري. لذلك، أصبح تقييم عوامل الخطر البيئية والسمية الناجمة عن المعادن الثقيلة أمرًا بالغ الأهمية للحد من عواقب ملوثات المعادن. في السابق، أبلغنا عن التسمم الكلوي الناجم عن المعادن الثقيلة في الفئران غير المصابة بالسكري والسكري. هنا، قمنا بتوسيع نطاق تحليلنا من خلال فحص تلف الأعضاء المستحثة بالمعادن الثقيلة (القلب والكلى والكبد والبنكرياس والطحال) في فئران ويستار المصابة بالسكري وغير المصابة بالسكري باستخدام علم أمراض الأنسجة وكمية تفاعل البوليميراز المتسلسل في الوقت الفعلي (qRT - PCR). بعد توليد نموذج الفئران المصابة بالسكري، تعرضت الحيوانات للمعادن الثقيلة بما في ذلك الرصاص (Pb) والزرنيخ (As) والمنغنيز (Mn) والكادميوم (Cd). تعرضت كل من الفئران غير المصابة بالسكري والسكري للمعادن الثقيلة لمدة 30 يومًا وبعد ذلك، تم فحص أنسجة القلب والكلى والكبد والبنكرياس والطحال. أدت المعالجة بالمعادن الثقيلة إلى حدوث لييفات عضلية مرتبة بشكل غير منتظم وفجوة في أنسجة القلب للمجموعات المعالجة بالمعادن كما هو واضح من تلطيخ الهيماتوكسيلين واليوزين (H & E). أظهرت أنسجة الكلى للفئران المعالجة بالمعادن الثقيلة تنكسًا أنبوبيًا وتليفًا ونزيفًا وفجوة. أظهر كبد الفئران المعالجة بالمعادن الثقيلة تنكسًا خلويًا ونخرًا. كشفت أنسجة البنكرياس للستربتوزوتوسين المحقونة والفئران المعالجة بالمعادن عن تنكس شديد ونخر وانحسار وانكماش واكتئاب في جزر لانغرهانز. لوحظت زيادة منطقة اللب الأحمر والازدحام في طحال الفئران غير المصابة بالسكري والسكري المعالجة بالخليط المعدني. تماشياً مع البيانات النسيجية، أظهر تحليل qRT - PCR تعبيرًا غير منظم عن Bcl 2 وزيادة تنظيم Caspase -3 في الفئران المعالجة بالمعادن غير المصابة بالسكري والسكري مقارنة بالفئران غير المصابة بالسكري. في الختام، كشفت الدراسة الحالية أن الفئران المصابة بالسكري أكثر عرضة للمعادن وحدها بالإضافة إلى تلف الأعضاء الناجم عن خليط المعادن مقارنة بالفئران غير المصابة بالسكري.

Translated Description (French)

Résumé Le diabète est un trouble métabolique complexe et différents toxiques environnementaux, y compris les métaux lourds, ont été impliqués dans l'induction du diabète. Par conséquent, l'évaluation des facteurs de risque environnementaux et de la toxicité induite par les métaux lourds est devenue essentielle pour réduire les conséquences des polluants métalliques. Auparavant, nous avions signalé une néphrotoxicité induite par les métaux lourds chez des rats non diabétiques et diabétiques. Ici, nous avons étendu notre analyse en examinant les dommages causés par les métaux lourds (cœur, rein, foie, pancréas et rate) chez les rats Wistar diabétiques et non diabétiques à l'aide de l'histopathologie et de la PCR quantitative en temps réel (qRT-PCR). Après la génération du modèle de rat diabétique, les animaux ont été exposés à des métaux lourds, notamment le plomb (Pb), l'arsenic (As), le manganèse (Mn) et le cadmium (Cd). Des rats non diabétiques et diabétiques ont été exposés à des métaux lourds pendant 30 jours et, par la suite, les tissus du cœur, des reins, du foie, du pancréas et de la rate ont été examinés. Le traitement aux métaux lourds a entraîné une disposition irrégulière des myofibrilles et une vacuolisation dans le tissu cardiaque des groupes traités aux métaux, comme en témoignent la coloration à l'hématoxyline et à l'éosine (H & E). Le tissu rénal des rats traités avec des métaux lourds présentait une dégénérescence tubulaire, une fibrose, une hémorragie et une vacuolisation. Le foie des rats traités aux métaux lourds présentait une dégénérescence cellulaire et une nécrose. Le tissu pancréatique de rats non traités et traités au métal injectés à la streptozotocine a révélé une dégénérescence, une nécrose, une dégranulation, un rétrécissement et une dépression sévères dans les îlots de Langerhans. Une augmentation de la surface de la pulpe rouge et de la congestion a été observée dans la rate des rats non diabétiques et diabétiques traités par mélange métallique. Conformément aux données histologiques, l'analyse qRT-PCR a montré une expression régulée à la baisse de Bcl 2 et une régulation à la hausse de Caspase-3 chez les rats non diabétiques et diabétiques traités par un métal par rapport aux rats non diabétiques non traités. En conclusion, la présente étude a révélé que les rats diabétiques sont plus sujets au métal seul ainsi qu'aux dommages aux organes induits par un mélange de métaux que les rats non diabétiques.

Translated Description (Spanish)

Resumen La diabetes es un trastorno metabólico complejo y diferentes tóxicos ambientales, incluidos los metales pesados, han estado involucrados en la inducción de la diabetes. Por lo tanto, la evaluación de los factores de riesgo ambiental y la toxicidad inducida por metales pesados se han vuelto fundamentales para reducir las consecuencias de los contaminantes metálicos. Anteriormente, informamos sobre la nefrotoxicidad inducida por metales pesados en ratas no diabéticas y diabéticas. Aquí, ampliamos nuestro análisis examinando el daño a los órganos inducido por metales pesados (corazón, riñón, hígado, páncreas y bazo) en ratas Wistar diabéticas y no diabéticas utilizando histopatología y PCR cuantitativa en tiempo real (qRT-PCR). Tras la generación del modelo de rata diabética, los animales fueron expuestos a metales pesados como plomo (Pb), arsénico (As), manganeso (Mn) y cadmio (Cd). Tanto las ratas no diabéticas como las diabéticas fueron expuestas a metales pesados durante 30 días y posteriormente, se examinaron los tejidos del corazón, riñón, hígado, páncreas y bazo. El tratamiento con metales pesados dio como resultado miofibrillas dispuestas irregularmente y vacuolización en el tejido cardíaco de los grupos tratados con metales, como resulta evidente de la tinción con hematoxilina y eosina (H y E). El tejido renal de ratas tratadas con metales pesados mostró degeneración tubular, fibrosis, hemorragia y vacuolización. El hígado de las ratas tratadas con metales pesados mostró degeneración celular y necrosis. El tejido pancreático de las ratas inyectadas con estreptozotocina sin tratar y tratadas con metal reveló degeneración severa, necrosis, desgranulación, encogimiento y depresión en los islotes de Langerhans. Se observó un aumento del área de pulpa roja y congestión en el bazo de las ratas no diabéticas y diabéticas tratadas con la mezcla de metales. De acuerdo con los datos histológicos, el análisis de qRT-PCR mostró una expresión regulada negativamente de Bcl 2 y una regulación positiva de Caspasa-3 en ratas no diabéticas y tratadas con metal diabético en comparación con las ratas no diabéticas no tratadas. En conclusión, el presente estudio reveló que las ratas diabéticas son más propensas al metal solo, así como al daño orgánico inducido por la mezcla de metales en comparación con las ratas no diabéticas.

Files

s41598-020-62807-0.pdf.pdf

Files (4.9 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:1641a8bdeeb615d6abdc2c2989d3b59f
4.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تقييم التغيرات النسيجية المرضية والتعبير الجيني الناجمة عن المعادن في أعضاء مختلفة من الفئران غير المصابة بالسكري والسكري
Translated title (French)
Évaluation des changements histopathologiques et d'expression génique induits par les métaux dans différents organes de rats non diabétiques et diabétiques
Translated title (Spanish)
Evaluación de los cambios histopatológicos y de expresión génica inducidos por metales en diferentes órganos de ratas no diabéticas y diabéticas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3014241641
DOI
10.1038/s41598-020-62807-0

Is supplement to
https://openalex.org/W639991611 (Other)
https://openalex.org/W3114527918 (Other)
https://openalex.org/W2438253460 (Other)
https://openalex.org/W2381601093 (Other)
https://openalex.org/W2162664935 (Other)
https://openalex.org/W2158255498 (Other)
https://openalex.org/W2153307341 (Other)
https://openalex.org/W2055301584 (Other)
https://openalex.org/W2047452716 (Other)
https://openalex.org/W1994323832 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1553130581
  • https://openalex.org/W1968022114
  • https://openalex.org/W1976150153
  • https://openalex.org/W1978499594
  • https://openalex.org/W1981362611
  • https://openalex.org/W1992558298
  • https://openalex.org/W1993215964
  • https://openalex.org/W2001305394
  • https://openalex.org/W2020025174
  • https://openalex.org/W2029328863
  • https://openalex.org/W2038512323
  • https://openalex.org/W2042500262
  • https://openalex.org/W2048863703
  • https://openalex.org/W2054897703
  • https://openalex.org/W2059240811
  • https://openalex.org/W2066427005
  • https://openalex.org/W2077065305
  • https://openalex.org/W2091312469
  • https://openalex.org/W2098394839
  • https://openalex.org/W2102371357
  • https://openalex.org/W2103474203
  • https://openalex.org/W2123387426
  • https://openalex.org/W2139659546
  • https://openalex.org/W2160076307
  • https://openalex.org/W2160629965
  • https://openalex.org/W2170728460
  • https://openalex.org/W2289284908
  • https://openalex.org/W2335883384
  • https://openalex.org/W2535762306
  • https://openalex.org/W2557326851
  • https://openalex.org/W2611447179
  • https://openalex.org/W2617805895
  • https://openalex.org/W2696164464
  • https://openalex.org/W2725073200
  • https://openalex.org/W2773804896
  • https://openalex.org/W2791487482
  • https://openalex.org/W2794388642
  • https://openalex.org/W2847430417
  • https://openalex.org/W2888190779
  • https://openalex.org/W2890410745
  • https://openalex.org/W2895701025
  • https://openalex.org/W2903226832
  • https://openalex.org/W2906619500
  • https://openalex.org/W2970359327
  • https://openalex.org/W4211139597