The influence of hyperglycemia and oxidative stress in proliferation and cell death kinetics in prostate acinar epithelium of diabetic rats

Os prejuízos do diabetes sobre a morfofisiologia prostática são conhecidos e associados à falta de insulina, queda de andrógenos e hiperglicemia. Estudos anteriores com diabetes mostraram ampla variação individual da resposta histológica da próstata frente a esta doença. Visando esclarecer os fatores responsáveis por essa variação, foram examinadas as correlações entre resposta histológica da próstata com a glicemia, com os níveis séricos de testosterona e estrógeno no diabetes em curto termo. Sabe-se que a hiperglicemia leva à formação de produtos finais de glicação não-enzimática (AGE) e à conseqüente superprodução de espécies reativas de oxigênio. Um aumento na apoptose foi constatado previamente no epitélio prostático após longos períodos de diabetes e da queda androgênica, sugerindo a influência da hiperglicemia e do estresse oxidativo nesse processo. Assim, no primeiro experimento, foi analisado o impacto do diabetes induzido por estreptozotocina no sistema antioxidante (AOS) da próstata ventral de ratos (VP) e a influência da suplementação com vitamina C (ácido ascórbico). Também foram examinadas as repercussões do estresse oxidativo na sensibilidade androgênica e cinética de proliferação e morte celular dessa glândula. Para isso, induziu-se o diabetes em ratos Wistar adultos pela estreptozotocina (4 mg/100g peso corporal), seguidos ou não do tratamento com vitamina C (150 mg/kg peso corporal/dia), via gavagem. Foram formados os seguintes grupos: controle (C), controle tratado com vitamina C (C+V), diabético (D) e diabético tratado com vitamina C (D+V). Os animais foram sacrificados após 30 dias de diabetes e a VP foi processada. Os níveis de malondialdeído (MDA) e as atividades de catalase (CAT), superoxido dismutase (SOD), glutationa peroxidadase (GPx) e glutationa S-transferase (GST) foram mensurados na próstata e no sangue. A vitamina C diminuiu os níveis de apoptose elevados pelo diabetes, porém não normalizou a proliferação celular nem protegeu contra o dano oxidativo. O AOS sangüíneo não foi afetado com um mês de diabetes, porém os níveis de CAT e GST aumentaram na glândula. O MDA e a expressão de N?-(carboxymetil) lisina (CML), um dos principais AGE, também elevaram marginalmente nos grupos diabéticos. Também foi realizado um segundo experimento de indução do diabetes pela aloxana (42 mg/kg de peso corpóreo) com ou sem tratamento com insulina (5 UI/dia) As alterações morfológicas na VP foram examinadas em cortes histológicos em historresina, segundo as diferentes faixas de glicemia. Constatou-se uma relação inversa entre a glicemia e a razão testosterona/estrógeno com o peso da VP. A atrofia nas extremidades distais dos ductos mostrou-se associada com altos valores glicêmicos. A insulina não impediu as alterações causadas pelo diabetes, principalmente quando o controle da glicemia não foi eficaz. Deste modo, o dano oxidativo é responsável, parcialmente, pelo desequilíbrio na proliferação e morte celular causados pelo diabetes. A GST é um bom indicador da defesa antioxidante na próstata nos estágios iniciais dessa desordem metabólica e o aumento de sua atividade pode estar relacionado com o subseqüente desenvolvimento de lesões malignas. Nossos dados indicam que a hiperglicemia prolongada aliada ao desequilíbrio hormonal sejam os principais responsáveis pelas alterações drásticas na VP dos animais diabéticos sem reposição de insulinaThe diabetes damages in prostate morphophysiology are well known and are triggered by insulin lack, low androgen levels and hyperglycemia. Previous researches showed an individual variation in morphological prostate response against this disease. In order to clarify the factors responsible for this variation, we examined the correlation between histological response of the prostate with glycemia, serum testosterone and estrogen levels under short term diabetes. It is known that high glucose levels lead to the formation of end products of non-enzymatic glycation (AGE) and the subsequent overproduction of reactive oxygen species. An apoptosis increase was also reported in prostatic epithelium after long periods of diabetes and androgen drift, suggesting the influence of hyperglycemia and oxidative stress in this imbalance. The first experiment was performed to evaluate the impact of estreptozotocin-induced diabetes in the antioxidant system (AOS) of rat ventral prostate (VP) and the influence of supplementation with vitamin C (ascorbic acid). The effects of oxidative stress in androgen sensitivity and proliferation and cell death kinetics, in this gland, were also assessed. For this purpose, diabetes was induced in adult male rats by streptozotocin (4 mg/100g b.w) followed or not by treatment with vitamin C (150 mg/kg b.w./day), by gavage. The following groups were formed: control (C), control treated with vitamin C (C+V), diabetic (D) and diabetic treated with vitamin C (D+V). The animals were sacrificed after 30 days of diabetes onset and the VP was processed. The malondialdehyde levels (MDA) and catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPx) and glutathione S-transferase (GST) activities were measured in the prostate and blood. Vitamin C reduced the high apoptosis levels due to diabetes, but did not normalize cell proliferation and it was not totally efficient against oxidative damage. The blood AOS was unaffected by one month of diabetes, but the CAT and GST activities were increased in the gland. The MDA levels and N?-(carboxymetil) lysine (CML) expression, one of the main AGE, were marginally increased in diabetic groups. A second experiment of diabetes induction was based in alloxana induction (42 mg/kg b.w.) with or without insulin treatment. Morphological changes in the VP were examined in histological hystoresin sections, according to different ranges of glycemia. Glucose levels and testosterone/estrogen ratio were inversely related to the VP weight. The atrophy in the distal ends of prostate ducts was associated with high blood glucose levels. Insulin does not prevent the changes caused by diabetes, especially if glycemic control is not effective. These results suggest that oxidative damage is partly responsible for the imbalance in proliferation and cell death caused by diabetes. GST is a good indicator of prostate antioxidant defense in the early stages of this metabolic disturbance and its increased activity may be related to the malignant lesions establishment. Our data indicates that prolonged hyperglycemia combined with hormonal disequilibrium are the main responsible for the drastic changes in the VP of diabetic animals without insulin replacemen