Protective effect of calcium dobesilate against inflammation and oxidative/nitrosative stress in the retina of a diabetic rat model

Abstract

A retinopatia diabética é uma das principais complicações da diabetes mellitus, sendo considerada uma das principais causas de perda de visão e cegueira em adultos em idade activa nos países desenvolvidos. O dobesilate de cálcio (CaD) é um derivado sintético do sulfonato de benzeno, utilizado no tratamento da retinopatia diabética. Clinicamente, a sua eficácia foi demonstrada, principalmente, através da correcção da excessiva permeabilidade vascular na retina em pacientes diabéticos e em diabetes experimental. Contudo, os mecanismos moleculares e celulares dos fármacos envolvidos nesses efeitos não estão ainda completamente esclarecidos. Os efeitos protectores do CaD podem estar relacionados com as suas propriedades antioxidantes ou, possivelmente, com uma acção anti-inflamatória. Assim, este estudo teve como principal objectivo elucidar o efeito do tratamento com o CaD na inflamação e no stress oxidativo/nitrosativo induzidos na retina pela diabetes, utilizando para isso um modelo animal de diabetes. Ratos Wistar foram divididos em 4 grupos: controlos, animais tratados com CaD, diabéticos (2 meses de duração da diabetes) e diabéticos tratados com CaD (100 mg/kg/dia; administrado oralmente durante as duas últimas semanas). Devido à natureza inflamatória da retinopatia diabética, a reactividade glial foi avaliada nas células de Müller e nos astrócitos na retina. A expressão da proteína glial fibrilar acídica (GFAP) aumentou na retina aos 2 meses de diabetes. Curiosamente, o tratamento com CaD, por si só, fez aumentar os níveis de GFAP na retina. No que diz respeito à expressão das citocinas pró-inflamatórias, foi prestada particular atenção à interleucina-1β (IL-1β) e ao factor de necrose tumoral-α (TNF-α). Os níveis de expressão destas citocinas pró-inflamatórias aumentaram nas retinas dos animais diabéticos e o tratamento com CaD preveniu esse aumento. Além disso, o stress oxidativo/ nitrosativo foi avaliado através da detecção de grupos carbonilo oxidados e de resíduos de nitrotirosina. Tal com esperado, a diabetes aumentou o stress oxidativo/nitrosativo na retina, o qual foi inibido pelo tratamento com CaD, sugerindo assim que o efeito protector do CaD se mostra inegavelmente relacionado com suas as propriedades antioxidantes. Em conclusão, estes resultados suportam resultados anteriores, mostrando que o CaD exerce efeitos protectores na retina, principalmente inibindo o stress oxidativo/nitrosativo e a inflamação. Particularmente, neste trabalho, foi demonstrada pela primeira vez a inibição da produção de citocinas pró-inflamatórias pelo CaD naretina. É também provável, que os efeitos protectores do CaD sejam essencialmente devido às suas propriedades antioxidantes.

Diabetic retinopathy is one of the most common complications of diabetes mellitus and is a leading cause of acquired blindness in working-age adults in developed countries. Calcium dobesilate (CaD) is a synthetic benzene sulfonate derivative used in the treatment of diabetic retinopathy. Its clinical effectiveness has been demonstrated mainly through a correction of the excessive vascular permeability in the retina of diabetic patients and in experimental diabetes. However, its molecular and cellular mechanisms of action are not completely elucidated. The protective effects of CaD might be due to its antioxidant properties or possibly they could also be related with an anti-inflammatory activity. Therefore, the main goal of the present study was to clarify the effects of the treatment with CaD on the inflammation and oxidative/nitrosative stress induced by diabetes in the retina of an animal model. Wistar rats were divided into four groups: controls, animals treated with CaD, diabetic (2 month diabetes duration) and diabetic treated with CaD (100 mg/kg/day; orally given, during the last 2 weeks). Given the inflammatory nature of diabetic retinopathy, glial reactivity was evaluated in Müller cells and astrocytes. Glial fibrillary acidic protein (GFAP) immunoreactivity was upregulated in the retina at 2 months of diabetes. Interestingly, CaD per se also enhanced GFAP levels in the retina. Regarding the expression of pro-inflammatory cytokines, a particular attention was given to interleukin-1β (IL-1β) and tumor necrosis factor-α (TNF-α). The expression levels of these pro-inflammatory cytokines were elevated in the retinas of diabetic animals, and CaD was able to prevent this upregulation. Oxidative/nitrosative stress was analysed by the detection of oxidized carbonyl groups and tyrosine nitration. As expected, diabetes increased the oxidative/nitrosative stress in the retina, which was inhibited by treatment with CaD, thus suggesting that the protective effect of CaD appeared undeniably related with its antioxidant properties. In conclusion, these results further support previous findings showing that CaD can exert potent protective effects in the retina, namely inhibiting oxidative/nitrosative stress and inflammation. In particular, the inhibition of the production of pro-inflammatory cytokines in the retina by CaD was demonstrated by the first time in this work. It is also likely that the protective effects of CaD are mainly due to its antioxidant properties.