A long term study on the ocular lesions in streptozotocin diabetic rats

Summary

Diabetic retinopathy induced in 2 months old rats by injection of 35 mg/kg of streptozotocin was studied after a period of 6 to 12 months. None of the animals received any antidiabetic treatment, however the severity of the disease varied to a large extent. The study of the retinal vascular network done by trypsin digestion and with the electron microscope showed a focalised microangiopathy. This is characterised by an irregularity in the capillary's diameter, a cell loss mostly that of the pericytes, fusiform dilatation and occasional sacciform microanevrisms. This deterioration appears to increase with the duration of diabetes; however it is difficult to establish a correlation with the severity of the disease.

The ultrastructural changes found are the following:

• 1. An irregular thickening of the BM frequently showing striations which appear to have a periodicity like that of collagen. This is particularly evident after one year of disease.

• 2. Lipofuscine accumulation frequently appearing in the endothelial cells; this is not seen in the controls of the same age.

• 3. A splitting, vacuolisation and occasionally abundant proliferation among glial cells of the BM. These phenomena are similar to those found in ageing.

• 4. An accumulation of intra-mitochondrial or freely distributed intra-cytoplasmic glycogen found in the retinal cells and in the choriocapillary endothelium.

• 5. A degeneration of certain glial cells showing a possible relationship with capillary lesions, however it may also be independant.

A comparison was attempted with experimental microangiopathy provoked by a lathyrogenic agent (IDPN). Certain morphology similarities exist (presence of collagen fibres in the BM, proliferation between glial cells), however the differences were also very important: more diffuse lesions, a swelling of the endothelial cells, faster development and different metabolic conditions.

Zusammenfassung

Die bei der zweimonatigen Ratte durch eine Injektion von 35 mg Streptozotozin pro kg Körpergewicht hervorgerufene Retinopathia diabetica hat nach einer Dauer von 6–12 Monaten untersucht werden können. Keine Ratte hat Antidiabetica erhalten, doch die Schwere der Krankheit ist unter ihnen weitgehend verschieden. Die Untersuchung des Retinagefäßnetzes nach Trypsinverdauung und durch Elektronenmikroskop hat eine nicht generalisierte Mikroangiopathie bewiesen, welche sich durch einen unregelmäßigen Durchmesser der Kapillare, einen vorwiegend die Pericyten betreffenden Zellverlust sowie Mikroaneurysmen kennzeichnet. Die Veränderungen scheinen sich mit der Dauer des Diabetes zu vermehren; hingegen ist es schwierig, eine Korrelation mit der Schwere der Krankheit festzustellen. Die ultrastrukturellen Veränderungen bestehen in:

• 1. Unregelmäßigen Verdickungen der Basalmembran, welche öfters gestreifte Gebilde aufweisen, deren Periodizität derjenigen des Kollagens gleich ist; sie sind nach einem Krankheitsjahr besonders häufig vorhanden.

• 2. In den Endothelzellen treten öfters Lipofuscinanhäufungen auf, welche bei den gleichaltrigen normalen Versuchstieren nicht nachweisbar sind.

• 3. Mit zunehmender Dauer des Diabetes spaltet und vacuolisiert sich die Basalmembran, um dann manchmal reichlich zwischen den Glialzellen zu wuchern. Diese Erscheinungen erinnern an die Merkmale eines vorzeitigen Alterns.

• 4. Zudem kommen intramitochondriale oder freie intracytoplasmatische Glykogenanhäufungen in den Netzhautzellen und im Endothel der Choriocapillaris vor.

• 5. Endlich erleiden gewisse Glialzellen eine möglicherweise mit den Capillarschäden verbundene, doch vielleicht auch unabhängige Entartung.

Ein Vergleich wurde versucht mit der durch einen lathyrogenen Wirkstoff (IDPN) verursachten Mikroangiopathie. Es bestehen gewisse morphologische Ähnlichkeiten (Vorhandensein von kollagenähnlichen Fasern in der Basalmembran, Wucherung zwischen den Glialzellen), aber auch wichtige Verschiedenheiten: umfassendere Schäden, Aufschwellung von Endothelzellen, viel schnelleres Fortschreiten, andere metabolische Verhältnisse.