Ultrastructural alterations of the striated muscle cells in diabetes mellitus

Riassunto

In 11 diabetici di differenti età, sesso e durata della malattia, sono state riscontrate alterazioni ultrastrutturali delle fibrocellule muscolari striate, oltre a quelle ben note a carico della parete capillare. Nei frammenti bioptici di tessuto muscolare, prelevati dalla gamba di tutti i pazienti, sono state messe in evidenza le seguenti alterazioni ultrastrutturali: ripiegamento del sarcolemma, diminuzione di numero dei mitocondrî e modificazioni della loro forma, allargamento degli spazî interfibrillari con notevole accumulo di granuli di glicogeno, modificazioni variabili a carico delle miofibrille e rarefazione dei miofilamenti. Talvolta si osservava rottura delle miofibrille a livello delle bande A (più raramente a livello delle bande I), con conseguente spostamento dei frammenti. La presenza di numerosi vacuoli nel sarcoplasma era reperto piuttosto comune. Le alterazioni di cui sopra sono simili a quelle che si riscontrano nell'ipoalimentazione e nell'ischemia sperimentali e sembra probabile che nel diabete il ricambio delle proteine sia alterato al pari di quello dei glicidi e dei lipidi.

Résumé

En plus de celles bien connues de la paroi capillaire, des altérations ultrastructurelles ont été mises en évidence — chez 11 diabétiques de différents âge, sexe et durée de la maladie — dans les fibrocellules musculaires striées. Sur des fragments de tissu musculaire prélevés par biopsie de la jambe de chaque patient, on a observé: repliement du sarcolemme, diminution du nombre des mitochondres et modifications de leur forme, élargissement des espaces interfibrillaires avec accumulation importante de granules de glycogène, modifications variables des myofibrilles et raréfaction des filaments. Parfois on a pu observer la rupture des myofibrilles au niveau des bandes A (plus rarement des bandes I), avec déplacement des fragments. La présence de vacuoles dans le sarcoplasme était assez fréquente. Les altérations ci-dessus sont semblables à celles que l'on retrouve dans l'hypoalimentation et l'ischémie expérimentales; il semble probable que dans le diabète il y ait, en plus de celles des métabolismes glucidique et lipidique, une altération du métabolisme des protéines.

Resumen

En once diabéticos de diferentes edades, sexo y duración de la enfermedad, se han observado alteraciones ultraestructurales de las fibrocélulas musculares estriadas además de las ya consabidas a cargo de la pared capilar. En los fragmentos biópticos de tejido muscular procedentes de la pierna de cada enfermo, se han puesto en evidencia las siguientes alteraciones ultraestructurales: flexión del sarcolema, disminución del número de mitocondrios y modificaciones de su forma, dilatación de los espacios interfibrilares con notable acumulación de gránulos de glicógeno, modificaciones variables a cargo de las miofibrilas y rarefacción de los miofilamentos. A veces se observó la rotura de las miofibrilas a nivel de las bandas A (más raramente a nivel de las bandas I), con consiguiente desplazamiento de los fragmentos. La presencia de numerosas vacuolas en el sarcoplasma se puede considerar como un fenómeno más bien común. Las alteraciones que terminamos de enumerar son semejantes a las que se observan en la hipoalimentación y en la isquemia experimentales y parece probable que en los casos de diabetes el metabolismo de las proteínas sufra alteraciones al igual que el de los glúcidos y el de los lípidos.

Zusammenfassung

Bei 11 Diabetikern unterschiedlichen Alters, Geschlechtes und Krankheitsdauer wurden auch ultrastrukturelle Veränderungen der gestreiften Muskelzellen beobachtet, ausser den bekannten Veränderungen der Kapillarwand. In den Muskelbiopsien, die bei allen Patienten am Bein entnommen wurden, zeigten sich folgende ultrastrukturelle Veränderungen: Fältelung des Sarkolemms, zahlenmässige Verminderung und veränderte Form der Mitochondrien, Verbreiterung der interfibrillären Zwischenräume mit beachtlicher Ansammlung von Glykogenkörnchen, unterschiedliche Veränderungen der Myofibrillen und Rarefaktion der Myofilamente. Gelegentlich wird auch der Bruch der Myofibrillen am A-Streifen (seltener am I-Streifen) mit darauf folgender Verschiebung der Fragmente beobachtet. Diese Veränderungen ähneln denjenigen, welche bei Unterernährung und bei der experimentellen Ischämie beobachtet werden und es erscheint glaubhaft, dass beim Diabetes neben dem Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsel auch der Eiweißstoffwechsel verändert ist.

Summary

Marked ultrastructural changes in striated muscle cells, as well as the known ones in the capillary wall, were found in 11 diabetics of both sexes and various ages and with variable duration of the disease. Leg muscle biopsy specimens, taken from all the patients, disclosed the following ultrastructural changes: folding of the sarcolemma, decrease in the number of mitochondria and changes in their shape, widening of the interfibrillar spaces with considerable accumulation of glycogen granules, variable changes in myofibrils and rarefaction of myofilaments. Sometimes myofibrils were broken at the A strips (more rarely at the I strips) with consequent displacement of the fragments. The presence of many vacuoles in the sarcoplasm was quite a common finding. The above alterations are similar to those found in experimental undernutrition and ischemia and it seems likely that in diabetes the protein metabolism is disturbed as well as the carbohydrate and lipid metabolism.