This study aimed at assessing the effects of Kefir, a probiotic fermented milk, on oxidative stress in diabetic animals. The induction of diabetes was achieved in adult male Wistar rats using streptozotocin (STZ). The animals were distributed into four groups as follows: control (CTL); control Kefir (CTLK); diabetic (DM) and diabetic Kefir (DMK). Starting on the 5th day of diabetes, Kefir was administered by daily gavage at a dose of 1.8 mL/day for 8 weeks. Before and after Kefir treatment, the rats were placed in individual metabolic cages to obtain blood and urine samples to evaluate urea, creatinine, proteinuria, nitric oxide (NO), thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and C-reactive protein (CRP). After sacrificing the animals, the renal cortex was removed for histology, oxidative stress and NOS evaluation. When compared to CTL rats, DM rats showed increased levels of glycemia, plasmatic urea, proteinuria, renal NO, superoxide anion, TBARS, and plasmatic CRP; also demonstrated a reduction in urinary urea, creatinine, and NO. However, DMK rats showed a significant improvement in most of these parameters. Despite the lack of differences observed in the expression of endothelial NO synthase (eNOS), the expression of inducible NO synthase (iNOS) was significantly lower in the DMK group when compared to DM rats, as assessed by Western blot analysis. Moreover, the DMK group presented a significant reduction of glycogen accumulation within the renal tubules when compared to the DM group. These results indicate that Kefir treatment may contribute to better control of glycemia and oxidative stress, which is associated with the amelioration of renal function, suggesting its use as a non-pharmacological adjuvant to delay the progression of diabetic complications.

The diabetes mellitus (DM) induces several changes, with substantial increase of reactive oxygen species (ROS). The ROS cause damage to systemic and renal microvasculature, which could be one of the mechanisms involved in the development of diabetic nephropathy (DN). The ROS modulate other substances like the nitric oxide (NO), a vasodilator with important role in the renal function. N-acetylcysteine (NAC) is an antioxidant that acts replenishing intracellular cysteine levels, which is essential for glutathione formation. The aim of this study was to evaluate the effect of early or late NAC treatment on oxidative/nitrosative stress in DN progression. All rats were submitted to unilateral nephrectomy and diabetes was induced with streptozotocin. The animals were allocated into six groups: controls that received water (CTL) or NAC (CTL + NAC); diabetic groups that received early or late, water (DM-E; DM-L) or NAC (DM + NAC-E; DM + NAC-L), started on 5th day (early) or 4th week (late) after diabetes induction, during 8 weeks. After NAC treatment, the rats were placed in individual metabolic cages to obtain urine and blood samples for analysis of metabolic profile, renal function, thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and NO. At the end of the protocol, the renal cortex was removed for TBARS, NOS evaluation, antioxidants markers and histology. The DM-E group compared to CTL showed a significant increase in glycemia and proteinuria and impaired renal function; there was a significant increase of TBARS in plasma, urine and renal tissue, and also a significant decrease in plasma NO, which were reverted after early NAC treatment. The eNOS was decreased and iNOS was increased in DM-E vs. CTL, p < 0.05. The early NAC treatment in DM rats reduced proteinuria, creatinine, urea, TBARS and iNOS and, increased creatinine clearance, NO and eNOS, increasing significantly the antioxidant defenses, promoting elevated catalase and glutathione compared to DM-E group, all p < 0.05. The late NAC treatment in diabetic rats vs.DM-E showed reduced proteinuria and TBARS excretion and higher values of creatinine clearance and NO, all statistically significant. Histological analysis of the animals in DM-E or DM-L showed significant tubular changes with degeneration and vacuolization in tubular cells, dilated tubular lumen, intense glycosidic degeneration, and discreet mesangial expansion with interstitial fibrosis area. The DM + NAC-E group showed moderate glycosidic degeneration, however, did not present tubular degeneration or fibrosis. The DM + NAC-L group showed severe glycosidic degeneration, moderate tubular cell degeneration, light and focal dilatation of the tubules, with no fibrosis. Our study showed that NAC protected the diabetic rats against renal injury, probably due to the control of oxidative stress via recovery of the NO bioavailability, showing that early NAC was more effective than late treatment. All these data suggest that NAC may be useful in the adjuvant treatment in a safe way, in the early phase of the disease. Eventually, prolonged treatment, even if it is started later, could change the natural history of the disease, delaying the complications of diabetes in renal tissue.

Previous studies in our laboratory showed that N-acetylcysteine supplementation or aerobic training reduced oxidative stress and the progression of diabetic nephropathy in rats. The P2X(7 receptor is up-regulated in pathological conditions, such as diabetes mellitus. This up-regulation is related to oxidative stress and induces tissue apoptosis or necrosis. The aim of the present study is to assess the role of P2X(7) receptor in the kidneys of diabetic rats submitted to aerobic training or N-acetylcysteine supplementation. Diabetes was induced in male Wistar rats by streptozotocin (60 mg/kg, i.v.) and the training was done on a treadmill; N-acetylcysteine was given in the drinking water (600 mg/L). By confocal microscopy, as compared to control, the kidneys of diabetic rats showed increased P2 × 7 receptor expression and a higher activation in response to 2'(3')-O-(4-benzoylbenzoyl) adenosine5'-triphosphate (specific agonist) and adenosine triphosphate (nonspecific agonist) (all p<0.05). All these alterations were reduced in diabetic rats treated with N-acetylcysteine, exercise or both. We also observed measured proteinuria and albuminuria (early marker of diabetic nephropathy) in DM groups. Lipoperoxidation was strongly correlated with P2X(7) receptor expression, which was also correlated to NO•, thus associating this receptor to oxidative stress and kidney lesion. We suggest that P2X(7) receptor inhibition associated with the maintenance of redox homeostasis could be useful as coadjuvant treatment to delay the progression of diabetic nephropathy.

Background & aims We have previously reported an increased nitrosative stress in the kidneys of diabetic animals, which was reduced by an antioxidant probiotic. The present study evaluated whether the extract of cupuaçu (EC), an antioxidant compound rich in polyphenols and theograndins, when administered at a dose that can be reasonably obtained through daily consumption, could delay the onset of diabetic complications in the kidney. Methods Mouse immortalized mesangial cells (MiMC) were placed in medium normal glucose (NG) or high glucose (HG), with or without EC (500, 100, 50 or 10 μg/mL) during 24, 48 or 72 h for analysis of viability, proliferation, nitric oxide (NO) levels and reactive oxygen species or nitrogen (ROS/RNS). Male, adult Wistar rats were distributed in 4 groups: control (CTL) and diabetic (DM) who received water; CTLEC and DMEC who received 1 mL/day of EC (1 g/mL), via gavage for 8 consecutive weeks. After, metabolic profile and renal function were evaluated and, kidneys were collected for analysis of NO, ROS, 3-nitrotyrosine (3-NT), endothelial nitric oxide synthase (eNOS), IL-6, IL-10, TNF-α and NF-κB p65. Results The MiMC showed normal viability in all groups, demonstrating that EC had no cytotoxic effect at doses on 24, 48 or 72 h. MiMC under HG presented significant increase in proliferation, NO and ROS vs. NG; these parameters were significantly reduced after 72 h of EC treatment (P < 0.05). DMEC showed a significant reduction of feed intake, ROS and NO, 3-NT, IL-6 and eNOS vs. DM (P < 0.05). Supplementation with EC at a dose consumed daily could improve control of nitrosative stress, combined with reduction of inflammatory factors, suggesting the importance of bioactive compounds as non-pharmacological adjuvant therapy to delay kidney complications in diabetic patients.

Acute kidney injury is a serious public health problem, especially in intensive care units, where patients may require dialysis support, resulting in 50% mortality.To evaluate the effects of moderate aerobic exercise on the recovery phase of acute kidney injury induced by gentamicin in rats.Male adult Wistar rats were allocated into 4 groups: W10+R30, G10+R30, W10+EX30 and G10+EX30; W10 received water (gentamicin vehicle) and G10 received gentamicin for 10days; R30 remained resting and EX30 made exercise for 30days after gentamicin suspension. Training was performed on treadmill. Blood, 24h urine and kidneys were collected for renal function and oxidative stress, antioxidant, TGF-β and histological analysis.Gentamicin treatment caused decreased renal function significant oxidative stress, reduced urinary nitric oxide and increased TGF-β. G10+R30 presented partial recovery of metabolic data, renal function and lipoperoxidation levels, although they were still altered compared to W10+R30. Besides, we observed the presence of lymphomononuclear infiltrate in the kidneys of G10+R30. G10+EX30 vs G10+R30 showed additional improvement of all the mentioned parameters, showing at histology, regeneration of the tubule epithelium.Our data suggest that moderate exercises could help in the recovery of metabolic parameters, renal function and structure on gentamicin-induced AKI, perhaps due to restoration of redox balance. This could protect the kidneys from further insults like challenges with nephrotoxic drugs or the aging per se.

Diabetes mellitus is characterized by increased levels of reactive oxygen species (ROS), leading to high levels of adenosine triphosphate (ATP) and the activation of purinergic receptors (P2X7), which results in cell death. Klotho was recently described as a modulator of oxidative stress and as having anti-apoptotic properties, among others. However, the roles of P2X7 and klotho in the progression of diabetic nephropathy are still unclear. In this context, the aim of the present study was to characterize P2X7 and klotho in several stages of diabetes in rats. Diabetes was induced in Wistar rats by streptozotocin, while the control group rats received the drug vehicle. From the 1st to 8th weeks after the diabetes induction, the animals were placed in metabolic cages on the 1st day of each week for 24 h to analyze metabolic parameters and for the urine collection. Then, blood samples and the kidneys were collected for biochemical analysis, including Western blotting and qPCR for P2X7 and klotho. Diabetic rats presented a progressive loss of renal function, with reduced nitric oxide and increased lipid peroxidation. The P2X7 and klotho expressions were similar up to the 4th week; then, P2X7 expression increased in diabetes mellitus (DM), but klotho expression presented an opposite behavior, until the 8th week. Our data show an inverse correlation between P2X7 and klotho expressions through the development of DM, which suggests that the management of these molecules could be useful for controlling the progression of this disease and diabetic nephropathy.

To evaluate the effects of esculin treatment on P2X7 receptor and mitochondrial dysfunction in the renal cortex of diabetic rats.Male Wistar rats, 7 weeks old, were unilaterally nephrectomized. Part of these animals were induced to diabetes using streptozotocin (60 mg/kg). Diabetes was confirmed 48 h after induction, with blood glucose levels ≥200 mg/dL. Part of control and diabetic animals were selected to receive daily doses of esculin (50 mg/kg), during 8 weeks. The animals were placed in metabolic cages at the eighth week of protocol for 24 h urine collection and a small aliquot of blood was collected for biochemical analysis. After this procedure, the animals were euthanized and the remaining kidney was stored for histopathological analysis, Western blotting and mitochondrial high-resolution respirometry.Although esculin did not change metabolic parameters, renal biochemical function, neither TBARS in DM rats, esculin reduced P2X7 levels in these animals and restored mitochondrial function via glycolysis substrates and β-oxidation. Besides, at the histological analysis, we observed that esculin reduced inflammatory infiltrates and collagen IV deposits as compared to diabetic group.Esculin attenuated the development of renal injuries caused by hyperglycemia, proinflammatory and oxidative mechanisms mediated by P2X7 receptor, as seen by histological findings and improved mitochondrial function in diabetic animals. This suggests that esculin could be used as an adjuvant therapy to prevent the diabetic nephropathy.

Previous studies in our laboratory have suggested that P2X7 could contribute to the progression of diabetic nephropathy and modulated klotho expression. The aim of this study was to investigate if P2X7 receptor is related to the expression of klotho in the onset of diabetic nephropathy in rats. Seven-week-old male Wistar rats weighing 210 g were all uninephrectomized; two-third of the animals were induced to diabetes with 60 mg/kg streptozotocin i.v., and one-third received its vehicle (control rats). At 4th day of the fifth week of the protocol, half of the diabetic rats received a small interfering RNA targeting for P2X7 mRNA, and the other half received its vehicle. Euthanasia was made at the eighth week. Diabetic animals reproduced all classic symptoms of the disease; besides, they showed reduced renal function and low NO bioavailability; also, SOD1, SOD2, and catalase were increased, probably due to the oxidative stress which was elevated in this situation. Metabolic data of diabetic rats did not change by silencing P2X7 receptor. For the other hand, silencing P2X7 was able to contribute to balance oxidative and nitrosative profile, ultimately improving the renal function and increasing plasma and membrane forms of klotho. These findings suggest that the management of P2X7 receptor can benefit the kidneys with diabetic nephropathy. Further studies are needed to show the therapeutic potential of this receptor inhibition to provide a better quality of life for the diabetic patient.

To evaluate the effects of P2X7 receptor blockade on renin-angiotensin system (RAS) in rats with diabetic nephropathy (DN).Wistar rats were unilaterally nephrectomized and received streptozotocin for diabetes mellitus (DM) induction; control animals (CTL) received the drug vehicle. The animals were submitted to P2X7 receptor silencing, forming the group (DM + siRNA). The animals were placed in metabolic cages for data collection and evaluation of renal function; at the end of the protocol, the kidney was removed for analysis of P2X7, renin, angiotensin-converting enzyme (ACE), ACE2, angiotensin, thiobarbituric acid reactive substance levels (TBARS), nitric oxide (NO) and qualitative histological.The metabolic profile was attenuated in DM + siRNA vs. DM and there was a significant improvement in creatinine, urea and proteinuria levels in the same group. Renin expression was significantly decreased in DM + siRNA vs. DM. ACE and ACE2 were significantly reduced in DM + siRNA vs. DM. TBARS levels were decreased and NO showed an increase in DM + siRNA vs. DM, both significant. All histological alterations were improved in DM + siRNA vs. DM.Data have shown that although silencing of the P2X7 receptor did not decrease fasting glucose, it promoted an improvement in the metabolic profile and a significant recovery of renal function, revealing a protective action by the inhibition of this receptor. This effect must have occurred due to the inhibition of RAS and the increase of NO, suggesting that the use of P2X7 receptors inhibitors could be used as adjuvant therapy against DN progression.