Oxidative stress is present in the diabetic state. Our work has focused on its presence in peripheral nerves. Antioxidant enzymes are reduced in peripheral nerves and are further reduced in diabetic nerves. That lipid peroxidation will cause neuropathy is supported by evidence of the development of neuropathy de novo when normal nerves are rendered α-tocopherol deficient and by the augmentation of the conduction deficit in diabetic nerves subjected to this insult. Oxidative stress appears to be primarily due to the processes of nerve ischemia and hyperglycemia auto-oxidation. The indexes of oxidative stress include an increase in nerve, dorsal root, and sympathetic ganglia lipid hydroperoxides and conjugated dienes. The most reliable and sensitive index, however, is a reduction in reduced glutathione. Experimental diabetic neuropathy results in myelinopathy of dorsal roots and a vacuolar neuropathy of dorsal root ganglion. The vacuoles are mitochondrial; we posit that lipid peroxidation causes mitochondrial DNA mutations that increase reduced oxygen species, causing further damage to mitochondrial respiratory chain and function and resulting in a sensory neuropathy, α-lipoic acid is a potent antioxidant that prevents lipid peroxidation in vitro and in vivo. We evaluated the efficacy of the drug in doses of 20, 50, and 100 mg/kg administered intraperitoneally in preventing the biochemical, electrophysiological, and nerve blood flow deficits in the peripheral nerves of experimental diabetic neuropathy, α-lipoic acid dose- and time-dependently prevented the deficits in nerve conduction and nerve blood flow and biochemical abnormalities (reductions in reduced glutathione and lipid peroxidation). The nerve blood flow deficit was 50% (P < 0.001). Supplementation dose-dependently prevented the deficit; at the highest concentration, nerve blood flow was not different from that of control nerves. Digital nerve conduction underwent a dose-dependent improvement at 1 month (P < 0.05). By 3 months, all treated groups had lost their deficit. The antioxidant drug is potentially efficacious for human diabetic sensory neuropathy.

To determine whether lipoic acid (LA) will reduce oxidative stress in diabetic peripheral nerves and improve neuropathy.We used the model of streptozotocin-induced diabetic neuropathy (SDN) and evaluated the efficacy of LA supplementation in improving nerve blood flow (NBF), electrophysiology, and indexes of oxidative stress in peripheral nerves affected by SDN, at 1 month after onset of diabetes and in age-matched control rats. LA, in doses of 20, 50, and 100 mg/kg, was administered intraperitoneally five times per week after onset of diabetes.NBF in SDN was reduced by 50%; LA did not affect the NBF of normal nerves but improved that of SDN in a dose-dependent manner. After 1 month of treatment, LA-supplemented rats (100 mg/kg) exhibited normal NBF. The most sensitive and reliable indicator of oxidative stress was reduction in reduced glutathione, which was significantly reduced in streptozotocin-induced diabetic and alpha-tocopherol-deficient nerves; it was improved in a dose-dependent manner in LA-supplemented rats. The conduction velocity of the digital nerve was reduced in SDN and was significantly improved by LA.These studies suggest that LA improves SDN, in significant part by reducing the effects of oxidative stress. The drug may have potential in the treatment of human diabetic neuropathy.

Depletion of cellular antioxidant defense mechanisms and the generation of oxygen free radicals by advanced glycation end products (AGEs) have been proposed to play a major role in the pathogenesis of diabetic vascular complications. Here we demonstrate that incubation of cultured bovine aortic endothelial cells (BAECs) with AGE albumin (500 nmol/l) resulted in the impairment of reduced glutathione (GSH) and ascorbic acid levels. As a consequence, increased cellular oxida-tive stress led to the activation of the transcription factor NF-KB and thus promoted the upregulation of various NF-KB-controlled genes, including endothelial tissue factor. Supplementation of the cellular antiox-idative defense with the natural occurring antioxidant α-lipoic acid before AGE albumin induction completely prevented the AGE albumin–dependent depletion of reduced glutathione and ascorbic acid. Electrophoretic mobility shift assays (EMSAs) revealed that AGE albumin-mediated NF-KB activation was also reduced in a time- and dose-dependent manner as long as α-lipoic acid was added at least 30 min before AGE albumin stimulation. Inhibition was not due to physical interactions with protein DNA binding, since α-lipoic acid, directly included into the binding reaction, did not prevent binding activity of recombinant NF-KB. Western blots further demonstrated that α-lipoic acid inhibited the release and translocation of NF-KB from the cytoplasm into the nucleus. As a consequence, α-lipoic acid reduced AGE albumin-induced NF-KB mediated transcription and expression of endothelial genes relevant in diabetes, such as tissue factor and endothelin-1. Thus, supplementation of cellular antioxidative defense mechanisms by extracellularly administered α-lipoic acid reduces AGE albumin-induced endothelial dysfunction in vitro.

OBJECTIVE To evaluate the efficacy and safety of α-lipoic acid (ALA) over 4 years in mild-to-moderate diabetic distal symmetric sensorimotor polyneuropathy (DSPN). RESEARCH DESIGN AND METHODS In a multicenter randomized double-blind parallel-group trial, 460 diabetic patients with mild-to-moderate DSPN were randomly assigned to oral treatment with 600 mg ALA once daily (n = 233) or placebo (n = 227) for 4 years. Primary end point was a composite score (Neuropathy Impairment Score [NIS]–Lower Limbs [NIS-LL] and seven neurophysiologic tests). Secondary outcome measures included NIS, NIS-LL, nerve conduction, and quantitative sensory tests (QSTs). RESULTS Change in primary end point from baseline to 4 years showed no significant difference between treatment groups (P = 0.105). Change from baseline was significantly better with ALA than placebo for NIS (P = 0.028), NIS-LL (P = 0.05), and NIS-LL muscular weakness subscore (P = 0.045). More patients showed a clinically meaningful improvement and fewer showed progression of NIS (P = 0.013) and NIS-LL (P = 0.025) with ALA than with placebo. Nerve conduction and QST results did not significantly worsen with placebo. Global assessment of treatment tolerability and discontinuations due to lack of tolerability did not differ between the groups. The rates of serious adverse events were higher on ALA (38.1%) than on placebo (28.0%). CONCLUSIONS Four-year treatment with ALA in mild-to-moderate DSPN did not influence the primary composite end point but resulted in a clinically meaningful improvement and prevention of progression of neuropathic impairments and was well tolerated. Because the primary composite end point did not deteriorate significantly in placebo-treated subjects, secondary prevention of its progression by ALA according to the trial design was not feasible.