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.

Diabetes mellitus is a chronic disease, which progresses with many complications such as the diabetic nephropathy (DN). P2X7 receptor is expressed in pathological conditions, in response to high concentrations of extracellular ATP, as seen in hyperglycemia. When constantly activated, P2X7 can induce inflammatory responses, leading to oxidative stress (OS) and triggering toxic biochemical processes. Coumarin derivatives, such as esculin, are mainly antioxidants but their pharmacodynamics are not yet fully understood. The aim of this study is to evaluate the effects of esculin on P2X7 expression in the kidneys of diabetic rats. In male Wistar rats 7 weeks old, diabetes was induced by a single dose of streptozotocin (60 mg/kg; i.v.); CTL group received only the vehicle. Diabetes was considered in animals with fasting glycaemia greater than 200 mg/dL, 48 hours after induction. Then, the animals received daily doses of esculin (50 mg/kg, p.o.) forming CTL+ESC and DM+ESC groups. 24-hours urine and a small aliquot of blood via retro-orbital plexus were collected for biochemical analysis. The animals were euthanized under anesthesia, at the end of the eighth week of protocol and the kidneys were collected for Western blotting analysis, using antibodies against P2X7. The results are described as mean ± SEM; significance for p<0.05. The protein content of P2X7 was significantly decreased in the renal cortex of diabetic animals that received esculin when compared to untreated diabetic animals (0.76±0.11 vs 1.33±0.21). These animals also presented lower proteinuria (38.72±4.82 vs 45.42±3.0) and urinary TBARS excretion (232.3±28.83 vs 282.0±7.2), both p<0.05 compared with untreated diabetic animals. Our data suggest that esculin treatment decreases the P2X7 receptor in diabetic animals, accompanied by reduced OS and proteinuria, an early marker of DN, pointing to a new treatment that can be applied to control the evolution of this disease.

Serralha, Robson S.; Rodrigues, Inri; Bertolini, Angela; Lima, Deyse; Nascimento, Moises; Mouro, Margaret G.; Punaro, Giovana; Visoná, Iria; Rodrigues, Adelson; Higa, Elisa M.; Laboratory of Nitric Oxide and Oxidative Stress Author Information