Metformin and resveratrol suppress type 2 diabetes mellitus-induced articular cartilage damage in rats associated with the inhibition of inflammation and augmentation of proteoglycans

Mirdad, Tarek M; Ebrahim, Hasnaa A; Kamar, Samaa S; Al-Gilban, Hussah M; Al-Ani, Bahjat; Haidara, Mohamed A

SUMMARY:

Induction of osteoarthritis (OA) following diabetes is characterized by a sever inflammation of the joints that can lead to disability. The cartilage content of proteoglycans can substantially be reduced, following the induction of diabetes mellitus associated with inflammation as well as knee joint injury, and the antidiabetic drug metformin combined with the anti-inflammatory agent resveratrol can prevent these deleterious effects. Therefore, insulin-independent diabetes, type 2 diabetes mellitus (T2DM) was induced in Albino rats by streptozotocin (STZ) injection (50 mg/kg) after being fed on a high carbohydrate and fat diets for 2 weeks. The protective group of rats which also received a single injection of STZ was treated daily with metformin (Met; 200 mg/kg) and resveratrol (Res; 30 mg/kg) for 12 weeks. Harvested knee joint tissues were prepared for basic histology stain and for proteoglycans staining using light microscopy. Histology images showed in diabetic rats (T2DM) OA development as demonstrated by profound injury to the knee joint and severe decrease of articular cartilage proteoglycans content, which were substantialy protected by Met+Res. Met+Res also significantly (p< 0.0001) decreased diabetes induced glycemia, dyslipidemia, and the inflammatory biomarkers, tumor necrosis factor-alpha (TNF-α), interleukin-6 (IL-6), and high sensitivity C-reactive protein (hs-CRP). In addition, there was a significant correlation between OA and glycemia, dyslipidemia, and inflammation. Collectively, we demonstrate an association between knee joint damage and biomarkers of glycemia, dyslipidemia, and inflammation in diabetes-induced OA, with metformin plus resveratrol providing protective effects.

RESUMEN:

La inducción de osteoartritis (OA) después de la diabetes se caracteriza por una inflamación severa de las articulaciones que puede conducir a la discapacidad. El contenido de cartílago de proteoglicanos se puede reducir sustancialmente, luego de la inducción de diabetes mellitus asociada con inflamación y lesión en la articulación de la rodilla sin embargo, el fármaco antidiabético metformina combinado con el agente antiinflamatorio resveratrol puede prevenir estos efectos nocivos. Por lo tanto, se indujo diabetes insulino dependiente, diabetes mellitus tipo 2 (T2DM) en ratas albinas mediante inyección de estreptozotocina (STZ) (50 mg/kg) después de haber sido alimentadas con dietas ricas en carbohidratos y grasas durante 2 semanas. El grupo protector de ratas que también recibió una inyección única de STZ fue tratado diariamente con metformina (Met; 200 mg/kg) y resveratrol (Res; 30 mg/kg) durante 12 semanas. Tejidos de la articulación de la rodilla fueon retirados y teñidos con histología básica y tinción de proteoglicanos usando microscopía óptica. Las imágenes histológicas en ratas diabéticas mostraban (T2DM) desarrollo de OA visualizadas por una lesión profunda en la articulación de la rodilla y una disminución severa del contenido de proteoglicanos del cartílago articular, los cuales estaban sustancialmente protegidos por Met+Res. Met+Res. También disminuyó significativamente (p< 0,0001) la glucemia inducida por la diabetes, la dislipidemia y los biomarcadores inflamatorios, el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), la interleucina-6 (IL-6) y la proteína C reactiva de alta sensibilidad (PCR-hs). Además, hubo una correlación significativa entre la OA y la glucemia, la dislipidemia y la inflamación. En conjunto, demostramos una asociación entre el daño de la articulación de la rodilla y los biomarcadores de glucemia, dislipidemia e inflamación en la OA inducida por diabetes, con metformina más resveratrol que brindan efectos protectores.