Abstract

After lower limb ischemia, different pathological changes can be seen in lungs. In this study, we measured the levels of malonyldialdehyde ( MDA ) and Gltathion in lung tissue following the lower limb ischemia / reperfusion injury.

Sixteen Sprague Dawley type rats were divided into two groups. In grup A ( n=8 ) control grup, abdomen was opened and abdominal aorta was explored, and then basal lung MDA and GSH levels were measured. In Grup B (n=8), abdominal aorta was clamped for 45 minutes, then reperfused. In this grup rats were sacrified after 48 hours and their lungs were taken for MDA and GSH analysis. In study group, Statistically significant high MDA levels and in control group statistically low GSH levels means that after acute lower limb ischemia, free oxygen radicals within the lungs were increased and glutathion level, as a protective mechanism, was decreased.

In conclusion, with lower limb I / R injury, free oxygen radical system mediates the pathological changes within lungs beside the other factors.

Akut alt ekstremite İskemi / Reperfüzyon ( İ / R) hasarı özellikle aort cerrahisinde aortaya geçici süreyle klemp uygulanması sonucu ortaya çıkmaktadır. Hem iskemik kalan ekstremitede ( lokal hasar ) hem de iskemik alanın dışındaki bölgelerde ( uzak organ hasarı ) hasar ortaya çıkabilmektedir. Özellikle alt ekstremite İ / R dönemi sonrası ortaya çıkan uzak organ hasarında, akciğerler hedef organ konumundadır ve klinik olarak büyük önem taşımaktadır [1]. Bir çalışmada, Zimon ve arkadaşları, akut alt ekstremite iskemisi gelişen ve cerrahi tedavi uygulanan 70 hastada, erken postoperatif dönemde %64 oranında pulmoner komplikasyon bildirmişler ve pre-operatif iskemi süresi ile oluşan akciğer hasarının şiddeti arasında belirgin bir korelasyon göstermişlerdir [2]. Akut alt ekstremite İ/R dönemi sonunda ortaya çıkan akciğer hasarının mekanizması tam olarak bilinmemektedir. Plazmada ve dokuda artmış serbest oksijen radikalleri, çeşitli sitokinler ( IL-6 / IL-8 / TNF-_ ), trombosit aktife edici faktör ( PAF ), eicosanoid ve lökotrien salınımı gibi birçok mekanizma bildirilse de bu konuda kesin bir konsensus ortaya konulamamıştır [ 1, 3-5 ].

Bu çalışmada akut alt ekstremite İ / R olayı ile akciğerde doku hasarı oluşup oluşmadığını tespit etmek amacıyla oksidan bir madde olan MDA ve dokuda oksidan strese karşı koruyucu bir sistem olarak görev yapan GSH seviyesine bakılmıştır. Çalışmadaki amaç akut alt ekstremite İ / R dönemi sonunda akciğerlerde serbest oksijen düzeyini belirlemek ve oluşan uzak organ hasarında serbest oksijen radikal sisteminin önemini ortaya çıkartmaktır.

Methods

Çalışmada 16 adet 320-370 gram ağırlığında Spraque Dawley cinsi sağlıklı sıçanlar kullanılmıştır. Hayvanlar randomize olarak iki gruba ayrılmışlardır. Grup A ( n=8 ); kontrol grubu ve Grup B ( n=8 ); iskemi grubu. Grup A' daki sıçanlar thiopental ( 40 mg/kg, IM ) ile uyutulduktan sonra operasyon masasına alındı ve steril şartlar altında orta hattan laparotomi yapılarak batınları açıldı. Retroperitona girilerek abdominal aorta eksplore edildi, başka hiçbir işlem yapılmadan batın kapatıldı ve hayvanlar kafeslerine alındı. Grup B' deki sıçanlarda ise distal abdominal aorta iliyak bifürkasyonun hemen proksimalinden koroner bulldog klempi kullanılarak 45 dakikalık süre ile klemplendi ve bu süre sonunda klemp açılarak reperfüzyon sağlandı. İşlem sonrası batın kapatılarak hayvanlar kafeslerine alındı. 48 saat sonra her iki gruptaki sıçanlar letal thiopental dozu ile sakrifiye edildi ve torakotomi yapılarak akciğerleri MDA ve GSH seviyelerinin tespiti için çıkartıldı.

Verilerimizin istatistiksel olarak değerlendirilmesi Marmara Üniversitesi Tıp Fakültesi Biyoistatistik Anabilim Dalı'nda yapılmıştır. Sonuçlar ortalama değer ± standart sapma olarak ifade edilmiş ve p < 0.05 ise istatistiksel olarak anlamlı kabul edilmiştir. Gruplar arası fark olup olmadığını araştırmak amacıyla Student's t testi kullanılmıştır.

Discussion

Akut alt ekstremite İ / R olayı sonrası ortaya çıkan akciğer hasarı önemli derecede postoperatif mortalite ve morbiditeye sebep olmaktadır. Hipoksemi, pulmoner hipertansiyon, azalmış akciğer kompliansı ve nonhidrostatik pulmoner ödem İ / R hasarı oluşan akciğer hasarının birer bulgusu olarak ortaya çıkmakta ve klinik olarak tamamen subklinik seyreden geçici bir durumdan ( akut akciğer hasarı ) ARDS' ye ( Adult Respiratuar Distress Syndrome ) kadar gidebilen ciddi bir tabloya yol açabilmektedir [ 2 ]. Moleküler olarak akut alt ekstremite İ / R hasarı sonrası vücutta lokal ve sistemik enflamatuar bir yanıt ortaya çıkmakta ve buna bağlı plazmada artmış pro-enflamatuar ajanlarla birlikte ( sitokinler, araşidonik asit derivativleri, trombosit aktive edici faktör, kompleman ), artmış serbest oksijen radikalleri ve nötrofil infiltrasyonu oluşan uzak organ hasarında rol oynayan etkenlerdir [ 6, 7 ].

Son yıllarda özellikle aort cerrahisi sonrası iskemi/reperfüzyon hasarına maruz kalmış dokularda artan IL - 8 seviyesi için mRNA genetik ekspresyonundaki artışın sorumlu olduğu gösterilmiştir [ 7, 8 ]. Hasarı başlatan mekanizma ne olursa olsun sonuç olarak artmış polimorfonükleer lökosit ( PMNL ) aktivitesi, kemoatraksiyonu ve infiltrasyonu, en sonunda PMNL degranulasyonuna sebep olmaktadır. Degranulasyon sonrası artan serbest oksijen radikalleri ve proteazlar akciğer endotel hasarına ve buna bağlı gelişen artmış pulmoner kapiller permeabiliteye sebep olmaktadır [ 9, 10 ]. Anti-oksidan maddelerin akut İ / R hasarı sonrası görülen uzak organ hasarına karşı koruyucu etkisi çeşitli çalışmalarda gösterilmiştir [ 6 ]. Punch ve arkadaşları serbest oksijen radikal inhibitörlerinin akut alt ekstremite iskemi / reperfüzyon olayı sonrası ortaya çıkan pulmoner mikrovasküler permeabilite artışı ve nötrofil akümülasyonunu engellediğini göstermişlerdir [ 11 ]. Bizim çalışmamızda, akciğerlerdeki serbest radikal seviyesinin çalışma grubunda, kontrol grubuna göre anlamlı derecede yüksek olması ve oksidan strese karşı koruyucu etkisi olan GSH değerlerinin de anlamlı derecede düşük bulunması, akciğerlerde serbest oksijen radikallerinin de içinde bulunduğu birçok mekanizma ile doku hasarının oluştuğunu göstermektedir. Ayrıca klinikte özellikle aort cerrahisinde, aort-krosklemp süresinin uzadığı vakalarda postoperatif oksidan strese bağlı akciğer hasarı ve buna bağlı sekeller değişik anti-oksidan ilaçların kullanılması ile azaltılabilir veya engellenebilir.

Mevcut literatür bilgisinin yanısıra İ / R hasarı sonrası gelişen uzak organ hasarında anti-oksidan ilaçların etkinliği daha fazla klinik ve laboratuar çalışması ile desteklenmesi gerekmektedir.

Conclusion

Kırksekizinci saatte Grup A ve Grup B' deki MDA ve GSH değerleri Şekil 1 ve Şekil 2' de gösterilmiştir. Grup A' da ortalama MDA değeri 69.25±7.68 nanomol/gr doku iken grup B' de 103.5±12.6 nanomol/gr doku olarak bulunmuştur ( p=0.01 ). Her iki gruptaki ortalama GSH değerleri Grup A' da 1.01±0.2 mikromol/gr doku iken grup B' de 0.72±0.12 mikromol/gr doku olduğu tespit edilmiştir ( p=0.03 ).

Kırksekizinci saatte grup A ile grup B arasında MDA değerlerinde artma ile GSH değerlerindeki azalma istatistiksel olarak anlamlı bulunmuş ve akciğerlerde akut alt ekstremite İ / R dönemi sonrası değişen oksidan stresi göstermektedir.

References

1) Fantini GA, Conte MS: Pulmonary failure following lower torso ischemia: clinical evidence for a remote effect of reperfusion injury. Am J Surg 1995; 61:316-9.

2) Zimon IN, Mavlianova NA: Respiratory disorders in patients with acute arterial occlusion of legs and ischemic syndrome. Khirurgiia 1997;16-8.

3) Groeneveld AB, Raijmakers PG, Rauwerda JA, et al: The inflammatory response to vascular surgery-associated ischemia and reperfusion in man:effect of postoperative pulmonary function. Eur J Endovasc Surg 1997 ;14:351-9.

4) Gregory CG, Burress, Lyle LM, Thomas SH, at al. Attenuation of skeletal muscle ischemia / repefusion by tumor necrosis factor. J Vasc Surg 1999;29:370-6.

5) Bengisun U, Köksoy C, Bengisu JS, et al: Ischemia and reperfusion of pulmonary hypertension and leukosequestration following lower limb ischemia. Prost Leuko Essen Fatty Acids 1997;56: 117-20.

6) McGuire, Liu P, Jaeschke H. Neutrophil-included lung damage after hepatic ischemia and endotoxemia. Free Radic Biol Med 1996;20: 189-97.

7) Graeme MR. Ischemia / reperfusion, inflammatory responses and acute lung injury. Thorax 1997;52:841-2.

8) Karakurum M, Shreeniwas R, Chen J, et al: Hypoxic induction of interleukin - 8 gene expression in human endothelial cells. J Clin Invest 1994;93:1564-70.

9) Raijmakers PG, Groeneveld AB, Rauwerda JA, et al: Acute lung injury after aortic surgery: the relation between lung and leg microvascular permeability to 111indium-labelled transferrin and circulating mediators. Thorax 1997 ;52:866-71

10) Van Griensven M, Stalp M, Seekamp A: Ischemia-reperfusion directly increases pulmonary endothelial permeability in vitro. Shock 1999;11: 259-63.

11) Punch J, Rees R, Cashmer B, et al: Acute lung injury following reperfusion ischemia in the hind limbs of rats.J Trauma 1991; 31: 760-5.