ISSN : 1301-5680
e-ISSN : 2149-8156
Turkish Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery     
The effect of beta-glucan on kidney injury in experimental aortic ischemia-reperfusion
Şenol Gülmen1, Duygu Kumbul Doğuç2, Berit Gökçe Ceylan3, Nesibe Kahraman Çetin4, İbrahim Meteoğlu4, Hüseyin Okutan1, Ahmet Öcal5
1Süleyman Demirel Üniversitesi Tıp Fakültesi, Kalp ve Damar Cerrahisi Anabilim Dalı, Isparta
2Süleyman Demirel Üniversitesi Tıp Fakültesi, Biyokimya Anabilim Dalı, Isparta
3Süleyman Demirel Üniversitesi Tıp Fakültesi, Anestezi ve Reanimasyon Anabilim Dalı, Isparta
4Adnan Menderes Üniversitesi Tıp Fakültesi, Patoloji Anabilim Dalı, Aydın
5Özel Konak Hastanesi, Kalp ve Damar Cerrahisi Bölümü, Kocaeli
DOI : 10.5606/tgkdc.dergisi.2011.019

Abstract

Background: In this experimental study, we investigated the effect of Β-glucan on ischemia-reperfusion injury (IR) in kidneys occuring after occlusion-reperfusion of rat infrarenal abdominal aorta (IAA).

Methods: Thirty-two Wistar-albino rats were randomized into four groups with equal number of rats (n=8) as follows: The control group (sham laparotomy), control + Β-glucan, aortic IR, aortic IR + Β-glucan. In the two groups in which aortic IR was used, 120 minutes of ischemia by clamping of the IAA followed by 120 minutes of reperfusion after removal of the clamp were performed. Β-glucan was orally administered at a dose of 50 mg/kg by intragastric gavage twice a day for 10 days. The rats are sacrificed under deep anesthesia and the kidney tissues were removed. The tissue levels of malondialdehyde (MDA), superoxide dismutase (SOD), catalase and myeloperoxidase (MPO) were measured and kidney tissue specimens were examined histopatologically.

Results: Biochemical analysis showed that aortic IR significantly increased (p<0.05 vs control) while Β-glucan significantly decreased (p<0.05 vs aortic IR) the kidney tissue levels of MDA, SOD, catalase and MPO. Histologically, in the aortic IR group, focal glomerular necrosis, dilatation of Bowman's capsule, tubular epithelial degeneration, tubular epithelial necrosis, tubular dilatation, interstitial inflammatory infiltration and congestion were significantly increased when compared to the control group (p<0.05 vs control). However, in aortic IR + Β-glucan group, all of these parameters were significantly decreased when compared to the aortic IR group (p<0.05 vs aortic IR).

Conclusion: The results of this experimental study shows that Β-glucan attenuates the kidney injury induced by infrarenal abdominal IR in rats. We think that Β-glucan may decrease oxidative stres, lipid peroxidation, and leucocyte infiltration.

İnfrarenal abdominal aort cerrahisi sırasında cerrahi teknik olarak uygulanan kros klemp ve sonrasında kros klempin kaldırılmasının aortik iskemi-reperfüzyon (İR) hasarının gelişimi ile sonuçlandığı bilinmektedir.[1] Aortik IR hasarı sonucu ortaya çıkan; serbest oksijen radikalleri (SOR)'nin oluşumu, sistemik vazokonstrüktif mediatörler, nötrofil aktivasyonu, lipid peroksidasyonu ve sistemik enflamatuvar yanıt uzak organ hasarına neden olmaktadır.[1,2] Bu nedenle aortik İR'nin i ndüklediği böbrek hasarı; aort cerrahisi sonrası yüksek mortalite ile seyreden akut renal yetmezlik gelişiminde önemli bir komplikasyon olarak kabul edilmektedir.[3]

Beta (Β)-glukanlar; ekmek maya hücre (Saccharomyces cerevisiae) duvarından elde edilen çok dallı glukoz polimerleridir ve temel besin maddesi olan tahılların ana yapısını oluşturur.[4] Günümüzde sıkça karşılaşmaya başladığımız ve bir ucu maya hücrelerine uzanan probiyotik tanımı temelinde Β-glukanlar üzerine yapılan çalışmalar yoğunlaşmıştır. Beta-glukan immün sistem üzerine etkileri bilinen, toksik ve yan etkisi olmayan güçlü immünostimülatör olarak tanımlanmaktadır.[5] Bunun dışında; tümör gelişiminin inhibisyonu,[6] antibakteriyal, antiviral, antifungal ve anti parazitik etki,[7,8] sitokin üretiminin tetiklenmesi, makrofaj aktivasyonu,[9] lipid düşürücü özellik,[10] radyasyona karşı koruyucu etki, yara iyileşmesini hızlandırıcı ve hematopoetik etkileri yapılan çalışmalarda bildirilmiştir.[11,12]

Ayrıca Β-glukanın majör abdominal cerrahide ameliyat sonrası infeksiyon ve mortalite oranlarını anlamlı şekilde azalttığı bildirilmiştir.[13] Bu yararlı etkilerinden dolayı son zamanlarda Β-glukan molekülü üzerine odaklanılmış ve genellikle deneysel sepsis modellerinde uzak organ hasarına etkileri araştırılmıştır. Bu yararlı etkilerinin altında yatan temel mekanizmanın ise antioksidan etki olduğu ileri sürülmektedir.

Ancak Β-glukanın infrarenal abdominal aort (İAA) cerrahisinde aortik İR'ye bağlı uzak organ hasarı üzerine etkileri yeterince açık değildir. Bu deneysel çalışmada, Β-glukanın aortik İR sonrası oluşan böbrek hasarına etkisi araştırıldı. Bu amaçla sıçan böbrek doku örneklerinde malondialdehid (MDA), süperoksit dismutaz (SOD), katalaz ve miyeloperoksidaz (MPO) aktiviteleri ölçüldü ve histopatalojik inceleme yapıldı.

Methods

Bu çalışmada Süleyman Demirel Üniversitesi Deney Hayvanı Üretim Laboratuvar'ından temin edilen, her iki cinsiyetten ve ortalama ağırlıkları 200-250 gr olan 32 adet Wistar-Albino cinsi sıçan kullanıldı. Sıçanlar rastgele ve eşit sayıda (n=8) üç gruba ayrıldı. Sıçanlar deney öncesi 10 gün süre ile tel kafeslerde, 12 saat gece 12 saat gündüz sirkadiyan ritimde, ortam sıcaklığı 24-26 °C ve nem oranı %50-60 olacak şekilde tutuldu. Sıçanların beslenmesinde standart ticari pellet yemi ve şehir içme suyu kullanıldı. Sıçanların yemleri, çalışmadan 12 saat öncesinde kesildi ancak bu dönemde su içmelerine izin verildi. Tüm sıçanların bakımları; Tıbbi Araştırmalar Ulusal Derneği tarafından biçimlendirilen ‘Deney Hayvanlarının Bakım Prensipleri'ne ve Laboratuvar Hayvanı Kaynakları Enstitüsü tarafından hazırlanıp Ulusal Sağlık Enstitüsü tarafından yayınlanan (NIH basım no. 85–23, 1985 revize edildi) ‘Laboratuvar Hayvanlarının Bakım ve Kullanımı için Kılavuz'a uygun olarak yapıldı. Çalışma protokolü ve deneysel yöntem Süleyman Demirel Üniversitesi Etik Kurulu tarafından onaylandı (17.02.2009 tarih ve 01/08 sayılı Etik Kurul kararı).

Deney modeli
Sıçanlar, eşit sayıda (n=8) ve rastgele olarak dört gruba ayrıldı. Kontrol grubunda laparotomi ve İAA diseksiyonu yapıldı ancak İAA'ya oklüzyon uygulanmadı. Aortik İR grubunda, İAA atravmatik mikrovasküler klemp ile klemplenerek 120 dakika iskemi, sonrasında klemp kaldırılarak 120 dakika reperfüzyon uygulandı. AİR + Β-glukan ve ilaç + Β-glukan grubundaki sıçanlara deney öncesi 10 gün boyunca, 50 mg/kg/gün Β-glukan (Mustafa Nevzat İlaç Sanayii A.Ş. Türkiye) 2 cc serum fizyolojik solüsyonda çözündürülerek iki eşit dozda oragastrik gavaj ile uygulandı.

Aortik iskemi-reperfüzyon
Deney başlangıcında; intramusküler enjeksiyon ile 50 mg/kg dozda ketamine hydrocholoride (Ketalar® flakon, Parke-Davis, USA) verilerek anestezi sağlandı. İşlem, bir ısıtma lambası altında, sıçanlar supin pozisyonda iken gerçekleştirildi. Ciltleri aseptik olarak hazırlanan sıçanlara orta hat laparotomi yapıldı. Bağırsakların ıslak gazlı bez yardımıyla uzaklaştırılmasının ardından İAA dikkatli bir şekilde explore edildi. İnfrarenal abdominal aorta, atravmatik mikrovasküler klemp (vascu-statts II®, midi straight 1001-532; Scanlan Int., St. Paul, MN, USA) konuldu. Yüz yirmi dakika sonra İAA'daki mikrovasküler klemp kaldırıldı ve 120 dakika süreyle reperfüzyon sağlandı. Aortik iskemi klempleme işlemi sırasında distal aortta pulsasyonun kaybolmasıyla, aortik reperfüzyon ise klempin kaldırılması sonrası distal aortta pulsasyonun geri gelmesiyle onaylandı. Böylece “no-reflow” fenomeni ekarte edildi. Kontrol grubuna laporotomi ve İAA diseksiyonu eşit sürede (240 dakika) uygulandı ancak İR oluşturulmadı. İskemireperfüzyon dönemlerinde peritoneal boşluktan ısı ve sıvı kaybını en az miktara indirmek için; İAA'ya klemp konulduktan ve kaldırıldıktan sonraki dönemlerde, peritoneal boşluğa serum fizyolojik uygulandı ve batın insizyonu geçici olarak ıslak gazlı bez ile sarılarak kapatıldı. Reperfüzyon süresi sonunda tüm sıçanlar sakrifiye edildi ve böbrek doku örnekleri alındı. Böbrek doku örneklerinin bir kısmı biyokimyasal inceleme yapılıncaya kadar -800 °C'de saklandı. Histopatolojik doku örnekleri ise değerlendirme yapılıncaya kadar %10'luk formaldehid solüsyonu içinde saklandı.

Biyokimyasal işlemler
Eksi 800 °C'de saklanmış olan sıçan doku örnekleri oda sıcaklığına getirilerek serum fizyolojik ile yıkandı. Daha sonra %10'luk homojenat elde etmek için, %0.05 sodyum azid içeren 100 mmol/L soğuk fosfat tamponu (PH=7.4) içinde homojenize edildi (Ultra-Turrax T25, Janke and Kungel GmbH & Co., KG Staufen, Almanya). Bu homojenatlara 30 dakika süre ile ultrason dalgası uygulandı (Sonoplus UW 2070, Bandelin Electronic, Berlin Almanya) ve ardından süpernatan elde etmek için santrifüj edildi (5000 g'de 10 dakika). Süpernatanlar biyokimyasal incelemeler için kullanılıncaya kadar –800 °C'de saklandı. Süpernatanın protein içeriği Lowry yöntemi ile saptandı.[14]

Malondialdehid ölçümü
Lipid peroksidasyonun son ürünü olan MDA düzeyleri, Draper ve Hadley'in çift ısıtma yöntemi ile belirlendi.[15] Bu yöntemde, MDA ile thiobarbitürik asit reaksiyonunun meydana getirdiği renk oluşumu spektrofotometrik ölçümle değerlendirilir. Bu amaçla, 100 gr/l'lik trikloroasetik asit solüsyonundan 2.5 ml, her santrifüj tüpünde 0.5 ml seruma (süpernatan) eklenerek 15 dakika süreyle kaynayan su banyosuna tabi tutuldu. Musluk suyu altında soğutulan tüpler 1000 g hızda 10 dakika santrifüj edildikten sonra elde edilen materyalin 2 ml'si, 6.7 g/l'lik thiobarbitürik solüsyonunun 1 ml'sine eklenerek 15 dakika kaynayan su banyosunda tutuldu. Bu solüsyon musluk suyunda soğutulduktan sonra absorbansı 532 nm'lik spektrofotometre ile (Shimadzu UV-1601, Shimadzu, Kyoto, Japonya) ölçüldü. Malondialdehid düzeyi, MDA-thiobarbitürik asit kompleksinin emilim katsayısı (emilim katsayısı e: 1.56x10 cm-1. M-1) ile hesaplandı ve sonuç proteinin miligramındaki nanomol olarak ifade edildi.

Süperoksit dismutaz ölçümü
Süperoksit dismutaz aktivitesi, Spitz ve Oberley[16] ve Woolliams ve ark.na[17] ait yöntemler kullanılarak ölçüldü. Süperoksit dismutaz aktivitesinin tayini, 2-(4-iodofenol)- 3-(4-nitrofenol)-5-feniltetrazoliumklorid ile reaksiyona girerek kırmızı bir formazan boya oluşturan süperoksit radikallerini üreten ksantin oksidaz reaksiyonu temel alınarak yapıldı. Süperoksit dismutaz aktivitesi bu reaksiyonunun inhibisyon derecesi olarak belirlendi. Sonuçlar ünite/miligram (U/mgr) protein olarak ifade edildi.

Katalaz aktivite ölçümü
Katalaz aktivitesi Aebi[18] yöntemine göre ölçüldü. Bu yöntem, hidrojen peroksitin (H2O2) parçalanma hızının hız sabitinin (s-1, k) belirlenmesi esasına dayanır. Hız sabiti, k=(2.3/Δt)(a/b) log (A1/A2) formülü kullanılarak hesaplandı. Formülde A1 0. saniye, A2 15. saniye absorbans değerlerini; a dilüsyon faktörünü, b süpernatan protein içeriğini göstermektedir. Sonuçlar k/mg protein olarak ifade edildi.

Miyeloproksidaz aktivite ölçümü
Dokuda polimorfonükleer lökosit (PMNL) birikiminin hassas bir göstergesi olan MPO aktivitesi, MPO'nun katalize ettiği H2O2 bağımlı tetrametylbenzidine oksidasyonu kullanılarak saptandı.[19] Böbrek örnekleri 1 gr olarak tartıldı ve %0.5 hexadecyltrimethylammonium bromide (Sigma-Aldrich Corp, St Louis, MO, ABD ile 9 ml 50 mM potasyum fosfat tamponu (pH=6) içine konuldu. Örnekler buz banyosu içerisinde 20 saniye süre ile homojenize edildi (Ultra-Turrax T25, Janke and Kungel GmbH & Co., KG Staufen, Almanya). Bu homojenatlara 30 saniye süre ile ultrason dalgası uygulandı (Sonoplus UW 2070, Bandelin Electronic, Berlin Almanya) ve ardından 40 °C'de, 1200 g hızla, 15 dakika süre ile santrifüj edildi. Miyeloproksidaz aktivitesi 460 nm'de absorbansda oluşan değişiklik ölçülerek saptandı. Kullanılan tampon içeriğinde, 50 mM potasyum fosfat, pH 6.0 (50 ml), 0.38 ml H2O2 (%0.3 solüsyon; Sigma-Aldrich Corp, St Louis, MO, ABD) ve 8.34 mg 0-dianisidine hydrochloride (Sigma-Aldrich Corp, St. Louis, MO, ABD) vardı. Süpernatan 1:80 (süpernatan: tampon) oranında karşılaştırıldı. Miyeloproksidaz birimi ∆A/min/g doku olarak ifade edildi.

Histopatolojik inceleme
Sıçan böbrek doku örnekleri ayrı ayrı formalin solüsyonunda tespit edilerek, rutin takip işlemleri sonrası parafine gömülerek bloklandı. Beş mikrometrelik kesitler yapılarak hematoksilen-eozin boyasıyla boyandı ve ışık mikroskopu ile incelendi. Tüm örnekler deney gruplarından habersiz olan aynı patolog tarafından değerlendirildi. Böbrek hasarı; kesitlerde saptanan, fokal glomerüler nekroz, Bowman kapsül dilatasyonu, tübüler epitelyal dejenerasyon, tübüler epitelyal nekroz, tübüler dilatasyon, intertisyal inflamatuvar infiltrasyon ve konjesyona göre aşağıdaki skalaya uygun olarak semikantatif olarak skorlandı: (–) değişiklik yok; (+) fokal, hafif değişiklikler, (++) multifokal belirgin değişiklikler ve (+++) yaygın belirgin değişiklikler.

İstatistiksel analiz
İstatistiksel analizler Windows için SPSS (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 13.0 versiyon bilgisayar programı kullanılarak yapıldı. Veriler ortalama ± standart sapma şeklinde sunuldu. Biyokimyasal verilerin istatistiksel olarak değerlendirilmesi sırasında gruplar arası farkların incelenmesinde tek yönlü varyans analizi (ANOVA) ve ardından Tukey honestly significant difference testi kullanıldı. Histopatolojik bulguların istatistiksel değerlendirilmesi sırasında gruplar arasındaki anlamlı farkların belirlenmesinde Kruskal-Wallis testi, iki grup arasındaki farkın belirlenmesinde de Mann-Whitney U-testi kullanıldı. P değerinin 0.05'ten küçük olması istatistiksel olarak anlamlı kabul edildi.

Results

Biyokimyasal bulgular
Tüm gruplara ait sıçan akciğer örneklerindeki MDA (nmol/mg protein) düzeyleri ve SOD (U/mg protein), katalaz (k/mg protein) ve MPO aktiviteleri (∆A/min/g doku) Şekil 1a-d'de gösterildi. Aortik İR grubunda MDA (2.31±0.29 karşılık 1.38±0.19, p=0.001), SOD (2.65±0.06 karşılık 0.68±0.11, p=0.001), katalaz (4.27±0.76 karşılık 1.55±0.38, p=0.001) ve MPO (6.59±0.47 karşılık 3.94±0.40, p=0.001) değerleri kontrol grubundaki değerlere göre anlamlı derecede yüksek bulundu (p<0.05). Aortik İR + Β-glukan grubunda Β-glukan ile tedavi; MDA (1.93±0.17 karşılık 2.31±0.29, p=0.009), SOD (1.29±0.35 karşılık 2.65±0.06, p=0.001), katalaz (2.58±0.29 karşılık 4.27±0.76, p=0.001) ve MPO (4.87±0.37 karşılık 6.59±0.47, p=0.001) değerlerinde aortik IR grubundaki değerlere göre anlamlı azalma ile sonuçlandı (p<0.05).

Şekil 1: Gruplara ait biyokimyasal değerlendirme sonuçları.

Histopatolojik bulgular
Kontrol ve kontrol + Β-glukan gruplarında hafif histopatolojik değişiklikler gözlendi (Şekil 2a, b). Aortik İR grubunda, fokal glomerüler nekroz, Bowman kapsül dilatasyonu, tübüler epitelyal dejenerasyon, tübüler epitelyal nekroz, tübüler dilatasyon, intertisyel inflamatuvar infiltrasyon ve konjesyon kontrol grubuna göre anlamlı yüksekti (p<0.05), (Şekil 2c). Aortik İR + Β-glukan grubunda ise fokal glomerüler nekroz, Bowman kapsül dilatasyonu, tübüler epitelyal dejenerasyon, tübüler epitelyal nekroz, tübüler dilatasyon, intertisyal inflamatuvar infiltrasyon ve konjesyonda anlamlı azalma saptandı (p<0.05 vs aortik İR; Şekil 2d).

Şekil 2: Beta-glukan aortik iskemi reperfüzyonun indüklediği böbrek hasarı ile ilişkili morfolojik değişiklikleri azaltır. Böbrek doku kesitleri Hemotoksilin-Eosin (H-E) ile boyanmış ve ışık mikroskobunda incelenmiştir. (a) Kontrol grubunda m inimal konjesyon bulguları (H-E x 100) (b) Kontrol + b-glukan grubunda hafif konjesyon ve hafif tübüler dilatasyon bulguları (H-E x 100) (c) Aortik iskemi reperfüzyon grubunda fokal glomerüler nekroz (oklar), şiddetli tübüler dejenerasyon, dilatasyon ve şiddetli nekroz (okbaşları) ile Bowman kapsül aralığında belirgin genişleme (yıldız) bulguları (H-E x 200) (d) Aortik iskemi reperfüzyon + b-glukan grubunda Bowman kapsül aralığında hafif genişleme (yıldız) ile hafif konjesyon bulguları (H-E x 200).

Discussion

Bu çalışmanın sonuçları Β-glukanın sıçanlarda aortik İR'nin indüklediği böbrek hasarı üzerine koruyucu etkileri olduğunu gösterdi. Bu hipotezi destekleyen iki temel bulgu; (i) Β-glukan doku MDA, SOD, katalaz ve MPO değerlerinde anlamlı azalma sağladı, (ii) aortik İR'nin indüklediği böbrek hasarı ile ilişkili histopatolojik değişiklikleri anlamlı şekilde azalttı.

Aortik İR hasarı oluşumunda, SOR'nin oluşumu önemli bir yer tutar.[20] Doku O2 düzeyinin reperfüzyon sonucunda tekrar sağlanması ve moleküler O2'nin hücre içerisinde oksidatif enzimler tarafından indirgenmesi artmış SOR'nin ortaya çıkması ile sonuçlanır. Bilinen en önemli SOR'ler; süperoksit (O2-), hidrojen peroksit (H2O2) ve hidroksil (OH-) iyonlarıdır.[21,22] Süperoksit radikali, normal hücre metabolizmasında membran elektron transportu sırasında oluşan bir ara üründür.[21] İskemik koşullarda ise, hipoksantin ve ksantin katabolizması sırasında ksantin oksidaz katalizörlüğünde bir reaksiyon ile oluşur. Süperoksit radikalinden SOD katalizörlüğünde H2O2 oluştuktan sonra, H2O2 katalaz ve glutatyon peroksidaz katalizörlüğünde H2O ve CO2'ye dönüştürülerek inaktive edilir.[23] Bu basamakta; SOR'ye karşı savunma ve en önemli hücre içi antioksidan enzim sistemleri SOD, katalaz ve glutatyon peroksidazdır.

Kapan ve ark.[24] yaptıkları deneysel aortik IR modelinde renal doku SOD düzeylerinin kontrol grubuna göre İR grubunda anlamlı düzeyde yükseldiğini bildirmişlerdir. Mun ve ark.[25] da deneysel böbrek İR modelinde doku SOD ve katalaz düzeylerinin yükseldiğini bildirmişlerdir. Bu bulgularla uyumlu olarak çalışmamızda aortik İR grubunda böbrek doku SOD ve katalaz düzeyleri kontrol grubu ile karşılaştırıldığında anlamlı düzeyde yüksek bulundu. Bununla birlikte, aortik İR + Β-glukan grubunda doku SOD ve katalaz seviyelerinin aortik İR grubuna göre anlamlı azaldığı saptandı. Bayrak ve ark.[26] sıçanlarda yaptıkları deneysel böbrek IR hasarında Β-glukanın SOD düzeylerini anlamlı ölçüde azalttığını bildirmişlerdir. Bu noktada; İR sırasında SOR'nin aşırı üretiminin endojen antioksidan seviyelerine paralel olarak tüketime neden olabileceği bildirilmiştir. Ayrıca İR hasarı sırasında antioksidan enzim seviyelerinin; İR hasarının yaygınlığı, iskemi ve reperfüzyonun ayrı ayrı sürelerine ve spesifik doku antioksidan kapasitesine bağlı olduğunu düşünmekteyiz. Bu bulgular Β-glukanın antioksidan özelliği ile aortik İR'nin indüklediği oksidatif stresi anlamlı ölçüde azalttığını desteklemektedir.

Serbest oksijen radikalleri aracılığı ile oluşan İR hasarı lipid peroksidasyonu ile de ilişkilidir.[27] Serbest oksijen radikalleri sadece DNA ve protein düzeyinde zararlı etki göstermemekte, aynı zamanda fosfolipid ve poliansature yağ asitlerini içeren hücre membranında geçirgenliği bozarak, hücre içi kalsiyum birikimi ve hücre ölümüne neden olmaktadır.[27,28]

Bundan dolayı, hücre membranının lipid peroksidasyonu İR hasarının önemli bir basamağıdır ve MDA lipid peroksidasyonunun son ürünü ve hassas bir göstergesi olarak kabul edilmektedir.[15,29] Biz çalışmamızda aortik İR grubunda doku MDA düzeylerinde kontrol grubuna göre anlamlı yükselme saptadık. Aynı zamanda aortik İR + Β-glukan grubunda ise doku MDA düzeylerinde aortik İR grubuna göre anlamlı azalma saptadık. Bu bulgularımızla uyumlu olarak Toklu ve ark.[30] deneysel olarak sıçanlarda yanık hasarı ile oluşturdukları sepsis modeli ve oksidatif hasarda Β-glukanın böbrek MDA düzeylerinde anlamlı azalma sağladığını bildirmişlerdir. Şener ve ark.[31] ise nikotinin indüklediği oksidatif hasarda Β-glukanın böbrek ve mesane doku MDA düzeylerinde anlamlı azalma bildirmişlerdir. Bolcal ve ark.[32] da deneysel alt ekstremite İR hasarında Β-glukanın kas doku MDA düzeylerini anlamlı azalttığını bildirmişlerdir. Kayali ve ark.[33] ise Β-glukan ile yaptıkları deneysel spinal kord hasarında doku MDA düzeylerinde anlamlı değişiklik saptamamışlar ve bunu iskemi süresi ile ilişki olarak bildirmişlerdir. Bu sonuçlar, Β-glukanın böbrek dokusunda hücre bütünlüğünü koruyarak lipid peroksidasyonunu azalttığını desteklemektedir.

Aortik İR hasarında nötrofil infiltrasyonunun önemli bir role sahip olduğu bilinmektedir.[34] Lökositlerde lokalize bir enzim olan MPO, deneysel çalışmalarda uzak organ olarak pek çok dokuda olduğu gibi böbrek İR hasarında da nötrofil infiltrasyonunun göstergesi olarak kullanılmaktadır.[34,35] Çalışmamızda, MPO böbrek doku düzeylerinin aortik İR sonrası anlamlı yükseldiği saptandı. Bu sonuçla uyumlu olarak İR hasarının indüklediği böbrek ve akciğer doku MPO düzeylerinin artmış seviyeleri bildirilmiştir. Çalışmamızda, Β-glukanın MPO sevilerini de anlamlı oranda azalttığı saptandı. Bedirli ve ark.[36] ve Babayiğit ve ark.[37] deneysel sepsis modelinde oluşturdukları akut akciğer hasarında Β-glukanın akciğer doku MPO düzeylerini anlamlı azalttığını bildirmişlerdir. Bunun dışında Toklu ve ark.[30] deneysel oksidatif organ hasarında nötrofil infiltrasyonunun inhibisyonu ile böbrek MPO seviyelerinde anlamlı azalma bildirmişlerdir. Bu sonuçlarımız, Β-glukanın böbrek dokusunda aktive olmuş lökosit infiltrasyonunun inhibisyonu ile aortik İR'ye karşı böbrek koruyucu etkisininin olduğunu göstermektedir.

Çalışmamızda, Β-glukanın aortik İR'nin indüklediği böbrek hasarı ile ilişkili morfolojik değişiklikleri azalttığı saptandı. Şener ve ark.[38] histopatolojik olarak Β-glukanın böbrek dokusunda intertisyel inflamatuvar infiltrasyonu, tübüler epitelyal dejenerasyonu, Bowman's kapsül dejenerasyonunu ve glomerüler nekrozu anlamlı azalttığını ve normal böbrek dokusunu koruduğunu bildirmişlerdir. Bedirli ve ark.[36] ise deneysel sepsis modelinde Β-glukanın akciğer hasarı üzerine olan etkisini araştırmışlar; pulmoner infiltrasyon, konjesyon ve intraalveoler hemoroji açısından histopatolojik anlamlı iyileşme bildirmişlerdir.

Yukarıdakilerin dışında, Sandvik ve ark.[39] Β-glukanın antioksidan özelliği ile miyokard ve düz kas hücre kontraksiyonu üzerine indirekt etki ile kan basıncını artırdığını bildirmişlerdir. Yine Sandvik ve ark.[39] Β-glukanın organ koruyucu etkisinin altında yatan mekanizmanın artmış organ perfüzyonu olduğunu ve bu özelliği ile böbrek ve karaciğer hasarının azaltılmasına katkıda bulunabileceğini bildirmişlerdir. Bunların dışında Aarsaether ve ark.[40] ise koroner bypass cerrahisinde gelişen IR hasarında Β-glukanın antioksidan özelliği ile kardiyak koruyucu etki gösterdiğini klinik bir çalışma ile bildirmişlerdir.

Sonuç olarak, çalışmamızda Β-glukanın deneysel infrarenal aortik IR modelinde oluşan böbrek hasarını azalttığı histopatolojik olarak gösterildi. Doku MDA, SOD, katalaz ve MPO düzeylerinde İR grubuna göre Β-glukan + İR grubunda istatistiksel olarak anlamlı azalma saptandı. Yine de, Β-glukanın bu konudaki etki mekanizmasının ve hemodinamik etkilerinin; Β-glukan reseptörleri ve antagonist Β-glukanaz ile yapılacak çalışmalarla ayrıntılı olarak tanımlanması için farklı deneysel çalışmalara gereksinim vardır. Bu deneysel çalışmaların sonucunda, Β-glukanın İAA cerrahisinde gelişen böbrek hasarına etkisinin klinik olarak da araştırılabileceği düşüncesindeyiz.

Çıkar çakışması beyanı
Yazarlar bu yazının hazırlanması ve yayınlanması aşamasında herhangi bir çıkar çakışması olmadığını beyan etmişlerdir.

Finansman
Yazarlar bu yazının araştırma ve yazarlık sürecinde herhangi bir finansal destek almadıklarını beyan etmişlerdir.

References

1) Joyce M, Kelly C, Winter D, Chen G, Leahy A, Bouchier- Hayes D. Pravastatin, a 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase inhibitor, attenuates renal injury in an experimental model of ischemia-reperfusion. J Surg Res 2001;101:79-84.

2) Gelman S. The pathophysiology of aortic cross-clamping and unclamping. Anesthesiology 1995;82:1026-60.

3) Ozcan AV, Sacar M, Aybek H, Bir F, Demir S, Onem G, et al. The effects of iloprost and vitamin C on kidney as a remote organ after ischemia/reperfusion of lower extremities. J Surg Res 2007;140:20-6.

4) Jamas S, Chen Y- CJ, von der Osten CH, Sinskey AJ, Rha CK. Spectral analysis of glucan produced by wild-type and mutant Saccharomyces cerevisiase. Carbohydr Polymers 1990;13:207-19.

5) Bedirli A, Gokahmetoglu S, Sakrak O, Ersoz N, Ayangil D, Esin H. Prevention of intraperitoneal adhesion formation using beta-glucan after ileocolic anastomosis in a rat bacterial peritonitis model. Am J Surg 2003;185:339-43.

6) Vetvicka V, Tereyama K, Mandeville R, Brousseau P, Kournikakis B, Ostroff G. Pilot Study: Orally- administered yeast yeast b1,3-glucan prophylactically protects against anthrax infection and cancer in mice. JANA 2002;5:1-5.

7) Onderdonk AB, Cisneros RL, Hinkson P, Ostroff G. Anti-infective effect of poly-beta 1-6-glucotriosylbeta 1-3-glucopyranose glucan in vivo. Infect Immun 1992;60:1642-7.

8) Nakagawa Y, Ohno N, Murai T. Suppression by Candida albicans beta-glucan of cytokine release from activated human monocytes and from T cells in the presence of monocytes. J Infect Dis 2003;187:710-3.

9) Berner VK, Sura ME, Hunter KW Jr. Conjugation of protein antigen to microparticulate beta-glucan from Saccharomyces cerevisiae: a new adjuvant for intradermal and oral immunizations. Appl Microbiol Biotechnol 2008;80:1053-61.

10) Bell S, Goldman VM, Bistrian BR, Arnold AH, Ostroff G, Forse RA. Effect of beta-glucan from oats and yeast on serum lipids. Crit Rev Food Sci Nutr 1999;39:189-202.

11) Gu YH, Takagi Y, Nakamura T, Hasegawa T, Suzuki I, Oshima M, et al. Enhancement of radioprotection and antitumor immunity by yeast-derived beta-glucan in mice. J Med Food 2005;8:154-8.

12) Wei D, Williams D, Browder W. Activation of AP-1 and SP1 correlates with wound growth factor gene expression in glucan-treated human fibroblasts. Int Immunopharmacol 2002;2:1163-72.

13) Dellinger EP, Babineau TJ, Bleicher P, Kaiser AB, Seibert GB, Postier RG, et al. Effect of PGG-glucan on the rate of serious postoperative infection or death observed after highrisk gastrointestinal operations. Betafectin Gastrointestinal Study Group. Arch Surg 1999;134:977-83.

14) Lowry OH, Rosebrough NJ, Farr AL, Randall RJ. Protein measurement with the Folin phenol reagent. J Biol Chem 1951;193:265-75.

15) Draper HH, Hadley M. Malondialdehyde determination as index of lipid peroxidation. Methods Enzymol 1990; 186:421-31.

16) Spitz DR, Oberley LW. An assay for superoxide dismutase activity in mammalian tissue homogenates. Anal Biochem 1989;179:8-18.

17) Woolliams JA, Wiener G, Anderson PH, McMurray CH. Variation in the activities of glutathione peroxidase and superoxide dismutase and in the concentration of copper in the blood in various breed crosses of sheep. Res Vet Sci 1983;34:253-6.

18) Aebi Y. Catalase in vitro. Methods Enzymol 1984;105:12-126.

19) Tullis MJ, Brown S, Gewertz BL. Hepatic influence on pulmonary neutrophil sequestration following intestinal ischemia-reperfusion. J Surg Res 1996;66:143-6.

20) Slater TF. Free-radical mechanisms in tissue injury. Biochem J 1984;222:1-15.

21) Kiris I, Kapan S, Kilbas A, Yilmaz N, Altuntaş I, Karahan N, et al. The protective effect of erythropoietin on renal injury induced by abdominal aortic-ischemia-reperfusion in rats. J Surg Res 2008;149:206-13.

22) Valko M, Leibfritz D, Moncol J, Cronin MT, Mazur M, Telser J. Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease. Int J Biochem Cell Biol 2007;39:44-84.

23) Valko M, Rhodes CJ, Moncol J, Izakovic M, Mazur M. Free radicals, metals and antioxidants in oxidative stress-induced cancer. Chem Biol Interact 2006;160:1-40.

24) Kapan S, Kiris İ, Kılbas A, Altuntas İ, Karahan N, Okutan H. Eritropoetinin şıçan aortik iskemi reperfüzyonunda akciğer hasarı üzerine etkisi. Türk Göğüs Kalp Damar Cer Derg 2009;17:110-6.

25) Mun KC, Lee HG, Lee TH, Kim YH, Kwak CS, Kim SP, et al. Effect of modified polyhemoglobin on the ischemia/reperfusion injury in kidney. Transplant Proc 2003;35:99-100.

26) Bayrak O, Turgut F, Karatas OF, Cimentepe E, Bayrak R, Catal F, et al. Oral beta-glucan protects kidney against ischemia/ reperfusion injury in rats. Am J Nephrol 2008;28:190-6.

27) Rodríguez-López JM, Sánchez-Conde P, Lozano FS, Nicolás JL, García-Criado FJ, Cascajo C, et al. Laboratory investigation: effects of propofol on the systemic inflammatory response during aortic surgery. Can J Anaesth 2006;53:701-10.

28) Siems WG, Grune T, Esterbauer H. 4-Hydroxynonenal formation during ischemia and reperfusion of rat small intestine. Life Sci 1995;57:785-9.

29) Saçar M, Özcan V, Aybek H, Önem G, Demir S, Gökşin İ ve ark. Vitamin C and iloprost attenuate skeletal muscle injury caused by ischemia-reperfusion of the lower extremities. Turkish J Thorac Cardiovasc Surg 2005;13:374-8.

30) Toklu HZ, Sener G, Jahovic N, Uslu B, Arbak S, Yeğen BC. Beta-glucan protects against burn-induced oxidative organ damage in rats. Int Immunopharmacol 2006;6:156-69.

31) Sener G, Toklu HZ, Cetinel S. Β-glucan protects against chronic nicotine-induced oxidative damage in rat kidney and bladder. Environ Toxicol Pharmacol 2007;23:25-32.

32) Bolcal C, Yildirim V, Doganci S, Sargin M, Aydin A, Eken A, et al. Protective effects of antioxidant medications on limb ischemia reperfusion injury. J Surg Res 2007;139:274-9.

33) Kayali H, Ozdag MF, Kahraman S, Aydin A, Gonul E, Sayal A, et al. The antioxidant effect of beta-Glucan on oxidative stress status in experimental spinal cord injury in rats. Neurosurg Rev 2005;28:298-302.

34) Kiris İ, Okutan H, Savaş Ç, Yönden Z, Delibaş N. Deneysel aortic iskemi-reperfüzyon modelinde renal hasara gadolinium klorürün etkisi. Turkish J Vasc Surg 2005;14:13-8.

35) Chatterjee PK, Todorovic Z, Sivarajah A, Mota-Filipe H, Brown PA, Stewart KN, et al. Inhibitors of calpain activation (PD150606 and E-64) and renal ischemia-reperfusion injury. Biochem Pharmacol 2005;69:1121-31.

36) Bedirli A, Kerem M, Pasaoglu H, Akyurek N, Tezcaner T, Elbeg S, et al. Beta-glucan attenuates inflammatory cytokine release and prevents acute lung injury in an experimental model of sepsis. Shock 2007;27:397-401.

37) Babayigit H, Kucuk C, Sozuer E, Yazici C, Kose K, Akgun H. Protective effect of beta-glucan on lung injury after cecal ligation and puncture in rats. Intensive Care Med 2005; 31:865-70.

38) Sener G, Toklu H, Ercan F, Erkanli G. Protective effect of beta-glucan against oxidative organ injury in a rat model of sepsis. Int Immunopharmacol 2005;5:1387-96.

39) Sandvik A, Wang YY, Morton HC, Aasen AO, Wang JE, Johansen FE. Oral and systemic administration of betaglucan protects against lipopolysaccharide-induced shock and organ injury in rats. Clin Exp Immunol 2007;148:168-77.

40) Aarsaether E, Rydningen M, Einar Engstad R, Busund R. Cardioprotective effect of pretreatment with beta-glucan in coronary artery bypass grafting. Scand Cardiovasc J 2006; 40:298-304.

Keywords : Abdominal aorta, beta-glucan; ischemia-reperfusion; kidney injury
Viewed : 16861
Downloaded : 3227