Deneysel Akciðer Ototransplantasyonu Sonrasý Reperfüzyon
Hasar Modelinde N-A
Asetilsisteinin Etkileri
EFFECTS OF N-ACETYLCYSTEIN IN REPERFUSION INJURY AFTER
EXPERIMENTAL LUNG OTOTRANSPLANTATION MODEL
Erhan Ayan, *Necip Ýlhan
Fýrat Üniversitesi Týp Fakültesi, Göðüs Cerrahisi Ana Bilim Dalý, Elazýð *Fýrat Üniversitesi Týp Fakültesi, Biyokimya Ana Bilim Dalý, Elazýð
Ö
Özzeett
Ammaçç: N-Asetilsistein’in iskemi sonrasý reperfüzyonun baþlamasýyla ortaya çýkan hasar üzerine yararlý etkileri olduðu bilinmektedir. Bu çalýþma, sol akciðer ototransplantasyonu yapýlan köpeklerde reperfüzyona baðlý oluþan hemodinamik ve biyokimyasal deðiþikliklerde N-asetilsistein tedevisinin etkisini göstermeyi amaçlayan deneysel bir çalýþmadýr
Materyal vve Metod: Çalýþmada rastgele 2 eþit gruba (kontrol ve N-asetilsistein) ayrýlan 12 adet yetiþkin sokak köpeði kullanýldý. Pulmoner arter ve venin klemplenmesi sonrasý sol ana bronkus divize edildi, 2 saatlik iskemi sonrasý reperfüzyonun baþlamasýndan önce yeniden anastomoz yapýldý. Kontrol grubuna (n = 6) salin solüsyonu verildi, N-asetilsistein grubuna (n = 6) iskemiden 30 dakika önce 60 mg/kg N-asetilsistein verildi. Ardýndan iki saatlik süreyle 40oC Euro-Collin’s ile yýkandýktan sonra ortotopik tek akciðer ototransplantasyonu uygulandý. Reperfüzyon döneminde sað pulmoner arterin 5 dakikalýk klemplenme testinin ardýndan sol pulmoner arter basýncý, sol pulmoner vasküler rezistansý, kardiyak debi, sistemik arteriyel oksijen basýncý (PaO2), alveolo-arteriyel oksijen farký
(A-aDO2) deðerleri ölçüldü. Ayrýca doku beta N-asetil glukozaminidaz ve süperoksiddismutaz düzeylerine bakýldý.
Bulgular: Sol pulmoner arter basýncý, sol pulmoner vasküler rezistans, kalp debisi, sistemik arteriyel oksijen basýncý, alveolo-arteriel oksijen farký ölçümleri, serum beta N-asetil glukoz-aminidaz, süperoksit-dismutaz deðerleri N-asetilsistein grubunda kontrol grubuna göre anlamlý düzeyde farklý idi (p < 0.05).
Sonuçç: N-asetilsistein kullanýmýnýn akciðer ototransplantasyonu uygulanan köpeklerde iskemi reperfüzyon hasarý üzerine yararlý etkileri bulunmaktadýr.
Anahtar kelimmeler: Akciðer ototransplantasyonu, reperfüzyon hasarý, N-asetilsistein
Türk Göðüs Kalp Damar Cer Derg 2004;12:98-105
S
Su
um
mm
maarry
y
Background: N-acetylcystein is known to have beneficial effects in ischemia-reperfusion (I/R) injury through post-ischemic reperfusion injury. The aim of study was to investigate the effects of N-acetylcystein on I/R injury in canine left, single, lung oto-transplantation model.
Methods: Twelve adult dogs were divided into two groups. Ischemia was induced for 2 hours by clamping the pulmonary arteries and veins. The left main bronchus was transected and re-anastomosed prior to perfusion. The control group (n = 6) was treated with saline, the N-acetylcystein group (n = 6) was treated with N-acetylcystein which was administered intravenously for 30 minutes before ischemic period. After two hours preservation with 40oC Euro-Collins solution, orthothopic left, single, lung transplantation was performed. During a 5 minute clamping test of the right pulmonary artery, left pulmonary arterial pressure, left pulmonary vascular resistance, arterial oxygen pressure (PaO2) and alveolar-arterial oxygen pressure difference (A-aDO2) were measured. Furthermore we
measured tissue b N-acetylglucosaminidase and superoxside-dismutese levels.
Results: Left pulmonary arterial pressure, left pulmonary vascular resistance, arterial oxygen pressure (PaO2), alveolar-arterial oxygen
pressure difference measurement and serum beta N-acetylglucosaminidase and superoxide-dismutase levels were significantly better in the N-acetylcystein group than the control group (p < 0.05).
Conclusion: N-acetylsystein appears to generate a protective effect on I/R injury in lung oto-transplantation in dogs. Keywwords: Lung ototransplantation, reperfusion injury, N-acetylcystein
Turkish J Thorac Cardiovasc Surg 2004;12:98-105
Adrres: Dr. Erhan Ayan, Fýrat Üniversitesi Týp Fakültesi, Göðüs Cerrahisi Ana Bilim Dalý, Elazýð
Ayan ve Arkadaþlarý Reperfüzyon Hasarý Türk Göðüs Kalp Damar Cer Derg
G
Giirriiþþ
Böbrek, karaciðer ve kalbin ileri dönem yetmezliklerinde transplantasyon yýllardýr baþarýyla uygulanmaktadýr. Akciðer transplantasyonu konusunda ise çýðýr açacak geliþmeler yeni yeni baþlamýþtýr. Günümüzde özellikle yoðun sigara içimi ile çevresel toksinlerin giderek artýþ göstermesi terminal akciðer hastalýklarýnýn morbidite ve mortalitesinde artýþlara sebep olmaktadýr. Son dönem pulmoner fibrozis amfizem, kistik fibrozis hastalarý akciðer transplantasyonu için öncelikli adaylardýr. Son zamanlarda yapýlan çalýþmalarda, sadece pulmoner transplantasyon ile pulmoner fibrozis sonucu geliþen sað kalp yetmezliðinin de düzeldiði gözlemlenmiþtir [1]. Böylece kalp-akciðer transplantasyonu sahasý daralýrken, tek akciðer transplantasyonu alaný daha da geniþlemiþtir. Transplantasyon yapýlan bir organýn transplantasyon sonrasý görevini yeteri kadar yapamamasý, organýn yeteri kadar iyi korunamamasýna, iskemik sürenin uzamasýna, operasyon tekniðine ve yetersiz immünsüpresyona baðlýdýr.
Ýlk araþtýrmalarda transplante edilen akciðerin erken dönem yetmezliðinde lenfatik, nöral ve bronþiyal yapýlarýn divize edilmesinin etken olduðu düþünülmüþtür. Klinik tecrübelerin artmasýyla birlikte patolojik deðiþimlerin bu yapýlarýn divizyonuna baðlý deðil, iskemi ve reperfüzyonla ilgili olduðu görüþü aðýrlýk kazandý [2]. Akciðer transplantasyonlarýnda kalýcý postoperatif komplikasyon geliþmese dahi erken postoperatif periyodda geçici kritik bir bozulma olmaktadýr. Hem bilateral, hem unilateral akciðer transplantasyonlarýnda pH artmasý, normal pCO2, arteriel oksijen satürasyonunda ve
pulmoner fonksiyonlarda geçici bir azalmayla karakterize bir periyod varlýðý bildirilmiþtir [1,3-5]. Bu durum immünolojik rejeksiyon fenomeni olmaksýzýn akciðerin çýkarýlýp yeniden yerleþtirilmesinden dolayý perfüzyon ve ventilasyonun kompleks olarak bozulmasý þeklinde tanýmlanýr [1,2]. Postiskemik resirkülasyon veya reperfüzyon, iskemik dokunun oksijenlenmiþ kan ile perfüze edilmesiyle enerji desteðinin saðlanmasý ve sellüler hemostazýn yeniden restorasyonu demektir [6]. Ýskemik dokuda kan akýmýnýn yeniden saðlanmasý, enerji gereksiniminin düzenlenmesi (reperfüzyon) ve toksik metabolitlerin ortadan kaldýrýlmasýna yardýmcý olur. Ancak reperfüzyonla beraber toksik metabolitlerin dolaþýma karýþmasý ciddi metabolik sonuçlar doðurabilir [7]. Transplantasyon sonrasý reperfüzyon baþladýðýnda vasküler permeabilitede artýþ ve doku içerisine kanama gibi hasarýn lokal bulgularý oluþurken, ayný zamanda akciðer vasküler permeabilitesi ve pulmoner vasküler direnç artýþý kardiyak fonksiyonlarda bozulmaya yol açmaktadýr [8,9]. Bu deðiþiklikler reperfüzyonun süresi ile doðru orantýlý olup, dokudaki nötrofil akümülasyonu ile iliþkilidir [10-12]. Nötrofillerin aktivasyonu ve bunu takiben akciðerlerde ve diðer organlarda nötrofil sekestrasyonu, multisistem organ yetmezliðinin geliþiminde önemli bir basamaktýr [13]. N-asetilsistein mukolitik bir ilaç olarak 1960’lardan itibaren kullanýlmaya baþlandý. Daha sonralarý N-asetilsisteinin etkin bir antioksidan madde olduðu ve hücre içi sülfidrid birikimine sebep olup indirgenmiþ glutatyonun öncü maddesi olarak rol oynadýðý keþfedildi. N-asetilsistein düþük moleküler aðýrlýklý bileþik olup glutatyon prekürsörüdür. Glutatyon stoklarýný yeniden doldurmakta, süperoksid-dismutaz aktivitesini arttýrmakta ve otokatalitik lipid peroksidasyonunu
engellemektedir [14,15].
Akciðer transplantasyonunda, akciðeri iskemiden korumak için yapýlan çalýþmalar devam etmektedir. Biz de bu çalýþmamýzda bir farmakolojik ajan olan N-asetilsisteinin akciðer iskemisi sonrasýnda ortaya çýkan hemodinamik ve biyokimyasal deðiþikliklerdeki rolünü araþtýrmayý amaçladýk.
M
Maatteerry
yaall v
vee M
Meetto
od
d
Bu araþtýrma için Fýrat Üniversitesi Deney Hayvanlarý Araþtýrma Merkezi’nde aðýrlýklarý 13-16 kg arasýnda olan, her iki cinsten rastgele 12 yetiþkin sokak köpeði kullanýldý. Denekler Grup 1 ( n = 6, kontrol iskemiden 30 dakika önce salin solüsyonu verilen grup) ve Grup 2 (n = 6, iskemiden 30 dakika önce 60 mg/kg dozunda N-asetilsistein verilen grup) olmak üzere ikiye ayrýldý.
Anestezi
Bütün hayvanlara premedikasyon olarak operasyondan bir saat önce 5 mg/kg Xylazine hidroklorid (Rhompun 20 ml fl 23.32 mg/mL, Bayer, Türkiye) intramuskuler yolla verildi. Femoral venöz kateter yerleþtirilip anestezi indüksiyonu sodyum thiopental ile (Trapanal, 250 mg, Byk Gulden, Germany) baþlatýldý. Deneklere endotrakeal tüp ile genel anestezi uygulandý. Volüm kontrollü mekanik ventilatör kullanýlarak tidal volüm 10 mL/kg, solunum hýzý 14/dakika FiO20.5, pCO2
40-45 mmHg, arteriyel oksijen satürasyonu %90’dan fazla olacak þekilde respiratuvar ayarlamalar yapýldý. Anestezinin devamý 20-25 mg/kg ketamin (Ketalar 20 mL fl, 200 mg/mL, Eczacýbaþý, Türkiye) uygulanarak sürdürüldü.
Cerrahi Teknik
Operasyon için sað lateral dekübit pozisyonu kullanýldý. Sol dýþ juguler venden Seldinger tekniði ile perkutanöz termodilüsyonlu Swan-Ganz kateter yerleþtirildi. Ýnvaziv kan basýncýnýn monitörizasyonu için sol femoral arterden bir kateter yerleþtirilip monitöre baðlandý. Sol dördüncü interkostal aralýktan lateral torakotomiyi takiben sol ana pulmoner arter ve bronkus pulmoner hilumdan izole edildi. Perikardiyum açýlýp pulmoner trunkus bifurkasyonunun hazýrlanmasýnýn ardýndan sað pulmoner arter disseksiyonu yapýldý. Disseksiyon sað pulmoner arter ve trakeal bifurkasyon arasýndan sað ana bronkusun etrafýndan bant geçirilmesi ile tamamlandý. Tüm bu iþlemler sýrasýnda sol akciðer ventilasyonunun korunmasýna dikkat edildi. Ýskemiden 30 dakika önce N-asetilsistein grubuna intravenöz yolla 60 mg/kg dozunda N-asetilsistein verildi. Swan-Ganz kateterin ana pulmoner arterde olduðu palpasyon ile kontrol edildi. Bir baþka kateter de sol atriyal apendikse yerleþtirilip sol atriyal basýncýn sürekli kontrolü saðlandý.
devam edildi. Bu iþlemler yapýlýrken pulmoner arter basýncý 22-25 mmHg arasýnda tutuldu. Perfüzyon esnasýnda sürekli ventilasyona devam edildi (Þekil 2). Perfüzyonun tamamlanmasýnýn ardýndan sol ana bronkus iki vasküler klemp ile akciðer yarý þiþirilmiþ pozisyonda kapatýlarak kesildi. Sol akciðer in situ ve soðuk havlu ile sarýlarak korundu (Þekil 3). Sol akciðer iskemi zamaný iki saat olarak planlandý. Ýskemik periyod bitiminde sol bronkus deklempe edilerek sol akciðer havasý boþaltýldý. Tek akciðer ventilasyonunu saðlamak amacýyla entübasyon tüpü sol ana bronkusun proksimaline yerleþtirilerek kafý þiþirildi ve karþý tarafta solunum seslerinin alýnmadýðý oskültasyonla doðrulandýktan sonra 4/0 prolen (Ethicon, Germany) sütür ile sürekli olarak rekonstrükte edildi. Sol atriyumdaki kateter kapatýldý ve pulmoner arterdeki klempin kaldýrýlmasý ile reperfüzyon baþlatýldý. Sað pulmoner arter ve sað ana bronþ vasküler klemp ile kapatýldýðý zaman hayvan sadece sol akciðere baðýmlý hale getirildi.
Kardiyopulmoner Deðerlendirme
Kardiyak debi ölçümü termodilüsyon (Cardiac Verim Computer, Horey, Germany) cihazý ile pulmoner arter, sol atriyal, santral venöz ve arteriyel basýnç ölçümü yapýldý. Ölçümler denekler genel anestezi altýnda iken herhangi bir iþlem yapýlmadan önce ve reperfüzyonun 30, 60, 120. dakikalarýnda yapýldý. Ayný dönemlerde arteriyel kan örnekleri alýnarak kan gazý analizi yapýldý, pulmoner vasküler direncin hesaplanmasýnda kullanýlan formüller þu þekildedir:
Effektif A-aDO2= FiO2x (Pbar – 47) – PaCO2– PaO2
(Pbar = barometrik basýnç, FiO2 inspiratuvar oksijen
fraksiyonu)
PVR = (PAP – PCWP) x 80/CO
(PAP = pulmoner arteriyel ortalama basýnç, PCWP = pulmoner kapiller kama basýnç)
Biyokimyasal Deðerlendirme
Serum örnek alýmlarý denekler genel anestezi altýnda iken
herhangi bir iþlem yapýlmadan önce ve reperfüzyonun 30, 60, 120. dakikalarýnda yapýldý. Alýnan serumlar santrifüj edildikten sonra –80oC saklandý ve tüm örnekler toplandýktan sonra
biyokimya laboratuvarýna topluca gönderildi. Beta N-asetil glukozamin (B-NAG)
Beta N-asetil-glukozaminin serbestleþmesi polimorf nüveli lökosýt (PNL) ve makrofaj aktivasyonunun önemli bir parametresidir. Flurometrik olarak sitratlý kandan 4-methylumbelliferyl N-asetil-D glukozaminidas ve 4 methylumbeeliferone standardý ölçüldü. Florosans ölçümünde (RF-510 Shimodzu, Japan) spektrofotometre kullanýldý. Süperoksid Dismutaz (SOD)
Süperoksid dismutaz aktivitesi Sun ve arkadaþlarýnýn, Durak ve arkadaþlarýnca yapýlan modifikasyona göre tayin edildi. Bu metotda SOD aktivitesi, ksantin/ksantin oksidaz sistemi ile üretilen süperoksidin nitroblue tetrazoliumu (NBT) indirgemesi esasýna dayanýr [16].
Ýstatistiksel Deðerlendirme
Gruplardan elde edilen veriler ortalama ± standart sapma olarak gösterildi. Gruplar arasýndaki farkýn deðerlendirilmesinde Mann Whitney U testi ve Wilcoxon testi kullanýldý,p < 0.05 anlamlý olarak kabul edildi.
Türk Göðüs Kalp Damar Cer Derg 2004;12:98-105
Ayan ve Arkadaþlarý Reperfüzyon Hasarý
Þekil 3. Sol ana pulmoner bronkosun divize edilerek klemplenmiþ hali.
Þekil 2. Pulmoner arter ve pulmoner ven kanüle edilerek klemplenmiþ halde.
Þekil 5. Pulmoner vasküler rezistans deðiþimi.
* p < 0.05 Grup 1ve Grup 2 ortalama deðerleri karþýlaþtýrýldýðýnda a p < 0.05 Grup 1 için baþlangýç deðerleri ile 30, 60, ve 120. dakika deðerleri karþýlaþtýrýldýðýnda
a p < 0.05 Grup 2 için baþlangýç deðerleri ile 30 ve 60. dakika deðerleri karþýlaþtýrýldýðýnda
Þekil 6. Kardiyak debi deðerleri deðiþimi.
* p < 0.05 Grup 1 ve Grup 2 deðerleri karþýlaþtýrýldýðýnda
a p < 0.05 Grup 1 için baþlangýç deðeri ile 30, 60 ve 120. dakika deðerleri karþýlaþtýrýldýðýnda
a p < 0.05 Grup 2 için baþlangýç deðeri ile 30 ve 60. dakika deðerleri karþýlaþtýrýldýðýnda
Þekil 7. Alveolo-arteriyel oksijen farký.
* p < 0.05 Grup 1 ve Grup 2 deðerleri karþýlaþtýrýldýðýnda.
a p < 0.05 Grup 1 ve Grup 2 için baþlangýç deðerleri ile 30, 60 ve 120. dakika deðerleri karþýlaþtýrýldýðýnda.
b p < 0.05 Grup 1 için baþlangýç deðerleri ile 30 ve 120. dakika deðerleri karþýlaþtýrýldýðýnda.
c p < 0.05 Grup 2 için 30. ile 60. dakika ve 30. ile 120. dakika deðerleri karþýlaþtýrýldýðýnda.
Þekil 4. Pulmoner arter ortalama basýnç deðiþimi.
* p < 0.05 Grup 1 ve Grup 2 ortalama deðerlerinin karþýlaþtýrýlmasý. a p < 0.05 Grup 1 için baþlangýç deðerleri ile 30.,60., ve 120. dakika ortalama deðerlerinin karþýlaþtýrýlmasý.
Tablo 1. Doku NO ve Serum ß-NAG ortalama deðerlerinin karþýlaþtýrýlmasý.
Baþlangýç 30.dakika 60.dakika 120.dakika
Serum SOD Grup 1 1.91 2.68 2.71 2.74
(U/mL) Grup 2 1.97 3.35 3.24 3.18
p > 0.05 0.002 0.002 0.002
Serum ß-NAG Grup 1 2.27 16.42 15.23 12.3
(U/mL) Grup 2 2.46 12.3 9.32 8.12
P > 0.05 0.008 0.009 0.024
B
Bu
ullg
gu
ullaarr
Akciðer ototransplantasyonu uygulanarak iskemi reperfüzyon hasarý oluþturulan köpeklerde serum (B-NAG) düzeyleri, serum SOD düzeyleri çalýþýlmýþtýr. Kardiyak debi, pulmoner vasküler direnç, pulmoner arter basýnç ölçümleri yapýlmýþ ve kan gazý analiziyle de alveolo-arteriyel oksijen farký (A-aDO2)
belirlenmiþtir. Belirtilen parametrelerin düzeylerinde gruplara baðlý olarak görülen deðiþimler Tablo 1’de gösterilmiþtir. Serum ß N-AAsetil-GGlukozaminidaz Düzeyleri
Doku ß-NAG aktivitelerinin deðiþimi Tablo 1’de gösterilmiþtir. Serum ß-NAG enzim aktiviteleri her iki grupta da bazal deðerlere göre 30. dakikadan itibaren anlamlý derecede arttý (p < 0.05). Grup 2’deki artýþ Grup 1’e göre daha azdý. Grup 2 kendi içinde karþýlaþtýrýldýðýnda 30. dakikada zirve yapan deðer 60 ve 120. dakikalarda anlamlý olarak azalmaktaydý. Grup 1 kendi içinde karþýlaþtýrýldýðýnda ise 30.dakikadaki zirve deðer artýþý ancak 120. dakikada anlamlý olarak azalmýþ bulundu. Doku Süperoksid-DDismutaz Deðerleri
Doku SOD deðerlerinin daðýlýmý Tablo 1’de gösterilmiþtir. Çalýþmada doku SOD enzim aktivitelerinde her iki grupta da istatistiksel olarak anlamlý artýþ mevcuttu. Grup 2 içinde her üç dönemde de anlamlý artýþ saptandý. Grup 2’de belirlenen düzeyler her üç dönemde de Grup 1’den yüksekti.
Pulmoner Arter Basýncý Deðerleri
Her iki grupta iskemi öncesi ve reperfüzyon sonrasý deðerler Þekil 1’de gösterilmiþtir. Grup 1’de baþlangýç pulmoner arter basýnç deðeri 30. dakikada 31.8 ± 2.3 mmHg’dan 53.48 ± 2.7’ye ulaþmýþ, 60 ve 120. dakikalarda da yüksek seyretmiþtir. Grup 2’deki hafif artýþlar ise istatistiksel olarak anlamlý bulunmamýþtýr. Her iki grubun 30, 60, 120. dakika deðerleri karþýlaþtýrýldýðýnda ise fark anlamlý bulunmuþtur.
Pulmoner Vasküler Direnç Deðerleri
Her iki grupta iskemi öncesi ve reperfüzyon sonrasý deðerler Þekil 5’de gösterilmiþtir. Pulmoner vasküler direnç her iki grupta da baþlangýç deðerlerine göre istatistiksel olarak anlamlý bir þekilde artmýþtý. Buna karþýlýk tüm zamanlarda gruplar arasý karþýlaþtýrmada Grup 2 deðerleri Grup 1’e göre istatistiksel olarak anlamlý bir þekilde düþük bulundu. Grup 1’de üç dönemde de görülen artýþ istatistiksel olarak anlamlý iken, grup 2 de sadece 30 ve 60. dakikalardaki artýþlar anlamlý bulundu. Kardiyak Debi Deðerlerinin Daðýlýmý
Her iki grupta elde edilen kardiyal output deðerleri Þekil 6’da gösterilmiþtir. Kardiyak debi 30. dakikada her iki grupta da baþlangýç deðerlerine göre anlamlý bir þekilde azalmýþtýr. Grup 2’de 60. dakikada anlamlý azalma görülürken, 120 dakikadaki azalma anlamlý bulunmadý. Grup 1’de ise üç dönemde de azalma anlamlýydý. Ayný dönemler karþýlaþtýrýldýðýnda ise tüm dönemlerde Grup 2 kardiyak debi düzeyleri daha yüksek ölçüldü.
Alveolo-aarteriyel Oksijen Farký Deðerleri
Her iki grupta iskemi öncesi ve reperfüzyon sonrasý elde edilen deðerler Þekil 7’de gösterilmiþtir. Her iki grupta da baþlangýç deðerlerine göre 30. dakikada A-aDO2 deðerlerindeki artýþ
istatistiksel olarak anlamlýdýr. Bununla birlikte Grup 2 Grup 1
ile karþýlaþtýrýldýðýnda 30, 60, 120. dakikalardaki deðerler arasýnda istatistiksel olarak anlamlý farklýlýk bulunmaktadýr. Grup 2’de gözlenen A-aDO2deðerlerindeki artýþýnýn Grup 1’e
göre daha az olduðu, 60 ve 120. dakikanýn sonunda baþlangýç deðerlerine yakýn seyrettiði dikkati çekmektedir. Her iki gruptaki artýþlar 30. dakikadaki artýþ zirve yapmakta, 60. ve 120. dakikalarda ise bu artýþ gerilemektedir.
T
Taarrttýýþþm
maa
Akciðer transplantasyonu son dönem pulmoner hastalýðý olan kiþilerde en uygun tedavi metodu olarak benimsenmeye baþlanmýþtýr. Bununla beraber, greft disfonksiyonu erken morbidite ve mortalitede en önemli rolü oynamaktadýr. Greft disfonksiyonuna yol açan nedenlerin baþýnda özellikle erken dönemde geliþen iskemi-reperfüzyon hasarýnýn yol açtýðý patolojik deðiþiklikler gelmektedir. Reperfüzyon hasarý olarak isimlendirilen bu olay klinik olarak artmýþ pulmoner vasküler direnç, intersitisyel ve pulmoner ödem, bozulmuþ gaz deðiþimi ile kendisini göstermektedir.
Akciðer transplantasyonu konusunda ilk deneysel çalýþmalarýn yapýlmaya baþlanmasýndan bu yana büyük geliþmeler olmuþtur. Son dönemlerde bu çalýþmalarýn büyük kýsmý donör akciðerin korunmasý, postoperatif kardiyak ve pulmoner fonksiyonlarý destekleyecek farmakolojik ajanlarýn üzerine yoðunlaþmaya baþlamýþtýr [17].
Akciðer transplantasyonu esnasýnda donör akciðerinin iskemiye uðramasý kaçýnýlmaz bir olaydýr. Ýskemik dokuda kan akýmý yeniden restore edildiðinde reperfüzyona baðlý olarak meydana gelen hasarýn o bölgede sýnýrlý kalmadýðý, akciðerlere inflamatuvar hücrelerin akümülasyonu, pulmoner hipertansiyon, hipoksemi ve nonkardiyojenik pulmoner ödem ile karakterize pulmoner disfonksiyon geliþtiði bildirilmiþtir [18,19]. Transplantasyon sonrasý pulmoner arter re-anastomozuyla reperfüzyon saðlandýðýnda kapiller kama basýnçtan baðýmsýz olarak pulmoner vazokonstrüksiyon ve respiravtuar disfonksiyon görülür. Benzer pulmoner disfonksiyon durumu hayvanlarla yapýlan akciðer transplantasyonu çalýþmalarýnda da gösterilmiþtir [17,20-22]. Akciðer transplantasyonu sonrasýnda mortalite ve morbiditeyi etkileyen faktörlerin büyük çoðunluðu erken postoperatif dönemde görülen reperfüzyon hasarýndan kaynaklanmaktadýr [17,23,24]. Yapýlan çalýþmalarda reperfüzyon hasarýnýn erken dönemde tedavisinin postoperatif dönemde geliþen mortalite ve morbidite üzerinde azaltýcý etkileri bulunduðu gösterilmiþtir [17,24-27].
Ýskemi sonrasýndaki reperfüzyonda aktive nötrofiller akciðer hasarýna çeþitli yollarla katkýda bulunur [28,29]. Reperfüzyon hasarýndaki ilk basamaðý, PNL ve serbest oksijen radikallerinin pulmoner doku içerisine göçü oluþturmaktadýr [30]. Endotele yapýþmýþ olan nötrofiller süperoksid anyonu, hidroksil radikali ve hidrojen peroksid gibi reaktif oksijen metabolitleri üreterek, direkt veya indirekt olarak pulmoner endoteli hasara uðratabilirler [29]. Nötrofillerin akciðer ve diðer organlara sekestrasyonu multisistem organ yetmezliði geliþiminde önemli bir basamaktýr [31,32]. Degranülasyona baðlý olarak nötrofiller pulmoner endotel ve parankim hücrelerini hasara uðratan elastaz ve diðer proteazlarý serbestleþtirirler [29,33]. Ayrýca aktive nötrofiller, aktive olmayan hücrelerden daha serttirler. Bu da onlarý pulmoner kapillerler boyunca ilerlerken
Türk Göðüs Kalp Damar Cer Derg 2004;12:98-105
þekil deðiþikliðine daha dirençli hale getirir [28,34]. Pulmoner mikrovasküler yatakta lökosekestrasyona ilave olarak alveoler boþluklar içerisinde de inflamatuvar hücrelerin varlýðý gösterilmiþtir [18,35].
Akciðerler aktive nötrofillere karþý özellikle duyarlý olup, seçici olarak bu hücreleri tutarlar [36]. Bu tutulan PNL’in ileri aktivasyonu daha sonra direkt olarak tromboksan A2üretimini
indükleyebilir, ya da indirekt olarak pulmoner parankimal tromboksan A2 sentezine neden olarak solunum
disfonksiyonuna ve permeabilite deðiþikliðine yol açabilir. Pulmoner iskemi-reperfüzyon hasarýnýn oluþmasýnda hiç bir hücre tipi tek baþýna sorumlu deðildir, ancak nötrofiller bu hasarýn arttýrýlmasýnda major rol oynarlar. Nötrofillerin dýþýnda monosit, makrofaj, eozinofil ve endotel hücreleri gibi diðer fagositik hücrelerin de inflamatuvar mediatörler salarak iskemi-reperfüzyon injurisinde rol aldýðý bilinmektedir [37]. Beta N-asetil glukozamin’in serbestleþmesi, PNL ve makrofaj aktivasyonunun iyi bir parametresidir ve plazma düzeyleri PNL elastaza biyolojik olarak benzerlik gösterir, reperfüzyon esnasýnda da PNL degranülasyonun indüklediði akciðer hasarýnda anlamlý bir þekilde artýþ gösterir. Bu enzim, PNL azurofilik granüllerinde lokalizedir. Ancak sadece PNL’lere spesifik olmayýp, benzer þekilde trombosit veya makrofajlar tarafýndan da serbestleþtirilmektedir. Plazmadaki ß-NAG düzeyinin küçük bir kýsmýný makrofajlar serbestleþtirmekte, büyük çoðunluðu ise PNL’ler tarafýndan salýnmaktadýr. Yapýlan çalýþmalarda iskemi reperfüzyon hasarýnda iskemi sonrasý dönemde ß-NAG düzeylerinin artmýþ olduðu gösterilmiþtir [29].
Çalýþmamýzda ß-NAG ölçümleri karþýlaþtýrýldýðýnda her iki grupta da artýþ olmakla birlikte, kontrol grubuna göre N-asetilsistein grubundaki artýþ anlamlý derecede düþüktü. Bu durum daha önceki çalýþmalarda da gösterildiði gibi N-asetilsisteinin iskemi-reperfüzyon sonrasý oluþan lökosit infiltrasyonunu, dolayýsýyla reperfüzyon hasarýný azaltmaktadýr [29,38,39].
Oksijeni metabolize eden tüm hücrelerde bulunan süperoksid dismutaz enzimleri, serbest oksijen radikal toksitesine karþý önemli defans mekanizmalarýný oluþtururlar [40]. Reperfüzyon esnasýnda oluþumu artan serbest radikalleri ortadan kaldýrmaya yönelik SOD enzimi, toksik süperoksid radikallerinin hidrojen peroksid ve moleküler oksijene dismutasyonunu hýzlandýrýr [41]. Plazmada üretilen ve eritrosit hücre membranýný geçebilen hidrojen peroksid ve süperoksid iyonlarý eritrositlerde toplanýr. Kanda ve homojenize edilmiþ dokularda SOD ve GPx düzeylerine bakýlarak kan ve dokularýn iskemi-reperfüzyon hasarýndan ne düzeyde etkilendiði belirlenebilir. Biz yapmýþ olduðumuz bu çalýþmada tüm gruplarda kan SOD düzeylerini ölçtük. SOD deðerleri N-asetilsistein verilen grupta anlamlý bir þekilde direkt olarak artmýþtýr. Bu da N-asetilsisteinin hasara baðlý olarak oluþan serbest radikalleri temizlediðini göstermektedir.
Yapýlan deneysel çalýþmalarda, akciðer transplantasyonu sonrasý özellikle ilk 30 dakikada kardiyak debinin azaldýðý, pulmoner arter basýncýnýn ve pulmoner vasküler dirençýn arttýðý tespit edilmiþtir [29]. Akciðerlere inflamatuvar hücrelerin akümülasyonu ile birlikte olan, pulmoner hipertansiyon, hipoksemi ve nonkardiyojenik pulmoner ödem ile karakterize pulmoner disfonksiyon tablosu geliþmektedir. Artmýþ olan pulmoner arter basýnçlarý ve pulmoner vasküler direncin, reperfüzyon hasarýndaki artýþ ile birlikte olduðu gösterilmiþtir
[17,21,29]. Yapýlan çalýþmalarda pulmoner arter basýncý ve pulmoner vasküler dirençteki artýþ ile kardiyak debi düþmesinin engellenmesi durumunda reperfüzyon hasarýnda belirgin bir düzelme olduðu gösterilmiþtir [21,29]. Bizim çalýþmamýzda da ilk 30 dakika sonucunda kardiyak debi kontrol grubunda iskemi öncesi döneme göre istatistiksel olarak anlamlý düzeyde azalmýþ bulundu. N-asetilsistein grubunda ise iskemi öncesi döneme göre düþüþ anlamlý deðildi. Tüm dönemlerde elde edilen deðerler karþýlaþtýrýldýðýnda N-asetilsistein grubu deðerleri kontrol grubuna göre anlamlý olarak daha yüksekti. Pulmoner arter basýnçlarý ve PVR deðerlerinde kontrol grubunda iskemi öncesi döneme göre gözlenen artýþ istatistiksel olarak anlamlý idi. N-asetilsistein grubunda ise iskemi öncesi döneme göre artýþ olmakla birlikte kontrol grubuna göre anlamlý bir düþüklük mevcuttu. Akciðer transplantasyonu sonrasýnda alveolo-arteriyel oksijen farkýnda belirgin artýþ olduðu yapýlan deneysel çalýþmalarda gösterilmiþtir. Bu fark genelde reperfüzyonun baþlangýcýndan 30 dakika sonrasýndaki ölçümlerde göze çarpmaktadýr [17,29]. Bizim çalýþmamýzda A-aDO2deðerleri her iki grupta da artmýþ
olmasýna karþýn, N-asetilsistein grubundaki artýþlar kontrol grubuna göre daha düþük bulunmuþtur. N-asetisistein etkin bir antioksidan maddedir ve hücre içi sülfhidrid birikimine sebep olup indirgenmiþ glutatyonun öncü maddesi olarak rol oynamaktadýr. Düþük moleküler aðýrlýklý bileþik olan N-asetilsistein, glutatyon prekürsörüdür. Glutatyon stoklarýný yeniden doldurmakta, süperoksid-dismutaz aktivitesini arttýrmakta, hidroksil radikallerini azaltmakta ve otokatalitik lipid peroksidasyonunu engellemektedir [15,42]. Glutatyon serbest oksijen radikallerinin etkilerine karþý santral bir rol oynamakta, iskemik dokuda intrasellüler olarak çoðalýp reperfüzyon esnasýnda serbest oksijen radikallerinin destrüktif etkilerini azaltmaktadýr [15]. Baþlangýçta ideal bir mukolitik olarak kullanýlan bu ajan üzerinde in vivo olarak yapýlan çalýþmalarda N-asetilsisteinin T lenfosit koloni üretimi ile lenfoproliferasyon regülasyonunu saðladýðý, kemotaksis ve oksijen ara ürünlerini azaltarak makrofajlar ve PNL’lerin davranýþlarýna olumlu etkileri olduðunu bildirir sonuçlar elde edilmiþtir [43]. Antioksidan ve immün modülatör özellikleri göz önünde bulundurularak klinik uygulamalarda oksidatif stres, akut ve kronik bronþit, akut respiratuar distress sendromu ve bazý kardiyovasküler hastalýk durumlarýnda yaygýn olarak kullanýlmaktadýr [36,38]. Son dönemlerde yapýlan çalýþmalarda da akciðer veya diðer organ hasarlarýna baðlý geliþen akciðer reperfüzyon hasarýnýn tedavisinde N-asetilsistein uygulanmasýnýn faydalý etkilerinin olduðu histolojik ve biyokimyasal çalýþmalarla gösterilmiþ, kardiyak fonksiyonlar üzerinde reperfüzyon sonrasýnda gözlenen kardiyak debi azalmasýný, pulmoner arter basýnç ile vasküler direnç artýþlarýný engellediði gözlenmiþtir [15,43-46]. Yaptýðýmýz literatür taramalarýnda, þimdiye kadar N-asetilsistein akciðer transplantasyonu esnasýnda oluþan, iskemi-reperfüzyon hasarý üzerine etkilerini gösteren herhangi bir çalýþmaya rastlamadýðýmýz için elde ettiðimiz olumlu verileri karþýlaþtýracak kesin veriler bulunmamaktadýr.
arttýrarak reperfüzyon sonrasýnda görülen kardiyak ve pulmoner fonksiyonlardaki bozulmayý engellemektedir.
K
Kaay
yn
naak
kllaarr
1. Siegelman SS, Sinha SBP, Veith FJ. Pulmonary reimplantation response. Ann Surg 1973;177:30-6. 2. Guiseppe S, Sonia R, Mýcaela B, Gianloza P. Influence of
acetylcsyteine on aggravation of ischemic damage in ex vivo hearts of rats exposed to hyperbaric oxygen. Arzneim Forsch Drug Resp 1997;6:710-7.
3. Prop JM, Ehrie MG, Crabo JD. Reimplantation response in isogreft rat lungs. J Thorac Cardiaovasc Surg 1984;87:702-11.
4. Trummer MJ, Commander MC, Christiansen KH. Radiographic and functional changes following autotransplantation of lung. J Thorac Cardiovasc Surg 1965;49:1006-14.
5. Wagner OA, Edmunds LH, Heilborn DC. Vascular pressure flow relationships in denervated and reimplanted lungs of dog. J Thorac Cardiovasc Surg 1966;63:1534-8.
6. Rhodes RS, DePalma RG. Mitochondrial dysfunction of the liver and hypoglycaemia in hemorrhagic shock. Surg Gynecol Obstet 1980;150:347-52.
7. Grace PA. Ischaemia-reperfusion injury. Brit Surg 1994;81:637-47.
8. Blumenstock DA, Hechtman H, Collins JA. Preservation of the canine lung. J Thorac Cardiovasc Surg 1962;44:771-5. 9. Jianping S. Ischemia, reperfusion and no-reflow phenomenon. In: Svensson LG, Crawford ES, eds. Cardiovascular and Vascular Disease of The Aorta. Philadelphia: W.B. Saunders Company, 1997:194-218. 10. Welles SL, Shepro D, Hechtman HB. Eicosanoid
modulation of stress fibres in cultured bovine endothelial cells. Inflammation 1985;9:549-56.
11. Seekamp A, Ward PA. Ischemia-reperfusion injury. Agents Actions Suppl 1993;41:137-52.
12. Labbe R, Lindsay T, Walker PM. The extent and distribution of skeletal muscle necrosis after graded periods of complete ischemia. J Vasc Surg 1987;6:152-7.
13. Anner H, Kaufman RP, Valeri CR, Shepro D, Hechtman HB. Reperfusion of ischeamic lower limbs increases pulmonary microvascular permeability. J Trauma 1988;28:607-10.
14. Yogesh T. Effect of N-acetylcysteine on myocardial infarct size following ýschemia and reperfusion in dogs. Indian J Physiol Pharmacol 1998;42:50-6.
15. Vecchiorelli A. Dotterini M. Pietrella D. COPD in patient N-acetylcystin with macrophage activation. Chest 1994;105:806-11.
16. Durak I Yurtarslaný Z, Canpolat O, Akyol O. A methodological approach to superoxide dismutase activity assay based on inhibition of nitroblue tetrazolium reduction. Clin Chim Acta 1993;214:103-4.
17. Punch J, Rees R, Cashmer B, Oldham K, Wilkins E, Smith D. Acute lung injury following reperfusion after ischaemia in the hind limbs of rats. J Trauma 1991;31:760-7. 18. Klausner JM, Anner H, Paterson IS, et al. Lower torso
ischaemia-induced lung injury is leukocyte dependent. Ann Surg 1988;208:761-7.
19. Anner H, Kaufman RP, Kobzik L, Valeri CR, Shepro D, Hechtman HB. Pulmonary leukosequestration induced by hindlimb ischemia. Ann Surg 1987;206:162-7.
20. Naoki T, Susumo O, Toshihiro O. The effects of a neutrophil elastase inhibitör and neutrophil depletion using a granulotrop Column on lung reperfusion injury in dogs. J Heart Lung Transplant 1999;18:637-45.
21. Dwenger A, Schweitzer G. Bronchoalveolar lavage fluid and plasma protein, chemiluminescence response and protein contents of polymorphonuclear leucocytes from blood and lavage fluid in traumatized patients. J Clin Chem Biochem 1986;24:73-88.
22. Sunose Y, Takeyoshi I, Ohwada S, Iwazaki S, Aiba M. Effects of FR 167653 on ischemia-reperfusion ýnjury in canine lung transplantation. Transplantation Proceedings 2000;32:2435-6.
23. Masaaki A Izumi T Yutaka S. FR 167653 ameliorates pulmonary damage in ischemia-reperfusion injury in a canin transplantation model. J Heart Lung Transplant 2000;19:879-86.
24. Steven M, Curtis G, Stewart M. Pulmonary macrophages are involved in reperfusion injury after lung transplantation. Ann Thorac Surg 2001;71:1134-9. 25. Steven M, Curtis G, Stewart M. Lung transplant
reperfusýon injury involves pulmonary macrophages and circulating leukocytes in a býphasic response. J Thorac Cardiovasc Surg 2001;121:1069-75.
26. Yutuka S, Izumi I, Hirofumi T. Effect of cyclooxygenese 2 inhibitor, FK 3311, in a canine lung transplantation model. Ann Thorac Surg 2001;72:1165-72.
27. Eppinger MJ, Jones ML, Deeb GM, Bolling SF, Ward PA. Pattern of injury and role of neutrophils in reperfusion injury of rat lung. J Surg Res 1995;58:713-8.
28. Ward Pa, Till GO, Warren IS. Pathophysiology of leukocyte-mediated tissue injury. J Crit Care 1991;6:112-6. 29. Demertzis S, Langer F, Graeter T, Dwenger A. Amelioration for lung reperfusion injury by L and E selectin blockade selektin. Eur J Cardio Thorac Surg 1999;16:174-80.
30. Xing Z, Kirpalani H, Torry D, Jordane M, Gauldie J. Polymorphonuclear leukocytes as a significant source of tumour necrosis factor-a in endotoxin challenged lung tissue. Am J Pathol 1993;143:1009-15.
31. Strieter RM, Kasahara K, Allen RM. Cytokine-induced neutrophil-derived interleukin-3. Am J Pathol 1992;141: 397-407.
32. Baird BR, Cheronis JC, Sandhaus RA, Berger EM, White CW, Repine JE. Oxygen metabolites and neutrophil elastase synergistically cause edematous injury in isolated rat lungs. J Apply Physiol 1986:61:2224-9.
33. Gee MH, Albertine KH. Neutrophil-endothelial cell interactions in the lung. Annu Rev Physiol 1993;55:227-48. 34. Bondo K, Tago M. Oxygen free radical scavenger to prevent pulmonary reperfusion injury after heart-lung transplantation J Heart Transplant 1989;8:330-6.
35. Anner H, Kaufman RP, Kobzik L. Pulmonary hypertension and leucoquestration after lower torso ischaemia. Ann Surg 1987;206:642-8.
36. Yogesh T, Hegde BM. Effect of N-acetylcysteine on myocardial infarct size following ischemia and reperfusion in dogs. Indian J Physiol Pharmacol
Türk Göðüs Kalp Damar Cer Derg 2004;12:98-105
1998;42:50-6.
37. Klausner JM, Paterson IS, Mannick JA, Valeri CR, Shepro D, Hechtman HB. Reperfusion pulmonary edema. JAMA 1989;261:1030-5.
38. Spapen H, Zhang H, Demanet C. Does N-acetylcysteine influence cytokine response during early human septic shock. Chest 1998;113:1616-24.
39. Nickander KK, McPee BR, Low AP, Tritschler H. Alpha lipoic acid: Antioxidant potency against lipid peroxidation of neural tissues in vitro and implications for diabetic neuropaty. Free Rad Biol 1996;21:631-9.
40. Ruben Z. Katelijne E.M. Arnold G.H. The protective role of thiols against nitric oxide-mediated cytotoxicity in murine macrophage J774 cells. European J. Pharmacology 1997;321:87-96.
41. Akgül E. Tip II diabetes mellituslu hastalarda oksidan ve antioksidan mekanizmalarýn incelenmesi. Elazýð Fýrat Üniversitesi Týp Fakültesi Biyokimya ve Klinik Biyokimya Anabilim Dalý, 1996.
42. Salvatore C, Giuseppina C, Emanuela M. Protective effect of N-acetylcysteine on multiple organ failure induced by zymosan in the rat. Crit Care Med 1999;27;1524-32. 43. Avi A, Yoram K, Ron Ben A, Itzhak S. Lung precondýtýon
wýth N-acetylcsytein Prevents reperfusion ýnjury after liver no flow–reflow: A dose response study. Biochemistry 1984;222:1-15.
44. Jan S, Jiri K, Milan V. Cardioprotective effects of N acetylcystein. The reduction in the extent of infarction and occurrence of reperfusion arrhythmias in the dog. Internetional J Cardiol 1990;28:191-6.
45. Simon S, Cassie R, Susan P. Managing patients with acute myocardial ischemia and reperfusion injury with N acetylcysteine. Dimensions of critical care nursing. 1997;3:122-31.
