42
Dr. Berkan ve Arkadaþlarý Pentoksifilin
Türk Göðüs Kalp Damar Cer Derg 2001;9:42-5
ÝSKEMÝ REPERFÜZYON HASARININ AZALTILMASINDA
PENTOKSÝFÝLÝNÝN SÝALÝK ASÝT ÜZERÝNE OLAN ETKÝSÝ
THE EFFECT OF PENTOXIFYLLINE ON SIALIC ACID IN IMPROVEMENT OF
ISCHEMIA-REPERFUSION INJURY
Dr. Öcal BERKAN, Dr. Metin AKSOY, *Dr. Öge ÇETÝNKAYA, *Dr. Yavuz TÝLÝÐ, Dr. Þinasi MANDUZ,
Dr. Kasým DOÐAN, Dr. Ýlhan GÜNAY
Cumhuriyet Üniversitesi Týp Fakültesi, Kalp ve Damar Cerrahisi Kliniði, SÝVAS *Cumhuriyet Üniversitesi Týp Fakültesi, Biyokimya Kliniði, SÝVAS
Adres: Dr. Öcal BERKAN, Cumhuriyet Üniversitesi Týp Fakültesi, Kalp ve Damar Cerrahisi Kliniði, 58140 / Sivas Sunulduðu Kongre: VI. Ulusal Göðüs Kalp ve Damar Cerrahisi Kongresi, 21 - 25 Ekim 2000, ANTALYA
Özet
Amaç: Sialik asit, serum ve dokularda bulunan glikolipid ve glikoproteinlerin terminal oligosakkarit zincirlerinin önemli bir komponentidir. Bu çalýþmada, ratlarda akut iskemiye baðlý olarak oluþan sialik asit düzeylerindeki deðiþiklikler ve pentoksifilinin bu deðiþikliklere bir etkisinin olup olmadýðý araþtýrýldý.
Materyal ve Metod: Kýrk yedi adet rat, kontrol grubunu oluþtu-ran Grup 1 ve çalýþma grubunu oluþtuoluþtu-ran Grup 2 olarak önce ikiye, daha sonra da her iki grup iskemi ve reperfüzyon zamanýna göre t0, t1, t2 diye üçer alt gruba ayrýldý. Grup 2’deki bütün ratlara 50 mg/kg dozunda iv olarak pentok-sifilin verildi.
Bulgular: Ýskemi safhasýný gösteren t1 ve revaskülarizasyon safhasýný gösteren t2 zamanýndaki deðerler incelendiðinde sia-lik asit, laktat ve kreatin kinaz deðerlerinde, hiçbir iþlem yapýl-mayan t0 sürelerindeki deðerlere göre anlamlý deðiþiklikler gözlendi. Ýskemi ve revaskülarizasyon sýrasýndaki artmýþ olan total sialik asit deðerleri, çalýþma grubunda kontrol grubuna göre anlamlý bir þekilde düþük bulundu (p < 0.05).
Sonuç: Çalýþma grubunda total sialik asit deðerlerinin kontrol grubuna göre anlamlý olarak düþük bulunmasý, pentoksifilinin etkisine baðlandý.
Anahtar kelimeler: Sialik asit, iskemi, reperfüzyon, pentoksifilin
Summary
Background: Sialic acid is an important component of terminal oligosaccharide chains of glycolipids and glycoproteins. The aim of this study was to investigate the alterations of sialic acid levels due to acute ischemia and the effect of pentoxifylline on these alterations.
Methods: Forty-seven rats were divided into 2 groups as control (Group 1) and study group (Group 2) and then each group was divided into 3 subgroups as t0, t1, and t2. To the rats in the study group, pentoxifylline 50 mg/kg was administered intravenously.
Results: Sialic acid, lactate and creatine kinase values were significantly higher in the duration of t1 indicating ischemia period and t2 indicating revascularization period when compared to t0. Total sialic acid values in the study group, which were increased during ischemia and revascularization, were found significantly lower than those of control group (p < 0.05).
Conclusions: We concluded that the lower values of total sial-ic acid in the study group might be due to the effect of pentoxifylline.
Keywords: Sialic acid, ischemia, reperfusion, pentoxifylline
Giriþ
Sialik asit (SA) memelilerde geniþ bir yayýlým gösteren nörominik asidin asetilleþmiþ bir ailesidir [1]. 1936 yýlýnda Blix tarafýndan sýðýrlarýn submaksiller glandýndan elde edilen musinden izole edilmiþtir. SA serum ve dokularda hormon ve enzimlerde bulunan glikoprotein ve glikolipidlerin bir parçasýdýr [1,2]. Serum SA düzeyindeki deðiþiklikler eritrositlerin bütünlüðündeki, permeabilitesindeki ve viabilitesindeki deðiþiklikleri de yansýtmaktadýr [3,4]. Bu deðiþiklikler hücre hasarýna ve çeþitli komplikasyonlarýn oluþumuna yol açabilmektedir. Yapýlan birçok çalýþma serum total SA deðerlerinin kardiyovasküler hastalýklarda ve akut miyokard enfarktüsünde belirgin olarak yükseldiðini ortaya koymuþtur [5,6]. Ayrýca aterosklerotik periferik damar hastalýklarýnda ve albüminüri ile seyreden vasküler hasarlý olgularda yüksek serum SA düzeyleri tespit edilmiþtir [7,8]. Bu çalýþmamýzda ratlarda, akut iskemiye baðlý olarak oluþan total SA düzeyleri üzerindeki deðiþiklikleri ve pentoksifilinin bu deðiþikliklere bir etkisinin olup olmadýðýný araþtýrdýk.
Materyal ve Metod
Aðýrlýklarý 193 - 206 gram arasýnda olan, ayný ortamda yaþamýþ ve ayný þekilde beslenmiþ 47 adet Wistar albino cinsi rat çalýþ-maya alýndý. Ratlar kontrol (Grup 1) ve pentoksifilin verilen çalýþma grubu (Grup 2) olarak önce ikiye, daha sonra da her iki grup t0, t1, t2 diye üçer alt gruba ayrýldý. Grup 1’de 8 rata sadece anestezi verildi (t0), 8 ratta 4 saatlik iskemi oluþ-turuldu (t1), diðer 8 ratta ise 4 saatlik iskemi sonrasýnda 1 saat reperfüzyon uygulandý (t2). Grup 2’de yine ayný þekide 8 rata sadece anestezi verildi (t0), 8 ratta 4 saatlik iskemi oluþturuldu (t1), 7 ratta ise 4 saatlik iskemiden sonra 1 saat reperfüzyon oluþturuldu (t2).
infüzyon þeklinde pentoksifilin verildi. Anestezi sonrasýnda batýn yaklaþýk 4 cm’lik orta hat insizyonla ksifoidin hemen altýndan pubisin 0.5 cm üzerine kadar açýldý. t0 alt grubunda yer alan ve sadece anestezi verilen ratlarda batýn açýldý ve hiçbir giriþim yapýlmadan tekrar 4/0 atravmatik sütur ile kap-atýldý. Bu iþlemin hemen ardýndan kan örnekleri alýndý. t1 alt grubunda yer alan ve iskemi oluþturulan gruplarda batýn açýldýktan sonra infrarenal aortalarý klemplendi (vascu stadd mini-scalan) ve batýn kapatýldý. 4 saatlik iskemi süresinin sonunda kan örnekleri alýndý. t2 alt grubunda yer alan ratlarýn iskemi süresi sonunda batýn sütürleri alýnarak aortadaki klem-pleri kaldýrýldý ve batýn tekrar kapatýlarak 1 saatlik reperfüzyon süresi beklendi ve bu süre sonunda kan örnekleri alýndý. Total SA, laktat ve kreatin kinaz (KK) ölçümleri için kan örnekleri alýndý. Bu kan örnekleri steril biyokimya tüplerine alýnarak +4ºC’de 2 saat bekletildikten sonra, 4000 devir/dak hýzla santrifüje edildiler. Elde edilen serumlar steril þartlarda ve derin dondurucularda -20ºC’de analizleri yapýlana kadar saklandýlar. Elde edilen bu kan örneklerinden total SA düzeyleri enzimatik yöntemle spektrofotometrik olarak, laktat düzeyleri enzimatik kit (Bohringer Mannheim GmbH, Mannheim Germany) kullanýlarak, KK ise KK Nak (bio-clinica) kiti ve otoanalizör kullanýlarak ölçüldü.
Ýstatistiksel analiz Kruskal Wallis varyans analizi ve Mann-Whitney U testleri kullanýlarak yapýldý. Elde edilen deðerler her parametrenin kendi grubu arasýnda ve diðer grupla kýyaslanarak yapýldý. p < 0.05 deðerleri istatistiksel olarak anlamlý kabul edildi.
Bulgular
Grup 1’deki total SA deðerlerinde t0 ile t1 ve t2 süreleri arasýn-da anlamlý fark görüldü (p < 0.05). Ayrýca t1 ve t2 arasýnarasýn-daki fark da anlamlýydý (p < 0.05). Grup 2’deki total SA deðer-lerinde de t0 ile t1 ve t2 arasýnda anlamlý fark görüldü (p < 0.05). Ayný þekilde t1 ve t2 arasýndaki fark da anlamlýydý (p < 0.05).
Total SA deðerlerini Grup 1 ve Grup 2 açýsýndan karþýlaþtýrdýðýmýzda, Grup 1 ve Grup 2’nin t0 deðerleri arasýn-da fark görülmedi (Tablo 1). Grup 1 ve Grup 2’nin t1 deðer-leri karþýlaþtýrýldýðýnda fark anlamlýydý (p < 0.05). Grup 1 ve Grup 2’nin t2 deðerleri karþýlaþtýrýldýðýnda da fark anlamlý olarak bulundu (p < 0.05).
Laktat deðerlerini incelediðimizde hem Grup 1, hem de Grup
2’de (Tablo 2), t1 ve t2 zamanlarýndaki deðerlerde t0’a göre belirgin bir artýþ görülmüþtür (p < 0.05). Laktat deðerlerini Grup 1 ve Grup 2 açýsýndan karþýlaþtýrmalý olarak
deðerlendirdiðimizde, t1 zamanýndaki laktat deðerleri Grup 2’de Grup 1’e göre daha düþük bulunmasýna karþýn istatistiksel anlam taþýmýyordu. t2 zamanýndaki laktat deðerlerinde ise Grup 2’de Grup 1’e göre anlamlý düþüþ gözlendi (p < 0.05). KK deðerlerinde de diðer parametrelerde olduðu gibi her iki
grupta (Tablo 3), t1 ve t2 zamanlarýnda t0’a göre artýþ görülmüþtür (p < 0.05). Ancak KK deðerlerinde t1 ve t2 zamanlarýnda gruplar arasýnda anlamlý bir fark bulunamadý.
Tartýþma
Ýskelet kasýnda oluþan akut iskemi sonrasýnda ekstremiteye yeniden kan akýmý saðlanmasý, serbest oksijen radikalleri gibi reperfüzyon ürünlerinin oluþmasýna neden olur. Ekstremitelerde oluþan akut iskemi ve reperfüzyon, kompleks bir inflamatuar döngünün baþlamasýna ve bunun sonucunda da hem ekstremitenin kendisinde, hem de bazý hedef dokularda hasara neden olmaktadýr [9,10].
SA serum ve dokularda bulunan glikolipid ve glikoproteinlerin terminal oligosakkarit zincirlerinin önemli bir komponentidir [1]. Son yýllarda yapýlan çalýþmalarda SA ile kardiyovasküler hastalýklar arasýnda yakýn bir iliþki tespit edilmiþtir [11-13]. Bunun yanýnda akut inflamatuar hastalýklar veya hasar sonucunda ortaya çýkan birçok akut faz reaktaný ile serum SA deðerleri arasýnda bir korelasyonun olduðu görülmüþtür [14,15].
SA hücre membranlarýnda taþýdýðý negatif yük nedeni ile membran gerginliðinin saðlanmasýnda rol oynar. Eritrosit membranlarýndaki bu negatif yükün hemoreolojikal ve hemodinamik önemi vardýr [3,16]. Bazý proteinlerin siyalizasyonu sýrasýnda platet agregasyonu, fibrinojenin pýhtýlaþmaya yol açmasý, kapiller permiabilitede geçirgenliðin artmasý, damar duvarýnda lipoproteinlerin tutulmasý ve invivo eritrosit agregasyonu gibi patolojiler olabilmektedir [3,4,16,17].
Ýskemi sýrasýnda hücrenin membran bütünlüðü korunamamak-ta ve kalsiyum, fosfolipid A2, yað asidi radikalleri, lakkorunamamak-tat gibi ürünlerin ortaya çýkmasýna neden olmaktadýr. Çalýþmamýzda her iki grupta da iskemi safhasýný gösteren t1 zamanýndaki deðerler incelendiðinde SA, laktat ve KK deðerlerinde t0 sürelerine göre anlamlý deðiþiklikler gözlenmektedir (p < 0.05). SA deðerlerinin iskemi sýrasýnda yükselmesi beklenen KK ve laktat deðerleri ile birlikte yüksek bulunmasý, serum total SA’nýn iskemiye bir yanýtý olarak deðerlendirilebilinir. Yaptýðýmýz çalýþmada hem kontrol, hem de çalýþma gruplarýn-daki t2 süreleri ile ilgili deðerler 1 saat süre ile uygulanan reperfüzyon sonucunda elde edilmiþtir. Reperfüzyon sýrasýndaki total SA her iki grupta da yüksek bulunmuþtur. Bu deðerler iskemi sýrasýndaki deðerlerle karþýlaþtýrýldýðý zaman istatistiksel olarak anlamlý fark vardý (p < 0.05). Bundan da total SA’nýn reperfüzyona olan duyarlýlýðýnýn iskemiye göre daha fazla olduðu sonucu çýk-maktadýr. Reperfüzyon sýrasýnda oksijen metabolitlerinin etki-leri, membran lipitlerinin fonksiyon ve morfolojilerinde bozul-maya neden olmaktadýr. Total SA deðerlerindeki yüksekliðin bu patoloji ile iliþkili olabileceði düþünülmektedir.
Laktat, iskemiyi gösteren bir marker olmasýna raðmen doku-nun yeniden kanlanmasý ile birlikte düþmeye baþlamaktadýr ve reperfüzyon sýrasýndaki hücresel deðiþiklikleri saptamakta yeterli olmamaktadýr. Bizim çalýþmamýzda da reperfüzyon sýrasýndaki laktat deðerlerinde düþüþ görülmekle birlikte bu düþüþ anlamlý deðildi. Serum total KK deðerlerinin iskemi sýrasýnda yükseldiði, reperfüzyonla birlikte bu yüksekliðin 43
Tablo 1: Total sialik asit deðerleri
Tablo 2: Laktat deðerleri
Grup 1 Grup 2 t0 49.11 48. 98 t1 53.82 56.93 t2 59.32 64.21 Grup 1 Grup 2 t0 32.31 30.84 t1 43.23 41.96 t2 41.11 38.49
Tablo 3: Kreatin kinaz deðerleri
Grup 1 Grup 2
t0 419.84 481.55
t1 1356.91 1416.61
t2 2812.29 1623.34
J Turkish Thorac Cardiovasc Surg 2001;9:42-5
devam ettiði bilinmektedir. Bu yükselme çizgili kaslarda oluþan hücresel hasarýn direkt yansýmasýdýr. Bizim çalýþ-mamýzda da her iki grupta da reperfüzyon sýrasýnda KK artýþý devam etmiþtir.
Bir metilksantin derivesi olan pentoksifilin eritrosit akýcýlýðýný ve dolayýsý ile besleyici kan akýmýný artýrmakta, platelet agregasyonunu azaltmakta, yükselmiþ fibrinojen seviyelerini ve viskoziteyi azaltmakta, fibrinolitik aktiviteyi artýrmakta ve kanýn antifibrinolitik kapasitesini azaltmaktadýr [18-20]. Pentoksifilin, bu hemoreolojik ve hemostatik etkisi ile iskemi ve reperfüzyon sonucunda ortaya çýkan patolojik deðiþiklikler üzerinde olumlu yönde etki etmektedir. Ayrýca damar duvarýn-dan prostasiklin sentez ve salýnýmý ile birlikte platelet cAMP seviyelerini artýrmakta ve böylece artmýþ olan platelet cAMP agregatör tromboxan A2 sentezini önlemektedir [21,22]. Çalýþma grubuna pentoksifilin vererek diðer grupla olan fark-larý gözlemlemeye çalýþtýk. Bunu yapmaktaki amacýmýz, pentoksifilinin sahip olduðu etkileri nedeni ile SA deðerleri üzerinde bir etki gösterip göstermediðini araþtýrmaktý. Her iki grubu kýyasladýðýmýz zaman, t0 sürelerinde parametrelerin hiçbirisinde bir deðiþim görülmemiþtir. Her üç parametrenin t2 sürelerindeki deðerleri ile ilgili deðerlendirmede farklýlýklar göze çarpmýþtýr. KK deðerlerinde Grup 2’deki deðerler Grup 1’e göre daha az yüksek olarak bulunmuþtur. Bu deðerler KK düzeylerinin pentoksifilin verilmesine karþýn azalmadýðý ve bir yanýt vermediðini göstermektedir. Laktat deðerleri kýyaslandýðýnda Grup 2’deki deðerlerin Grup 1’e göre anlamlý bir þekilde düþük olduðu görülmüþtür. Bunun nedeni verilen ilacýn doku oksijenasyonunu artýrmasý ve antiiskemik etki-lerinin rol oynamasýdýr. Yine ayný þekilde t1 zamanýnda, Grup 2’de total SA deðerlerinin Grup 1’e göre anlamlý derecede düþük bulunmasý pentoksifilinin etkilerine baðlý olabileceðini düþündürmektedir.
Reperfüzyonu gösteren t2 zamanýnda KK deðerlerindeki artýþ Grup 1’de Grup 2’ye göre çok daha fazla olmuþtur. Her iki grubu t2 süresinde kýyasladýðýmýzda Grup 2’ye göre Grup 1’deki KK deðerlerinin belirgin yüksekliði göze çarpmaktadýr (p < 0.05). Reperfüzyon sýrasýnda düþmeye baþlayan laktat deðerlerindeki azalma Grup 2’de daha belirgindi ve Grup 1 ile kýyaslandýðýnda anlamlýydý (p < 0.05). Reperfüzyon sonucun-da belirgin þekilde artmýþ olan total SA deðerleri, Grup 2’de Grup 1’e göre anlamlý bir þekilde düþük bulundu (p < 0.05). Bu deðiþiklikler verilen ilacýn etkisinin reperfüzyon sýrasýnda da devam ettiðini göstermektedir.
Ýnsanlarda SA’nýn büyük bir bölümü fibrinojen gibi akut faz reaktanlarýnýn yapýsýnda yer alýr. Plazma SA düzeyinin fibrinojen düzeyine baðlý olarak deðiþtiði ileri sürülmüþtür. Membranlardaki SA hareketlerinin oluþturduðu elektrostatik deðiþiklikler eritrosit agregasyonuna ve rulo formasyonuna, ayrýca kan vizkositesinde deðiþikliklere de yol açabilmektedir. Tüm bu deðiþiklikler göstermiþtir ki, vasküler endotelyumda meydana gelen eritrositer aktivitelerdeki deðiþiklikler ile SA seviyeleri arasýnda yakýn bir iliþki bulunmaktadýr. Yapýlan çalýþmalarda SA’nýn birleþimindeki yapýlarýn bazý hemorolo-jikal faktörle, transvasküler permeabiliteyle ve damar duvarýn-daki lipid birikimi ile baðlantýlý olduðu bildirilmiþtir.
Hem iskemi, hem de revaskülarizasyon sýrasýnda total SA deðerlerinin kontrol grubunu gösteren Grup 1’e göre, pentoksifilin verilen Grup 2’de daha düþük bulunmasý, pentoksifilinin fibrinojen ve fibrinolitik aktivitede, eritrositler üzerinde ve damar duvarýnda yaptýðý etkilerle iliþkili olabileceðini düþündürmüþtür. Son yýllarda birçok hastalýlýðýn mekanizmasýnda ve iskemide de rol oynadýðý görülen SA ile ilgili daha ayrýntýlý çalýþmalarýn yapýlmasý gerektiði kanýsýný taþýmaktayýz.
Kaynaklar
1. Ng S, Dain JA, Rosenburg A, Schengrund S. The natural occurrence of sialic acids. In biological role of sialic acid. Plenum 1976;5:90-102.
2. Gavella M, Lipovac V. Erytrocyte sialic acid alterations in experimental diabetes. Cellular and Molecular Biology 1985;31:75-80.
3. Rogers ME, Williams DT, Nithtyyananthan R, et al. Decrease in erythrocyte glycophorin sialic acid content is associated with increased erythrocyte aggregation in human diabetes. Clin Sci 1992;82:309-13.
4. Castello M, Barry A, Fiedel BA, Gewurz H. Inhibition of platelet aggregation by native and desialised alpha-1 acid glycoprotein. Nature 1979;281:677-8.
5. Watts GF, Crook MA, Haq S, Mandalia S. Serum sialic acid as a indicator of change in coronar disease. Metabolism 1995;44:147-8.
6. Crook JR, Goldman JH, Dalziel M, Madden B, Mc Kenna WJ. Increased ventricular sialylation in-patients with heart failure secondary to ischemic heart disease. Clin-Cardiol 1997;20:455-8.
7. Konukoðlu D, Çelik Ç, Akçay T, Hatemi H, Ýpbüker A. NIDDM’li olgularda serum total sialik asit ve lipid baðlý sialik asit düzeylerinin önemi. Klinik Geliþim 1995;8: 3507-10.
8. Yoyama H, Jensen JS, Myrup B, Mathiesen E, Ronn B, Deckret T. Raised serum sialic acid concentration precedes onset of microalbuminuria in IDDM. Diabetes Care 1996;19:335-40.
9. Saðdýç K, Ener S, Gür E, ve ark. Ýskelet kasý iskemi reperfüzyon hasarýnýn azaltýlmasýnda sodyum askorbat. Damar Cer Derg 1996;2:51-7.
10. Gaines GC, Welborn B, Moldawer L, et al. Attenuation of skeletal muscle ischemia / reperfusion injury by inhibition of tumor necrosis factor. J Vasc Surg 1999;29:370-6. 11. Sönmez H, Öztürk ZG, Ulutin T, Domaniç N, Kökoðlu E.
Carbohydrate-deficient transferrin and sialidase levels in coronary heart disease. Thromb Res 2000;99:311-5. 12. Allain P, Olivier E, Le Bouil A, Benoit C, Geslin P, Tadei
A. Increase of sialic acid concentration in the plasma of patients with coronary disease. Press Med.1996;25:96-8. 13. Þencan M, Topçu S, Dökmetaþ HS, Ýçaðasýoðlu S, Ýbiþ M,
Duman Ý. Serum sialik asit düzeylerinin diabetin komplikasyolarý ile iliþkisi. Türkiye Týp Dergisi 1999;6:81-5. 14. Crook M, Haq M, Haq S, Tutt P. Plasma sialic acid and acute-phase proteins in patients with myocardial infarction. Angiology 1994;45:709-15. 15. Haq M, Haq S, Tutt P, M Crook. Serum total sialic acid
and lipid-associated sialic acid in normal individuals and patients with myocardial infarction, and their relationship to acute phase proteins. Ann Clin Biochem 1993;30:383-6. 16. Raz I, Havivi Y, Yarom R. Reduced negative surface charge
on arterial endothelium of diabetic rats. Diabetologia 1988;31:618-20.
17. Chandrasekhar N, Warren L, Osbahr AJ, Laki K. Role of sialic acid in fibrinogen. Biochim Biophsys Acta 1962;63: 337-9.
18. Schweiger H, Ortmeiter J. Treatment of chronic occlusive arterial disease with pentoxifylline: Changes in clinical and haemodynamic parameters. Pharmatherupeutica 1989;5: 289-304.
19. Currie MS, Simel DL, Christenson RH, et al. Anti-inflammatory effects of pentoxifylline in claudica 44
Dr. Berkan ve Arkadaþlarý Pentoksifilin
tion. Am J Med Sci 1991;301:85-90.
20. Kishi M, Tanaka H, Seiyama A, et al. Pentoxifylline attenuates reperfusion injury in skeletal muscle after partial ischemia. Am J Physiol 1998;274:435-42.
21. Poggesi L, Scarti L, Boddi M, Masotti G, Serneri GG. Pentoxifylline treatment in patients with occlusive peripheral arterial disease. Circulatory changes and effects on prostaglandin synthesis. Angiology 1985;36:628-37. 22. Coe DA, Freischlag JA, Johnson D, et al. Pentoxifylline
prevents endothelial damage due to ischemia and reperfusion injury. J Surg Res 1997;67:21-5.
45
J Turkish Thorac Cardiovasc Surg 2001;9:42-5
