Επίδραση αντιοξειδωτικών στη μυοκαρδιακή βλάβη που προκαλείται μετά ισχαιμία - επαναιμάτωση: πειραματική μελέτη

Abstract

To attenuate myocardial reperfusion injury several antioxidants have been tested demonstrating conflicting results, mainly in experimental protocols that did not approximate clinical situations. We are testing the efficacy of three different antioxidants [ascorbic acid (AA), desferrioxamine (DESFER) and N-acetyl-cysteine (NAC)] administered intravenously, solely and in combination, in a preclinical swine model. Methods Twenty-five pigs under general anaesthesia were subjected to myocardial ischemia (45 min) and reperfusion (210 min) percutaneously, by circumflex artery (LCx) balloon occlusion. Pigs were divided in 5 groups (N=5 per group) and received: 100mg/kg of AA (group A), 60mg/kg of DESFER (group B), a loading dose of NAC 100mg/kg for 20 minutes and 20mg/kg maintenance dose (group C), all 3 drugs in combination (group D) and normal saline (group E - control). The infusion of all substances started 15 minutes before and was completed 5 minutes after reperfusion except of the administration of NAC which was terminated 60 minutes post-reperfusion. Ejection fraction, Left Ventricular End Diastolic Pressure (LVEDP), TIMI flow and all ventricular arrhythmias were recorded. Oxidative stress was estimated by serial measurements of thio-barbituric acid reactive substances (TBARS) in coronary sinus blood. Infarct size was assessed as a percentage of the area at risk (I/R ratio), using the tetrazolioum red staining method. Results The I/R ratio was larger, but not significantly, in group A compared to group E (p=0.06), while it did not differ among other groups. Oxidative stress was similar between all treatment groups. Animals in group C developed more ventricular arrhythmias than control animals (group E, p=0.02). LVEDP was significantly elevated post-reperfusion in every treatment group (p<0.01 for all groups) (Figure 3). Mean difference was for group A: +6.0 ± 1.6 mmHg, for group B: +17.6 ± 1.9 mmHg, for group C: +3.6 ± 1.7 mmHg, for group D: + 6.8 ± 3.2 mmHg and for group E: +5.4 ± 3.4mmHg. ANOVA comparison between groups, revealed that LVEDP elevation was significantly higher in group B compared to all other groups (p<0.001). No significant changes were found among any of the other groups. No difference was found in all other parameters studied. Conclusion In this experimental swine model, the antioxidants studied, administrated solely or in combination, did not reduce either the deleterious effects of reperfusion injury or the extent of myocardial necrosis.

Το οξύ έμφραγμα του μυοκαρδίου αποτελεί τη σημαντικότερη και πιο επικίνδυνη έκφραση της στεφανιαίας νόσου καθώς σχετίζεται υψηλά ποσοστά πρώιμης αλλά και απώτερης θνησιμότητας και νοσηρότητας. Παρόλο, που η πρώιμη επαναιμάτωση αποτελεί απόλυτη ένδειξη στην κλινική πράξη της αντιμετώπισης του εμφράγματος του μυοκαρδίου, ένα σημαντικό ποσοστό ασθενών θα υποστεί επιπλοκές που οφείλονται σε καθ’ εαυτή την επαναιμάτωση. περιορίζοντας σημαντικά τα οφέλη της θρομβόλυσης - φαρμακευτικής ή μηχανικής. Το «Σύνδρομο της Επαναιμάτωσης» είναι ένα πολύ καλά μελετημένο παράδοξο κλινικό φαινόμενο στο οποίο περιλαμβάνονται ένα φάσμα κλινικών επιπλοκών που εμφανίζονται αμέσως μετά την επαναιμάτωση. Σε αυτές περιλαμβάνονται οι κακοήθεις αρρυθμίες επαναιμάτωσης, η προσωρινή απώλεια συσταλτικής ικανότητας του μυοκαρδίου (“myocardial stunning”), η δυσλειτουργία του ενδοθηλίου των στεφανιαίων αγγείων και της στεφανιαίας μικροκυκλοφορίας - που εκδηλώνεται κυρίως με απώλεια αιματικής ροής παρόλη την πλήρη εξάλειψη της υπεύθυνης για το έμφραγμα στένωση (no-reflow phenomenon), αλλά και ο κυτταρικός θάνατος. Παραδόξως, κατά την φάση της επαναιμάτωσης, μυοκαρδιακά κύτταρα τα οποία επιβίωσαν της ισχαιμίας, υπόκεινται σε άμεσο κυτταρικό θάνατο ή σε προγραμματισμένο θάνατο μέσω της διαδικασίας της κυτταρικής απόπτωσης. Το φαινόμενο «κλειδί» στο Σύνδρομο Επαναιμάτωσης είναι η επανεισαγωγή μοριακού οξυγόνου στα ισχαιμούντα μυοκαρδιακά κύτταρα και η επακόλουθη παράγωγη Δραστικών Μορφών Οξυγόνου (Δ.Μ.Ο.) από τα κύτταρα του μυοκαρδίου και του ενδοθηλίου των στεφανιαίων αγγείων. Προκειμένου να περιοριστεί η δράση των Δ.Μ.Ο. κατά τη φάση της επαναιμάτωσης πολλοί ερευνητές μελέτησαν τη δράση διάφορων αντιοξειδωτικών ουσιών με ποικίλα αποτελέσματα. Δυστυχώς, πολλά από τα αντιοξειδωτικά, παρόλο που απέδειξαν ότι μπορούν να περιορίσουν το σύνδρομο επαναιμάτωσης στις πειραματικές μελέτες, απέτυχαν να επαναλάβουν τα θετικά αποτελέσματα τους στις κλινικές μελέτες. Η πολυπλοκότητα του φαινομένου και ο σχεδιασμός των πειραματικών μοντέλων αποτελούν δύο από τους πιο σημαντικούς λόγους για αυτή την αποτυχία. Σκοπός λοιπόν, της παρούσας μελέτης είναι να ελέγξει την αποτελεσματικότητα της χορήγησης συνδυασμού αντιοξειδωτικών ουσιών (“cocktail of antioxidants”) σε πειραματικό μοντέλο που να προσομοιάζει τις πραγματικές κλινικές συνθήκες ισχαιμίας - επαναιμάτωσης του μυοκαρδίου όσο το δυνατόν καλύτερα. Για το σκοπό αυτό επιλέχθηκαν τρεις γνωστές αντιοξειδωτικές ουσίες που δρουν σε διαφορετικά σημεία του παθοφυσιολογικού «καταρράκτη» του συνδρόμου επαναιμάτωσης: το ασκορβικό οξύ, η δεσφερριοξαμίνη και η Ν- ακετυλοκυστεΐνη (NAC). Το ασκορβικό οξύ αποτελεί έναν από τους ισχυρότερους εκκαθαριστές Δ.Μ.Ο. που μπορεί να εξουδετερώσει τις Δ.Μ.Ο. που παράγονται κατά τη φάση της επαναιμάτωσης και είναι υπεύθυνες για την άμεση κυτταρική καταστροφή. Η δεσφερριοξαμίνη αποτελεί ισχυρό δεσμευτή των ελευθέρων ιόντων Fe++ και με αυτό τον τρόπο μπορεί να εμποδίσει την έμμεση παραγωγή των Δ.Μ.Ο. μέσω αναστολής των μεταλλο-καταλυόμενων αντιδράσεων Fenton. Τέλος, η NAC αποτελεί γνωστό αντιοξειδωτικό παράγοντα με διπλή δράση: άμεση εκκαθάριση Δ.Μ.Ο. και σημαντικό δότη θειολικών ομάδων. Ειδικότερα, η τελευταία δράση της είναι σημαντική για αποκατάσταση των μειωμένων ενδοκυττάριων συγκεντρώσεων GSH.