Η επίδραση της ενδοαυλικής εντερικής χορήγησης οξυγονωμένου φθοριοάνθρακα στην οξεία ισχαιμία και επαναιμάτωση του εντέρου: πειραματική μελέτη σε κονίκλους

Abstract

Intestinal ischemia-reperfusion injury is a phenomenon often confronted in various surgical procedures, such as small bowel transplantation, abdominal aneurysm repair, necrotizing enterocolitis in neonates and in shock. It is associated with high morbidity and mortality rate which is above 50%. In recent years, it has been clear that the intestinal tract is one of the prime organs involved in ischemia-reperfusion injury. Multiple organ failure is a frequent complication after intestinal ischemia-reperfusion injury and is a common cause of death. A number of therapeutic approaches, that include radical scavengers and protease inhibitors, have been studied in order to reduce IR injury. Liquid perfluorocarbons (PFCs) are biologically inert compounds, well known for their high ability to carry respiratory gases from and towards the tissues, and have already been used in experimental studies of ischemia-reperfusion injury. The aim of this study is to evaluate the potential protective effect of intraluminal intestinal administration of oxygenated perfluorocarbons (PFC) on the enteric viability in an experimental model of acute ischemia-reperfusion (I/R). Twenty rabbits (White New Zealand, mean weight 2.500±3.500g) were divided randomly into four groups. Mesenteric ischemia was verified by Doppler examination, inspection of pale discoloration of the intestine and loss of pulses of the mesenteric circulation. The duration of ischemia was 120 min, followed by 60 min of reperfusion. Venous blood samples and antimesenteric wedge intestinal biopsies were taken at time 0, 60 min, 120 min (ischemia period), 150 min and 180 min, in order to determine quantitatively parameters involved in the ischemia/reperfusion syndrome. The parameters that were determined are the following: CPK, P, CRP, Ht, Hb, WBC, PLT. Were also measured the MDA (malondialdeyde) levels of the small bowel tissue, the levels of lactate levels in the blood and the enteric tissue. Finally, the IR injury was assessed by changes in mucosal integrity and brush border disaccharidase activities. Small bowel tissue samples were taken for light and electron microscope study. Animals of group A were subjected to laparotomy alone, sham group. The rabbits of group B were subjected to acute ischemia-reperfusion without administration of oxygenated perfluorocarbons. In group C, rabbits were subjected to acute ischemia reperfusion with administration of oxygenated perfluorocarbons 30 min before the ischemic period, whereas, in group D, the oxygenated perfluorocarbons were administrated 60 min after the onset of the ischemic period. In this experimental study was assessed that injuries of reperfusion are major compared to the ones of mere ischemia, as observed by the measurement of a significant factor of lipid peroxidation against ROS production, like MDA. Moreover, the variation of the lactate values was analyzed, both in the serum and in the bowel tissue, along with mucosal dissacharidase activity, and the results of the electronic microscope, which all led to the former outcome. The benefits of PFC are observed in the different values of the factors mentioned before in groups C and D. In these groups, MDA, lactate and dissacharidase values noted a statistically significant decrease, especially in perspective of the group B, where no PFC was administrated after IR. Among groups C and D, the alteration of the mean of group C indicates better results. This is explained by the fact that in group C, PFC is administrated 30 min previous to the ischemia. It is thought possible that early administration of PFC provides such an oxygen sufficiency that can preserve a substantial part of the bowel tissue structure. Thereby, ischemia injuries are eliminated and, consequently, the impending reperfusion in group C better than group D, where oxygen appears at the middle of the ischemic period. Ischemic injuries in group D seem to be reversible and, by providing PFC, reperfusion injuries become less intense, compared to the ones of group B. Light microscope revealed that the histological condition of the bowel tissue was distinctly worse at the animals of group B, with prominent deterioration of the villi morphology. On the contrary, animals of groups C and D, where PFC was administered, had less deterioration according to the Chiu classification. The comparison between the groups that used PFC, revealed a better condition of the tissue sections of group C. Electron microscope showed deterioration of mucosal cells in group B, (mitochondria swelling, apoptosis of cristae) as well in 120 min of ischemia as in 180 min of reperfusion. Similar deterioration was noticed when PFC was administered even though of a less intense effect than the ones of the corresponding experimental times of group B. Similarly as with the light microscope, group C presented the least intense deterioration of tissue section amongst the groups that received PFC. In conclusion, administration of PFC alternates the unfavorable outcome that the IR syndrome induces, since it constrains the bowel mucosa injuries. Intraluminal use of PFC can not substitute surgical reperfusion, when needed, but seems to increase the time interval for the surgery to occur.

Οι βλάβες µετά από ισχαιµία-επαναιµάτωση είναι συχνό φαινόµενο που συναντάται σε διάφορες χειρουργικές επεµβάσεις, όπως µεταµόσχευση λεπτού εντέρου, αποκατάσταση ανευρύσµατος κοιλιακής αορτής, νεκρωτική εντεροκολίτιδα των νεογνών και σε καταπληξία. Συνδυάζεται µε πολύ υψηλή νοσηρότητα και θνητότητα µε ποσοστό πάνω από 50%. Τα τελευταία χρόνια έχει γίνει πια φανερό ότι ο εντερικός σωλήνας αποτελεί ένα από τα πρώτα όργανα που εµπλέκονται στις βλάβες ισχαιµίας-επαναιµάτωσης. Η πολυοργανική ανεπάρκεια είναι µια συχνή επιπλοκή µετά από ισχαιµία-επαναιµάτωση και αποτελεί κοινή αιτία θανάτου. Έχει µελετηθεί µια σειρά θεραπευτικών προσεγγίσεων µε στόχο τη µείωση των βλαβών ισχαιµίας-επαναιµάτωσης, που περιλαµβάνουν δεσµευτές των δραστικών µορφών οξυγόνου, καθώς και αναστολείς των πρωτεασών. Οι υγροί φθοριοάνθρακες είναι ενώσεις βιοχηµικά ανενεργές, γνωστές για τη µεγάλη ικανότητά τους να µεταφέρουν αναπνευστικά αέρια από και προς τους ιστούς, και έχουν ήδη χρησιµοποιηθεί σε πειραµατικές µελέτες βλαβών ισχαιµίας-επαναιµάτωσης. Ο σκοπός αυτής της µελέτης ήταν να εκτιµηθεί ο προστατευτικός ρόλος της χορήγησης του οξυγονωµένου φθοριοάνθρακα στον αυλό του εντέρου στη βιωσιµότητα του εντέρου σε ένα πειραµατικό µοντέλο οξείας ισχαιµίαςεπαναιµάτωσης. Χρησιµοποιήθηκαν 20 κόνικλοι ως πειραµατόζωα, βάρους 2,5-3,5kg. Τα πειραµατόζωα χωρίσθηκαν σε τέσσερις οµάδες µε συµµετοχή σε κάθε οµάδα πέντε πειραµατόζωων. Η επιβεβαίωση της πλήρους ισχαιµίας και της επαναιµάτωσης έγινε µε έλεγχο Doppler. Η διάρκεια της ισχαιµίας ήταν 120 min και της επαναιµάτωσης 60 min. Σε όλα τα πειραµατόζωα έγιναν αιµοληψίες και βιοψίες µε την εισαγωγή στην αναισθησία στα 60 και 120 min µετά την πρόκληση της ισχαιµίας, καθώς και 30 και 60 min µετά την άρση της ισχαιµίας για τον ποσοτικό προσδιορισµό παραγόντων που συµµετέχουν στο σύνδροµο ισχαιµίαςεπαναιµάτωσης. Οι παράγοντες που προσδιορίσθηκαν είναι οι παρακάτω: CPK, P, CRP, Ht, Hb, WBC, PLT. Επίσης, εκτιµήθηκε ένας σηµαντικός δείκτης λιπιδικής υπεροξείδωσης µε τη µέτρηση της µαλονικής δυαλδεΰδης (MDA), µετρήθηκαν τα επίπεδα του γαλακτικού οξέος στον ορό του αίµατος και στο βλεννογόνο του εντέρου και η ενζυµατική δράση των δισακχαριδασών του εντερικού βλεννογόνου (µαλτάσης και σουκράζης). Τέλος, πραγµατοποιήθηκαν µε οπτικό και ηλεκτρονικό µικροσκόπιο ολοτοιχωµατικές βιοψίες λεπτού εντέρου για την τεκµηρίωση των βλαβών ισχαιµίας-επαναιµάτωσης. Οι κόνικλοι της οµάδας Α χρησιµοποιήθηκαν ως οµάδα ελέγχου. Οι κόνικλοι αυτοί υποβλήθηκαν µόνο σε αναισθησία και ενδοφλέβια χορήγηση υγρών. Στους κονίκλους της οµάδας Β πραγµατοποιήθηκε οξεία ισχαιµία-επαναιµάτωση, αλλά δε χορηγήθηκε οξυγονωµένος φθοριοάνθρακας. Στην οµάδα Γ οι κόνικλοι υποβλήθηκαν σε οξεία ισχαιµία-επαναιµάτωση µε χορήγηση του οξυγονωµένου φθοριοάνθρακα 30 min πριν την πρόκληση της ισχαιµίας, ενώ στην οµάδα ∆ ο οξυγονωµένος φθοριοάνθρακας χορηγήθηκε 60 min από την πρόκληση της ισχαιµίας. Στην πειραµατική αυτή µελέτη διαπιστώθηκε ότι οι βλάβες µετά από επαναιµάτωση είναι πλέον εκσεσηµασµένες από ότι κατά την ισχαιµία, όπως παρατηρήθηκε από την MDA. Αξιολογήθηκαν ακόµη οι µεταβολές των τιµών του γαλακτικού οξέος, τόσο στον ορό όσο και στον εντερικό ιστό, της δραστικότητας των δισακχαριδασών του εντερικού βλεννογόνου, καθώς και τα αποτελέσµατα του οπτικού και ηλεκτρονικού µικροσκοπίου, που οδηγούν στην ίδια µε την προηγούµενη παρατήρηση. Η ευεργετική δράση του οξυγονωµένου φθοριοάνθρακα παρατηρείται στις µεταβολές των προαναφερόµενων παραγόντων στις οµάδες Γ και ∆. Στις οµάδες αυτές οι τιµές της MDA, του γαλακτικού οξέος, καθώς και των δισακχαριδασών παρουσιάζουν στατιστικά σηµαντική µείωση σε σχέση κυρίως µε την οµάδα Β, όπου πραγµατοποιήθηκε ισχαιµία-επαναιµάτωση χωρίς όµως χορήγηση του οξυγονωµένου φθοριοάνθρακα. Μεταξύ των οµάδων Γ και ∆ οι µεταβολές των µέσων τιµών είναι καλύτερες στην οµάδα Γ. Αυτό όµως εξηγείται από το γεγονός ότι ο οξυγονωµένος φθοριοάνθρακας στην οµάδα Γ χορηγείται 30 min πριν από την πρόκληση της ισχαιµίας. Πιθανολογείται ότι η πρώϊµη χορήγηση του οξυγονωµένου φθοριοάνθρακα προσφέρει τέτοια επάρκεια οξυγόνου στη φάση της ισχαιµίας, ώστε να διατηρεί σε µεγάλο ποσοστό ακέραια την αρχιτεκτονική δοµή του κυττάρου του εντερικού βλεννογόνου. Στην οµάδα ∆, παρ’ όλο που έχουν ξεκινήσει ήδη οι βλάβες ισχαιµίας, φαίνεται ότι αυτές είναι αναστρέψιµες. Μάλιστα µε τη φαρµακευτική παρέµβαση οι βλάβες επαµαιµάτωσης γίνονται ηπιότερες, αν συγκριθούν µε αυτές της οµάδας Β. Το οπτικό µικροσκόπιο έδειξε ότι η ιστολογική εικόνα του βλεννογόνου του εντέρου ήταν σαφώς βαρύτερη στα πειραµατόζωα της οµάδας Β µε χαρακτηριστική την αλλοίωση της µορφολογίας των λαχνών. Αντίθετα, στα πειραµατόζωα των οµάδων Γ και ∆, όπου και έγινε η φαρµακευτική παρέµβαση µε τη χορήγηση του οξυγονωµένου φθοριοάνθρακα, οι αλλοιώσεις ήταν σαφώς καλύτερες σύµφωνα µε την κατά Chiu ταξινόµηση. Η σύγκριση στις οµάδες της φαρµακευτικής παρέµβασης έδειξε καλύτερη εικόνα στην οµάδα Γ. Το ηλεκτρονικό µικροσκόπιο έδειξε στην οµάδα Β αλλοιώσεις στα κύττταρα του εντερικού βλεννογόνου (διόγκωση µιτοχονδρίων, απόπτωση ψυκτροειδούς παρυφής) τόσο στα 120 min της ισχαιµίας όσο και στα 180 min της επαναιµάτωσης. Όταν χορηγήθηκε ο οξυγονωµένος φθοριοάνθρακας, παρατηρήθηκαν αλλοιώσεις που ήταν ανάλογες αλλά ηπιότερες από εκείνες της οµάδας Β. Ανάλογα µε το οπτικό µικροσκόπιο παρατηρήθηκαν και εδώ ηπιότερες αλλοιώσεις στην οµάδα Γ σε σχέση µε την οµάδα ∆. Από τα παραπάνω συµπεραίνεται ότι η χορήγηση του οξυγονωµένου φθοριοάνθρακα µεταβάλλει την καταστρεπτική έκβαση του συνδρόµου οξείας ισχαιµίας-επαναιµάτωσης, αφού περιορίζει τη βαρύτητα των βλαβών του εντερικού βλεννογόνου. Η ενδοαυλική χορήγηση του οξυγονωµένου φθοριάνθρακα δεν έρχεται να υποκαταστήσει τη χειρουργική επαναιµάτωση, όταν απαιτείται, αλλά φαίνεται ότι αυξάνει το χρονικό περιθώριο για την πραγµατοποίηση της επέµβασης.