Η επίδραση της αντιοξειδωτικής προστασίας στον πνεύμονα σε πειραματικό μοντέλο χοίρου αιμορραγικής καταπληξίας: πειραματική μελέτη

Abstract

Uncompensated massive hemorrhage following traumatic injury is associated with significant morbidity and mortality, since acute severe hypovolemia and anemia lead to inadequate perfusion and oxygenation of vital organs. Tissue hypoperfusion and hypoxia may cause irreversible cell damage and activation of a systemic inflammatory response. The latter is associated with the release of pathologically active substances, such as cytokines, reactive oxygen species, nitric oxide and may progress to multiple-organ dysfunction or even failure. Free radical production during hemorrhagic shock gives rise to increased oxidative stress.The aim of the present study was to investigate the pulmonary oxidative stress and possible protective effect of N-Acetylcysteine (NAC) and desferoxamine (DFX) in a porcine model subjected to hemorrhagic shock.Twenty-one pigs were randomly allocated to Group-A (sham, n=5), Group-B (fluid resuscitation, n=8) and Group-C (fluid, NAC and DFX resuscitation, n=8). Groups B and C were subjected to a 40-min shock period induced by liver trauma, followed by a 60-min resuscitation period. During shock, the mean arterial pressure (MAP) was maintained at 30-40mmHg. Resuscitation consisted of crystalloids (35ml/kg) and colloids (18ml/kg) targeting to MAP normalization (baseline values±10%). Additionally, Group-C received pretreatment with NAC 200mg/kg plus DFX 2g as intravenous infusions. Thiobarbituric Acid Reactive Substances (TBARS), protein carbonyls and glutathione peroxidase (GPx) activity were determined in lung tissue homogenates. Also, histological examination of pulmonary tissue specimens was performed. TBARS were higher in Group-B than in Group-A or Group-C: 2.90±0.47, 0.57±0.10, 1.78±0.47 pmol/μg protein, respectively (p<0.05). Protein carbonyls content was higher in Group-B than in Group-A or Group-C: 3.22±0.68, 0.89±0.30, 1.95±0.54 nmol/mg protein, respectively (p<0.05). GPx activity did not differ significantly between the three groups (p>0.05). Lung histology was improved in Group-C versus Group-B, with less alveolar collapse, interstitial edema and inflammation. In conclusion, NAC plus DFX prevented the increase of pulmonary oxidative stress markers and protein damage after resuscitated hemorrhagic shock and had beneficial effect on lung histology. NAC/DFX combination may be used in the multimodal treatment of hemorrhagic shock, since it may significantly prevent free radical injury in the lung.

Η αιμορραγική καταπληξία σχετίζεται με σημαντική θνητότητα και θνησιμότητα, μιας και η οξεία και βαριά υπογκαιμία και αναιμία οδηγούν σε ανεπαρκή αιμάτωση και οξυγόνωση ζωτικών οργάνων. Η κυτταρική βλάβη και η ενεργοποίηση συστηματικής φλεγμονώδους αντίδρασης, που προκαλούνται, σχετίζονται με την έκλυση παθολογικά ενεργών ουσιών, όπως οι κυτοκίνες και δραστικές μορφές οξυγόνου. Η δημιουργία ελεύθερων ριζών κατά την αιμορραγική καταπληξία αυξάνει το οξειδωτικό στρες και καταλήγει στην εκδήλωση ανεπάρκειας πολλαπλών οργάνων. Σκοπός της παρούσας ερευνητικής πειραματικής μελέτης ήταν να εκτιμηθεί κατά πόσο η συστηματική μαζική αιμορραγία μπορεί να προκαλέσει οξεία πνευμονική βλάβη και να διερευνηθεί η πιθανή προστατευτική δράση των αντιοξειδωτικών παραγόντων Ν-ακετυλοκυστεῒνης (NAC) και δεσφεροξαμίνης (DFX) στην προκληθείσα βλάβη σε πειραματικό μοντέλο. Είκοσι ένας χοίροι κατανεμήθηκαν τυχαία στις εξής ομάδες σύμφωνα με το ερευνητικό πρωτόκολλο: Ομάδα Α - Ελέγχου (Ν=5), Ομάδα Β- αιμορραγική καταπληξία και αναπλήρωση υγρών (Ν=8) και Ομάδα C- αιμορραγική καταπληξία, αναπλήρωση υγρών και χορήγηση των αντιοξειδωτικών παραγόντων NAC και DFX (Ν=8). Τα πειραματόζωα των ομάδων B και C υποβλήθηκαν σε ηπατεκτομή για πρόκληση αιμορραγικής καταπληξίας, όπου παρέμεναν για 40 λεπτά χωρίς καμία παρέμβαση και στη συνέχεια ακολουθούσε ανάνηψη για 60 λεπτά με ενδοφλέβια χορήγηση κρυσταλλοειδών (35ml/kg) και κολλοειδών διαλυμάτων (18ml/kg) με στόχο την επάνοδο των τιμών της μέσης αρτηριακής πίεσης (ΜΑΠ) στις προ της αιμορραγίας τιμές ±10%. Κατά την διάρκεια της καταπληξίας η μέση αρτηριακή πίεση διατηρούνταν στα 30-40 mmHg. Στην ομάδα C χορηγούνταν επιπλέον NAC 200mg/kg και DFX 2g ενδοφλεβίως. Μετρήθηκαν στον πνευμονικό ιστό οι δραστικές μορφές του θειοβαρβιτουρικού οξέος (TBARS), η περιεκτικότητα πρωτεϊνικών καρβονυλίων και η δραστηριότητα της υπεροξειδάσης της γλουταθειόνης (GPx). Επίσης διενεργήθηκε και ιστολογική εξέταση του πνευμονικού ιστού.Από τις μετρήσεις προέκυψε ότι τα επίπεδα των TBARS και η περιεκτικότητα πρωτεϊνικών καρβονυλίων στην ομάδα Β ήταν ψηλότερα σε σύγκριση με την ομάδα Α και C, ενώ η δραστηριότητα της GPx δεν παρουσίασε αξιόλογη μεταβολή ανάμεσα στις τρεις ομάδες. Η ιστοπαθολογική εικόνα του πνεύμονα ήταν βελτιωμένη στην ομάδα C σε σύγκριση με την ομάδα Β και παρουσίαζε μείωση στην κυψελιδική σύγκλειση, στο οίδημα του διάμεσου ιστού και στην φλεγμονώδη διήθηση.Συμπερασματικά, η ενδοφλέβια χορήγηση NAC σε συνδυασμό με DFX απέτρεψε την αύξηση των οξειδωτικών δεικτών και την βλάβη των πρωτεϊνών στον πνεύμονα μετά από αιμορραγική καταπληξία και παρουσίασε ευεργετικά αποτελέσματα στην ιστοπαθολογική εικόνα. Ο συνδυασμός NAC/DFX μπορεί να χορηγηθεί ως ενίσχυση στην πολύπλοκη θεραπεία της αιμορραγικής καταπληξίας, επειδή αποτρέπει σημαντικά την βλάβη στον πνεύμονα που προκαλείται από τις ελεύθερες ρίζες.