Ratlarda hidrojen gazı inhalasyonunun böbrek iskemi-reperfüzyon hasarına etkisi

Abstract

İskemi/reperfüzyon (İ/R) hasarı parsiyel nefrektomi veya böbrek nakli gibi böbreğin belli bir süre iskemik kaldığı durumlarda böbrek ve hasta sağkalımını etkileyen en önemli faktörlerden biridir. Serbest radikaller, böbreklerde ve diğer organlarda gelişen iskemi/reperfüzyon hasarının patofizyolojisinde önemli rol oynarlar. Hidrojen gazı kuvvetli bir antioksidan olup, serbest oksijen radikallerinin oluşumunu engelleyici etkisi vardır. Hidrojen gazının koruyucu etkisi farklı iskemi reperfüzyon hücre ve doku modelleriyle gösterilmiştir. Ancak hidrojen gazının renal İ/R hasarı etkileri üzerine yayınlanmış bir çalışma yoktur. Bu deneysel çalışma, renal iskemi reperfüzyon hasarında, hidrojen gazının böbrek dokusundaki koruyucu etkisini araştırmak amacıyla planlanmıştır.Çalışmada 30 adet rat kullanılmıştır. Ratlar kontrol grubu (Grup 1), İ/R grubu (Grup 2) ve İ/R+H2 gazı grubu (Grup 3) olmak üzere 3 gruba ayrılmıştır. Grup 2 ve Grup 3; erken dönem ve geç dönem olmak üzere 2 alt gruba ayrılmıştır. Ratlara orta hat laparotomi uygulandıktan sonra, kontrol grubundaki deneklere hiçbir işlem yapılmaksızın nefrektomi yapılırken, çalışma grubundaki ratlarda ise renal pedikül çevre dokulardan diseke edilerek 45 dakika tam oklüzyona uğratılmış ve reperfüze edilmiştir. Erken dönem grupları reperfüzyonun 6. saatinde; geç dönem grupları reperfüzyonun 14. gününde sol nefrektomi sonrasında sakrifiye edildiler. Grup 3'teki ratlara preoperatif dönemde 60 dakika, işlem sırasında ve postoperatif dönemde 60 dakika olmak üzere ortalama 181.1±3.6 dk (175-185 dk) hidrojen gazı inhalasyonu uygulanmıştır. Böbrekte gelişen İ/R hasarının erken döneminde ve geç döneminde, hidrojen gazının etkileri hematoksilen&eozin (HE) ve periodic acid-schiff (PAS) yöntemiyle histopatolojik olarak değerlendirilmiştir.Histopatolojik değerlendirmede erken dönem gruplarda; tübül epitellerinde fırçamsı-kenar kaybı, lüminal yüzeyde sitoplazmik yoğunlaşma ve ayrılmalar, basıklaşma, nadiren bazal membrandan ayrılma, lüminal dilatasyon ve hyalen silendirler mevcuttu. Geç dönem İ/R grubunda belirgin tübüler atrofi ve interstisyel fibrozis izlenmedi. Ancak tübül epitellerinde belirgin olarak rejenerasyon bulguları ve basıklaşma vardı. İnterstisyumda odaksal inflamasyon mevcuttu. Gup 3'ün erken ve geç dönem alt gruplarında bu değişiklikler daha hafif derecede izlenmiştir (p=0.006).Bu deneysel çalışmada, hidrojen gazının renal İ/R hasarında histopatolojik olarak doku koruyucu bir etkisi olabileceği düşünülmüştür.

Ischemia / reperfusion (I/R) injury is an important factor affecting the kidney and patient survival in situations such as partial nephrectomy or renal transplant where the kidneys remain ischemic for a certain period of time. Free radicals play an important role in the pathophysiology of ischemia/reperfusion injury on kidneys and other organs. Hydrogen gas is a strong antioxidant which has the effect of blocking the formation of free oxygen radicals. The protective effect of hydrogen gas from ischemia reperfusion injury has been shown in different cell and tissue models. However, no studies on the protective effect of hydrogen gas from renal I/R injury have been published. This experimental study was designed to investigate the protective effect of hydrogen gas on kidneys from I/R injury.Thirty rats were divided into 3 groups; including control group (Group 1), I/R group (Group 2) and I/R+H2 gas group (Group 3). Group 2 and Group 3 were further divided into early and late-term sub-groups. Following a midline laparotomy, a neprectomy was performed in the control group without any extra intervention. However the left renal pedicles were dissected from surrounding tissues and fully occluded for 45 minutes and reperfused in the study groups. Nephrectomies were perfomed six hours and fourteen days after reperfusion in the early and late-term groups respectively and then the rats were sacrificed. Rats in Group 3 were subjected to inhalate hydrogen gas starting 60 minutes prior to procedure which was also maintained during and an extra 60 minutes after surgery. The mean hydrogen gas inhalation time was 181.1±3.6 min (175-185 min). The effect of hydrogen gas on ischemia-reperfusion injury developing in kidneys in the early and late periods was evaluated with methods of hematoxylin and eosin (H&E) and periodic acid schiff (PAS) histopathologically.Histopathologic evaluation of the early-term I/R groups revealed the loss of brush border in tubular epithelial cells with cytoplasmic condensation and separations in luminal surface, accompanied by flattened epithelial cells and rare detachment of tubuler epithelial cells from the basement membrane with luminal dilatation and hyaline casts. Late-term I/R group showed no significant tubular atrophy and interstitial fibrosis. However, there were signs of regeneration and flattening of tubular epithelium significantly. Also areas of focal inflammation were observed in interstitium. Those changes were milder in the subgroups of Group3 (p=0.006).Hydrogen gas showed a protective effects on renal tissue in I/R injury as histopathologically.