Abdominal aort cerrahisinde, böbrek iskemi-reperfüzyon hasarı üzerine, iskemik önkoşullamanın ve karnitinin antioksidan etkisinin rat modellerinde araştırılması

Abstract

Suprarenal kros klemp gerektiren aortik onarımlarda postoperatif renal fonksiyon bozukluğu halen önemli bir postoperatif morbidite faktörü olmaya devam etmektedir. Renal yetmezlik klemp süresine bağlı olmakla beraber yaklaşık %20, kalıcı diyaliz ihtiyacı ise % 3-4 civarındadır305-308. Bu durumun iki önemli nedeni bulunmaktadır. Birincisi preoperatif dönemde tanı amaçlı yapılan testlere bağlı kontrast nefropatisi, diğeri ise kros klemp nedeniyle renal arter iskemisi ve sonrasındaki reperfüzyon hasarıdır. Postoperatif dönemde oluşan ve mekanizması tam olarak aydınlatılamamış olsa da serbest oksijen radikalleri ve iskemi-reperfüzyon hasarının büyük oranda yer tuttuğu bu renal disfonksiyon, intraoperatif mannitol başta olmak üzere sistemik olarak verilen diüretikler ve asetilsistein gibi ajanlarla veya venöz yoldan renal perfüzyon gibi cerrahi yöntemlerle337 önlenmeye çalışılmaktadır. Antioksidan enzimler adı verilen süperoksid dismutaz, katalaz, glutatyon peroksidaz gibi bir grup enzim de organizmayı bu tablonun altında yatan serbest oksijen radikallerinden korumaktadırlar.İskemik önkoşullanma bir dokunun ciddi iskemi periyodu öncesinde kısa süreli iskemi-reperfüzyon periyotlarına maruz bırakılarak, uzamış iskemi ve reperfüzyonun zararlı etkilerine karşı dirençli kılınması şeklinde tanımlanan bir fenomendir. İlk kez Murry ve ark. tarafından tanımlanan bu olayın gerek hayvan modellerinde, gerek insanlarda, kalp, beyin, böbrek ve bağırsak gibi pek çok organı iskemi-reperfüzyon hasarından koruduğu gösterilmiştir. İskemik önkoşullama gibi iskemiden koruyucu özelliği özellikle iskelet kası ve kalp kasında olan bir diğer ajan da, görevi hücrede yağ asitlerini mitokondriyal membrana taşımak olan karnitindir.Çalışmamızda, 8 adet Wistar albino rattan oluşan 5 grup oluşturuldu. 1. gruba laparotomi, 2. gruba laparotomi ve 60 dk. iskemi, 3. gruba laparotomi, iskemik önkoşullama (10'ar dakikalık iskemi ve 10'ar dakikalık reperfüzyondan oluşan 2 siklus şeklinde) ve 60 dk. iskemi, oral karnitin tedavisi almış 4. gruba laparotomi ve 60 dk. iskemi, oral karnitin tedavisi almış 5. gruba laparotomi, iskemik önkoşullama ve 60 dk. iskemi oluşturuldu. Her gruba 24 saat sonra re-laparotomi ve bilateral nefrektomi yapılarak böbrekler histopatolojik ve biyokimyasal incelemeye alındı.Renal iskemi-reperfüzyon hasarının zarar verici etkisi en çok tubuluslar düzeyinde görülmüştür(p<0,05). Uyguladığımız iskemik önkoşullama prosedürü histopatolojik yönden bu zararı azaltma potansiyeline sahiptir. Karnitin kullanımı 4. ve 5. grupta doku katalaz aktivitesini diğer gruplara göre anlamlı derecede artırmıştır (Grup 1: 969,9 ± 269,6, grup 2: 688,9 ± 191,1, grup 3: 764,0 ± 139,9, grup 4: 989,1 ± 111,3, grup 5: 1103,4 ± 343,3). Sonuç olarak iskemik önkoşullamanın böbrek iskemi-reperfüzyon hasarında da olumlu etkilerinin olabildiğini, serbest oksijen radikallerine karşı koruyucu olduğu bilinen antioksidan enzimlerin artırılmasının iskemi-reperfüzyon hasarına karşı koruyucu bir etkisinin bulunduğunu ve karnitinin katalazı artırarak suprarenal kros klemp gerektiren aortik onarımlarda renal disfonksiyonu azaltabileceğini düşünmekteyiz.

Postoperative renal dysfunction still remains as a morbidity factor in abdominal aorta surgery with suprarenal clamping. Depends on the duration of cross clamping renal failure can occur in approximately 20% of the patients, where as persistent dialysis is needed 3-4% of these patients. There are two main reasons for this condition; first is the contrast nephropathy which appears after diagnostic tests, the second one is the ischemic nephropathy and reperfusion injury following cross clamping. The renal failure, in which the mechanism is still unclear, -the free oxygen radicals and ischemia-reperfusion injury are the most important causes- can be avoided with intraoperative medications like mannitol, and acetyl cysteine or perfusion of the kidneys with venous blood during suprarenal clamping. Antioxidant enzymes such as superoxide dysmutase, catalase and glutathione peroxidase protects the organism from free oxygen radicals.Ischemic preconditioning is an intrinsic process whereby repeated short episodes of ischemia?reperfusion periods take place, which protects the tissue from a prolonged ischemia. It was first described by Murry et al. and beneficial effects in protecting the organs such as heart, brain, intestine and kidney, from ischemia-reperfusion injury in both animal and human studies were reported. Carnitine, a transporter of free fatty acids to mitochondria is another agent used in the treatment of ischemia-reperfusion injury especially in muscle and myocardium.In this study, there were five experimental groups which consist of 8 Wistar albino rats; Group 1: just laparatomy was performed (n=8), group 2: Laparatomy and 60 minutes of ischemia with suprarenal aortic clamping were performed (n=8), group 3: Laparatomy, ischemic preconditioning (10 min. clamping, 10 min. reperfusion for 2 cycle) and 60 minutes of ischemia with suprarenal aortic clamping were performed (n=8), group 4: Laparatomy and 60 minutes of ischemia with suprarenal aortic clamping were performed following 7 days of 15 mg/kg/d oral carnitine therapy (n=8), group 5: Laparatomy, ischemic preconditioning (10 min. clamping, 10 min. reperfusion for 2 cycle) and 60 minutes of ischemia with suprarenal aortic clamping were performed following 7 days of 15 mg/kg/d oral carnitine therapy (n=8). After 24 hours following re-laparatomy and bilateral nephrectomy tissue and blood samples were collected for biochemical and histopathological examinations.The most severe damage in kidneys following ischemia-reperfusion was seen in the renal tubules (p<0,05) and histopathologically ischemic preconditioning has the potential to reduce this damage. Carnitine increased the level of catalase significantly in the 4th and 5th groups (Group 1: 969,9 ± 269,6, group 2: 688,9 ± 191,1, group 3: 764,0 ± 139,9, group 4: 989,1 ± 111,3, group 5: 1103,4 ± 343,3).As a conclusion, ischemic preconditioning can have protective effects on ischemia reperfusion injury in kidneys following suprarenal cross-clamping. Additionally we believe that increasing the antioxidant enzymes such as catalase, with carnitine administration also helps avoiding ischemia reperfusion injury in these patients.