Global beyin iskemisi ile oluşan metabolik bozukluğun akciğerde yaptığı histopatolojik değişikliklerin oksidatif stres ve apoptosis ile ilişkisi

Abstract

Beyin iskemisi ve takip eden reperfüzyon sonrasında önemli doku hasarı gerçekleşir. Bu hasara bağlı sistemik etki sonucunda oluşan metabolik değişiklikler; birçok farklı organda yeni mekanizmalar ile ortaya çıkmaktadır. Bu organların önemli bir tanesi akciğer olup, hücrelerden salınan serbest oksijen radikalleri reperfüzyon sonrasında meydana gelen hasarda önemli rol oynarlar. Çalışmamızın amacı: İki taraflı karotid arter oklüzyonu yöntemi ile oluşturulan deneysel beyin iskemisinde, ortaya çıkan solunumsal asidoza bağlı olarak değişen metabolik durumun, reperfüzyon sonrası hasarın kritik belirleyicisi olmasına katkısının araştırılması ve oksidatif stres ile apopitoz birlikteliğinin incelenmesidir.Çalışmamızda erişkin erkek Wistar sıçanlar (250 ± 50 gr) her grupta 5 hayvan ve 4 grup olacak şekilde kullanıldı. 10 dakikalık ön tanıtım (ÖT) iskemisini takiben 48 saat sonra 20 dakika süreyle global iskemi (Gİ) uygulandı. İskemik reperfüzyon (İR) etkisi için Gİ sonrası 48 saatlik süre beklendi. İskemi uygulaması öncesi ketamin + ksilazin anestezisi altında, femoral arter yolu ile hem hipovolemi oluşturmak hem de kan gazı analizi yapmak üzere 10 ml kan alındı. Kontrol amaçlı taklit grubunda (SH) ligasyon sonrasında iskemi yapılmadı. Sıçanların tamamı 96 saatlik toplam süre sonrasında incelenmek üzere öldürüldü. Tüm gruplar için deneklerin optik kiezma sınırından kesitleri alınarak beyinleri hippokampus düzeyinde histokimyasal (H-E), immünohistokimyasal (GFAP, S100ß, iNOS, eNOS, TUNEL) ve morfometrik analizler ile değerlendirilen hayvanların akciğerleri hilus düzeyinde alınan kesitlerde benzer yöntemler (H-E, MT, iNOS, eNOS, TUNEL) ile incelendi.Beyinde iskemi sonrasında gruplar arasında görülen anlamlı histopatolojik değişikliklerin gliosize (GFAP, S100ß) ile gelişen oksidatif strese (iNOS, eNOS) ve ilişkili apopitoze (TUNEL) neden olduğu saptandı. Akciğer histopatolojik hasarı, histolojik parametreler ile morfometrik olarak belirlendi. SH ile ÖT grupları arasında minimal değişiklikler bulundu. Ancak bu gruplar, global iskemi ve iskemi reperfüzyon gruplarından hasar açısından anlamlı olarak farklı idi. Buna karşılık Gİ ve İR sonrası anlamlı bir akciğerde uzak organ etkisi şeklinde gelişen hasarın varlığı görüldü. Hasarın H-E incelemesinde değişen derecelerde interstisyel ödem, vasküler konjesyon, intraalveoler kanama, kan damarları etrafında ödem, nötrofil infiltrasyonu ve alveol yapısında bozulma şeklinde saptandı. Ayrıca Masson Trikrom boyamasında bağ dokuda inflamatuar hücreler rastlandı. Akciğerde oluşan hasarın beyinde gerçekleşen hasara benzer şekilde oksidatif strese bağlı oluşan serbest radikaller (iNOS, eNOS) ile ilişkili olduğu ve TUNEL yöntemi ile belirlenen apopitozun indüklenmesine ve hücre ölümünün aktifleşmesine neden olduğu bulundu.Sonuçlarımız beyinde gelişen iskemi ve reperfüzyon hasarında akciğerde uzak organ etkisi şeklinde oluşan histopatolojik değişikliklerin hücresel infiltrasyona bağlı serbest oksijen radikallerinden kaynaklandığını ve bir mekanizma olarak apopitozu indükleyerek hücre ölümüne neden olduğunu göstermektedir.Anahtar kelimeler: Beyin, İskemi, Reperfüzyon, Akciğer, NOS, Apopitoz

The important tissue damage occurs after brain ischemia and following reperfusion. The metabolic alterations due to sistemic effect from this damage can be exposed at the different organ with new mechanisms. The one of the main important organ is lung and free oxygene radicals from the cells of this organ play important role in this damage. The aim of this study was the investigation of the effects of respiratory asidosis as a critical determinant from metabolic alterations due to bilateral carotid artey occlusion which is a model for the brain ischemia on the damage after reperfusion and examination of their relation with oxidative stres coupling with apoptosis.4 group and 5 Male wistar rat (250 ± 50 gr) in each group were used in this study. After 48 hours, following 10 minutes ischemia for precondition group (PC), 20 minutes ischemia was used for the global ischemia (GI). Rats were waited for 48 hours after GI for the ischemic reperfusion (IR) effect. 10 ml blood for the gas analyses and hypovolemia were taken from femoral artery under the ketamin+xylasine anesthesia. Rats in all groups were sacrificed at the end of 96 hours which was total time for whole experiment. Their brain sections at the optic chiesma level were investigated for histochemical (H&), immunohistochemical (GFAP, S100ß, iNOS, eNOS, TUNEL) and morphometric analyses. The lung of the ischemic brain was processed for the similar analyses (H-E, MT, iNOS, eNOS, TUNEL).There was significant changes with ischemic brain which showed gliosis (GFAP, S100ß) with oxidative stres and free radicals (iNOS, eNOS) related to apoptosis (TUNEL). The histopathologic damage of the lung was evaluated by morphometry with histological parameters. There was minimal alterations between sham and preconditioning group. However, these groups were significantly different from global ischemia and ischemic reperfusion groups for the damage. Interstisyel edema, vascular conjestion, intraalveoler hemorhagia, neutrophil infiltration and alveol destruction were found with H-E examination. There was also inflamatuar cells in connective tissue by Masson Triachrom staining. The damage in the lung as a distance organ was similar to ischemic reperfusion damage of the brain which related to the free radicals from oxidative stres (iNOS, eNOS). Increase of the free radical caused the induction of the apotosis (TUNEL) and the activation of the cell death.Our results showed that the histopathological alterations of the lung after the damage of the ischemic reperfusion in the brain were originated from the infiltration of the cells producing free oxygene radicals and inducing apoptosis as a mechanism which cause cell deathKey word: Brain, Ischemia, Reperfüsion, Lung, NOS, Apoptosis