Ratlarda mekanik ventilasyona bağlı olarak gelişen diyafragma atrofisinde oksidatif stresin rolü ve atrofinin önlenmesinde teofilinin etkisi

Abstract

Mekanik ventilasyon uygulamasına bağlı olarak solunumun en önemli kası olandiyafragmada hareket bozukluğu ve atrofi meydana gelmektedir. Diyafragma fonksiyonbozukluğunda oksidatif stresin rolü olduğu çeşitli çalışmalar ile gösterilmiştir. Diyafragmaatrofisinin önlenmesinde teofilin ve antioksidan gibi çeşitli ilaçlar kullanılmıştır.Çalışmamızda hayvan modelinde ventilasyon uygulamasına bağlı olarak diyafragmaatrofisinin önlenmesinde oksidatif stresin rolünü araştırdık ve intravenöz teofilinuygulanmasının diyafragma atrofisine etkisini ve bunun önlenmesinde teofilinkullanımının gerekli olup olmadığını araştırmayı amaçladık.Çalışmamızda 30 adet, sağlıklı 4 aylık erkek Sprague-Dawley ratlar kulanıldı. Ratlar 3gruba ayrılarak (Grup 1 MV uygulanmayan kontrol grubu, n=10; Grup 2 MV uygulananplasebo grubu n=10; Grup 3 MV'a bağlanan ve teofilin infüzyonu uygulanan teofilingrubu n=10) çalışıldı. Her üç grupta oksidatif stresi değerlendirmek için NO, SOD, MDA,XO plazma, BL, akciğer ve diyafragmada ölçüldü. Her üç grupta atrofiyi değerlendirmekiçin diyafragmanın en büyük çapı ve membranöz kısmın en büyük çapı ölçüldü vehistopatolojik olarak değerlendirildi.Her üç gurubun diyafragma ağırlığı, diyafragma büyük çapı, diyafragma membranözkısmın büyük çapı ve diyafragma ağırlığının vücut ağırlığına oranı karşılaştırıldığındadiyafragma büyük çap, membranöz kısmın büyük çapı grup 2'ye göre grup 1'de dahafazlaydı. (p<0.001). Grup 3'te grup 2'ye göre daha fazlaydı. (p<0.001). Buna göreMV'nun ratların diyafragma çaplarında ve membranöz kısım büyük çaplarında azalmayaneden olduğu, teofilin uygulanmasının diyafragma ve membranöz kısımdaki çaplardaartmaya neden olduğu gösterilmiştir.Histopatolojik incelemede Grup 1'de diyafragmada makroskopik olarak kalınlaşma vemikroskopik olarak atrofi gözlemlenmedi. Plasebo grubunda ratların tümündemakroskopik olarak belirgin kalınlaşma ve mikroskopik olarak üç pozitif atrofi gözlendi.Teofilin grubunda bir hayvanda hiç atrofi gözlenmedi. Sekiz hayvanda bir pozitif, birhayvanda ise iki pozitif atrofi gözlendi. Bu verilere göre atrofi ve makroskopik olarakkalınlaşma açısından 3 grup arasında istatistiksel anlamlılık mevcut olup MV'nun ratlarındiyafragmalarında belirgin atrofiye neden olduğu ve teofilin infüzyonunun bu atrofiyiazalttığı gösterilmiştir (p<0.001, p<0.001). Diyafragma ağırlığı vücut ağırlığınaoranlandığında ise grup 2 ile grup 3 arasında istatistiksel olarak anlamlılık mevcuttu(p<0.05).Grup 1 ve grup 2 arasında, plazma MDA, SOD, XO, diyafragma SOD, NO, XOaçısından anlamlı farklılık mevcuttu. (p<0.05) Kontrol gurubu ile karşılaştırıldığındaplasebo uygulanan gurupta MV'e bağlı olarak plazma MDA, SOD, XO ve diyafragmaSOD, NO, XO açısından anlamlı artış bulundu (p<0.05 )Grup 2 ve grup 3 arasında, plazma MDA ve XO kıyaslandığında anlamlı farklılıkmevcuttu (p<0.0001, p<0.05). Serbest oksijen radikal aktivitesinin diğer bir göstergesi olanNO grup 2 ve grup 3 arasında grup 2'ye göre anlamlı olarak yüksek bulundu (p<0.01).Antioksidan aktivitenin göstergesi olan SOD sadece diyafragmadaki aktivitesi grup 3'tegrup 2'ye göre anlamlı olarak artmıştı (p< 0.05).Bizim çalışmamızda MV uygulanması sonrasında ratların diyafragmasında atrofimeydana geldiği ve teofilin uygulanmasından sonra atrofinin azaldığı ve oksidatif stresinbir göstergesi olan MDA ve XO düzeylerinde plazmada azalmaya ve SOD seviyesindeartmaya dolayısıyla bir antioksidan etkiye sahip olduğu gösterilmiştir. Bunun dışındaNO'de teofilin uygulanan grupta diğer gruplara göre anlamlı artış gözlendi. Bu çalışmadandaha geniş ve insan çalışmalarına ihtiyaç olduğunu düşünmekteyiz.Anahtar kelimeler: mekanik ventilasyon, diyafragma atrofisi, oksidatif stress, teofilin.

Movement disorder and atrophy ocur in diaphragma, the most important muscle ofrespiration, because of mechanical ventilation. Various studies showed that oxidative stresplays a part in diaphragma malfunction. Such drugs as theophylline and antioxidants havebeen used in the prevention of diaphragmatic atrophy.In our study, the significance of oxidative stres was investigated in the prevention ofdiaphragmatic atrophy due to ventilation on animal models and aimed at investigating theeffect of intravenous theophylline administration on diaphragmatic atrophy and whetherthe use of theophylline is necessary in the prevention of diaphragma atrophy.In the study, healthy, 4-month-old Sprague-Dawley rats of 30 were included. The ratswere studied classifying into 3 groups (Group 1, control group and not applied MV, n=10;Group 2, placebo group, applied MV, n=10, Group 3, provided with MV and theophyllineadministered group, n=10). In all these 3 groups, NO, SOD, MDA, XO plasma weremeasured in lungs and diaphragma to assess oxidative stress. In three groups, the largestdiameters of the diaphragma and membranous part were measured and evaluatedhistopathologically.Compared the diaphragma weight, large diaphragma diameter, large diameter ofdiaphragma membranous part and the proportion of diaphragma weight with body weightin 3 groups, large diameter and large diameter of membranous part were found to be largerin group 1 than in group 2 (p<0.001). In group 3, it was larger, compared to group 2(p<0.001). In light of these measurements, it was determined that MV leads to decrease inthe diaphragma diameters and large diameters of membranous parts in rats, and thattheophylline administration leads to increase in the diameters of diaphragma andmembraneous parts.In histopathologic examination, no macroscopic thickening and microscopic atrophywere observed in diaphragma in group 1. In placebo group, macroscopically definitethickening was observed in all rats, and microscopically 3 positive atrophies wereobserved. In theophylline group, there was no atrophy in 1 rat. In 8 rats, a positive, and in 1rat two positive atrophies were observed.According to these findings, there was statistically significance between 3 groups interms of atrophy and macroscopic thickening, and it was indicated that MV leads to amarked atrophy in the diaphragma of rats and theophylline infusion decreases this atrophy(p<0.001, p<0.001). Given the proportion of diaphragma weight to body weight, astatistically significance was detected between group 2 and group 3 (p<0.05).There was a significant difference regarding MDA, SOD, XO diaphragma SOD, NO,SOD between group 1 and 2 (p<0.05). compared to control group, there was a significantincrease in terms of plasma MDA, SOD, XO and diaphragma SOD, NO,XO on account ofMV in placebo group (p<0.05).There was a significants difference between group 1 and group 3 when compared MDAand XO (p<0.0001, p<0.05). NO, another indicator of free oxygen radical activity, wasfound to be significantly higher in group 3 between group 2 and 3 (p<0.01). SOD, anindicator of antioxidant activity, was higher in group 3 than group 2 only in terms ofdiaphragmatic activity (p<0.05).In our study, it was indicated that atrophy occurred in the diaphragmas of rats after MV,and the atrophy was decreased after theophylline administration, and that theophyllinecauses a decrease in plasma at MDA and XO levels, indicators of oxidative stres, andincrease at SOD level, and so it is of an antioxidant effect. In addition, a significantincrease was observed in theophylline-administered group at NO level compared to othergroups. We think that more detailed studies on human subject are needed.Key words: Mechanical ventilation, diaphragmatic atrophy, oxidative stres, theophylline.