Kardiyopulmoner bypass sırasında oluşan oksidatif stres ve DNA hasarının araştırılması

Abstract

Kardiyopulmoner bypass (CPB), kalbin pompa fonksiyonunun ve akciğerin gazdeğişim fonksiyonunun geçici olarak hastanın damar sistemine bağlanan bir pompaoksijenatörle sağlandığı sistemdir. Kardiyopulmoner bypass ile oluşan yan etkiler; kanpıhtılaşma bozuklukları, kırmızı kan hücreleri ve plazma proteinlerinde ekstrakorporealsistemden geçerken oluşan bozukluklar ve kanın yabancı yüzeylere temasıyla değişikvazoaktif ve biyolojik aktif maddelerin salınımıdır. Bu olaylar immün yanıtın başlamasınıtetikler. İmmün yanıtın başlaması ve/veya sürmesinde; katekolaminler, nötrofiller,kompleman sistemi, sitokinler, iskemi reperfüzyon sürecinde açığa çıkan serbest oksijenradikalleri, endotel hasarı ve endotoksin etkilidir. Arıca kanın fizyolojik olmayan ortamlardasirkülasyonu nedeniyle şekilli kan elemanları, trombositler, pıhtılaşma faktörleri ve ilgili kanproteinleri hasar görür ve oksidatif stres oluşur.Kardiyopulmoner bypass sırasında miyokard belli bir süre içinde perfüzeedilememekte, dolayısıyla miyokard global iskemik hasara maruz kalmaktadır. Miyokard'daoluşan bu hasara temelde reperfüzyon sırasında oluşan serbest oksijen radikalleri ve oksidatifstres neden olmaktadır.Serbest radikaller reperfüzyonun ilk dakikaları içinde salgılanmaktadır. Serbestradikallerin, DNA atakları mutasyonlara ve hatta hücre ölümlerine yol açar. Hidrojenperoksit membranlardan kolayca geçebildiğinden DNA'ya ulaşır ve hücre disfonksiyonunaneden olur. DNA hidroksil radikallerinin oluşturduğu hasarlara karşı oldukça hassastır.Serbest radikaller ve oksidatif stres DNA zincirinin kırılmasına hem de bazlarınhidroksilasyonuna neden olabilir. Bu nedenle DNA kolay zarar görebilen bir moleküldür.Bu çalışmaya çeşitli sebeblerden dolayı kardiyopulmoner bypass cerrahisi ile ameliyatolan toplam 25 hasta dahil edildi. Bu hastalardan kardiyopulmoner bypass öncesinde, pompa(kalp akciğer makinası) giriş esnasında, kros klemp'in konulması sırasında,kros klemp'inçıkarılması sırasında ve kardiyopulmoner bypass sonrasında olmak üzere her hastadan 5 tüpkan alınarak çalışma gurubu oluşturuldu.Daha sonra toplanan kanlardan total oksidatif stres(TOS),total antioksidan kapasite (TAK), oksidatif stres indeksi (OSİ=total Oksidatif Stress(TOS) / total antioksidan kapasite (TAK) şeklinde bölünerek) ve periferal mononükleerlökosit DNA hasarı Commet Assay (single cell gel electrophorezis) yöntemi ile çalışıldı.Bu çalışma sonucu: kardiyopulmoner bypass sırasında, oksidatif stres indeksinin DNAhasarını artırdığını göstermektedir.Anahtar Kelimeler: Kardiyopulmoner bypass, Kalp akciğer makinesi, DNA oksidasyonu,Serbest radikaller, Oksidatif stres, Protein oksidasyonu, Lipit peroksidasyonu

Cardiopulmonary bypass is a technique that temporarily takes over the function ofthe heart and lungs while the surgery is performed on the heart.It involves the diversion of theblood from the heart and lungs through a heart-lung machine and return of oxygenated bloodto the aorta. During cardiopulmonary bypass many side effects like coagulation defects,secretion of different vazoactive and biologic active components during the contaction of theblood to foreign surfaces,the defects of the red blood cells and plasma proteins which aredamaged in extracorporeal circulation can be seen. These events trigger off the immuneresponse.Catecholamines,neutrophils,complement system,cytokines,free oxygen radicals thatoccured during ischemia-reperfusion,endothelium damage and endotoxin are influential forthe starting and continuation of immune response.In addition,blood circulates in nonphysiologicalsettings. This causes the damage of blood elements,platelets,coagulationfactors,blood proteins and then oxidative stress occurs.Myocardium can not be perfused during cardiopulmonary bypass .Consequently,myocardium is exposed to global ischemia. Free oxygen radicals and oxidative stress whichoccured during reperfusion ,cause myocardium damage.Free radicals have secreted at the first minutes of reperfusion.DNA attacks of freeradicals cause mutations and also cell deaths. Hydrogen peroxide can pass through themembranes and attain to DNA and it causes to cell disfunction. DNA is relatively sensitiveagainst damages which are occured by hydroxyl free radicals. Free radicals and oxdativestress can break DNA chain and cause hydroxylation of some of them. Consequently, DNA isa molecule that can be easily damaged. Twenty five sufferers who had cardiopulmonarysurgery were enrolled in this study. Before cardiopulmonary surgery ,during connection of theheart-lung machine(pump) , during using of the cross clamp and after the extracting of thecross clamp,5 tubes of blood samples were withdrawn per patient and a working group wasobtained. Total oxidative stress (TOS), total antioxidan capacity (TAC). Oxidative stressindex (OSI). (OSI=total oxidative stress/total antioxidan capacity) and peripheralmononuclear leucocyte DNA damage were determined by using Commet Assay(single gelelectrophorezis).Patients who are exposed to cardiopulmonary bypass are exposed to oxidative stressand DNA damage.All these findings show that oxidative stress increase DNA damage.Keywords: Cardiopulmonary bypass, Heart-lung machine, DNA oxidation, Freeradicals, Oxidative stress, Protein Oxidation, Lipid peroxidation.