Επίδραση της κλονιδίνης στο οξειδωτικό stress και την ενδοτοξιναιμία μετά από αιμορραγικό shock: μια πειραματική μελέτη σε επίμυες

Abstract

Introduction: Hemorrhagic shock (H/S) leads to the development of oxidative stress (OS) as a result of the excessive production of reactive oxygen species (ROS) in various tissues during reperfusion. Likewise, ischemia and ROS are believed to compromise the integrity of the intestinal barrier, resulting in endotoxemia. Moreover, it is now clear that the choice of sedation in ICU (Intensive Care Unit) patients affects their outcome. The a2- adrenergic agonist clonidine that is used as an adjunct to anesthesia, as well as in the ICU setting, has been shown to exert protective effects in models of ischemia/reperfusion injury. Aim of the study: To test the effect of clonidine pre-treatment of rats in the H/S-induced OS in the gut, liver and lung tissues and endotoxemia as well. Materials and Methods: The study consisted of two arms (64 rats): one for the measurement of the oxidative load in the organs and one for the measurement of endotoxin. Four animal groups (n=8 per group) were used for each arm (Sham, Clonidine, H/S and Clonidine-H/S group). The duration of H/S was one hour, targeting to a mean arterial pressure of 30-40mmHg, at the end of which rats were resuscitated by reinfusion of the shed blood. Three hours after resuscitation, the oxidative load was estimated with the measurement of lipid hydroperoxides (LOOHs) and superoxide radical (02.-) production in the liver, gut and lungs of the animals. Results: Rats subjected to H/S exerted increase in the oxidative load in all the tested organs. Clonidine pre-treatment resulted in a statistically significant reduction of LOOHs production after H/S in the gut (P<0.001), liver and lungs of the rat (P<0.05). Rats in the Clonidine-H/S group exhibited a statistically significant reduction (P<0.001) in the production of 02.- in the gut and liver, and to a lesser extent in the lungs (P<0.05) compared to H/S group. H/S induced endotoxemia in the portal and systemic circulation, whereas clonidine pre-treatment reduced the amount of endotoxin detected both in the portal (P<0.05) and systemic (P<0.01) circulation c compared to H/S. Conclusion: This study documents for the first time that clonidine pretreatment prior to H/S results in a significant reduction of the OS observed in the gut, liver and lungs of the rat. Moreover, this antioxidant effect was estimated for the first time in a model of H/S with a new, direct and quantitative method of 02.- production. These results are of great value, since the H/S-induced OS is implicated in the pathogenesis of MODS (Multiple Organ Dysfunction Syndrome). Furthermore, clonidine prevented H/S induced endotoxemia in both portal and systemic circulations, probably due to its antioxidant effect on the intestinal epithelium. The reduced endotoxemia after clonidine pre-treatment may contribute to the decreased OS observed in the liver and lungs. Although laboratory results on animals should not be easily extrapolated to humans, we believe that clonidine merit consideration as an adjunctive sedative agent of choice in patients susceptible to develop H/S, as it may prevent the development of MODS, improving likewise their outcome.

Εισαγωγή: Το αιμορραγικό shock (Η/S) έχει δειχθεί πως προκαλεί οξειδωτικό stress (OS) σε διάφορους ιστούς λόγω της υπερπαραγωγής ελευθέρων ριζών οξυγόνου στη φάση της επαναιμάτωσης και επίσης σχετίζεται με την ανάπτυξη ενδοτοξιναιμίας. Επίσης, το είδος της καταστολής που χρησιμοποιείται στις Μονάδες Εντατικής Θεραπείας (ΜΕΘ) έχει επίπτωση στη νοσηρότητα και τη θνητότητα των ασθενών. Η κλονιδίνη, ένας α2-αδρενεργικός αγωνιστής, που έχει χρησιμοποιηθεί τόσο περιεγχειρητικά όσο και για καταστολή στη ΜΕΘ, φαίνεται πως ασκεί προστατευτική δράση σε μοντέλα ισχαιμίας/επαναιμάτωσης. Σκοπός: Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η εκτίμηση της επίδρασης της προχορήγησης κλονιδίνης στο οξειδωτικό φορτίο στο έντερο, το ήπαρ και τους πνεύμονες και στην ανάπτυξη ενδοτοξιναιμίας στην πυλαία και συστηματική κυκλοφορία σε επίμυες που υποβλήθηκαν σε σημαντικού βαθμού H/S. Υλικό και Μέθοδος: Η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε 64 επίμυες και αποτελείται από δύο σκέλη: ένα για τον προσδιορισμό του οξειδωτικού φορτίου και ένα για τη μέτρηση της ενδοτοξίνης. Σε κάθε σκέλος, τα ζώα μοιράστηκαν σε 4 ομάδες: (1) ομάδα ελέγχου (Sham), όπου τα ζώα καθετηριάστηκαν χωρίς να πραγματοποιηθεί αφαίμαξη, (2) ομάδα H/S (H/S) και δύο ομάδες στις οποίες προχορηγήθηκε κλονιδίνη, (ομάδα 3,Clonidine) και (ομάδα 4, Clonidine-H/S). Το Η/S, διάρκειας μίας ώρας, στόχευε σε τιμές μέσης αρτηριακής πίεσης 30-40mmHg και ολοκληρώθηκε με επαναχορήγηση του απολεσθέντος αίματος. Τρεις ώρες μετά την αναζωογόνηση, το οξειδωτικό φορτίο εκτιμήθηκε με δύο μεθόδους: (α) τη μέτρηση των οργανικών υδροϋπεροξειδίων (LOOHs) και (β) τη μέτρηση της ρίζας του υπεροξειδίου (02.-) στο έντερο, στο ήπαρ και τους πνεύμονες ενώ για τη μέτρηση της ενδοτοξίνης, ελήφθησαν δείγματα αίματος από την πυλαία φλέβα και την αορτή. Αποτελέσματα: Οι επίμυες που υπεβλήθησαν σε Η/S παρουσίασαν στατιστικά σημαντική αύξηση του οξειδωτικού φορτίου σε όλα τα όργανα. Η προχορήγηση κλονιδίνης προκάλεσε μείωση της παραγωγής LOOHs μετά από Η/S στο έντερο (Ρ<0.001), στο ήπαρ (Ρ<0.05) και τους πνεύμονες (Ρ<0.05), σε σχέση με την ομάδα Η/S. Επίσης, η ομάδα Clonidine-H/S παρουσίασε μειωμένο ρυθμό παραγωγής του 02.- σε σχέση με την ομάδα Η/S, στο έντερο (Ρ<0.001), στο ήπαρ (Ρ< 0.001) και τους πνεύμονες (Ρ<0.005). Τέλος, όσον αφορά τα επίπεδα ενδοτοξίνης, βρέθηκαν στατιστικά σημαντικά αυξημένα μετά από Η/S τόσο στην πυλαία (Ρ<0.05), όσο και στη συστηματική (Ρ<0.001) κυκλοφορία, ενώ η προχορήγηση κλονιδίνης οδήγησε σε μείωση της ενδοτοξίνης και στις δύο κυκλοφορίες (πυλαία: Ρ<0.05 και συστηματική: Ρ<0.001) σε σχέση με την ομάδα H/S. Συμπέρασμα: Στην παρούσα μελέτη βρέθηκε για πρώτη φορά ότι η κλονιδίνη ασκεί αντιοξειδωτική δράση στο έντερο, στο ήπαρ και στους πνεύμονες όταν χορηγείται προ του Η/S, το οποίο, ως γνωστόν, προκαλεί σημαντικού βαθμού OS σε αυτά τα όργανα. Μάλιστα, αυτό εκτιμήθηκε για πρώτη φορά σε μοντέλο Η/S με την εφαρμογή μιας νέας άμεσης και ποσοτικής μεθόδου προσδιορισμού του 02.-. Τα αποτελέσματα αυτά αποκτούν ιδιαίτερη σημασία, καθώς το επαγόμενο από σοβαρή αιμορραγία OS ενέχεται στην παθογένεια του MODS (Multiple Organ Dysfunction Syndrome). Επιπλέον, η κλονιδίνη περιόρισε την επαγόμενη από το H/S ενδοτοξιναιμία, γεγονός που μπορεί να αποδοθεί, τουλάχιστον μερικώς στην αντιοξειδωτική της δράση στον εντερικό βλεννογόνο. Αυτή η παρατηρούμενη μείωση της ενδοτοξιναιμίας, ενδέχεται να συμβάλλει με τη σειρά της στο μειωμένο OS στα όργανα. Αν και τα αποτελέσματα πειραματικών μελετών σε ζώα δεν μπορούν πάντα να αναχθούν σε συμπεράσματα που αφορούν τους ανθρώπους, αυτή η μελέτη συνηγορεί υπέρ της χρήσης της κλονιδίνης σαν συμπληρωματικό αναισθητικό παράγοντα εκλογής σε ασθενείς επιρρεπείς σε απώλεια αίματος, με στόχο την άμβλυνση των παθοφυσιολογικών επιπτώσεων του Η/S που μπορούν να οδηγήσουν σε MODS.