Η επίδραση του λαζαροειδούς U-74389G και της σιλδεναφίλης στην πνευμονική λειτουργία κατά την ισχαιμία-επαναιμάτωση της καρδιάς: πειραματική μελέτη σε χοίρους

Abstract

Acute tissue or organ ischemia is accompanied by a number of metabolic, energy, biochemical, inflammatory and electrolytic disorders, which determine the clinical outcome. The degree of tissue and cell damage and the severity of the clinical picture depend on the type of tissue that is undergoing acute ischemia as well as by its degree (complete or partial) and its duration. Reperfusion is an essential factor in preventing irreversible cellular and tissue damage can increase the intensity and extent of cellular and tissue damage, leading to cell death. All of these disorders are termed ischemia-reperfusion syndrome. The main mechanisms that appear to be involved in the ischemia-reperfusion injury are complex and multifactorial with major: •the production of free oxygen radicals •an increase in calcium concentrations, •disruption of cell membrane structure •endothelial dysfunction, and •the severe inflammatory reaction.The side effects of ischemia-reperfusion syndrome are not only limited to the specific tissue that is undergoing primary ischemia. Often depending on the timing and degree of ischemia, reperfusion can cause severe damage to remote organs. The lungs are particularly vulnerable, particularly after ischemia - reperfusion of the bowel and / or liver and one of the first clinical symptoms preceding manifestations of other organ failure is respiratory dysfunction. Histopathological lesions are characterized by haemorrhagic filling of the cells and fibrosis of the interalveolar and interlobular diaphragms, hyperemia of small pulmonary vessels, finding of fibrous red cells and macrophages with hemosiderin granules in the lumen of the 2nd class bronchus, endothelial cell hyperplasia and narrowing of the alveolar capillary lumen, increased number of type II lung cells and thickening of the basic membrane of the alveolar epithelium. The mechanisms that lead to the failure of many organs are the same as those involved in local organ dysfunction as a result of ischemia / reperfusion.Although several treatment strategies have been found to be effective at an experimental level, the same efficiency could not be achieved at a clinical level. As a result, the timely reperfusion of the ischemic area continues to remain the cornerstone of a successful clinical treatment. As the knowledge upon the pathophysiology of this syndrome is developing, many researchers have tried to test the efficacy of pharmaceutical substances and factors that hinder or promote certain procedures.Sildenafil has been found to protect the heart from ischemia-reperfusion damage, to reduce cardiac hypertrophy and to improve heart function in cases of chronic hypertension. The Lazaroid U-74389G suspends the peroxidation of the lipids in the cell membrane, decreases the release of arachidonic acid from the cell membranes and increases the stability of the cellular membrane. This experimental study has been designed with the intention to evaluate the results which derive from the administration of the pharmaceutical substance U-74389G (Lazaroid) and Sildenafil, separately or combined, during anaesthesia in a procedure of ischemia-reperfusion of the myocardium, in reference to pulmonary function. Method: 56 animal prototypes were used which were separated randomly in the following seven (7) experimental groups of eight (8) animal prototypes each. Group A (Category 1), to which anaesthesia with sevoflurane was administered, was the control group. Groups C, E and Z constituted Category 2 with intravenous administration of controlled pharmaceutical substances 10 min. before the initiation of acute ischemia.Groups B, D, ST constituted Category 3 with intravenous administration of controlled pharmaceutical substances directly before reperfusion. The Lazaroid U-74389G was administered to Groups B and C, Sildenafil to Groups D and E and both the Lazaroid U-74389G and Sildenafil were administered to groups ST and Z. The time needed for the myocardial ischemia was 30min. and for the reperfusion 120min. The Hemodynamic control parameters were: a. Systolic, Diastolic and Mean Arterial Pressure, b. Heart rate and, c. Arterial Blood Gases (pH, pO2, pCO2, HCO3, SaTO2, Base Deficit). The Blood Control Indicators were the number of white blood cells and the ratio of polymorphonuclear cells and lymphocytes, the number of platelets, Fibrinogen, D-Dimers and INR. The Biochemical Control Indicators were Glucose, Oxaloacetic Transferase (SGOT), Pyruvic Transferase (SGPT), Creatine Phosphokinase (CPK) and CRP.From all the Inflammatory Reaction Mediators, the following were checked,endothelin -1 and -2 in the serum, interleukin -6 and -10 (IL-6), (IL-10) and MPO (malondialdehyde). ATP, ADP and AMP were defined to check the energy load and the tissue lesions in lung samples were checked with the optical microscope. Blood and tissue samples were collected at a specific time, directly before inducing ischemia, 15 min. and 30 min. after inducing ischemia, at the beginning of reperfusion, 30 min., 60 min. and 120 min. after the beginning of reperfusion. Results: At a clinical level, administering the Lazaroid U-74389G or Sildenafil before the onset of ischemia appears to have better results. Also, administering either of the pharmaceutical substances seems to have no advantage over the other. The possible action mechanism as far as Sildenafil is concerned is its protective action on the myocardium, while as far as the Lazaroid U-74389G is concerned, its anti-inflammatory and stabilizing action on the membranes in the lungs. Co-administering the Lazaroid U-74389G and Sildenafil does not offer better results.From the parameters which provide immediate results A. The Hemodynamic control parameters (systolic, diastolic and mean Arterial Pressure, blood gases), B. The number of white blood cells, polymorphonuclear cells and lymphocytes and, C. The biochemical indicators, (glucose, SGOT, SGPT, CPK, CRP),do not offer reliable data to evaluate the action of controlled pharmaceutical substances. However, wherever there are statistically important differences they concern intravenous administration of controlled pharmaceutical substances mainly before the initiation of ischemia. D. The control indicators of the thickening mechanism, (Fibrinogen, INR, D-Dimers) offer data which highlight differences, which should be read carefully. E. From the parameters which check the size of the inflammatory reaction and the action of free oxygen radicals (endothelins -1 and -2, interleukins -6 and -10, MPO, TNF-α and Malondialdehyde-MDA) only the changes of TNF-α are considered to be representative of the damage, despite the fact that other experimental studies, on a different kind of tissues, provide results with credible and representative of the damage values of the other indicators as well. One possible explanation for this difference might be the small amount of time of the myocardial ischemia and the attempt to associate any changes of these parameters with damages to a remote organ. ST. Moreover, evidence did not emerge from the control parameters of the intracellular metabolism of the lungs (ATP, ADP, AMP and Energy Load), which could be considered as representative of the damage. Z. Finally, the results from the histological examination via the optical microscope did not highlight any particular variations among the groups. One possible explanation to this phenomenon is rapid reperfusion. Conclusions: The intravenous administration of the Lazaroid U-74389G or Sildenafil before inducing acute ischemia to the myocardium of the swines appears to offer some advantages concerning the reduction of damage to remote organs and in the case of the lung, the advantages concern the ischemia-reperfusion syndrome. Co-administration of both substances seems to bring no benefits. The intravenous administration of the Lazaroid U-74389G or Sildenafil before inducing reperfusion offers less benefits in cases of acute ischemia-reperfusion of the myocardium as far as the reduction of damage to remote organs and the lung are concerned,. Therefore, more studies and, more specifically, more clinical studies are required in order to fully corroborate their action.

Η οξεία ισχαιμία ιστών ή οργάνων συνοδεύεται από σειρά μεταβολικών, ενεργειακών, βιοχημικών, φλεγμονωδών και ηλεκτρολυτικών διαταραχών, οι οποίες και καθορίζουν την κλινική έκβαση. Ο βαθμός της ιστικής και κυτταρικής βλάβης και η ένταση της κλινικής εικόνας εξαρτάται από το είδος του ιστού που υφίσταται την οξεία ισχαιμία καθώς και από τον βαθμό (πλήρης ή μερική) και την διάρκειά της. Η επαναιμάτωση, αν και είναι ο ουσιαστικός παράγοντας αποτροπής μη αναστρέψιμης κυτταρικής και ιστικής βλάβης μπορεί να οδηγήσει σε επίταση της έντασης και της έκτασης των κυτταρικών και των ιστικών βλαβών φθάνοντας μέχρι και τον κυτταρικό θάνατο. Το σύνολο αυτών των διαταραχών ορίζεται ως Σύνδρομο Ισχαιμίας – Επαναιμάτωσης. Οι μηχανισμοί που φαίνεται να συμμετέχουν στην βλάβη ισχαιμίας - επαναιμάτωσης είναι πολύπλοκοι και πολυπαραγοντικοί με κυριότερους -την παραγωγή ελευθέρων ριζών οξυγόνου -την αύξηση των συγκεντρώσεων ασβεστίου, -την διαταραχή της δομής των κυτταρικών μεμβρανών-την ενδοθηλιακή δυσλειτουργία και-την έντονη φλεγμονώδη αντίδραση. Οι ανεπιθύμητες επιδράσεις του συνδρόμου ισχαιμίας - επαναιμάτωσης δεν περιορίζονται απαραίτητα μόνο στον συγκεκριμένο ιστό που υφίσταται την αρχική ισχαιμία. Συχνά ανάλογα και με τον χρόνο και τον βαθμό ισχαιμίας, κατά την επαναιμάτωση προκαλείται σοβαρή βλάβη απομακρυσμένων οργάνων. Οι πνεύμονες είναι ιδιαίτερα ευάλωτοι, ιδιαίτερα μετά από ισχαιμία - επαναιμάτωση του εντέρου ή/και του ήπατος και ένα από τα πρώτα κλινικά συμπτώματα που προηγούνται των εκδηλώσεων της ανεπάρκειας άλλων οργάνων είναι η αναπνευστική δυσλειτουργία. Οι ιστοπαθολογικές βλάβες χαρακτηρίζονται από αιμορραγική πλήρωση των κυψελίδων και ίνωση των μεσοκυψελιδικών και μεσολοβιδιακών διαφραγμάτων, υπεραιμία των μικρών πνευμονικών αγγείων, ανεύρεση ινικής, ερυθρών και μακροφάγων με κοκκία αιμοσιδηρίνης στον αυλό των 2ας τάξεως βρόγχων, υπερπλασία των ενδοθηλιακών κυττάρων και στένωση του αυλού των κυψελιδικών τριχοειδών, αυξημένο αριθμό πνευμονοκυττάρων τύπου ΙΙ και πάχυνση του βασικού υμένα του κυψελιδικού επιθηλίου. Οι μηχανισμοί που οδηγούν στην ανεπάρκεια πολλών οργάνων είναι ίδιοι με αυτούς που εμπλέκονται στην τοπική δυσλειτουργία οργάνων συνεπεία ισχαιμίας – επαναιμάτωσης. Αν και πολλές θεραπευτικές στρατηγικές έχει βρεθεί να είναι αποτελεσματικές σε πειραματικό επίπεδο, η ίδια αποτελεσματικότητα δεν έγινε δυνατό να μεταφερθεί και στην κλινική πράξη. Ως εκ τούτου η έγκαιρη επαναιμάτωση της ισχαιμικής περιοχής συνεχίζει να παραμένει ο ακρογωνιαίος λίθος μιας επιτυχημένης κλινικής αντιμετώπισης. Με την ανάπτυξη της γνώσης στην παθοφυσιολογία του συνδρόμου πολλοί Ερευνητές προσπάθησαν να ελέγξουν την αποτελεσματικότητα φαρμακευτικών ουσιών και παραγόντων που παρακωλύουν ή ενισχύουν συγκεκριμένες διαδικασίες. Η σιλδεναφίλη βρέθηκε ότι προστατεύει την καρδιά από την βλάβη ισχαιμίας-επαναιμάτωσης και ελαττώνει την καρδιακή υπερτροφία και βελτιώνει την καρδιακή λειτουργία επί χρόνιας υπέρτασης. Το λαζαροειδές U-74389G αναστέλλει την υπεροξείδωση των λιπιδίων της κυτταρικής μεμβράνης, ελαττώνei την απελευθέρωση του αραχιδονικού οξέος από τις μεμβράνες των κυττάρων και αυξάνει την σταθερότητα της κυτταρικής μεμβράνης. Με σκοπό την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων που προκύπτουν από την χορήγηση της φαρμακευτικής ουσίας U-74389G (Λαζαροειδές) και της Σιλδεναφίλης, μόνα τους ή σε συνδυασμό κατά την διάρκεια της αναισθησίας σε ισχαιμία – επαναιμάτωση του μυοκαρδίου, επί της πνευμονικής λειτουργίας, σχεδιάστηκε αυτή η πειραματική μελέτη. Μέθοδος: Χρησιμοποιήθηκαν 56 ζωικά πρότυπα που χωρίστηκαν τυχαία στις ακόλουθες επτά (7) πειραματικές ομάδες των οκτώ (8) ζωικών προτύπων εκάστη. Η ομάδα Α (Κατηγορία 1) στην οποία χορηγήθηκε αναισθησία με σεβοφλουράνιο αποτέλεσε την ομάδα ελέγχου. Οι ομάδες Γ, Ε και Ζ αποτέλεσαν την Κατηγορία 2 με χορήγηση των ελεγχόμενων φαρμακευτικών ουσιών ενδοφλεβίως 10 min πριν την έναρξη της οξείας ισχαιμίας. Οι ομάδες Β, Δ. Στ, αποτέλεσαν την Κατηγορία 3 με χορήγηση των ελεγχόμενων φαρμακευτικών ουσιών ενδοφλεβίως αμέσως πριν την επαναιμάτωση. Στις Ομάδες Β και Γ χορηγήθηκε το Λαζαροειδές U-74389 G, στις Ομάδες Δ και Ε σιλδεναφίλη και στις Ομάδες Στ και Ζ Λαζαροειδές U-74389 G και σιλδεναφίλη. Ο χρόνος ισχαιμίας του μυοκαρδίου ήταν 30min και της επαναιμάτωσης 120 min.Οι Αιμοδυναμικές παράμετροι ελέγχου ήταν: α. η Συστολική, Διαστολική και Μέση Αρτηριακή Πίεση, β η Καρδιακή συχνότητα, και γ. τα αέρια αρτηριακού αίματος (pH, pO2, pCO2, HCO3-, Sat O2, Έλλειμμα Βάσεως). Οι Αιματολογικοί δείκτες ελέγχου ήταν: ο αριθμός των Λευκών αιμοσφαιρίων και η αναλογία πολυμορφοπυρήνων και λεμφοκυττάρων, ο αριθμός των Αιμοπεταλίων, το Ινωδογόνο, τα διμερή (D-Dimers) και το INR. Οι Βιοχημικοί Δείκτες ελέγχου ήταν η Γλυκόζη, η Οξαλοξική Τρανσφεράση (SGOT), η Πυροσταφυλική τρανσφεράση (SGPT), η Κρεατινοφωσφοκινάση (CPK) και η CRP. Από τους Μεσολαβητές φλεγμονώδους αντίδρασης ελέχθησαν,στον ορό οι ενδοθηλίνες-1 και -2, οι ιντερλευκίνες -6 και -10 (IL-6), (IL-10) και η MPO (myeloperoxidase) και στον ιστό ο ΤΝF-α και η MDA (malondialdehyde). Για τον έλεγχο του ενεργειακού φορτίου προσδιορίστηκαν ATP, ADP και AMP και με το οπτικό μικροσκόπιο ελέγχθηκαν οι ιστικές αλλοιώσεις σε δείγματα πνεύμονος. Οι χρονικές στιγμές λήψεως των δειγμάτων αίματος και ιστών ήταν αμέσως πριν την πρόκληση ισχαιμίας, 15 min και 30 min μετά την πρόκληση της ισχαιμίας, με την έναρξη της επαναιμάτωσης, 30 min, 60 min, 90 και 120 min από την έναρξη της επαναιμάτωσης. Αποτελέσματα: Σε κλινικό επίπεδο φαίνεται ότι καλύτερα αποτελέσματα παρέχει η χορήγηση του Λαζαροειδούς U-74389G ή της σιλδεναφίλης πριν την έναρξη της ισχαιμίας. Επίσης η χορήγηση της μιας ή της άλλης φαρμακευτικής ουσίας δεν φαίνεται να πλεονεκτεί. Πιθανός μηχανισμός δράσης για μεν την σιλδεναφίλη είναι η προστατευτική δράση της επί του μυοκαρδίου, για δε το Λαζαροειδές U-74389G η αντιφλεγμώδης και σταθεροποιητική επί των μεμβρανών δράση του στους πνεύμονες. Η συγχορήγηση του Λαζαροειδούς U-74389G και της σιλδεναφίλης δεν προσφέρει καλύτερα αποτελέσματα. Από τις παραμέτρους που δίνουν άμεσα αποτελέσματα Α. Οι αιμοδυναμικές παράμετροι ((συστολική, διαστολική και μέση Αρτηριακή πίεση, αέρια αίματος), Β. Ο αριθμός των λευκών αιμοσφαιρίων, των πολυμορφοπύρηνων και των λεμφοκυττάρων και Γ. Οι βιοχημικοί δείκτες, (γλυκόζη, SGOT, SGPT, CPK, CRP), δεν παρέχουν αξιόπιστα δεδομένα για την εκτίμηση της δράσης των ελεγχόμενων φαρμακευτικών ουσιών. Όμως και όπου υπάρχουν στατιστικά σημαντικές διαφορές αφορούν την ενδοφλέβια χορήγηση των ελεγχόμενων φαρμακευτικών ουσιών κύρια πριν από την έναρξη της ισχαιμίας. Δ. Οι δείκτες ελέγχου του πηκτικού μηχανισμού, (Ινωδογόνο, INR, D- Dimers) έχουν δεδομένα που αναδεικνύουν διαφορές, αλλά πρέπει να αναγιγνώσκονται προσεκτικά. Ε. Από τις παραμέτρους που ελέγχουν το μέγεθος της φλεγμονώδους αντίδρασης και την δράση των ελευθέρων ριζών οξυγόνου (ενδοθηλίνες – 1 και -2, ιντερλευκίνες -6 και -10, MPO, ΤΝF-α και Μαλονυλδιαλδεΰδη MDA) μόνο οι μεταβολές του ΤΝF-α θεωρείται ότι μπορούν να είναι αντιπροσωπευτικές της βλάβης, παρά του ότι άλλες πειραματικές μελέτες, σε άλλου είδους ιστών παρέχουν συμπεράσματα με αξιόπιστες και αντιπροσωπευτικές της βλάβης τιμές και των άλλων δεικτών. Πιθανή εξήγηση αυτής της διαφοράς να είναι ο μικρός χρόνος ισχαιμίας του μυοκαρδίου και η προσπάθεια σύνδεσης όποιων μεταβολών αυτών των παραμέτρων με βλάβες απομακρυσμένου οργάνου. Στ. Από τις παραμέτρους ελέγχου του ενδοκυττάριου μεταβολισμού των πνευμόνων (ATP, ADP, AMP και Ενεργειακού Φορτίου), επίσης δεν προέκυψαν στοιχεία που να θεωρούνται αντιπροσωπευτικά της βλάβης. Ζ. Τέλος τα αποτελέσματα της ιστολογικής εξέτασης με το οπτικό μικροσκόπιο επίσης δεν ανέδειξαν ιδιαίτερες μεταβολές μεταξύ των ομάδων. Πιθανή εξήγηση και αυτού του φαινομένου να είναι η ταχεία επαναιμάτωση. Συμπεράσματα: Η ενδοφλέβια χορήγηση Λαζαροειδούς U-74389G ή Σιλδεναφίλης πριν από την πρόκληση οξείας ισχαιμίας στο μυοκάρδιο χοίρων φαίνεται ότι παρέχει κάποια πλεονεκτήματα στην μείωση της βλάβης απομακρυσμένων οργάνων και στην προκειμένη περίπτωση του πνεύμονα, στο σύνδρομο ισχαιμίας – επαναιμάτωσης.Η συγχορήγηση των δύο φαίνεται να μη προσφέρει κάποιο όφελος. Η ενδοφλέβια χορήγηση Λαζαροειδούς U-74389G ή Σιλδεναφίλης πριν από την έναρξη της επαναιμάτωσης παρέχει λιγότερα πλεονεκτήματα στην μείωση της βλάβης απομακρυσμένων οργάνων και δη του πνεύμονα επί οξείας ισχαιμίας – επαναιμάτωσης του μυοκαρδίου. Ως εκ τούτου απαιτούνται περισσότερες μελέτες και μάλιστα κλινικές μελέτες, για την πλήρη τεκμηρίωση της δράσης τους.