Deneysel hayvan modelinde terlipressin uygulamasının kontrast nefropatisini önlemedeki rolü
Preventive effect of terlipressin on contrast-induced nephropthy in rats
Yazar: ELİF ARI BAKIR
Danışman: DOÇ. DR. SERHAN TUĞLULAR
Marmara Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Nefroloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2009
Konu: Nefroloji = Nephrology

Özet:
Radyolojik işlemler sonrası gelişen akut böbrek yetmezliği, hastane kaynaklı akutböbrek yetmezliği nedenleri arasında 3. sıradadır (2). Kontrast nefropatisi olarakisimlendirilen bu tablo, hastaların hastanede yatışlarının uzamasına yol açmakta,uzun dönem morbidite ve mortaliteyi arttırmakta ve sağlık harcamalarının artmasınayol açmaktadır (2).Kontrast nefropatisi patofizyolojisinde renal kan akımında azalma sonucu medülleriskemi ve kontrast maddenin renal tübül epitel hücreleri üzerinde yarattığı doğrudansitotoksik etkiler sorumlu tutulmaktadır (9).Kontrast nefropatisi gelişimini önlemek amacıyla birçok tedavi yaklaşımlarıdenenmiştir (1,2,9,87). Renal kan akımın arttırmaya yönelik kalsiyum kanalblokörleri, teofilin, endotelin reseptör antagonistleri, dopamin, dopamin reseptöragonistleri denenmiş; deneysel modellerde başarılı olan bu tedaviler klinikuygulamalarda aynı etkiyi gösterememiştir (1,2,9). Renal tübül epitel hücreleriüzerinde kontrast maddenin yarattığı toksik hasarı önlemeye yönelik N-Asetil sisteinve askorbik asit gibi antioksidan ilaçların da etkileri sınırlıdır (9). Kontrastnefropatisini önlemeye yönelik tek etkili tedavi hidrasyondur (1).Hipoksi ile indüklenen genler ve onların transkripsiyonel ürünü olan faktörler,hipoksik koşullarda hücre ve dokuların hipoksik ortama adaptasyonunu sağlar (65).Bu adaptasyon mekanizmasının merkezinde hipoksi ile indüklenen faktörler (HIF-1ve HIF-2) bulunmaktadır (63,64,69). İntrarenal iskemiye yanıt olarak böbrekte HIF-1ve HIF-2 transkripsiyonu artmakta; takiben benzer lokalizasyonda VEGFekspresyonu artmaktadır (63,64,65). Deneysel hayvan modelinde kontrast nefropatisigelişen böbreklerde iç ve dış medullada HIF birikimi immünhistokimyasalyöntemlerle saptanmıştır (67). Daha önce deneysel modellerde kontrast nefropatisigelişen böbrekte VEGF ekspresyonu çalışılmamış, ancak diğer iskemik koşullardaHIF ekspresyonuna eşlik ettiği saptanmıştır.Hepatorenal sendrom, kronik karaciğer hastalığının ileri dönemlerinde görülen,endojen vazoaktif sistemin aktive olması ve splanknik vazodilatasyona bağlı renaldolaşımın bozulması sonucu gelişen akut böbrek yetmezliği tablosudur (93).Hepatorenal sendrom tedavisinde kullanılan terlipressin, V1 reseptörü üzerindeki59agonistik etkiyle splanknik vazokonstrüksiyon yapmakta, endojen vazoaktif sistemibaskılayarak renin ve anjiotensin-2 serum düzeylerini düşürmekte, intravasküler kanhacmini splanknik alandan diğer sistemik dokulara ? en fazla miktarda renalsirkülasyona ? yönlendirmektedir (49,51).Terlipressin'in nörohumoral aktivasyonu baskılaması ve intrarenal vazodilatasyonyapması kontrast nefropatisi profilaksisinde kullanılması fikrini akla getirmiştir.Çalışmamızda, deneysel hayvan modelinde kontrast nefropatisi oluşturulmuş veterlipressin profilaksisinin etkilerini anlamak amacıyla deneklerin renal fonksiyonparametreleri, böbrek dokusunda kontrast nefropatisi histopatolojik kanıtları vehipoksi belirteci olarak böbrek dokusunda immünhistokimyasal yöntemle boyananVEGF ekspresyonu incelenmiştir.Denekler 4 gruba ayrılmış, Grup 1'de intravenöz terlipressin ve kontrast maddeuygulanmış, Grup 2'de intravenöz terlipressin uygulanmış, Grup 3'de intravenözkontrast madde uygulanmış ve Grup 4 kontrol grubu olarak alınmıştır.Uygulamaların 48. saatinde deneklerin kan ve idrar örnekleri ve böbrek dokularıalınmış, biyokimyasal, histopatolojik ve immünhistokimyasal incelemeleryapılmıştır.Renal fonksiyon parametreleri değerlendirilmesinde, Grup 3'ün kreatinin düzeyiortalaması, diğer gruplardan anlamlı olarak yüksektir. Grup 1'de, kontrol grupları ilebenzer sonuçlar alınmıştır. Benzer şekilde Grup 3'ün kreatinin klirensi ortalaması -idrar miktarında belirgin bir azalma görülmemesine rağmen - diğer gruplardananlamlı olarak düşüktür. Grup 1'de kontrol grupları ile benzer şekilde kreatininklirensi korunmuştur. Fraksiyone sodyum atılımı, Grup 3'de akut tübüler nekrozudüşündürür şekilde yüksek (FENa>1), Grup 1'de ise tübül epitel hücrelerininfonksiyonlarını koruduğunu düşündürür şekilde kontrol grupları ile benzerdir(FENa<1).Histopatolojik değerlendirmede, Grup 3'ün tübüler nekroz, proteinöz kast vemedüller konjesyon skor ortalaması diğer gruplardan anlamlı olarak yüksektir. Grup1, tübüler nekroz ve medüller konjesyon açısından kontrol grupları ile benzersaptanmıştır. Proteinöz kast açısından Grup 3'den istatistiksel anlamlılıkyaratmayacak şekilde düşük saptanmış olup; terlipressinin kontrast maddenin60yarattığı hasarı tamamen engellemediği, ancak çok hafiflettiği yorumunu yapmamızaneden olmuştur.İmmünhistokimyasal değerlendirmede, Grup 3'de VEGF ekspresyonu diğergruplardan anlamlı olarak yüksektir. Grup 1'de kontrol grupları ile benzersaptanmıştır. Hipoksi belirteci olarak kullanılan VEGF ekspresyonu, kontrastnefropatisinin etki bölgesi olan böbreğin iç ve dış medulla kısmında daha yoğunsaptanmıştır.Sonuçta terlipressin, V1 reseptör agonisti etkisiyle renal medüller kapiller kanakımını arttırmakta, intrarenal mikrosirkülasyonu kontrast maddenin yarattığıhipoksik etkiden koruyarak renal parankim oksijenasyonunu korumaktadır. Bununsonucu olarak terlipressin profilaksisi ile birlikte kontrast madde verilen deneklerdekontrast maddenin yarattığı histopatolojik bulgular gelişmemekte ve VEGFekspresyonu artmamaktadır.Çalışmamız, hepatorenal sendrom tedavisinde kullanılan terlipressinin kontrastnefropatisi profilaksisinde kullanılabileceğini gösteren ilk çalışmadır. Ayrıca kontrastnefropatisi modelinde VEGF ekspresyonunun arttığını gösteren ilk çalışma olup,terlipressin profilaksisi ile VEGF ekspresyonunun azaldığı, kontrast maddenin renalparankim dokusu üzerindeki olumsuz etkilerini engellediği gösterilmiştir.Sonuçta deneysel modelde saptanan terlipressinin kontrast nefropatisini önlemedekibu etkinliği klinik çalışmalarla desteklenmelidir.

Abstract:
Radiocontrast administration is a common cause of hospital-acquired acute renalfailure (2). It is associated with significant in-hospital and long-term morbidity andmortality and increases the costs of medical care by at least extending the hospitalstay (2).Although the reduction in renal blood flow and direct toxic action on renal tubularcells are considered to be involved, little is known about the etiology of radiocontrastnephropathy (9).A variety of therapeutic interventions have been clinically tested for prevention ofradiocontrast nephropathy (9). A number of agents that improve renal circulation,including calcium channel antagonists, theophylline, endothelin receptor antagonists,dopamin, fenoldopam (dopamine-1 receptor agonists) have been used in attempt toprevent radiocontrast nephropathy, but none of them has succeeded (1,2,9).Prophylactic effects of antioxidants such as N-Acetylcysteine and ascorbic acid havebeen reported by several investigators, although the effectiveness of thesecompounds is still a matter of debate (9). Of these, saline hidration is the soleefficacious therapy to protect against radiocontrast-induced nephropathy (1).The effects of oxygen on cellular functions of the kidney are poorly understood(65,67). High rates of oxygen consumption in the proximal tubule and thickascending limb, together with limited oxygen supply, are thought to be responsiblefor the high sensitivity to ischemic injury (65,67). Genes induced by hypoxia play animportant role in adaptation to low oxygen supply at the cell and tissue level (65).Central to this regulation are hypoxia-inducible transcription factors (HIF-1 andHIF-2) (63,64,65). Up-regulation of HIF and HIF target genes including VEGF playan important role in the response to regional renal hypoxia (63,64,65). Inexperimental radiocontrast-induced nephropathy, location and kinetics of overt cellinjury on the one hand and immunohistochemical markers (HIF-1 and HIF-2) on theother hand suggest that hypoxia occurs within the kidney and that it contributes tocell damage (68). In normoxic kidney, VEGF was detected in medullary and corticalthick ascending limbs as well as in some glomerular cells (65). Two to 3 days afterrenal artery branch ligation, VEGF became detectable and particularly intense in the62outer and inner stripe of renal medulla (65). The location of VEGF signals thus partlycorresponds to areas of HIF-1? induction (65).Hepatorenal syndrome is a common complication of advanced cirrhosischaracterized not only by renal failure but also by marked alterations in systemichaemodynamics and activity of endogenous vasoactive systems (93). Renal failure isdue to a severe vasoconstriction of the renal circulation (93). The pathogenesis ofhepatorenal syndrome is not completely understood but it is probably the result ofextreme underfilling of the arterial circulation secondary to arterial vasodilatationlocated in the splanchnic circulation (62). In accordance with the pathogenesis ofhepatorenal syndrome, the administration of terlipressin (vasopressin-1 receptoragonist) able to produce vasoconstriction of the splanchnic circulation wouldimprove the effective arterial blood volume, suppress the activity of endogenousvasoconstrictor factors renin and angiotensin-2 and reduce the vasoconstriction in therenal circulation (49,51,93).Terlipressin, an agent that suppresses endogenous norohumoral activity andimproves intrarenal vasodilatation was used a prophylactic regimen in contrastinducednephropathy.In our study, we used terlipressin as a prophylactic agent on experimental contrastinducednephropathy model. For assessing the efficacy of terlipressin, we calculatedrenal function parameters, evaluated renal histopathologic findings of contrastnephropathy and immunhistochemical VEGF expression on rat kidney.Rats were divided into 4 groups (n=8 each): terlipressin and contrast agent was givenin Group 1, terlipressin was given in Group 2, contrast agent was given in Group 3and control rats in Group 4. Blood and urine samples were collected and left kidneyswere excised for histopathologic and immunohistochemical staining on the 48. hourof the study.The absolute increase of creatinine value was significantly higher in Group 3 than theother 3 groups. The creatinine value of Group 1 was similar with the control groups.The absolute decrease of creatinine clearance (CrCl) was significantly higher inGroup 3 than the other groups. And the CrCl value of Group 1 was similar with thecontrol groups. Also we found that FENa>1 in Group 3, but FENa<1 in the othergroups.63The absolute increase of tubular necrosis, proteinaceous casts and medullarycongestion scors were significantly higher in Group 3 than the other groups.Treatment with terlipressin, attenuated the development of all these lesions, althoughsignificant protective effects were observed in tubular necrosis and medullarycongestion.The absolute increase of VEGF expression scor was significantly higher in Group 3than the other groups. Treatment with terlipressin, attenuated the expression ofVEGF, although VEGF is a hypoxia marker in kidney.Consequently, one of the vasopressin analog agent terlipressin, improves renalmedullary blood flow, maintains intrarenal microcirculation and reversesradiocontrast-induced medullary hypoxemia. Also treatment with terlipressinreverses the histopathological findings occured by radiocontrast agent and attenuatedthe VEGF expression in experimental radiocontrast-induced nephropathy model.The present experimental study demonstrated the protective role of terlipressin (atreatment choice of hepatorenal syndrome) against radiocontrast-inducednephropathy. Terlipressin, leads to a decrease in renal vasoconstriction by inhibitingrenin and angiotensin-2 secretion and reverses medullary ischemia. In addition,VEGF expression enhances in radiocontrast-induced nephropathy and terlipressinreverses hypoxic effects of radiocontrast agent and attenuates VEGFimmunoexpression on kidneys.Terlipressin prophylaxis may be useful in the prevention of radiocontrast-inducednephropathy; further research on humans is needed.