Kannabinoidlerin, sıçanlarda geliştirilen direkt ve indirekt Akut Respiratuvar Distres Sendromu (ARDS) modellerinde, modele özgü potansiyel etki farklılıklarının incelenmesi ve klinik uygulama açısından değerlendirilmesi
Investigation of model-specific potential effects of cannabinoids in direct and indirect models of Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) developed in rats and evaluation in terms of clinical practice
Yazar: YUSUF ELMA
Danışman: PROF. DR. EMİNE YILMAZ CAN
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Tıbbi Farmakoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology

Özet:
Bu çalışma; sıçanlarda direkt ve indirekt olmak üzere iki farklı akut solunum sıkıntısı sendromu (ARDS) deney modelinde, meydana gelen akciğer hasarından sorumlu patofizyolojik mekanizmalar arasındaki farkların tespit edilmesi, kannabinoidlerin akciğer hasarı üzerine olası koruyucu etkilerinin araştırılması ve bu koruyucu etkilerdeki modele özgü farklılıkların aydınlatılması amacıyla planlanmıştır. Çalışmamızda, sıçanlarda indirekt ARDS modeli olarak intraperitoneal (i.p. 10mg/kg) yolla alfa-naftiltiyoüre (ANTU) uygulaması, direkt ARDS modeli olarak ise intratrakeal lipopolisakkarit (LPS) instilasyonu (5 mg/kg) seçilmiştir. Endokannabinoidlerin yıkımından sorumlu enzim olan monoaçil gliserol lipazı (MAGL) inhibe eden JZL184 tedavi ajanı olarak, ANTU ve LPS uygulamalarından 30 dakika önce 10mg/kg dozunda i.p. yolla uygulanmıştır.
Endotel hasarının ön planda olduğu ANTU grubundaki akciğer dokularının histopatolojik incelemesinde; belirgin perivasküler genişlemeye eşlik eden ödem, hemoraji, konjesyon, interstisyumda inflamatuvar hücre infiltrasyonu ve alveolar duvar kalınlaşması görülmüştür. Epitel hasarının ön planda olduğu LPS grubundaki akciğer dokularının histopatolojik incelemesinde ise; bronşiol epitelinde yer yer deskuamasyon, bronşiol lümeninde artmış inflamatuvar hücre ve eritrosit varlığı, konjesyon ve alveolar duvar kalınlaşması görülmüştür. JZL184 her iki hasar modelinde ödem ve perivasküler genişlemeyi anlamlı düzeyde azaltırken; ANTU'ya bağlı indirekt akciğer hasarında interstisyumdaki inflamatuvar hücre infiltrasyonunu, LPS'ye bağlı direkt akciğer hasarında ise bronşiol lümenindeki inflamatuvar hücre varlığını anlamlı düzeyde azaltmıştır.
JZL184, antioksidan sisteme ait bir parametre olan katalaz seviyesini, ANTU ve LPS tedavi gruplarında sırasıyla ANTU ve LPS gruplarına göre artırdığı tespit edilmiş ancak bu artış istatistiksel olarak anlamlı bulunmamıştır. Ayrıca JZL184'ün LPS'ye bağlı akciğer hasarında antioksidan sisteme ait bir başka parametre olan glutatyon (GSH) seviyesini istatistiksel olarak anlamlı düzeyde artırdığı saptanmıştır. İmmünohistokimyasal incelemelerde ise JZL184, hem ANTU hem de LPS'ye bağlı akciğer hasarında nükleer faktör-kappa B (NF-κB) ve kaspaz-3 boyanmasını istatistiksel olarak anlamlı düzeyde azaltmıştır. Bu azalma, patoloji gruplarındaki boyanma yoğunluğuyla uyumlu olarak ANTU tedavi grubunda daha çok alveolar duvar dokusunda, LPS tedavi grubunda ise özellikle bronşiol epiteli ve çevresinde tespit edilmiştir.
Sonuç olarak, bir endokannabinoid olan 2-araşidonil gliserolün (2-AG) yıkımının inhibe edilmesi yoluyla düzey ve etkinliğinin artırılmasının; direkt ve indirekt akciğer hasarına bağlı meydana gelen inflamasyon, apoptoz ve doku hasarı üzerinde koruyucu bir etkiye sahip olduğu saptanmıştır. Bu sonuçlar farmakoterapinin semptomatik düzeyde kaldığı ARDS için, farklı etiyolojilere bağlı olarak gelişen farklı patofizyolojik mekanizmalarda, kannabinoidlerin önemli bir terapötik ajan olabileceğini ortaya koymaktadır.

Abstract:
This study was planned to determine the differences between the pathophysiological mechanisms responsible for lung damage in two different acute respiratory distress syndrome (ARDS) experimental models, direct and indirect, in rats, to investigate the possible protective effects of cannabinoids on lung damage, and to elucidate model-specific differences in these protective effects. In our study, intraperitoneal (i.p. 10mg/kg) administration of alpha-naphthylthiourea (ANTU) was chosen as an indirect ARDS model, and intratracheal lipopolysaccharide (LPS) instillation (5 mg/kg) was chosen as a direct ARDS model in rats. JZL184, which inhibits monoacylglycerol lipase (MAGL), the enzyme responsible for the degradation of endocannabinoids, was administered as a treatment agent at a dose of 10mg/kg i.p. 30 minutes before ANTU and LPS applications.
In the histopathological examination of lung tissues in the ANTU group, in which endothelial damage was prominent, edema accompanied by significant perivascular enlargement, hemorrhage, congestion, inflammatory cell infiltration in the interstitium and alveolar wall thickening were observed. In the histopathological examination of the lung tissues in the LPS group in which epithelial damage is prominent, local desquamation in the bronchiole epithelium, increased presence of inflammatory cells and erythrocytes in the bronchiole lumen, congestion and alveolar wall thickening were observed. While JZL184 significantly reduced edema and perivascular enlargement in both injury models, it significantly reduced the inflammatory cell infiltration in the interstitium in indirect lung injury due to ANTU, and the presence of inflammatory cells in the bronchiole lumen in direct lung injury due to LPS.
It was determined that JZL184 increased the level of catalase, a parameter of the antioxidant system, in the ANTU and LPS treatment groups, respectively, compared to the ANTU and LPS groups, but this increase was not statistically significant. In addition, it was determined that JZL184 statistically significantly increased the level of glutathione (GSH), another parameter of the antioxidant system in lung injury due to LPS. In immunohistochemical studies, JZL184 statistically significantly reduced nuclear factor-kappa B (NF-κB) and caspase-3 staining in lung injury due to both ANTU and LPS. This decrease was found mostly in the alveolar wall tissue in the ANTU treatment group, and especially in the bronchiol epithelium and its surroundings in the LPS treatment group, in line with the staining intensity in the pathology groups. 
As a result, it was determined that increasing the level and activity of 2-arachidonoylglycerol (2-AG), an endocannabinoid, by inhibiting its degradation, has a protective effect on inflammation, apoptosis and tissue damage caused by direct and indirect lung injury. These results reveal that cannabinoids can be an important therapeutic agent for ARDS, where pharmacotherapy remains symptomatic, in different pathophysiological mechanisms due to different etiologies.