Farelerde çekal perforasyon sonucu gelişen sepsis tedavisinde deksmedetomidinin kalp ve akciğer dokusu üzerine etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of dexmedetomidine on heart and lung tissue in the treatment of sepsis developed due to cecal perforation in rats
Yazar: ILGAR HAJISOY
Danışman: PROF. DR. NURTEN İNAN
Gazi Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Anesteziyoloji ve Reanimasyon Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2024
Konu: Anestezi ve Reanimasyon = Anesthesiology and Reanimation

Özet:
ÖZET 

Amaç: Bu çalışmada yoğun bakım tedavisi alan sepsis hastalarında sedatif ilaç olan dexmedotimidinin  sepsisin en çok etkilediği iki organ olan kalp ve akciğer dokusu üzerine etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır.
Gereç ve Yöntem: Ağırlıkları 25-30 gr arasında değişen 36 adet erişkin erkek Swiss Albino cinsi fare kullanıldı. Beslenme ve su ihtiyaçları serbest beslenme şeklinde sağlandı. Fareler rastgele 5 gruba ayrıldı(sham, dexmedetotimidin, çekal perforasyon, dex1+çekal perforasyon , dex2+çekal perforasyon). Deksmedetomidin Grubu (Grup D):   Bu gruptaki farelere deksmedetomidin (100 µg/kg) IP olarak verildi.Ciltleri aseptik olarak hazırlanan farelere  orta hat laparotomi yapıldı. Barsakların ıslak gazlı bez yardımıyla uzaklaştırılması ardından, sham grubu farelerde çekum maniple edildi, ancak delme ve bağlama işlemi yapılmadan, peritoneal boşluktan ısı ve sıvı kaybını en az miktara indirmek için, peritoneal boşluğa serum fizyolojik uygulandı.  Çekal Perforasyon Grubu (Grup Ç):  Bu gruptaki farelere  İP 4 mL serum fizyolojik verildi.Ciltleri aseptik olarak hazırlanan farelere orta hat laparotomi yapıldı.  Laparotomi sonrası çekum izole edilerek, çıkan kolon sıvazlanarak, çekum gaita ile doldurulduktan sonra ileoçekal valvin altından 3/0 ipek ile bağlanıp, çekum önyüzü 18 numara intraket iğnesi ile iki defa delindi. Çekal Perforasyon – Deksmedetomidin 1 Grubu (Grup ÇD1):Ciltleri aseptik olarak hazırlanan farelere orta hat laparotomi yapıldı.  Laparotomi sonrası çekum izole edilerek, çıkan kolon sıvazlanarak, çekum gaita ile doldurulduktan sonra ileoçekal valvin altından 3/0 ipek ile bağlanıp, çekum önyüzü 18 numara intraket iğnesi ile iki defa delindi. Batın iki tabaka halinde 3/0 ipekle devamlı sütürle kapatıldı. Bu gruptaki farelere operasyondan 1 saat sonra IP olarak Deksmedetomidin (100 µg/kg) verildi. Çekal Perforasyon – Deksmedetomidin 2 Grubu (Grup ÇD2): Bu gruptaki farelere  işlemden 1 saat önce Deksmedetomidin (100 µg/kg) IP olarak verildi. Ciltleri aseptik olarak hazırlanan farelere orta hat laparotomi yapıldı.  Laparotomi sonrası çekum izole edilerek, çıkan kolon sıvazlanarak, çekum gaita ile doldurulduktan sonra ileoçekal valvin altından 3/0 ipek ile bağlanıp, çekum önyüzü 18 numara intraket iğnesi ile iki defa delindi. Tüm gruplarda son işlemden 24 saat sonra  abdominal aortadan  kan alınarak sakrifiye edildi. Doku örnekleri (kalp, akciğer, karaciğer, böbrek, beyin) alındı,ancak sadece akciğer ve kalp dokularında histopatolojik ve biyokimyasal değerlendirmeler yapılması planlandı. Diğer dokular başka çalışmalar için saklandı. Sakrifikasyon sonrasında kalp ve akciğer dokuları bütünlük bozulmayacak ve travmatize edilmeyecek şekilde alındı. Doku örnekleri; histopatolojik değerlendirme yapılıncaya kadar %10'luk formaldehid solüsyonu içinde -70 derecede saklandı.  Deney sonunda toplanan akciğer ve kalp doku örneklerinin %10'luk nötral formalin içerisinde fiksasyonunun ardından rutin doku takibi sonucu parafin blokları elde edildi. Parafin doku bloklarındandan alınan 5 µm kalınlığındaki kalp ve akciğer doku kesitlerinin Hematoksilen&Eozin (H&E) ile ile boyanarak  ışık mikroskobunda incelendi. Işık mikroskopik gözlem sonucunda akciğer ve kalp dokularındaki histopatolojik değişiklikler skorlanarak semikantitatif olarak değerlendirildi. Akciğer dokusunda histopatolojik değişiklik olarak, lökosit infiltrasyonu, alveolar duvar kalınlaşması ve toplam hasar skoru, kalp dokusunda, inflamasyon, miyokard dizorganizasyonu, interstisyel fibrozis değerlendirilecek ve 0,1,2,3 skorlaması yapıldı. Biyokimyasal incelemede akciğer ve kalp dokularındaki oksidatif stres ve lipid peroksidasyonunu değerlendirmek için MDA ve serbest radikal metabolizmasında etkin olan enzimlerden CAT, SOD aktiviteleri değerlendirildi.
Bulgular: Akciğer histopataolojik incelemesinde interstisyel ödem, interstisyel hemoraji, alveolar konjesyon, nötrofil infiltrasyonu/agregasyonu, alveol duvar kalınlığı ve Toplam hasar skoru gruplar arasında anlamlı olarak farklı bulundu. Kalp histopatolojik incelemesinde inflamasyon-nötrofil infiltrasyonu, interstisyel ödem, miyokardiyal hücrelerde şişme, miyokardiyal nekroz gruplar arasında anlamlı olarak farklı bulundu. Bununla birlikte biyokimyasal değerlendirmede de MDA düzeyi ÇLP+D ve D+ÇLP gruplarında ÇLP grubuna göre anlamlı düşük, CAT enzim aktivitesi ise  ÇLP+D ve D+ÇLP gruplarında ÇLP grubuna göre anlamlı yüksek bulundu.

Sonuç: Dokuların histopatolojik ve biyokimyasal incelemesinde kalp ve akciğer dokusunda sepsisin organlar üzerindeki etkilerini dexmedotimidin tedavisiyle azaltabildiğimizi gördük. Bu literatürde önceki yapılmış olan çalışmaları destekler niteliktedir. ÇLP sonrası uygulanan Dexmedetomidin tedavisinin  interstisiyal hemoraji, ödem ve alevolar duvar kalınlığını ve miyokardiyal şişmeyi  ÇLP'den önce uygulanmasına göre daha etkili olduğu sonucuna vardık. Biyokimyasal değerlendirmede de MDA düzeyinin düşük, CAT düzeyinin dexmedetomidin uygulanan gruplarda yüksek değerlerde seyretmesi, dexmedetomidinin sepsiste inflamasyon üzerinde etkili olduğunu,oksidatif stressi azalttığını göstermektedir. Literatürde sepsiste akciğer ve kalp dokusu üzerinde dexnmedetomidinin bu şekilde hem histopatolojik hem de biyokimyasal değerlendirmelerine benzer nitelikte yapılmış bir çalışma bulamadık.  Çalışmadaki bu bulguların literatür için  önemli bir sonuç olduğu kanaatindeyiz.
Sonuç olarak Yoğun bakım ünitelerinde septik hastalarda dexmedetomidin tedavisinin uygulanmasının sepsis tedavisi gören hastalarda olumlu yönde etkisinin olduğunu düşünmekteyiz. 

Anahtar kelimeler: Dexmedetomidin, Sepsis, Çekal ligasyon, Akciğer, Kalp

Abstract:
8.   SUMMARY  

Objective: The aim of this study was to investigate the effects of the sedative drug dexmedetomidine on the heart and lung tissues, which are the two organs most affected by sepsis, in patients with sepsis undergoing intensive care treatment.
Materials and Methods: A total of 36 adult male Swiss Albino mice with weights between 25-30 g were used. Their nutritional and water needs were met via free feeding. The mice were randomly divided into 5 groups (sham, dexmedetomidine, cecal perforation, dex1+cecal perforation, dex2+cecal perforation).
Dexmedetomidine Group (Group D): Mice in this group were given dexmedetomidine (100 µg/kg) intraperitoneally (IP). After aseptically preparing their skin, a midline laparotomy was performed. The intestines were removed with the help of wet gauze, and in the sham group, the cecum was manipulated, but no perforation or ligation was done. To minimize heat and fluid loss from the peritoneal cavity, physiological saline was applied to the peritoneal cavity.
Cecal Perforation Group (Group CP): Mice in this group were given 4 mL of physiological saline IP. After aseptic preparation, a midline laparotomy was performed. The cecum was isolated, the ascending colon was manipulated, and the cecum was filled with feces. Then, the ileocecal valve was tied with a 3/0 silk suture and the cecum's front surface was perforated twice using an 18-gauge intrakat needle.
Cecal Perforation – Dexmedetomidine 1 Group (Group CPD1): After aseptic preparation and midline laparotomy, the cecum was manipulated and filled with feces. The cecum was perforated twice with an 18-gauge intrakat needle, and the abdominal cavity was closed with continuous 3/0 silk sutures. One hour after the surgery, dexmedetomidine (100 µg/kg) was administered intraperitoneally to the mice in this group.
Cecal Perforation – Dexmedetomidine 2 Group (Group CPD2): Mice in this group were given dexmedetomidine (100 µg/kg) intraperitoneally 1 hour before the procedure. After the laparotomy, cecal manipulation, and perforation were performed as in the other groups.
In all groups, after 24 hours, blood was taken from the abdominal aorta, and the mice were sacrificed. Tissue samples (heart, lungs, liver, kidneys, brain) were collected, and histopathological and biochemical evaluations were planned only for the heart and lung tissues. Other tissues were preserved for future studies.
After sacrifice, the heart and lung tissues were collected without causing damage. The tissue samples were preserved in 10% formaldehyde solution at -70°C until histopathological evaluation. After routine tissue processing, paraffin blocks were obtained. Sections of 5 µm thickness were taken from the paraffin blocks, stained with Hematoxylin and Eosin (H&E), and examined under a light microscope. Histopathological changes in the lung and heart tissues were scored and evaluated semi-quantitatively. In the lung tissue, leukocyte infiltration, alveolar wall thickening, and total damage score were assessed, while in the heart tissue, inflammation, myocardial disorganization, and interstitial fibrosis were evaluated with scores of 0, 1, 2, and 3.
For biochemical analysis, oxidative stress and lipid peroxidation in the lung and heart tissues were evaluated using MDA levels, and the activities of enzymes involved in free radical metabolism, such as CAT and SOD, were assessed.
Results: Histopathological examination of the lungs showed significant differences between the groups in terms of interstitial edema, interstitial hemorrhage, alveolar congestion, neutrophil infiltration/aggregation, alveolar wall thickness, and total damage score. In heart histopathological examination, significant differences were found between the groups in terms of inflammation, neutrophil infiltration, interstitial edema, myocardial cell swelling, and myocardial necrosis. Similarly, in biochemical evaluation, MDA levels were significantly lower in the CP+D and D+CP groups compared to the CP group. CAT enzyme activity was significantly higher in the CP+D and D+CP groups compared to the CP group.
Conclusion: The histopathological and biochemical evaluations of the tissues showed that dexmedetomidine treatment reduced the effects of sepsis on the heart and lung tissues. This finding supports previous studies in the literature. We concluded that dexmedetomidine treatment applied after cecal ligation and puncture (CLP) was more effective than when applied before CLP in reducing interstitial hemorrhage, edema, alveolar wall thickening, and myocardial swelling. Biochemical evaluations, showing lower MDA levels and higher CAT levels in the dexmedetomidine-treated groups, indicate that dexmedetomidine is effective in modulating inflammation and reducing oxidative stress in sepsis. We could not find a similar study in the literature that evaluated both histopathologically and biochemically the effects of dexmedetomidine on the heart and lung tissues in sepsis.
In conclusion, we believe that the use of dexmedetomidine in septic patients in intensive care units has a positive effect on sepsis treatment.
Keywords: Dexmedetomidine, Sepsis, Cecal ligation, Lung, Heart