Streptozosin ile diyabet oluşturulan farelerde sevofluran ve fullerenol C60'ın alt ekstremite iskemi reperfüzyon hasarında kalp ve akciğer üzerine etkisi
Effect of sevoflurane and fullerenol C60 on heart and lung tissue in lower extremity ischemia reperfusion injury in streptozotocin induced diabetes mice
Yazar: ENDER ÖRNEK
Danışman: PROF. DR. METİN ALKAN
Gazi Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Anesteziyoloji ve Reanimasyon Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Anestezi ve Reanimasyon = Anesthesiology and Reanimation

Özet:
Amaç: Bu çalışmada streptozotosin ile diyabet oluşturulan farelerde sevofluran ve Fullerenol C₆₀'ın alt ekstremite iskemi reperfüzyon hasarında kalp ve akciğer üzerine etkisinin araştırılması amaçlanmıştır.
Gereç ve Yöntem: 46 adet farede altı tanesi hariç diğerlerine tek doz intraperitoneal streptozosin uygulanarak diyabet oluşturulmuştur. Ardından fareler 6 gruba ayrılmıştır. Gruplar kontrol (n=6), diyabet-kontrol (n=8), diyabet-iskemi (n=8), diyabet-iskemi-fullerenol C₆₀ (n=8), diyabet-iskemi-sevofluran (n=8) ve diyabet-iskemi-fullerenol C₆₀-sevofluran (n=8) olarak belirlenmiştir. Kontrol grubu ve diyabet-kontrol grubundaki farelere orta hat laparotomi yapılmış, 120 dakika sonunda fareler sakrifiye edilmiştir. Diyabet-iskemi grubundaki farelere orta hat laparotomi yapıldıktan sonra 120 dakika alt ekstremite iskemisi oluşturulmuş, ardından 120 dakika reperfüzyon yapılarak fareler sakrifiye edilmiştir. Diyabet-iskemi-fullerenol C₆₀ grubunda işlem öncesi farelere intraperitoneal olarak 100 μg/kg fullerenol C₆₀ uygulanmıştır. 30 dakika beklenerek orta hat laparotomi yapıldıktan sonra 120 dakika alt ekstremite iskemisi oluşturulmuş, ardından 120 dakika reperfüzyon yapılarak fareler sakrifiye edilmiştir. Diyabet-iskemi-sevofluran grubundaki farelere orta hat laparotomi yapıldıktan sonra 120 dakika alt ekstremite iskemisi oluşturulmuş, ardından 120 dakika reperfüzyon yapılarak fareler sakrifiye edilmiştir. İskemi ve reperfüzyon süresince bu gruptaki farelere belirli oranda sevofluran ve oksijen verilmiştir. Diyabet-iskemi-fullerenol C₆₀-sevofluran grubunda işlem öncesi farelere intraperitoneal olarak 100 μg/kg fullerenol C₆₀ uygulanmıştır. 30 dakika beklenerek orta hat laparotomi yapıldıktan sonra 120 dakika alt ekstremite iskemisi oluşturulmuş, ardından 120 dakika reperfüzyon yapılarak fareler sakrifiye edilmiştir. Bu gruptaki farelere de iskemi ve reperfüzyon süresince belirli oranda sevofluran ve oksijen verilmiştir. Sakrifiye edilen tüm farelerin akciğer ve kalpleri alınarak dokularda biyokimyasal ve histolojik değerlendirme yapılmıştır.
Bulgular: Kalp doku örneklerinin histolojik incelemesinde nekroz ve eozinofil sayısının iskemi reperfüzyon uygulanan gruplarda kontrol grubuna göre arttığı, DİR'e göre ise DİR-S, FUL-DİR ve FUL-DİR-S gruplarında anlamlı olarak azaldığı gösterilmiştir. Benzer şekilde ödem ve polimorfonükleer lökosit infiltrasyonunun iskemi reperfüzyon hasarı uygulanan gruplarda arttığı gösterilmiştir. DİR grubuna kıyasla FUL-DİR grubunda polimorfonükleer lökosit sayıları, FUL-DİR ve FUL-DİR-S gruplarında ise ödemin anlamlı olarak azaldığı tespit edilmiştir. Çizgilenme kaybı ve mikroskobik kanama bulgularında gruplar arasında anlamlı bir farklılık saptanmamıştır. Toplam hasar skorunda ise DİR-S, FUL-DİR ve FUL-DİR-S gruplarında DİR'e göre anlamlı azalma gösterilmiştir.
Akciğer doku örneklerinin histolojik incelemesinde alveolar hemoraji, vasküler konjesyon ve polimorfonükleer lökosit infiltrasyonu bulgularının iskemi reperfüzyon ile arttığı gösterilmiştir. DİR grubuna kıyasla DİR-S, FUL-DİR ve FUL-DİR-S gruplarında bu bulguların anlamlı derecede azaldığı tespit edilmiştir. İskemi ile artan alveolar duvar ödeminin de FUL-DİR ve FUL-DİR-S gruplarında DİR'e göre belirgin derecede azaldığı gösterilmiştir. Benzer şekilde akciğer hasar skorunun iskemi ile artığı, DİR-S, FUL-DİR ve FUL-DİR-S gruplarında ise DİR'e göre anlamlı derecede azaldığı gözlemlenmiştir.
Kalp dokusu örneklerinin biyokimyasal değerlendirmesinde TAS düzeyi DİR grubunda kontrol ve D gruplarına göre anlamlı düşük olarak bulunmuştur. Ayrıca DİR grubunda D grubuna göre de TAS düzeyi anlamlı olarak düşük saptanmıştır. TOS düzeyleri ise DİR grubunda kontrol ve D gruplarına göre anlamlı artmış olarak bulunmuştur. Ayrıca FUL-DİR ve FUL-DİR-S gruplarında DİR grubuna göre TOS düzeyi anlamlı azalmış olarak saptanmıştır. OSİ düzeyi kıyaslandığında DİR ve DİR-S gruplarında K grubuna göre anlamlı artış görülmüştür. Ayrıca DİR-S, FUL-DİR ve FUL-DİR-S gruplarında DİR grubuna göre OSİ anlamlı azalmış olarak saptanmıştır. PON-1 enzim aktivitesi DİR, DİR-S, FUL-DİR ve FUL-DİR-S gruplarında K grubuna göre anlamlı artmış olarak bulunmuştur. Benzer olarak PON-1 enzim aktivitesi DİR, DİR-S, ve FUL-DİR-S gruplarında K grubuna göre anlamlı artmış olarak izlenmiştir. Ayrıca DİR-S, FUL-DİR ve FUL-DİR-S gruplarında DİR grubuna göre PON-1 enzim aktivitesi düzeyinin anlamlı olarak azaldığı tespit edilmiştir.
Akciğer doku örneklerinin biyokimyasal değerlendirmesinde TAS düzeyi DİR, DİR-S ve FUL-DİR-S gruplarında K grubuna göre anlamlı düşük olarak bulunmuştur. Benzer şekilde TAS düzeyi DİR ve DİR-S gruplarında D grubuna göre anlamlı düşük olarak saptanmıştır. Ayrıca DİR grubunda FUL-DİR ve FUL-DİR-S gruplarına göre TAS düzeyi anlamlı olarak yüksek izlenmiştir. TOS düzeyi kıyaslandığında DİR ve DİR-S gruplarında K grubuna göre anlamlı artış gözlenmiştir. TOS düzeyi DİR grubunda D grubuna göre anlamlı artmış olarak izlenmiştir. Ayrıca DİR-S, FUL-DİR ve FUL-DİR-S gruplarında DİR grubuna göre TOS düzeyinde anlamlı azalma saptanmıştır. Gruplar akciğer dokusu OSİ düzeyleri DİR, DİR-S ve FUL-DİR-S gruplarında K grubuna göre anlamlı artmış olarak bulunmuştur. Benzer şekilde OSİ düzeyi DİR grubunda D grubuna göre anlamlı artmış olarak saptanmıştır. Ayrıca DİR-S, FUL-DİR ve FUL-DİR-S gruplarında DİR grubuna göre OSİ'de anlamlı olarak azalma izlenmiştir. Akciğer dokusunda PON-1 enzim aktivitesi DİR grubunda K ve D gruplarına göre anlamlı artmış olarak bulunmuştur. Ayrıca DİR-S, FUL-DİR ve FUL-DİR-S gruplarında DİR grubuna göre PON-1 enzim aktivitesi düzeyinin anlamlı olarak azaldığı tespit edilmiştir.
Sonuç: Alt ekstremite iskemi reperfüzyon hasarına bağlı akciğer ve kalpte oluşan uzak organ hasarı, sevofluran ve fullerenol C₆₀ molekülleri ile önemli ölçüde azaltılabilmektedir.

Abstract:
Objectives: In this study, it was aimed to investigate the effects of sevoflurane and Fullerenol C₆₀ on heart and lung tissues in lower extremity ischemia-reperfusion injury in streptozotocin-induced diabetes mellitus mice.
Materiel and Methods: Diabetes was induced by administering a single dose of intraperitoneal streptozocin to all but six of 46 mice. Then the mice were divided into 6 groups. The groups were control (n=6), diabetes-control (n=8), diabetes-ischemia (n=8), diabetes-ischemia-fullerenol C₆₀ (n=8), diabetes-ischemia-sevoflurane (n=8) and diabetes. -ischemia-fullerenol C₆₀-sevoflurane (n=8). Mice in the control group and diabetes-control group underwent midline laparotomy and were sacrificed after 120 minutes. After midline laparotomy was performed on the mice in the diabetes-ischemia group, lower extremity ischemia was created for 120 minutes, followed by reperfusion for 120 minutes and the mice were sacrificed. In the diabetes-ischemia-fullerenol C₆₀ group, 100 μg/kg fullerenol C₆₀ was administered intraperitoneally to the mice before the procedure. After waiting for 30 minutes, midline laparotomy was performed, and lower extremity ischemia was created for 120 minutes, followed by 120 minutes of reperfusion, and the mice were sacrificed. After midline laparotomy was performed on the mice in the diabetes-ischemia-sevoflurane group, lower extremity ischemia was created for 120 minutes, followed by reperfusion for 120 minutes and the mice were sacrificed. During ischemia and reperfusion, a certain amount of sevoflurane and oxygen was given to the mice in this group. In the diabetes-ischemia-fullerenol C₆₀-sevoflurane group, 100 μg/kg fullerenol C₆₀ was administered intraperitoneally to the mice before the procedure. After midline laparotomy was performed by waiting 30 minutes, lower extremity ischemia was created for 120 minutes, followed by 120 minutes of reperfusion, and the mice were sacrificed. Mice in this group were also given sevoflurane and oxygen at a certain rate during ischemia and reperfusion. Lungs and hearts of all sacrificed mice were taken and biochemical and histological evaluations were made in the tissues.
Results: In the histological examination of heart tissue samples, it was shown that necrosis and eosinophil count increased in ischemia-reperfusion treated groups compared to the control group, and significantly decreased in DIR-S, FUL-DIR and FUL-DIR-S groups compared to DIR. Similarly, it has been shown that edema and polymorphonuclear leukocyte infiltration increased in the groups that underwent ischemia-reperfusion injury. Compared to the DIR group, polymorphonuclear leukocyte counts were significantly reduced in the FUL-DIR group, and edema was significantly reduced in the FUL-DIR and FUL-DIR-S groups. There was no significant difference between the groups in findings such as loss of streaking and microscopic bleeding. Total damage score was significantly decreased in DIR-S, FUL-DIR and FUL-DIR-S groups compared to DIR.
Histological examination of lung tissue samples showed that alveolar hemorrhage, vascular congestion and polymorphonuclear leukocyte infiltration increased with ischemia reperfusion. Compared to the DIR group, these findings were found to be significantly reduced in the DIR-S, FUL-DIR and FUL-DIR-S groups. It has been shown that alveolar wall edema, which increases with ischemia,
is significantly reduced in the FUL-DIR and FUL-DIR-S groups compared to DIR. Similarly, it was observed that the lung injury score increased with ischemia and decreased significantly in the DIR-S, FUL-DIR and FUL-DIR-S groups compared to DIR.
In the biochemical evaluation of heart tissue samples, TAS level was found to be significantly lower in the DIR group compared to the control and D groups. In addition, TAS level was found to be significantly lower in the DIR group compared to the D group. TOS levels were found to be significantly increased in the DIR group compared to the control and D groups. Additionally, the TOS level was found to be significantly decreased in the FUL-DIR and FUL-DIR-S groups compared to the DIR group. When the OSI level was compared, a significant increase was observed in the DIR and DIR-S groups compared to the K group. In addition, OSI was found to be significantly decreased in the DİR-S, FUL-DİR and FUL-DİR-S groups compared to the DİR group. PON-1 enzyme activity was found to be significantly increased in the DİR, DİR-S, FUL-DİR and FUL-DİR-S groups compared to the K group. Similarly, PON-1 enzyme activity was observed to be significantly increased in the DİR, DİR-S, and FUL-DİR-S groups compared to the K group. In addition, it was determined that the PON-1 enzyme activity level was significantly reduced in the DİR-S, FUL-DİR and FUL-DİR-S groups compared to the DİR group.
In the biochemical evaluation of lung tissue samples, TAS level was found to be significantly lower in the DİR, DİR-S and FUL-DİR-S groups compared to the K group. Similarly, TAS level was found to be significantly lower in the DIR and DIR-S groups compared to the D group. In addition, TAS level was observed to be significantly higher in the DİR group compared to the FUL-DİR and FUL-DİR-S groups. When the TOS level was compared, a significant increase was observed in the DIR and DIR-S groups compared to the K group. TOS level was observed to be significantly increased in the DIR group compared to the D group. Additionally, a significant decrease in TOS level was detected in the DİR-S, FUL-DİR and FUL-DİR-S groups compared to the DİR group. Lung tissue OSI levels were found to be significantly increased in the DIR, DIR-S and FUL-DIR-S groups compared to the K group. Similarly, OSI level was found to be significantly increased in the DIR group compared to the D group. Additionally, a significant decrease in OSI was observed in the DİR-S, FUL-DİR and FUL-DİR-S groups compared to the DİR group. PON-1 enzyme activity in lung tissue was found to be significantly increased in the DIR group compared to K and D groups. In addition, it was determined that the PON-1 enzyme activity level was significantly reduced in the DİR-S, FUL-DİR and FUL-DİR-S groups compared to the DİR group.

Conclusion: Distant organ damage in the lung and heart tissues due to lower extremity ischemia-reperfusion injury can be significantly reduced by sevoflurane and fullerenol C₆₀ molecules.