Histopathological and Biochemical Effects of Prophylactic Vitamin a and Isotretinoin on Rats That Are Given Lung Defect Using Hyperoxia-Reoxygenation

Abstract

Bronkopulmoner displazi (BPD) prematüre bebeklerde önemli morbidite ve mortalite nedeni olan kronik akciğer hastalığıdır. BPD patogenezinde inflamasyon ve oksidatif hasar önemli rol oynamaktadır. Günümüzde etkinliği kanıtlanmış bir tedavi modeli bulunmamaktadır. Çalışmamızda hiperoksi –reoksijenizasyon ile akciğer hasarı oluşturulan ratlarda proflaktik Vitamin A ve İzotretinoin'in histopatolojik ve biyokimyasal etkileri araştırıldı. Postnatal üçüncü günde başlayıp 13. güne kadar devam eden deneyde yenidoğan rat yavruları randomize olarak 4 gruba ayrıldı: Grup 1 (Oda havası+Kontrol, n=12), Grup 2 (Serum Fizyolojik+ Hiperoksi, n=12), Grup 3 (Vitamin A+ Hiperoksi, n=12) ve Grup 4 (İzotretinoin +Hiperoksi, n=12). Grup 1 ve 2'ye intraperitoneal serum fizyolojik, Grup 3'e haftada 3 gün intraperitoneal olarak insulin enjektörü ile Vitamin A 5000 IU/gün verildi, Grup 4'e hergün gastrik lavajla soya yağı içine konmuş İzotretinoin 1 mcg/gr verildi. Vitamin A ve İzotretinoin akciğer dokusu üzerine olan histopatolojik etkileri; alveol yüzey alanı, fibrozis ve düz kas aktin (SMA) skoru olarak, karaciğer dokusu üzerine olan histopatolojik etkileri; karaciğerde yağlanma, karaciğerde hidropik dejenerasyon. karaciğerde apopitotik hücre, karaciğerde fibrozis olarak, biyokimyasal parametreler üzerine olan etkisi olarak IL-1β, IL-6, IL-10, IL-8, TNF-α düzeyleri değerlendirildi. Çalışma sonunda, Vitamin A+Hiperoksi grubu ile İzotretinoin +Hiperoksi grubu arasında akciğerde fibrozis açısından istatistiksel anlamlı farklılık saptanmadı (p>0.05). Kontrol grubunda alveol yüzey alanın belirgin olarak normal saptandı (p<0,001). SF+ Hiperoksi grubunda alveol yüzey alanında diğer gruplara kıyasla daha belirgin azalma saptandı (p<0,001). İzotretinoin +Hiperoksi grubunda akciğer yüzey alanın Vitamin A+Hiperoksi grubuna göre istatistiksel açıdan anlamlı oranda artmış olduğu tespit edildi (p<0,001). Vitamin A+Hiperoksi grubu ile İzotretinoin + Hiperoksi grubu arasında akciğer fibrozisi açısından istatistik açıdan anlamlı farklılık saptanmadı (p>0.05). Vitamin A+Hiperoksi ve İzotretinoin + Hiperoksi gruplarında SF+ Hiperoksi grubuna göre akciğerde SMA ile boyanan hücre sayısı bakımından istatistiksel olarak anlamlı oranda azalmış saptandı (p<0.01). Vitamin A ile İzotretinoin proinflamatuar sitokinlere etkisi bulunmazken; bir anti-inlamatuvar olan IL-10 düzeyi Vitamin A+Hiperoksi grubu ile İzotretinoin +Hiperoksi grubunda SF+ Hiperoksi grubuna göre istatistiksel olarak daha yüksek bulundu (p<0,001). Vitamin A ve İzotretinoin'in karaciğer dokusuna histopatolojik açıdan herhangi bir yan etkiye yol açmadığı görüldü. Sonuç olarak, Vitamin A ve İzotretinoin tedavisinin ratlarda gerçekleştirdiğimiz hiperoksik akciğer hasarı modelinde plasebo tedaviye göre üstün olduğu, Vitamin A ve RA kullanımı sonrası karaciğer dokularında herhangi bir patolojik bulgu gözlenmediği, İzotretinoin bir anti-inflematuvar olan IL-10 düzeyini artırdığı, bu verilerle Isotretionin kullanımının güvenli olabileceği gözlendi. Anahtar Kelimeler: Bronkopulmoner displazi, İzotretinoin, Vitamin A

Bronchopulmonary dysplasia (BPD) is a chronic lung disease that causes significant morbidity and mortality in premature infants. Inflammation and oxidative defect play an important role in BPD pathogenesis. Currently there is no treatment model proved to be effective in that area. In our study, we researched histopathological and biochemical effects of prophylactic Vitamin A and Isotretinoin on rats that are given lung defect using hyperoxia-reoxygenation. In our experiment, which started on the third day of postnatal period and ended on the 13th day, neonatal baby rats were classified randomly into four groups: Group 1 (Room air + Control, n=12), Group 2 (Serum Physiologic + Hyperoxia, n=12), Group 3 (Vitamin A + Hyperoxia, n=12), and Group 4 (Isotretinoin + Hyperoxia, n=12). Group 1 and 2 were given intraperitoneal serum physiologic; Group 3 was given 5000 IU/day Vitamin A with intraperitoneal insulin injector for 3 days per week; and Group 4 was given daily 1 mcg/gr Isotretinoin that was put in soya oil using gastric lavage. In order to observe the effects of Vitamin A and Isotretinoin: alveolar surface area, fibrosis and smooth muscle actin (SMA) score were evaluated for their histopatologic effects on lung tissue; fattening, hydropic degeneration, apoptotic cells and fibrosis in liver were evaluated for their histopatologic effects on liver tissue; and IL-1β, IL-6, IL-10, IL-8 and TNF-α levels were evaluated for their effects on biochemical parameters. Findings of our study shows no statistically meaningful difference found between Vitamin A + Hyperoxia group and Isotretinoin + Hyperoxia group in terms of fibrosis in lungs (p>0.05). Alveolar surface area was apparently normal in the control group (p<0,001). Reduction in alveolar surface area was more apparent in SP + Hyperoxia group compared to other groups (p<0.001). Level of increase in lung surface area was statistically meaningful in Isotretinoin + Hyperoxia group compared to Vitamin A + Hyperoxia group (p<0.001). There was no meaningful difference between Vitamin A + Hyperoxia group and Isotretinoin + Hyperoxia group in terms of lung fibrosis (p>0.05). There was a statistically meaningful decrease in the number of SMA-painted cells in Vitamin A + Hyperoxia group and Isotretinoin Hyperoxia group compared to SP + Hyperoxia group (p<0.01). While there was no effect of Vitamin A or Isotretinoin on proinflammatory cytokines; level of anti-inflammatory IL-10 was statistically higher in Vitamin A + Hyperoxia group and Isotretinoin + Hyperoxia group compared to SP + Hyperoxia group (p<0.001). Histopathologically, no adverse effect caused by Vitamin A or Isotretinoin was found in liver tissue. In conclusion, we observed that Vitamin A and Isotretinoin therapy was superior to placebo therapy in our hyperoxic lung defect model in rats; there was no pathologic finding in liver tissues after using Vitamin A and RA; Isotretinoin increases anti-inflammatory IL-10 (an anti-inflammatory) level; and Isotretinoin usage may be considered safe based on data. Anahtar Kelimeler: Bronkopulmoner displazi, İzotretinoin, Vitamin A