Investigation of Protective Effect of Erythropoietin Against Caerulein Induced Acute Pancreatitis in Rats Through Molecular, Biochemical and Histopathological Methods

Abstract

ÖZET Günümüze kadar akut pankreatit (AP) ile ilgili bazı çalışmalar yapılmış olmasına rağmen bu hastalığa ilişkin spesifik bir tedavi protokolü bulunmamaktadır. AP'de oksidatif stres ve enflamasyonun birbiri ile bağlantılı olarak arttığı bildirildiğinden antioksidan ve antienflamatuvar özelliği bilinen bazı maddeler terapotik amaçlı denenmiştir. Literatür bilgilerine göre ilk defa bu çalışmada, antioksidan ve antienflamatuvar etkisi bilinen eritropoietinin 3 farklı dozunun koruyucu etkisi AP'li sıçanlarda araştırıldı. Bu amaçla serumda pankreas ve karaciğer için belirteç niteliğinde olan bazı enzimler, karaciğer dokusunda oksidatif stres belirteçleri, miyeloperoksidaz aktivitesi (nötrofil infiltrasyon belirteci) izlenmiştir. Ayrıca mononükleer lökositlerde comet assay yöntemiyle DNA hasarı ve pankreas, karaciğer gibi dokularda histopatolojik inceleme gerçekleştirilmiştir. Herbiri altı adet Wistar türü albino sıçandan oluşan 7 grup oluşturuldu. Bu gruplar kontrol (K), sham-kontral (SK), serulein (S), talidomid (T), eritropoietin2500, eritropoietin5000, ve eritropoietin10000 olarak isimlendirildi. SK grubunda yer alan hayvanlara intraperitonal olarak (i.p.) %0,9'luk serum fizyolojik uygulanırken, kontrol grupları dışındaki bütün hayvanlara aynı yolla toplam 100pg/kg serulein 2 ayrı dozda 1 saat arayla uygulandı. T, eritropoietin2500, eritropoietin5000 ve eritropoietin10000 grubundaki sıçanlara sırasıyla talidomid 200 mg/kg, eritropoietin 2500 IU/kg, eritropoietin 5000 IU/kg ve eritropoietin 10000 IU/kg koruyucu amaçlı olarak serulein'in ilk dozundan 1 saat önce i.p. olarak enjekte edildi. İstatistiksel olarak amilaz, lipaz ve ALT aktivitesinde dramatik (p<0.05) artışlar görüldü. Eritropoietin'in bütün dozları amilaz ve lipaz seviyesini K grubuna yaklaştırdığı görüldü (p<0.05). Karaciğer dokusunda bakılan total antioksidan seviye, oksidatif stres indeks seviyesi ve katalaz, arilesteraz ve paraoksonaz aktivitelerinde gruplar arasında istatistiki olarak anlamlı bir değişiklik göstermediği tespit edildi (p>0.05). Fakat total oksidan seviye ve miyeloperoksidaz aktivitesinin S grubunda K grubuna göre anlamlı bir artış (p<0.05) gösterdiği gözlenmiş olup bu artışların neredeyse bütün eritropoetin gruplarında anlamlı derecede (p<0.05) azaldığı belirlenmiştir. Gruplar MDA seviyesi bakımından incelendiğinde eritropoietin2500 grubunda diğer bütün gruplara göre anlamlı (p<0.05) bir azalış tespit edildi. DNA hasarı tayininde ise S ve T gruplarında K ve SK gruplarına göre anlamlı (p<0.05) artışlar gözlendi. Eritropoietin'in 10000 IU'lik dozunun genotoksisiteyi anlamlı (p<0.05) bir şekilde K grubuna yaklaştırdığı tespit edildi. S grubu sıçanlarının karaciğer dokularında hemoraji ve sinüzoidal dilatasyon K grubuna göre anlamlı derecede (p<0.05) arttı. Sadece eritropoietin10000 IU/kg'lık dozu bu değişiklikleri büyük oranda engelledi (p<0.05). S grubu hayvanlarının pankreas dokusunda ödem, asiner nekroz, enflamasyon ve perivasküler infiltratın K grubuna göre anlamlı olarak (p<0.05) yükseldiği ancak eritropoietin dozlarının bu yönde koruyucu etkisinin olmadığı gözlendi. Sonuç olarak bu çalışma, eritropoietin kullanımının serulein ile indüklenen AP'in karaciğer, pankreas ve kan dokularında oluşturduğu hasarı önleyici yönde faydalı olabildiğini ortaya çıkarmıştır. Ancak burada elde edilen bulguların desteklenmesi için daha ileri çalışmalara ihtiyaç vardır.

Although some previous studies were conducted concerning acute pancreatitis (AP) there is not a specific treatment protocol. As oxidative stress and inflammation were reported to increase in aforementioned studies, some substances having antioxidant and anti-inflammatory features were investigated for therapeutical purposes. According to literary data, protective effect of three different doses of erythropoietin which has antioxidant and anti-inflamatory effects were researched for the first time in AP of rats. For this purpose some marker serum enzymes for pancreas and liver tissues, hepatic oxidative stress biomarkers and myeloperoxidase activity (neutrophil infiltration index) was monitored. Also, DNA damage was investigated with comet assay method in mononuclear leucocytes and histopathological evaluation was performed. Seven groups were formed each included 6 Wistar albino rats: Control (C), sham-control (SC), caerulein (CA), thalidomide (T), erythropoietin2500, erythropoietin5000, and erythropoietin10000. While 0.9% saline was administrated i.p. to animals of SC group, totally 100pg/kg caerulein with 2 doses was injected to the rest of animals except those of controls. Rats in T, erythropoietin2500, erythropoietin5000 and erythropoietin10000 groups were injected with thalidomide 200 mg/kg, erythropoietin 2500 IU/kg, erythropoietin 5000 IU/kg and erythropoietin10000 IU/kg respectively for protective purpose one hour prior to the first dose of caerulein. Statistically dramatical increases (^<0.05) were seen in amylase, lipase and ALT activities. All doses of erythropoietin reversed amylase and lipase activities to C group (^<0.05). Total antioxidant status, oxidative stress index levels and catalase, arylesterase and paraoxonase activities did not show significant (^>0.05) difference in liver tissues between groups. However, marked (^<0.05) increases of hepatic total oxidant level and myeloperoxidase activity were observed in CA group compared to C group and these increases were diminished notably (^<0.05) almost in all erythropoietin groups. Malondialdehyde level decreased significantly (^<0.05) in erythropoietin2500 group compared with all other groups. DNA damage escalated markedly (^<0.05) in CA and T groups compared with C and SC groups. Erythropoietin with 10000 IU/kg dose reversed genotoxicity notably (p<0.05) to C group. Hemorrhage and sinusoidal dilatation in liver tissue of CA group increased markedly (^<0.05) compared to C group. Only 10000 IU/kg erythropoietin dose markedly (p<0.05) prevented these changes. In pancreas tissues of CA group, oedema, acinar necrosis, inflammation and perivascular infiltrate changed significantly (^<0.05) compared to C group but none of the erythropoietin doses showed protective effect. Consequently, this study showed that erythropoietin could be beneficial in terms of preventing damages in liver, pancreas and blood tissues in cerulein induced AP. However, further studies are needed to support the findings obtained in this study.