Hipoksiye bağlı bağırsak hasarına karşı klorokin tedavisinin hafifletici etkileri: histolojik ve immünohistokimyasal bir çalışma

Amaç: Hipoksi, TNF-α (Tumor necrosis factor- alpha), IL-6 ve IFN-y gibi inflamatuvar sitokinler ve apoptotik düzenleyici proteinler tarafından indüklenen apoptoz neticesinde bağırsağın mukozal bütünlüğünün bozulmasında önemli bir role sahiptir. Klorokin (CLQ), yeni koronavirüs hastalığında (COVID-19) kullanılan bir ilaçtır ve sıtma ve romatoid artrit gibi birçok inflamatuvar hastalığın tedavisi için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, sıçanların bağırsak mukozasında hipoksi ile indüklenen inflamasyon ve apoptoza bağlı yıkıcı etkilerin CLQ uygulamaları ile azaltılması amaçlanmıştır. Yöntem: Bu amaçla toplam 24 adet Wistar Albino rat rastgele üç gruba ayrılmıştır; Grup I: Kontrol grubu (n=8), Grup II: Hipoksi (n=8) ve Grup III: Hipoksi + CLQ (n=8). Kontrol grubu normal atmosferik ortamda (%21 O2), hipoksi ve hipoksi+CLQ grupları oksijen seviyelerinin 28 gün boyunca %10 seviyelerinde tutulabilmesi için pleksiglas kafeslerde barındırılmış ve hipoksi+CLQ grubuna 28 gün boyunca her gün 50 mg/kg dozda CLQ uygulanmıştır. Deney sonunda anestezi altında bağırsak dokuları çıkarılan deney hayvanlarının yaşamlarına son verilmiştir. Bulgular: Histopatolojik değerlendirmeler sonucunda CLQ uygulamalarının, hipoksinin bağırsakta indüklediği histopatolojik etkiler üzerinde iyileştirici özellikler gösterdiği belirlenmiştir. Hipoksi grubunda TNF-α ekspresyonunda artış gözlenirken, hipoksi+CLQ grubunda istatistiksel olarak anlamlı bir azalma tespit edilmiştir. Ayrıca hipoksi+CLQ grubunda Bax ekspresyonunun Hipoksi grubu ile karşılaştırıldığında istatistiksel olarak anlamlı derecede düşük olduğu belirlenmiştir. Bunların aksine, Bcl-2 ekspresyonunun hipoksi+CLQ grubunda hipoksi grubuna göre istatistiksel olarak anlamlı derecede artmış olduğu gözlenmiştir. Sonuç: Hipoksinin barsak mukozasında önemli bir hasara neden olduğunu ve hücreleri apoptoza sürükleyen ciddi bir inflamasyonu tetiklediğini gözlemledik. Klorokinin bağırsak mukozası üzerindeki iyileştirici etkileri göz önüne alındığında, bu anti- enflamatuar ilacın, bağırsakta hipoksinin zararlı etkilerini hafifletmek için klinik olarak kullanım potansiyeline sahip olduğunu düşünmekteyiz.

Mitigative effects of chloroquine treatment against hypoxia-induced intestinal injury: a histological and immunohistochemical study

Objective: Hypoxia has an important role in the disruption of intestinal mucosal integrity because of inflammation and apoptosis induced by inflammatory cytokines such as TNF-α (Tumor necrosis factor-alpha), IL-6 and IFN-y, and apoptotic regulatory proteins. Chloroquine (CLQ) is a drug used in the novel coronavirus disease (COVID-19) and is widely used for the treatment of many inflammatory diseases such as malaria and rheumatoid arthritis. In this study, we aimed to reduce the destructive effects of hypoxia-induced inflammation and apoptosis in the intestinal mucosa of rats with CLQ applications. Methods: For this purpose, a total of 24 Wistar Albino rats were randomly divided into three groups; Group I: Control group (n=8), Group II: Hypoxia (n=8) and Group III: Hypoxia + CLQ (n=8). The control group was housed in plexiglass cages to keep the oxygen levels at 10% levels for 28 days, while the hypoxia and hypoxia+CLQ groups were housed in a normal atmospheric environment (21% O2), and the hypoxia+CLQ group was administered CLQ at a dose of 50 mg/kg every day for 28 days. At the end of the experiment, the intestinal tissues of the experimental animals, were extracted under the anesthesia and they were sacrificed. Results: As a result of histopathological evaluations, it was determined that CLQ applications showed healing properties on the histopathological effects induced by hypoxia in the intestine. While an increase in TNF-α expression was observed in the hypoxia group, a statistically significant decrease was detected in the hypoxia+CLQ group. In addition, Bax expression was found to be statistically significantly lower in the hypoxia+CLQ group when compared to the hypoxia group. On the contrary, it was observed that Bcl-2 expression was statistically significantly increased in the hypoxia+CLQ group compared to the Hypoxia group. Conclusion: We observed that hypoxia causes significant damage to the intestinal mucosa and triggers a severe inflammation that drives cells to apoptosis. Considering the curative effects of chloroquine on the intestinal mucosa, we suggest that this anti-inflammatory drug has a potential to use clinically to alleviate the deleterious effects of hypoxia in the intestine.

___

  • 1. Connett RJ, CR Honig, Gayeski T, Brooks GA. Defining hypoxia: a systems view of VO2, glycolysis, energetics, and intracellular PO2. J Appl Physiol, 1990;68(3):833-42.
  • 2. Hiraga T. Hypoxic microenvironment and metastatic bone disease. Int J Mol Sci, 2018;19(11):3523.
  • 3. Keuski BM. Updates in diving medicine: evidence published in 2017-2018. Undersea Hyperb Med, 2018;45:511-20.
  • 4. Watts ER, Walmsley SR. Inflammation and Hypoxia: HIF and PHD isoform selectivity. Trends Mol Med, 2019;25(1):33-46.
  • 5. Wu WM, Zhang FX. Research advences in plateau hypoxia and gut barrier injury. World Chin J Dig, 2009(14):1432-6.
  • 6. Zhou QQ, Yang DZ, Luo YJ, Li SZ, Liu FY and Wang GS. Over-starvation aggravates intestinal injury and promotes bacterial and endotoxin translocation under high-altitude hypoxic environment. World J Gastroenterol, 2011;17(12):1584-93.
  • 7. Hatoum OA, Binion DG, Otterson MF, Gutterman DD. Acquired microvascular dysfunction in inflammatory bowel disease: Loss of nitric oxide-mediated vasodilation. Gastroenterology, 2003. 125(1):58-69.
  • 8. Livak KJ, Schmittgen T. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(-Delta Delta C(T)) Method. Methods, 2001;25(4):402-8.
  • 9. Feng J, Wang QS, Chiang A, Chen BY. The effects of sleep hypoxia on coagulant factors and hepatic inflammation in emphysematous rats. PLOS one, 2010;5(10):e13201.
  • 10. Chiu CJ, McArdle AH, Brown R, Scott HJ, Gurd FN. Intestinal mucosal lesion in low-flow states. I. a morphological, hemodynamic, and metabolic reappraisal. Arch Surg, 1970;101(4):478-83.
  • 11. Xavier RJ, Podolsky DK. Unravelling the pathogenesis of inflammatory bowel disease. Nature, 2007;448(7152):427-34.
  • 12. Wu QJ, Zhou YM, Wu YN, Zhang LL, Wang T. The effects of natural and modified clinoptilolite on intestinal barrier function and immune response to LPS in broiler chickens. Vet Immunol Immunopathol, 2013;153(1-2):70-6.
  • 13. Van Deventer SJ. Tumour necrosis factor and Crohn’s disease. Gut, 1997;40(4): p. 443-8.
  • 14. Pritchard DM, Watson AJ. Apoptosis and gastrointestinal pharmacology. Pharmacol Ther, 1996;72(2):149-69.
  • 15. Adams JM, Cory S. The Bcl-2 protein family: arbiters of cell survival. Science, 1998;281(5381):1322-6.
  • 16. Gross A, McDonnell JM, Korsmeyer SJ. BCL-2 family members and the mitochondria in apoptosis. Genes Dev, 1999;13(15):1899-911.
  • 17. Korsmeyer SJ. Bcl-2 initiates a new category of oncogenes: regulators of cell death. Blood, 1992;80(4):879-86.
  • 18. Zhong LT, Sarafian T, Kane DJ, Charles AC, Mah SP, Edwards RH, et al. Bcl-2 inhibits death of central neural cells induced by multiple agents. Proc Natl Acad Sci USA, 1993;90(10):4533-37.
  • 19. Lalloo DG, Shingadia D, Pasvol G, Chiodini PL, Whitty CJ, Beeching NJ, et al. UK malaria treatment guidelines. J Infect, 2007;54(2):111-21.
  • 20. Zhai P, Ding Y, Wu X, Long J, Zhong Y, Li Y. The epidemiology, diagnosis and treatment of COVID-19. Int J Antimicrob Agents, 2020:105955.
  • 21. Rainsford KD, Parke AL, Clifford-Rashotte M, Kean WF. Therapy and pharmacological properties of hydroxychloroquine and chloroquine in treatment of systemic lupus erythematosus, rheumatoid arthritis and related diseases. Inflammopharmacology, 2015;23(5):231-69.
  • 22. Lehmann GL, Carreras FI, Soria LR, Gradilone SA, Marinelli RA. LPS induces the TNF-alpha-mediated downregulation of rat liver aquaporin-8: role in sepsis-associated cholestasis. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol, 2008;294(2): 567-75.
  • 23. Yang M, Cao L, Xie M, Yu Y, Kang R, Yang L, et al. Chloroquine inhibits HMGB1 inflammatory signaling and protects mice from lethal sepsis. Biochem Pharmacol, 2013;86(3):410-8.
  • 24. Kaymak E, Akın AT, Öztürk E, Ceylan T, Kuloğlu N, Karabulut D, et al. Chloroquine inhibits adriamycin- induced cardiotoxicity in rats by inhibiting endoplasmic reticulum stress and inflammation. Turk Hij Den Biyol Derg, 2020;77(4):459-66.
  • 25. Farias JG, Puebla M, Acevedo A, Tapia PJ, Gutierrez E, Zepeda A, et al. Oxidative stress in rat testis and epididymis under intermittent hypobaric hypoxia: protective role of ascorbate supplementation. J Androl, 2010;31(3):314-21.
  • 26. Wu J, Sun X, Wu Q, Li H, Li L, Feng J, et al. Disrupted intestinal structure in a rat model of intermittent hypoxia. Mol Med Rep, 2016;13(5):4407-13.
  • 27. Guo Y, Tan J, Miao Y, Sun Z, Zhang Q. Effects of microvesicles on cell apoptosis under hypoxia. Oxid Med Cell Longev, 2019;2019:5972152.
  • 28. Sabharwal SS, Schumacker PT. Mitochondrial ROS in cancer: initiators, amplifiers or an Achilles’ heel? Nat Rev Cancer, 2014;14(11):709-21.
  • 29. Pajovic SB, Saicic ZS. Modulation of antioxidant enzyme activities by sexual steroid hormones. Physiol Res, 2008;57(6):801-11.
  • 30. Turrens JF. Mitochondrial formation of reactive oxygen species. J Physiol, 2003;552(2):335-44.
  • 31. Kalpana S, Dhananjay S, Anju B, Lilly G, Sai Ram M. Cobalt chloride attenuates hypobaric hypoxia induced vascular leakage in rat brain: molecular mechanisms of action of cobalt chloride. Toxicol Appl Pharmacol, 2008;231(3):354-63.
  • 32. Dai C, Li J, Tang S, Li J, Xiao X. Colistin-induced nephrotoxicity in mice involves the mitochondrial, death receptor, and endoplasmic reticulum pathways. Antimicrob Agents Chemother, 2014;58(7):4075-85.
  • 33. Aliparasti MR, Alipour MR, Almasi S, Feizi H. Ghrelin administration increases the bax/bcl-2 gene expression ratio in the heart of chronic hypoxic rats. Adv Pharm Bull, 2015;5(2):195-9.
  • 34. Wu K, Zhang Q, Wu X, Lu W, Tang H, Liang Z, et al. Chloroquine is a potent pulmonary vasodilator that attenuates hypoxia-induced pulmonary hypertension. Br J Pharmacol, 2017;174(22):4155- 72.
  • 35. Devaux CA, Rolain JM, Colson P, Raoult D. New insights on the antiviral effects of chloroquine against coronavirus: what to expect for COVID-19? Int J Antimicrob Agents, 2020:105938.
  • 36. Liao S, Tang S, Tan B, Li J, Qi M, Cui Z, et al. Chloroquine improves deoxynivalenol-induced inflammatory response and intestinal mucosal damage in piglets. Oxid Med Cell Longev, 2020;2020:9834813.
  • 37. Chen YP, Cao DQ, Chang YT, Li YG. Effect of chloroquine on the apoptosis of intestinal mucosa epithelial cells and enterogenous bacteria- endotoxin translocation after total hepatic ischemia-reperfusion in rats. Zhong Nan Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban, 2006;31(2):245-8.
  • 38. Nagar J, Ranade S, Kamath V, Singh S, Karunanithi P, Subramani S, et al. Therapeutic potential of chloroquine in a murine model of inflammatory bowel disease. Int Immunopharmacol, 2014;21(2):328-35.
Türk Hijyen ve Deneysel Biyoloji Dergisi-Cover
  • ISSN: 0377-9777
  • Başlangıç: 1938
  • Yayıncı: Türkiye Halk Sağlığı Kurumu
Sayıdaki Diğer Makaleler

Hipoksiye bağlı bağırsak hasarına karşı klorokin tedavisinin hafifletici etkileri: histolojik ve immünohistokimyasal bir çalışma

Ali Tuğrul AKIN, Emin KAYMAK, Emel ÖZTÜRK, Tayfun CEYLAN, Betül YALÇIN, Kemal Erdem BAŞARAN, Derya KARABULUT, Züleyha DOĞANYİĞİT, Saim ÖZDAMAR, Birkan YAKAN

B12 vitamini sıçanlarda metotreksatın neden olduğu akciğer hasarını azaltır: Histopatolojik, immünohistokimyasal ve biyokimyasal bir çalışma

Emin KAYMAK, Derya KARABULUT, Emel ÖZTÜRK, Ali Tuğrul AKIN, Nurhan KULOĞLU, Birkan YAKAN

Kronik hastalığı olan erişkinlerin 2015-2017 yılları arasında influenzaya karşı aşılanma durumları

Halil EKİNCİ, Turan BUZGAN, Banu EKİNCİ, Fatih KARA, Bekir KESKİNKILIÇ, Hasan IRMAK

İntravitreal enjeksiyon odası ile günübirlik ameliyathane odasının hava kalitesinin ve mikrobiyal yükünün değerlendirilmesi

Erol HAVUZ, Seda GÜDÜL HAVUZ

Araştırma hastanesinde yoğun bakım ünitelerindeki hastalardan izole edilen Candida türlerinin epidemiyolojisi ve antifungal duyarlılığı

Esma EREN, Hafize SAV, Zehra BEŞTEPE DURSUN

Androctonus crassicauda antivenomunun Leiurus abdullahbayrami venomuna karşı çapraz koruyuculuğunun değerlendirilmesi

Ertuğrul TURAN, Gökhan CENGİZ, İlhan BOZYİĞİT, Mehmet Ali KANAT, Derya ALTUN, Kübra KILIÇ, Edibe Nurzen NAMLI BOZKURT

Klinik vakalardan izole edilen metisilin dirençli Staphylococcus aureus (MRSA) suşlarına siprofloksasin ve yeşil çay ekstraktının sinerjik antibakteriyel etkisinin araştırılması

Yalçın DİCLE, Halil YAZGI, Mehmet Veysel COŞKUN, Zeynal TOPALCENGİZ

Inula viscosa metanol ve hekzan ekstraktlarının antibakteriyel ve antikanserojenik etkilerinin incelenmesi

Berna ERDAL, Bahar YILMAZ, Bensu BAYLAN

Sağlık alanındaki biyoteknolojik ürünlerin üretimi için mantarların kullanımı

Şule Aybüke YAVUZ, Ülküye Dudu GÜL

Periferik arter hastalarinda yükselmiş serum homositrulin düzeyleri

Duygu ERYAVUZ ONMAZ, Canan AYDOĞAN, Nazif AYGÜL, Abdullah SİVRİKAYA, Sedat ABUŞOĞLU, Ali ÜNLÜ