Beneficial effect of the oxygen free radical scavenger amifostine (WR-2721) on spinal cord ischemia/reperfusion injury in rabbits

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Paraplegia is the most devastating complication of thoracic or thoraco-abdominal aortic surgery. During these operations, an ischemia-reperfusion process is inevitable and the produced radical oxygen species cause severe oxidative stress for the spinal cord. In this study we examined the influence of Amifostine, a triphosphate free oxygen scavenger, on oxidative stress of spinal cord ischemia-reperfusion in rabbits.</p> <p>Methods</p> <p>Eighteen male, New Zealand white rabbits were anesthetized and spinal cord ischemia was induced by temporary occlusion of the descending thoracic aorta by a coronary artery balloon catheter, advanced through the femoral artery. The animals were randomly divided in 3 groups. Group I functioned as control. In group II the descending aorta was occluded for 30 minutes and then reperfused for 75 min. In group III, 500 mg Amifostine was infused into the distal aorta during the second half-time of ischemia period. At the end of reperfusion all animals were sacrificed and spinal cord specimens were examined for superoxide radicals by an ultra sensitive fluorescent assay.</p> <p>Results</p> <p>Superoxide radical levels ranged, in group I between 1.52 and 1.76 (1.64 ± 0.10), in group II between 1.96 and 2.50 (2.10 ± 0.23), and in group III (amifostine) between 1.21 and 1.60 (1.40 ± 0.19) (p = 0.00), showing a decrease of 43% in the Group of Amifostine. A lipid peroxidation marker measurement ranged, in group I between 0.278 and 0.305 (0.296 ± 0.013), in group II between 0.427 and 0.497 (0.463 ± 0.025), and in group III (amifostine) between 0.343 and 0.357 (0.350 ± 0.007) (p < 0.00), showing a decrease of 38% after Amifostine administration.</p> <p>Conclusion</p> <p>By direct and indirect methods of measuring the oxidative stress of spinal cord after ischemia/reperfusion, it is suggested that intra-aortic Amifostine infusion during spinal cord ischemia phase, significantly attenuated the spinal cord oxidative injury in rabbits.</p

Experimental study of spinal cord ischemia during thoracic aorta cross clamping

Objectives: Paraplegia is the most devastating complication of thoraco-abdominal aortic procedures. An ischemia-reperfusion procedure is known to elevate free radicals causing oxidative stress. The aim of this study is to determine and to detect the free radical products and to examine the influence of Amifostine, a triphosphate agent, on oxidative stress of spinal cord ischemia-reperfusion in rabbits. Methods: Eighteen male New Zealand white rabbits were anesthetized and spinal cord ischemia was induced by inflation of a coronary artery balloon catheter, advanced to descending thoracic aorta through the femoral artery. The animals were randomly divided into 3 groups. Group I functioned as control. In group II the aorta was occluded for 30 minutes and then re-perfused for 75 min. In group III, 500mg Amifostine was infused into the distal aorta during the second half-time of ischemia period. At the end of reperfusion all animals were sacrificed and spinal cord specimens were examined for superoxide radicals by an ultra sensitive fluorescent assay. Results: Superoxide radical levels ranged in group I between 1.52 and 1.76 (1.64±0.10), in group II between 1.96 and 2.50 (2.10±0.21), and in group III (amifostine) between 1.21 and 1.60 (1.40±0.13) (p=0.00), showing a decrease of 43% in the Group of Amifostine. A lipid peroxidation marker measurement ranged, in group I between 0.28 and 0.31 (0.30±0.01) in group II between 0.427 and 0.497 (0.466±0.024), and in group III (amifostine) between 0.343 and 0.357 (0.36±0.005) (p<0.00), showing a decrease of 38% after Amifostine administration. Conclusions: Occlusion of aorta below left subclavian artery causes spinal cause ischemia without the interference of collateral perfusion. Modified use of hydro-ethidine is a useful assay for the detection of superoxide radicals. By direct and indirect methods of measuring the oxidative stress of spinal cord after ischemia/reperfusion, it is suggested that intra-aortic Amifostine infusion significantly attenuated the spinal cord oxidative injury.Σκοπός: Οι νευρολογικές διαταραχές και κυρίως η παραπληγία, αποτελούν τις πιο καταστροφικές επιπλοκές των επεμβάσεων στη θωρακο-κοιλιακή αορτή. Η διαδικασία ισχαιμίας/επαναιμάτωσης κατά τις επεμβάσεις αυτές λόγω του αποκλεισμού της αορτής, προκαλεί την ανάπτυξη τοξικών ελευθέρων ριζών οξυγόνου φαινόμενο που ορίζει το οξειδωτικό stress. Ο σκοπός της παρούσας μελέτης είναι ο καθορισμός και η ανίχνευση των ελευθέρων ριζών, αλλά και η επίδραση της Αμιφοστίνης ενός αντιοξειδωτικού παράγοντα της κατηγορίας των θειολών. Μέθοδος: Η μέθοδος αφορά δεκαοκτώ αρσενικούς κονίκλους που υποβάλλονται σε ισχαιμία του νωτιαίου μυελού με αποκλεισμό της αορτής με τη χρήση ενδο-αορτικού ασκού. Ο ασκός προωθείται μέσω της μηριαίας αρτηρίας σε επίπεδο αμέσως κάτωθεν της αριστεράς υποκλειδίου αρτηρίας. Τα ζώα αποτελούσαν τρεις ομάδες. Η Ομάδα Ι αποτέλεσε την ομάδα έλεγχου. Στην Ομάδα II η αορτή αποκλείσθηκε για 30’ και ακολούθησε επαναιμάτωση για 75’. Στην Ομάδα ΙΙΙ χορηγήθηκε Αμιφοστίνη μέσω του καθετήρα αποκλεισμού κατά το δεύτερο ήμισυ της περιόδου αποκλεισμού (των 30’). Στο τέλος της επαναιμάτωσης δείγματα νωτιαίου μυελού υποβλήθηκαν σε ανάλογη επεξεργασία για την ανίχνευση ελευθέρων ριζών οξυγόνου με τη χρήση υδροεθιδίνης και παραγώγων λιπιδικής υπεροξείδωσης με ιδιαίτερα ευαίσθητη μέθοδο φθορισμού. Αποτελέσματα: Τα αποτελέσματα των μετρήσεων έδειξαν αύξηση του υπεροξειδίου του οξυγόνου στην Ομάδα II κατά 27.43% σχετικά με την Ομάδα Ι για να ακολουθήσει μείωση στην Ομάδα III κατά 42.55% σε σχέση με την Ομάδα II και κατά 15.25% από την Ομάδα III. Η μέτρηση ενώσεων λιπιδικής υπεροξείδωσης που αντιδρούν με θειοβαρβιτουρικό οξύ (TBARSassay) έδειξε αύξηση κατά 55.3% στην Ομάδα II σε σχέση με την Ομάδα Ι και μείωση κατά 30.3% στην Ομάδα III σε σχέση με την Ομάδα II. Η στατιστική ανάλυση και των δύο μεθόδων ανέδειξε σημαντική διάφορα με (p<0.05). Συμπεράσματα: Ο αποκλεισμός της κατιούσας αορτής σε επίπεδο αμέσως κάτωθεν της αριστεράς υποκλείδιου αρτηρίας, προκαλεί αναμφισβήτητα ισχαιμία του νωτιαίου μυελού. Η ανάπτυξη οξειδωτικού stress ως αποτέλεσμα της διαδικασίας ισχαιμία/επαναιμάτωση ανιχνεύεται μέσω των ριζών υπεροξειδίου και παραγώγων λιπιδικής υπεροξείδωσης. Η έγχυση Αμιφοστίνης προτείνεται ως αντιοξειδωτικός παράγων που μπορεί να ανιχνεύσει και να δεσμεύσει τις ελεύθερες ρίζες οξυγόνου κατά το οξειδωτικό stress που προκαλεί η ισχαιμία/επαναιμάτωση του νωτιαίου μυελού