Oxidative stress evaluation in ischemia and reperfusion in kidneys underwent to variation of local temperature in an animal model

Abstract

Introdução: embora a lesão por isquemia e reperfusão (I/R) renal possa ser reduzida por resfriamento, nenhuma análise sistemática in vivo da influência da temperatura foi empregada até o momento para avaliar o efeito de diferentes temperaturas nos danos provocados pela I/R renal. Objetivos: desenvolver um modelo experimental em ratos para avaliar os efeitos da variação local de temperatura (hipotermia renal tópica) nos danos, ou na prevenção destes, provocados por I/R. Além do desenvolvimento do modelo experimental, outro objetivo foi medir o efeito do estresse-oxidativo em diferentes grupos de temperatura no modelo experimental desenvolvido por nós. Métodos: estudo randomizado com ratos Wistar, machos adultos, pesando cerca de 400g, foram randomizados para quatro grupos experimentais com 7 animais em cada grupo. No grupo 1 a temperatura renal tópica foi ambiental; no grupo 2 foi induzida hipotermia local leve (26ºC) através do gotejamento de solução fisiológica resfriada até o alcance da temperatura-alvo; no grupo 3 a hipotermia tópica foi moderada (15ºC); e no grupo 4 a hipotermia profunda (4ºC) foi atingida através da utilização de solução fisiológica congelada (gelo). A temperatura sistêmica foi medida por termômetro retal. Já a temperatura cortical renal foi medida por termômetro com sonda intraparenquimatosa. Após anestesia geral através de injeção intraperitoneal de Ketamina (75mg/Kg) e Xilazina (10mg/Kg), os ratos foram submetidos a canulação retrorbital para obtenção de amostra de sangue antes da laparotomia. A seguir procedeu-se com nefrectomia direita (rim controle, removido logo após a laparotomia e não submetido a I/R ou hipotermia). O rim esquerdo teve interrupção do fluxo arterial ao longo de 40 minutos (isquemia). De acordo com o grupo, o rim era ou não resfriado. O resfriamento era mantido na temperatura alvo até o término dos 40 minutos. O rim era então reperfundido e o abdome era suturado. Os animais permaneciam em gaiola aquecida com água a disposição, mas não alimentos. Após 240 minutos de reperfusão os animais eram reoperados sob nova anestesia geral. O rim esquerdo e o sangue eram coletados, e os ratos eram sacrificados. O rim direito foi considerado o grupo controle, assim como o sangue coletado antes da laparotomia. A avaliação dos desfechos incluiu a medida de catalase (CAT), de superóxido dismutase (SOD), de ácido tiobarbicúrico (TBARS), de nitritos (NO2) e de nitratos (NO3) teciduais, além da medida de F2-isoprostanos (F2IP) plasmáticos. Também foi realizado exame histopatológico renal em hematoxilina-eosina (HE). Resultados: o exame histopatológico revelou que I/R (40’/240’) provocou lesão renal, independentemente da temperatura cortical renal, quando comparado com o grupo controle (P < 0,001). TBARS, um dos produtos da peroxidação lipídica, mostrou aumento em todos os grupos submetidos a I/R, independentemente da temperatura, em relação ao grupo controle. Catalase, enzima protetora contra o estresse oxidativo, mostrou aumento no grupo I/R normotérmico (G1, 37ºC) quando comparado ao grupo controle, indicando mobilização celular de mecanismos protetores intrínsecos. À medida que a temperatura era diminuída no grupo I/R, ocorreu diminuição da catalase em relação ao controle, mas sobretudo em relação ao I/R normotérmico, indicando que a hipotermia foi um mecanismo extrínseco de proteção, dispensando a mobilização da catalase. Foi detectada uma diferença estatisticamente significativa entre o grupo I/R normotérmico (G1, 37ºC) e o grupo submetido à hipotermia profunda (G4, 4ºC), com um P < 0.03. A avaliação dos demais marcadores de desfecho não mostrou diferenças estatisticamente significativas. Conclusões: isquemia renal de 40 minutos seguida de reperfusão por 240 minutos provocou lesão renal com alterações histopatológicas e também em um marcador de estresse oxidativo (TBARS). A avaliação da catalase (CAT) demonstrou que a hipotermia profunda (4ºC) foi provavelmente protetora, embora não tenha havido tradução histopatológica dessa proteção, nesse experimento agudo (240 minutos de reperfusão pós-isquêmica).Introduction: Hypothermia has been associated with prevention against ischemiareperfusion (I/R) damage, but there is no experimental analysis, in vivo, regarding the role that hypothermia plays on renal injury induced by I/R. Objectives: The aims of this study were to design an animal model and evaluate the impact of predetermined ranges of temperatures on markers of oxidative stress and renal histologic sections. Methods: 28 Wistar male rats, under general anesthesia, undergone laparatomy to collect the right kidney (control group in each animal). The vascular pedicle of the left kidney was clamped during 40 minutes (ischemia). Four temperatures groups were designed, with 7 animals randomized for each group: normothermic (around 37oC), mild local hypothermia (26oC), moderate local hypothermia (15oC) and deep hypothermia (4oC). The systemic body temperature was kept during the operation through the warming of the surgical table. The left kidney cortical temperature was assessed with an intra parenchymal probe connected to a thermometer. For the systemic temperature measurement it was applied a common electronic rectal thermometer. After 40 minutes of ischemia, the left kidney had the vascular clamp removed, and the abdominal wall had been closed in two layers. The animals were kept alive in an incubator for 240 minutes, so they were re-laparotomized, under new anesthesia, and the left kidney was removed. Afterwards it was performed heart puncture in order to collect blood sample for plasmatic f2-isoprostanes. Half of each kidney (right and left, of all animals) had been kept on formalin and sent to pathological evaluation. The tissues stored on the freezer were used to analyze oxidative stress markers: catalase, SOD, TBARS, NO3, and NO2. Results: Core body temperature had not differed significantly between the groups. According to the pathological evaluation, all kidneys that suffered ischemia were significantly more injured than the controls (p < 0.001). No injury was found on the control group (right kidney of each rat). TBARS showed quite similar findings, showing increased levels in all I/R groups compared with the control group (P < 0.001). Concerning the protective enzyme catalase, it was observed an increase of this enzyme on the ischemic normothermic kidney when compared to the control. As the temperature was decreasing, more the catalase was decreasing, reaching a significant statistical difference (P < 0.03) between the ischemic normothermic group (G1, 37ºC) and the deepest hypothermic group (G4, 4ºC). No difference was found on nitrites and nitrates, superoxide dismutase, or on the plasmatic isoprostanes. Conclusion: This model was efficient in produce oxidative stress by I/R. Deep hypothermia has offered protection in this acute experiment (40 min of ischemia followed by 240 min of reperfusion)