The determination of the protective role of sildenafil administration in rats with sepsis-induced liver injury

Abstract

BACKGROUND: Sepsis is a complex syndrome which comes out after infection, characterized by activation of inflammation and infection and has a high morbidity and mortality. Sildenafil (SLD) is a selective phosphodiesterase Type 5 enzyme inhibitor and is used in the treatment of erectile dysfunction effectively all over the world. In this study, we investigated whether SLD had protective effect or not by studying the effect of SLD on reactive oxygen species and antioxidants in cecal ligation and puncture (CLP) polymicrobial sepsis model in rat liver histopathologically and biochemically. METHODS: Rats were divided into four groups: (1) 10 mg/kg SLD given CLP group; (2) 20 mg/kg SLD given CLP group; (3) CLP group; and (4) SHAM operated group. CLP polymicrobial sepsis model was applied to the rats. All rats in our study were sacrificed by overdose general anesthetic after 16 h (thiopental sodium, 50 mg/kg). Specimens of rat liver were analyzed histopathologically and biochemically. In the study, superoxide dismutase (SOD) and glutathione (GSH) parameters were measured to indicate the antioxidant activity in liver during sepsis. To evaluate the oxidant activity, myeloperoxidase (MPO) and lipid peroxidation (LPO) parameters were measured in liver tissue. RESULTS: SOD and MPO activities and GSH and LPO levels were high in CLP polymicrobial sepsis model when compared to SHAM group (p<0.05). In all SLD groups, GSH levels were high when compared to CLP group. In 20 mg/kg SLD given sepsis group, high GSH levels were observed according to SHAM group. In addition, while all SLD dose groups had a significant decrease versus CLP group in LPO levels (p<0.05), they had a significant increase in MPO activities. In 20 mg/kg SLD administrated rats, an improvement observed in biochemical parameters. In this study, SOD and MPO activities which were low in SHAM group increased in CLP polymicrobial sepsis model. When SLD administrated, MPO activity increased in both SHAM and CLP groups. In this study, GSH and LPO levels also increase in septic liver tissue. When SLD administrated to SHAM group, it increased VI protective GSH level and decreased detrimental LPO level. In histopathological examination, it was observed that 10 mg/kg SLD administration had a curative effect in liver tissue partly. CONCLUSION: It was shown that acute SLD administration decreased liver damage in septic rats dose-dependently in this study. In addition, it was observed that it corrected the broken oxidant-antioxidant balance. This might mediate the protective effect of SLD in liver. However, we believe that new experimental and clinical studies should be in the future to understand the protective effect of SLD in liver.AMAÇ: Sepsis enfeksiyon sonrasında gelişen, enflamasyon ve koagülasyonun birlikte aktive olmasıyla karekterize, morbiditesi ve mortalitesi yüksek, kompleks bir sendromdur. Sildenafil selektif bir fosfodiesteraz Tip 5 (PDE–5) inhibitörü olup, tüm dünyada erektil disfonksiyon tedavisinde etkin olarak kullanılan bir ilaçtır. Biz bu çalışmayla, çekum ligasyonu ve perforasyonu (ÇLP) uygulayarak polimikrobiyal sepsis oluşturduğumuz sıçanlarda, sildenafilin ÇLP’nin indüklediği karaciğer doku hasarında, histopatolojik ve biyokimyasal olarak serbest oksijen radikalleri ve antioksidanlara olan etkisine bakarak, koruyucu etkisi olup olmadığını araştırdık. GEREÇ VE YÖNTEM: Sıçanlar dört gruba ayrıldı. 1) 10 mg/kg sildenafil (SLD) verilmiş çekal ligasyon perforasyon (ÇLP) grubu; 2) 20 mg/kg SLD verilmiş ÇLP grubu; 3) ÇLP grubu; 4) SHAM operasyon grubu. Çekal ligasyon perforasyon (ÇLP), polimikrobiyal sepsis modeli sıçanlara uygulandı. Çalışmamızda bütün gruplardaki sıçanlar 16 saat sonra yüksek doz genel anestezi ile öldürüldü (thiopental sodyum, 50 mg/kg). Sıçanların karaciğer spesmenleri alınarak histopatolojik ve biyokimyasal olarak analiz edildi. Çalışmamızda sepsis sürecinde karaciğer dokusunda oluşan antioksidan aktiviteyi göstermek için süperoksit dismutaz (SOD) ve glutatyon (GSH) parametreleri ölçüldü. Oksidan aktivite ise miyeloperoksidaz (MPO) ve lipit peroksidasyonu (LPO) parametreleri karaciğer dokularında ölçülerek değerlendirildi. BULGULAR: ÇLP polimikrobiyal sepsis grubunda, SHAM grubuna göre SOD ve MPO aktiviteleri, GSH ve LPO seviyeleri yüksek olarak bulundu (p<0.05) Sildenafil uygulanmış bütün gruplarda, ÇLP uygulanmış gruplara göre, yüksek GSH seviyeleri bulundu. 20 mg/kg sildenafil dozu uygulanmış sıçanlarda, SHAM grubuna göre yüksek GSH seviyeleri gözlendi. Bununla birlikte sildenafilin bütün dozları, ÇLP grubuna göre, LPO seviyelerinde anlamlı düşüş (p<0.05), MPO aktivitesinde anlamlı artış gösterdi. 20 mg/kg sildenafil uygulanmış sıçanlarda, biyokimyasal parametrelerde iyileşmeler gözlendi. Çalışmamızda SHAM grubunda düşük olan SOD ve MPO IV aktiviteleri ÇLP ile uygulanan polimikrobiyal sepsis modelinde artmıştır. SLD uygulandığında da MPO aktivitesi hem SHAM grubunda, hem ÇLP grubunda artmıştır. Çalışmamızda septik karaciğer dokularında GSH ve LPO seviyeleri de artmıştır. SLD SHAM grubuna uygulandığında da koruyucu GSH miktarını artırmış ve hasar verici LPO miktarını azaltmıştır. Yapılan histopatolojik incelemede 10 mg/kg sildenafil uygulamasının kısmen karaciğer üzerine iyileştirici etkileri olduğu gözlendi. TARTIŞMA: Sonuç olarak, bu çalışmada akut sildenafil uygulamasının, septik sıçanlarda oluşan karaciğer hasarını doza bağımlı olarak azalttığı gösterilmiştir. Ayrıca septik sıçanlarda bozulmuş olan oksidan-antioksidan dengesini de düzelttiği gözlenmiştir. Bu da sildenafilin karaciğerdeki koruyucu etkisine aracılık ediyor olabilir. Ancak sildenafilin karaciğer üzerindeki koruyucu etkilerinin daha iyi anlaşılabilmesi için gelecekte yeni deneysel ve klinik çalışmaların yapılması gerektiği inancındayız.