Inhibitory effect of n-acetylcysteine on intimal hyperplasia and proliferation of smooth muscle cells in anastomosis performed on the carotid artery of rabbit

Rekonstrüktif vasküler girişimlerden sonra ani tıkanmaya yol açan akut trombüs oluşumundan farklı olarak, geç dönemdeki daralma ve tekrar eden tıkanıklıklarda düz kas hücrelerinin proliferasyonu ve migrasyonu ile birlikte ekstrasellüler matriks birikimi sonucu oluşan neointimal hiperplazi önemli rol oynamaktadır. Hayvan ve insanlarda yapılan arteriyel hasar modellerinde lümen daralmasının temel nedeni intima tabakasındaki düz kas hücre proliferasyonu ve konnektif doku birikiminin olduğu gösterilmiştir.N-Asetilsistein, sahip olduğu nükleofilik serbest tiyol (-SH) grubu aracılığıyla, oksidan radikallerin elektrofilik grubuyla etkileşime girerek direkt antioksidan özellik göstermektedir. N-Asetilsistein, glutatyon sentezini tetiklemekte, glutatyon ise ekzojen veya endojen sitotoksik maddelerin ve oksidan radikallerin hücreye zarar vermesini önleyen, hücre bütünlüğünün ve işlevlerinin devamı için çok önemli bir endosellüler mekanizmada temel rolü olan, yüksek reaktiflikte bir tripeptittir. N-Asetilsistein, sülfidril grupları için kaynak teşkil etmektedir. Sülfidril gruplarının ise, serbest oksijen radikallerinin temizlenmesi ile birlikte Nitrik Oksit'in yarılanma ömrünün düzenlenmesini sağlaması gibi birçok biyolojik fonksiyonu vardır. N-Asetilsistein aynı zamanda nitrogliserin aracılı koroner arter vazodilatasyonunu ve trombosit agregasyonunu önlemeye yönelik etkisini potansiyelize etmektedir. N-Asetilsisteinin vasküler düz kas hücrelerinin hücre döngüsünü ve proliferasyonunu regüle ettiği gösterilmiştir. Nükleer Faktör Kappa-Beta aktivasyonu yoluyla endotel hücreleri ve düz kas hücrelerinin spesifik adezyon moleküllerinin upregulasyonu hasar sonrası vasküler hücre aktivasyonunu destekler. Yapılan güncel çalışmalar N-Asetilsisteinin endotel ve düz kas hücresinde NF-kB aktivitesinin önemli bir regülatörü olduğunu göstermiştir. N-Asetilsistein düz kas hücrelerinin hücre siklus progresyon ve proliferasyonunu düzenler ve endotel hücrelerinde antitrombotik ve antiplatelet aktivasyonunu potansiyelize eder. Tüm bu etkileri nedeniyle, N-Asetilsistein'in tavşan karotid arterlerinde yapılan anastomozlarda intimal hiperplazi ve endotelyal proliferasyon üzerine inhibitör etkisini araştırmayı amaçladık.Materyal - MetodRandomize olarak seçilen 14 adet Yeni Zelanda tipi erkek tavşan kullanıldı. Anestezi olarak 50 mg/kg intramuskuler Ketamin ve 5 mg/kg intramuskuler Ksilazin kullanıldı. Anastomoz için sağ taraf, kontrol için ise sol taraf karotid arteri kullanıldı. Tüm grup tavşanlara sağ vertikal boyun insizyonu yapılarak karotid arter eksplore edildi. 100 IU/kg dozda IV Heparin uygulandı. Karotid arter proksimal ve distalinden buldog klemple klemplendikten sonra transekte edildi ve 8/0 polipropilen sütür ile tek tek dikilerek anastomoz tamamlandı. Grup 1'deki tavşanlar kontrol grubunu oluşturdu. Grup 2'deki deneklere operasyondan hemen sonra ilk doz IV sonraki tüm dozlar IM olmak üzere toplam 21 gün 150 mg/kg/gün N-Asetilsistein uygulandı. Yirmisekizinci gün sonunda anastomoz yapılan taraf ve anastomoz yapılmayan karşı taraf karotid arter segmenti çıkarılarak incelenmek üzere histoloji laboratuarına gönderildi. Mikroskobik örnekler parafin bloklar halinde 5 μm kalınlığında kesildi ve Hematoxylen-Eosin ile boyanarak ışık mikroskobunda incelendi.BulgularGrup 1 ile Grup 2'nin lümen alanının karşılaştırılmasında Grup 2'de anlamlı olarak daha fazla [z=-3,13, p=0,002], kontrol gruplarının (Grup 1K ve Grup 2K) karşılaştırılmasında ise anlamlı fark olmadığı saptandı [z=-0,57, p=0,56]. Grup 1 ile Grup 2'nin intima alanının karşılaştırılmasında, Grup 2'de anlamlı olarak daha az olduğu [z=-2,49, p=0,013], kontrol gruplarının (Grup 1K ve Grup 2K) karşılaştırılmasında ise anlamlı fark olmadığı saptandı [z=-0,96, p=0,34]. Grup 1 ile Grup 2'nin intima-media alan oranının karşılaştırılmasında ise Grup 2'de anlamlı olarak daha düşük olduğu [z=-2,236, p=0,025] saptanmıştır.Tartışmaİntimal hiperplazi, tüm arteriyel girişimlerin %15-30'unu etkilemekle birlikte, hasara karşı oluşan bu cevabın kontrolüne yönelik geliştirilen yaklaşımlar, klinik olarak büyük öneme sahiptir. Bugüne kadar ister anastomoz sonrası ister PTCA veya stent sonrası olsun intimal hiperplazinin ve düz kas hücre proliferasyonunun engellenmesi üzerine birçok çalışma yapılmıştır.Çalışmamızda, N-Asetilsistein verilen anastomoz gruplarında lümen alanı, intima alanı ve intima/media alan oranında anlamlı bir düzelme sağlanmıştır. N-Asetilsisteinin bu etkiyi direkt antioksidan etkisi, glutatyon sentezini indüklemesi, Nitrik oksitin yarılanma ömrünü düzenlemesi, kemoatraktanların aktivitesini düzenleme yeteneği, NF-kB aktivitesinin regulasyonu, vasküler düz kas hücrelerinin çoğalma ve migrasyonunu regüle etme özelliği sayesinde yarattığını düşünmekteyiz. Bu doğrultuda vasküler girişimler ve anastomoz sonrası N-Asetilsistein kullanımının intimal hiperplaziyi azaltarak ve vasküler remodellingi sağlayarak damarın açık kalma süresini arttıracağı düşüncesindeyiz.Anahtar kelimeler: N-Asetilsistein, intimal hiperplazi, düz kas hücre proliferasyonu, anastomoz, tavşan. Other than occurence of acute thrombosis leading to sudden occlusion after reconstructive vascular procedures, neointimal hyperplasia, which is accounted for the recurrence of occlusion at late period and which is the result of proliferation and migration of smooth muscle cells together with accmulation of extracellular matrix, plays an important role. It was shown in arterial injury models of animal and human studies that the principal reason for luminal narrowing was smooth muscle cell proliferation and connective tissue accumulation in the intimal layer. N-Acetylcysteine, shows a direct antioxydant characteristic with its free tiyole (-SH) group through an interaction with the electrophilic groups of oxydant radicals. It triggers the synthesis of glutation. As for glutation, which is a high reactive tripeptide, while it protects cells from the harmful effects of endogenous or exogenous cytotoxic substances and oxydant radicals, it also has an important role in endocellular mechanisms for the continuity of the structure and the functionality of cells. N-Acetylcysteine constitudes as a resource for sulphydrile groups. The sulphydril groups has many biologic functions, such as clearance of free oxygen radicals and regulation of the half life of nitric oxide. N-Acetylcysteine also potentialize the vasodilatatory effects of nitroglycerine on coronary arteries and inhibitory effects of it to the aggregation of thrombocytes. It was shown that N-Acetylcysteine regulates the cell cycle and proliferation of smooth muscle cells. Through the activation of nuclear factor Kappa-Beta (NF-kB), the upregulation of specific adesion molecules on endotel and smooth muscle cells support the activation of vascular cells after injury. Recently performed studies of N-Acetylcysteine showed that it has been an important regulator of the activity of NF-kB in endotel and smooth muscle cells. N-Acetylcysteine regulates the progression and proliferation of smooth muscle cells and potentializes the antithrombotic and antiplatelet activation in endotel cells. Due to the all abovementioned effects of N-Acetylcysteine, we aimed to investigate the inhibitory effects of N-Acetylcysteine on intimal hyperplasia and endothelial proliferation in the anastomosis models of rabbit carotid arteries. Material and MethodIn this study, randomly selected fourteen New Zealand type male rabbits were used. As for anesthesia, 50 mg/kg intramuscular ketamine and 5 mg/kg intramuscular Ksilazine were used. Right common carotid artery for anastomozis and left common carotid artery for control was used. Common carotid artery was explored with vertical neck incision in all rabbits. 100 IU/kg intravenous heparin were used. After the proximal and distal carotid arterial segments were clamped, it was transected and anastomozed end-to-end with 8/0 polipropilene sutures. Group 1 pertained the control group. First dose of N-Acetylcysteine was given intravenously initially after the surgical procedure, and the remaining doses intramuscularly with total of 150 mg/kg/day. At the end of twentyeighth day, carotid artery segments of both sides (anastomozis side and opposing control side) were removed and transfered to the hystology laboratory. Specimens were cut as paraphine blocks of 5 µm and painted with Hematoxylene-Eosine in order to be evaluated under microscobe. ResultsThe comparison of luminal area in group 1 and 2 revealed that, the luminal area was significantly higher in group 2 [z=3,13, p=0,002]. This comparison between contrlateral control groups (Group 1K and 2K) was not significantly different [z=-0,57, p=0,56]. While the intimal area was significantly lower in group 2 [z=-2,49, p=0,013], no significant difference was found on the comparison of control groups [z=0,96, p=0,34]. The comparison of the ratio of intimal to medial area showed that it was significantly lower in group 2 [z=-2,236, p=0,025].ConclusionIntimal hyperplasia has an influence on15-30% of all arterial revascularizations. Improvements in management strategies in order to control the healing process to injury have a great clinical importance. Until today, either after anastomozis or after PTCA or stenting, many articles have been published regarding the inhibition of intimal hyperplasia and smooth muscle cell proliferation. In our study, significant improvements in parameters of luminal area, intimal area and ratio of intimal-to-media were achieved in groups which were given N-Acetylcysteine. This favorible influence of N-Acetylcesteine was thought to be achieved with the direct antioxydant effect, induction of synthesis of glutation, regulation of the half life of nitric oxide, regulation of the activities of chemoattractants and regulation of the proliferation and migration of smooth muscle cells. With this manner, in our opinion, the usage of N-Acetylcysteine after surgical and interventional revascularizations lessen the load of intimal hyperplasia, improve the remodelling process and finally increase the patency period of revascularizations procedures