The effects of caffeine on newborn rats with hypoxia/reoxygenation-induced intestinal injury

Bu çalışma Pamukkale Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi'nin 02.08.2017 tarih ve 2017TPF011 nolu kararı ile desteklenmiştir.Kafein, yenidoğan yoğun bakım ünitelerinde gebelik yaşı 28 haftanın altında ve bronkopulmoner displazi riski taşıyan prematürelerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Son zamanlarda kafeinin gastrointestinal sistemle ilgili olumsuz yan etkileri bildirilmeye başlanmıştır. Bu hayvan çalışmasında hipoksi-reoksijenizasyon (H/R) modeliyle intestinal hasar [nekrotizan enterokolit (NEK) modeli] oluşturulan ratlarda kafeinin intestinal hasara histopatolojik ve biyokimyasal etkileri araştırıldı. Bir günlük 32 adet Wistar-albino cinsi ratlar randomize olarak: Kontrol (hiçbir işlem uygulanmayan), Kafein [Sadece intraperitoneal (ip) kafein verilen], H/R (ip salin + H/R uygulanan) ve Kafein+H/R (ip kafein + H/R uygulanan) olmak üzere dört gruba ayrıldı. Kafein ve Kafein+H/R gruplarına kafein ilk gün 20 mg/kg yükleme, üç gün 5 mg/kg, tek dozda ip idame uygulandı. Dördüncü gün, H/R ve Kafein+H/R grubundaki ratlar, hava geçirmez kapalı bir ortamda, önce 5 dk %100 CO2, hemen ardından 5 dk %100 O2 solutularak H/R yöntemiyle NEK modeli oluşturuldu. H/R‟den en az 4 saat sonra tüm ratlar dekapite edildi. Histopatolojik, immunohistokimyasal ve biyokimyasal incelemeler için bağırsak doku örnekleri alındı. Bağırsak doku örneklerinde, biyokimyasal olarak tümör nekrozis faktör-alfa (TNF-α), interlökin-6 (IL-6), total oksidan status (TOS), total antioksidan status (TAS) ve TOS/TAS oranı olarak oksidatif stres indeksi (OSİ) düzeyleri, immunohistokimyasal olarak toll-like reseptör-4 (TLR4) ve histopatolojik inceleme yapıldı. Histopatolojik olarak en ağır hasarlanma sırasıyla Kafein+H/R ve H/R gruplarında görüldü. Kafein grubunda histopatolojik hasarlanma skorunun kontrol grubuna göre arttığı, ancak istatiksel olarak anlamlı olmadığı saptandı. TNF-α, IL-6 ve OSİ bağırsak doku düzeyleri kontrol grubuna göre diğer üç grupta belirgin yüksekti (p<0.05). Bu parametreler, H/R ve Kafein+H/R gruplarında kafein grubuna göre de belirgin yüksekti (p<0.05). Bağırsak doku TLR4 incelemesinde kontrol grubuna göre diğer üç grupta yükseklik görülse de istatistiksel olarak anlamlı bir farklılık bulunmadı. Sonuç olarak, bu deneysel çalışmada kafeinin TNF-α, IL-6 ve OSİ bağırsak doku düzeylerini belirgin arttırdığı gösterilmiş olup, intestinal hasarlanmada bir rolünün olabileceği düşünülmektedir.Caffeine is widely used in neonatal intensive care units in premature infants with a gestational age below 28 weeks and at risk of bronchopulmonary dysplasia. Recently, the adverse effects of caffeine on the gastrointestinal system have begun to be reported. In this animal study, histopathological and biochemical effects of caffeine on intestinal injury were investigated in rats with intestinal damage induced by hypoxia-reoxygenation (H/R) model [necrotizing enterocolitis (NEC) model]. One day 32 Wistar-albino rats were randomly divided into 4 groups: Control (untreated and unexposed to H/R), Caffeine [given intraperitoneal (ip) caffeine and un-exposed to H/R], H/R (given ip saline and exposed to H/R) and Caffein+H/R (given ip caffeine and exposed to H/R). Caffeine and Caffeine+H/R groups were treated with caffeine, 20 mg/kg for loading dose on the first day and afterward 5 mg/kg per day ip administration on a single dose for 3 days. On the fourth day, the rats in the H/R and Caffeine+H/R groups were exposed to H/R procedure for NEC model in an airtight closed environment with 5 minutes 100% CO2 followed by 5 minutes 100% O2. All rats were decapitated at least 4 hours after H/R procedure. Intestinal tissue samples were taken for histopathologic, immunohistochemically and biochemical examinations. In the intestinal tissue samples biochemically, tumor necrosis factor-alpha (TNF-α), interleukin-6 (IL-6), total oxidant status (TOS), total antioxidant status (TAS) and oxidative stress index (OSI ) levels; immunohistochemically toll-like receptor-4 (TLR4) and histopathological examination were performed. Histopathological, the most severe damage was seen in Caffeine+H/R and H/R groups, respectively. The histopathological damage score in the caffeine group was found to be higher than the control group, but it was not statistically significant. The intestinal tissue levels of TNF-α, IL-6 and OSI were significantly higher in the other three groups than the control group (p<0.05). These parameters were also significantly higher in the H/R and Caffeine+H/R groups compared to the caffeine group (p