Does Sucralfate Prevent Apoptosis Occurring in the Ischemia/Reperfusion-Induced Intestinal Injury?

Abstract

Background/Purpose

We have shown in a previous study that sucralfate is beneficial in the prophylaxis and treatment of hypoxia/reoxygenation-induced intestinal injury. The aim of this study is to investigate whether sucralfate has any effect on the prevention of apoptosis in the ischemia/reperfusion (I/R)-induced intestinal injury.

Methods

Rats were randomized into three groups. Group 1 and 2 were subjected to I/R. Group 1 (treatment group) received sucralfate while group 2 (treatment control group) did not. Group 3 served as a normal control group (sham group). The terminal ileum was harvested for histopathologic investigation by light microscopy. The presence of apoptotic enterocytes (DNA fragmentation in cell nuclei) was detected by terminal deoxynucleotidyl transferase (TdT)-mediated dUTP nick-end-labeling (TUNEL) reaction.

Results

In treatment control group, 3 of 7 rats had severe inflammation. None of the sucralfate-treated rats showed severe inflammation, 6 of them only showed mild inflammatory changes (p < 0.05). The apoptotic percentage was found to be 37.1 ± 9.4 in the sucralfate-treated group (group 1), whereas it was 45.4 ± 3.9 in the untreated group (group 2) (p < 0.05). The sham group had a completely normal intestinal architecture.

Conclusions

The present study shows that 1) the experimental model of I/R-induced intestinal injury induces enterocyte apoptosis; 2) sucralfate decreases enterocyte apoptosis in the experimental model of I/R-induced intestinal injury which may play a key role in the pathophysiological events leading to failure of the intrinsic gut barrier defense mechanisms.

Résumé

Objectif

Dans une étude précédente, nous avons démontré l'efficacité du sucralfate dans la prévention et le traitement des lésions intestinales secondaires aux épisodes d'hypoxie-reperfusion. L'objectif de cette étude est de déterminer l'efficacité du sucralfate dans la prévention de l'apoptose observée au sein de ces lésions.

Méthodes

Nous avons étudié trois groupes de rats: groupe 1 (traitement) = ischémie-reperfusion + traitement par sucralfate, groupe 2 (traitement témoin) = ischémie-reperfusion sans traitement, groupe 3 (témoins) = normal. L'iléon terminal était prévelé pour une étude histopathologique avec détection de la présence d'entérocytes apoptotiques (fragmentation de l'ADN nucléaire) par une réaction de marquage (transférase déoxynucléotide terminale [TdT]).

Résultats

Une inflammation sévère était observée chez 3 des 7 rats du groupe 2 (ischémie-reperfusion sans traitement). Aucun des rats du groupe 1 (ischémie-reperfusion + sucralfate) ne montrait une inflammation sévère; 6 présentaient une inflammation modérée (p < 0,05). Le taux d'apoptose était de 37,12 ± 9,4 % dans le groupe traité comparé à 45,4 ± 3,9 % chez les témoins non traités (p < 0,05). Aucune modification de l'architecture intestinale n'était présente dans le groupe normal.

Conclusions

Cette étude montre que 1) le modèle expérimental d'ischémie-reperfusion intestinale permet l'induction de l'apoptose intestinale; 2) le sucralfate limite l'apoptose des entérocytes dans les conditions expérimentales de lésions intestinales provoquées par l'ischémie-reperfusion qui peuvent jouer une rôle dans la physiopathologie de la défaillance des mécanismes de défenses intrinsèques de l'intestin.

Resumen

Objetivo

Hemos demostrado en un estudio previo que el sucralfato es beneficioso para la profilaxis y tratamiento de las lesiones intestinales inducidas por hipoxia-reoxigenación. El objetivo de este estudio es investigar si el sucralfato tiene algún efecto preventivo de la apoptosis en dicho daño.

Método

Se randomizaron ratas en tres grupos. El grupo I y el II fueron sometidos a isquemia/reperfusión (I/R). El grupo I (tratamiento) recibió sucralfato mientras que el grupo II (control tratamiento) no. El grupo III sirvió como un control normal (sham). Se estudió histopatológicamente el ileon terminal por microscopía óptica. La presencia de enterocitos apoptóticos (fragmentación del DNA en el núcleo celular) fue detectada por TUNEL.

Resultados

Solamente en el grupo I/R 3 de las 7 ratas tenían inflamación grave. Ninguna de las ratas tratadas con sucralfato mostró inflamación grave, 6 tenían solamente cambios inflamatorios leves (p < 0.05). El porcentaje de apoptosis fue de 37.1 ± 9.4 en el grupo tratado con sucralfato mientras que fue de 45.4 ± 3.9 en el grupo sin tratamiento (p < 0.05). El grupo sham mantuvo una arquitectura intestinal completamente normal.

Conclusiones

Este estudio muestra que 1) El modelo experimental de lesión intestinal generada por I/R produce apoptosis intestinal. 2) El sucralfato disminuye la apoptosis enterocitaria en el modelo experimental de lesión intestinal producida por I/R que puede jugar un papel decisivo en los acontecimientos patofisiológicos que causan el fallo de los mecanismos de defensa intrínsecos de la barrera intestinal.

Zusammenfassung

In einer früheren Studie wurde gezeigt, dass Sucralfate sich in der Prophylaxe und Behandlung von Hypoxie und Reoxygenierung bei intestinalen Traumen als günstig erwiesen hat. Ziel der vorliegenden Studie war es zu untersuchen, ob Sucralfate die Apoptose während der Ischämiereperfusionszeit bei intestinalen Traumen beeinflussen kann.

Methodik

Es wurden 30 Ratten untersucht und in 3 Gruppen unterschieden. Gruppe 1 und 2 wurden einer Darmischämie und Reperfusion unterzogen, wobei Gruppe 1 Sucralfate erhielt, Gruppe 2 nicht. Gruppe 3 war die Kontrollgruppe. Nach Durchführung der Ischämie und Reperfusion wurde das terminale Ileum histopathologisch lichtmikroskopisch untersucht. Dabei wurde auf die Anwesenheit von apoptotischen Enterozyten (DNA-Fragmentation der Zellnukleide) untersucht mittels einer Deoxynucleotidyl-Transferase-(TdT)-induzierten „dUTP nick end-labeling (TUNEL)“-Reaktion.

Ergebnisse

Nur in der Ischämie- und Reperfusionsgruppe zeigten 3 von 7 Ratten schwere Entzündungszeichen. Keine der Sucralfate-behandelten Tiere zeigte eine solche schwere Entzündung, 6 lediglich leichte entzündliche Veränderungen (p < 0,05). Der prozentuale Anteil apoptotischer Zellen in der Sulcralfate-behandelten Gruppe lag bei 37,1 ± 9,4, jedoch bei 45,4 ± 3,9 in der nicht behandelten Gruppe (p < 0,05). Die Kontrolltiere zeigten einen normalen Aufbau der Darmwand.

Zusammenfassung

1. Die vorliegende Studie zeigt, dass beim experimentellen Rattenmodell mit Ischämie und Reperfusion des Dünndarms die Schädigung durch apoptotische Enterozyten hervorgerufen wird. 2. Darüber hinaus beweist die Studie, dass Sulcralfate diese apoptotische Enterozytose herabzusetzen vermag, so dass dieser Pathomechanismus wahrscheinlich das pathophysiologisch entscheidende Kriterium ist, das zu einem Herabsetzen oder Versagen der Abwehrmechanismen der Darmwand führt.

Key words

Intestinal hypoxia - necrotizing enterocolitis - sucralfate - apoptosis

Mots-clés

Hypoxie intestinale - entérocolite nécrosante - sucralfate - apoptose

Palabras clave

Hipoxia intestinal - enteritis necrotizante - sucralfato - apoptosis

Schlüsselwörter

Intestinale Hypoxie - nekrotisierende Enterokolitis - Sucralfate - Apoptose

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