Ratlarda laminektomi sonrası gelişen peridural fibrozisin önlenmesinde tramadol ve levetirasetam etkilerinin araştırılması

Abstract

Amaç: Ameliyat sonrası geç dönemde oluşan peridural fibrosiz dokusu nöral oluşumların ve sinir köklerinin etrafını sarıp radiküler semptomlara ve bu semptomlara yönelik yeniden o bölgeye cerrahi girişim uygulama zorunluluğuna neden olabilir. Peridural skar dokusu yeniden ameliyat yapılması zorunluluğu ortaya çıktığında dura ve sinir kökü yaralanması gibi komplikasyonların riskini artırır. Peridural fibrozisi önleyebilmek veya düzeltebilmek için birçok ilaç ve yöntem denenmiş ancak etkinliği kabul edilmiş bir tedavi metodu henüz oluşturulamamıştır. Bu çalışmada tramadol hidroklorür ve levetirasetam isimli farmakolojik ajanların ratlarda oluşturulan peridural fibrozisi önlemeye yönelik etkileri araştırıldı. Metod: Çalışmada 32 tane 300-350 gr ağırlığında erkek Wistar albino rat şu şekilde gruplara ayrıldı: Sham grubu (cerrahi girişim uygulandı ve hiçbir farmakolojik ajan verilmedi, n=6+2); MP grubu (cerrahi girişim uygulandı ve 14 gün süreyle 10 mg/kg/gün metilprednizolon sodyum süksinat intraperitoneal verildi; n=6+2); TRA grubu (cerrahi girişim uygulandı ve 14 gün süreyle 0,6 mg/kg/gün tramadol hidroklorür intraperitoneal verildi; n=6+2); LEV grubu (cerrahi girişim uygulandı ve 14 gün süreyle 15 mg/kg/gün levetirasetam intraperitoneal verildi; n=6+2). Sedasyon anestezi altında tüm deneklere torakal 9, 10 ve 11 standart laminektomi uygulandı ve ardından 14 gün süreyle ilaç tedavileri uygulandı. Cerrahi işlemden 4 hafta sonra tüm hayvanlara ötenazi uygulanıp omurgaları blok şekilde çıkarılıp laminektomi alanının ortasından geçecek şekilde ikiye bölündü. Proksimal parça histopatolojik incelemeler ve distal parça biyokimyasal incelemeler için saklandı. Bulgular: Histopatolojik preparatlarda hemotoksilen eozin boyama kullanılarak peridural fibrozisin yoğunluğu ve Masson-Trikrom boyama kullanılarak oluşan kollajenin yoğunluğu derecelendirildi. İmmünohistokimyasal preparatlarda COL1A1 ve ACTA2 boyama yapılarak kollajen ve ?-SMA yoğunlukları derecelendirildi. ELISA yöntemi kullanılarak TNF-?, IL-6, TGF-ß, CTGF, kaspaz 3, GSH/GSSG düzeyleri saptandı. Western blot tekniği kullanılarak pAMPK, mTOR, pmTOR ve pmTOR/mTOR düzeyleri ölçüldü. Histopatolojik incelemelerde peridural fibrozis düzeyinin en fazla Sham ve LEV grubunda oluştuğu; TRA ve MP gruplarında ise daha düşük düzeyde oluduğu saptandı. Masson-Trikrom boyamada Sham ve LEV gruplarındaki kollajen yoğunluk derecelerinin MP ve TRA gruplarına göre fazla olduğu görüldü. İmmunhistokimyasal boyama sonrası Sham ve LEV gruplarında ölçülen COL1A1 H-SCORE değerlerinin MP ve TRA gruplarından daha yüksek olduğu saptandı. ACTA2 için H-SCORE değerlerinin gruplar arasında farklı olmadığı saptandı. Biyokimyasal incelemelerde TNF-?, IL-6, GSH/GSSH, kaspaz-3, TGF1? ve CTGF düzeylerinin Sham-MP, Sham-ELP, Sham-OXT, MP-ELP, MP-OXT ve ELP-OXT grupları arasında farklı olduğu görüldü. Western blot analizleri sonunda p-AMPK değerlerinin Sham-MP, Sham-TRA ve Sham-LEV grupları arasında farklı olduğu görüldü. pmTOR ve pmTOR/ mTOR değerlerinin Sham-MP, Sham-TRA, Sham-LEV, MP-TRA ve MP-LEV grupları arasında farklı olduğu saptandı. mTOR değerlerinin Sham-MP, Sham-TRA, Sham-LEV ve TRA-LEV grupları arasında farklı olduğu bulundu. Histopatolojik ve immünhistokimyasal incelemeler sonunda metilprednizolon ve tramadolun peridural fibrozis derecelerini, kollajen yoğunluk düzeylerini ve kollajen oluşumunu azaltabildikleri saptandı. Her üç ajanın da TNF, IL-6, kaspaz-3, TGF? ve CTGF düzeylerini azaltarak peridural fibrozisi azaltmada antienflamatuar ve antiapopitotik etkinliklerinin olduğu görüldü. Her üç ajanın da GSH/ GSSG düzeylerini arttırarak antioksidan etkinlik gösterdiği saptandı. Her üç ajanın da pAMPK değerlerini artırarak, pmTOR düzeylerini azaltarak otofajiyi ve buna bağlı dokunun rejenerasyonunu artırdığı ve böylece peridural fibrozisi azalttıkları bulundu. Sonuç: Sonuç olarak her üç ajanın da antienflamatuar, antioksidan, antiapopitoitk ve güçlü otofaji ilişkili doku rejenerasyonu etkilerinin olduğu ve bu etkileri sayesinde ratlarda uygulanan laminektomi modelinde oluşan peridural fibrozisi azaltabildikleri bulundu. Anahtar kelimeler: Peridural, Epidural, Fibrozis, Post-laminektomi, Postoperatif, Spinal, Adezyon, Nöroşirurji, Laminektomi, Dura, Bariyer Destekleyen Kurumlar: Kırıkkale Üniversitesi Bilimsel Araştırma Proje (BAP) Koordinasyon Birimi (BAP Numarası: 2021/ 004)

Purpose: Peridural fibrosis tissue, which occurs in the late postoperative period, may cover the neural tissues and nerve roots and cause radicular symptoms and the necessity of applying surgical intervention to that area for these symptoms. Peridural scar tissue increases the risk of complications such as dural and nerve root injury when reoperation is required. Many drugs and methods have been tried to prevent or reduce peridural fibrosis, but a treatment method whose effectiveness has been accepted has not been established yet. This study investigated the effects of tramadol hydrochloride and levetiracetam on preventing peridural fibrosis in rats. Method: In this study, 32 male Wistar albino rats weighing 300-350 g were divided into groups as follows: Sham group (surgical intervention was performed but no pharmacological agent was administered, n=6+2); MP group (surgical intervention was performed and 10 mg/kg/day methylprednisolone sodium succinate was administered intraperitoneally for 14 days; n=6+2); TRA group (surgical intervention was performed and 0.6 mg/kg/day tramadol hydrochloride was administered intraperitoneally for 14 days; n=6+2); and LEV group (surgical intervention was performed and 15 mg/kg/day levetiracetam was administered intraperitoneally for 14 days; n=6+2). Thoracic 9, 10, and 11 standard laminectomies were performed on all subjects under sedation anesthesia, followed by drug treatments for 14 days. Four weeks after the surgical intervention, all animals were euthanized and their spinal columns removed as a block, divided into two parts passing through the middle of the laminectomy area. The proximal part was used for histopathological evaluations and the distal part for biochemical investigations. Results: In histopathological specimens, the intensity of peridural fibrosis was graded using hematoxylin-eosin staining and the density of collagen was graded using Masson-Trichrome staining. In immunohistochemical specimens, collagen and alpha-SMA densities were graded by staining with COL1A1 and ACTA2, respectively. TNF-?, IL-6, TGF-ß, CTGF, caspase-3, and GSH/GSSG levels were determined using the ELISA method. The levels of pAMPK, mTOR, pmTOR, and mTOR/p-mTOR were measured using the western blot. Histopathological and immunohistochemical evaluations revealed that methylprednisolone and tramadol were able to reduce the degree of peridural fibrosis, collagen density levels, and collagen formation. All three agents showed anti-inflammatory and antiapoptotic properties in reducing peridural fibrosis by decreasing TNF, IL-6, caspase-3, TGF?, and CTGF levels. Additionally, they also showed antioxidant activity by increasing GSH/GSSG levels. Finally, they maintained autophagy and related tissue regeneration in reducing peridural fibrosis by increasing pAMPK values and decreasing pmTOR levels. Conclusion: In conclusion, it was concluded that all three agents have anti-inflammatory, antioxidant, anti-apoptotic, and autophagy-related tissue regeneration properties, and thanks to these effects, they can reduce peridural fibrosis in the laminectomy model in rats. Keywords: Peridural, Epidural, Fibrosis, Post-laminectomy, Postoperative, Spinal, Adhesion, Neurosurgery, Laminectomy, Dura, Barrier Supporting Institutions: Kırıkkale University Scientific Research Project (BAP) Coordination Unit (BAP Number: 2021/ 004)