Discusión de El Pretratamiento con Alopurinol disminuye la Translocación

Los procesos de isquemia intestinal relacionados con bajo gasto cardiaco guardan relación con el gasto cardiaco global47 y se entienden a la luz del compromiso de la microcirculación. Hasta hace dos décadas, la reperfusión que seguía a los procesos de isquemia se consideraba simplemente la reversión de la situación de bajo flujo. El trabajo de Parks demostró que el daño morfológico de la mucosa intestinal era peor tras un periodo de tres horas de isquemia y una hora de reperfusión, que después de cuatro horas de isquemia48. Granger y Parks responsabi­lizaron a los radicales libres de oxígeno como causantes de la injuria por reperfusión. McCord fue el primero en postular la capacidad de la xantina-oxidasa para generar radicales libres de oxígeno 49 y afirmó que el detonante para la producción de radicales libres era dicha enzima. La xantina-oxidasa se deriva de la xantina deshidrogenasa en condiciones de bajo aporte de oxígeno50. Esta teoría es aceptada aún en la actualidad, a pesar de haber sido propuesta hace más de 20 años 28,51-54.

El papel de la xantina-oxidasa en el proceso de isquemia-reperfusión sólo puede ser demostrado de manera indirecta, como a través de la observación de un aumento de radicales libres de oxígeno durante la reperfusión intestinal55,56. De otra parte, la administración de enzimas antioxidantes ha logrado limitar la lesión por reperfusión57,58. En numerosos estudios se ha demostrado la capacidad del alopurinol (inhibidor de xantina-oxidasa) para limitar la lesión por isquemia-reperfusión en el intestino y en otros tejidos59-63. Nuestro experimento demostró una gran efectividad en la protección contra el daño morfológico por parte del alopurinol. Esto confirma el papel protagónico que juega la xantina-oxidasa en la lesión por reperfusión intestinal. Nuestros resultados contrastan con los de Nalini, quien encontró que, a pesar de una disminución de la actividad de xantina-oxidasa en 80 % con una dieta rica en tungsteno y libre de molibdeno, no hubo efecto sobre la lesión por isquemia-reperfusión56. De manera interesante, García encontró que cuando un grupo de ratas pretratadas con alopurinol por un día, se compara con otro pretratado por una hora antes de la isquemia, el grado de lesión se limita solamente en el primer caso, y la protección fue atribuible a los niveles intestinales del medicamento y no a la inhibición de la xantina-oxidasa61. A la luz de esos hallazgos, nuestros resultados protectores del alopurinol podrían haber ocurrido por mecanismos aún no dilucidados.

Este estudio tiene alguna limitación en cuanto a su capacidad de generalizar, pues ha demostrado protección del alopurinol sobre la lesión por isquemia-reperfusión cuando se administra antes del inicio de la injuria isquémica. Se puede decir que, en la práctica, salvo en situaciones específicas como la reparación de aneurisma de aorta abdominal, los pacientes reciben atención cuando el daño isquémico se ha instaurado, lo que restaría importancia a nuestros hallazgos. Esta misma preocupación ha sido evidenciada por Horne en un estudio que empleó diferentes estrategias para disminuir el estrés oxidativo64. Sin embargo, Dawiskiba encontró que, cuando se administra alopurinol durante la isquemia intestinal, conserva sus propiedades protec­toras65. Esto se puede deber a propiedades del medica­mento muy ocasionalmente mencionadas en la literatura científica. Su efecto más importante es la protección de los depósitos celulares de fuentes de energía mediante la inhibición de xantina-oxidorredutasas66,67, lo que se traduce en preservación de la relación aporte-consumo de oxígeno durante la isquemia y, por ende, reducción en la generación de radicales libres de oxígeno durante la reperfusión68.

Por último, este estudio tiene una muestra pequeña de animales, lo que limitaría la validez de los hallazgos. Sin embargo, las diferencias halladas fueron tan contunden­tes, que es fácil predecir que en una muestra de mayor tamaño, los resultados no cambiarían. Por el diseño del estudio, tampoco se puede evaluar la superviviencia de los animales para cada grupo. A pesar de su simplici­dad, nuestro experimento permite sacar conclusiones acerca de los efectos del alopurinol sobre la isquemia y la reperfusión intestinales. Aunque el mecanismo para la protección del alopurinol no se ha esclarecido en su totalidad, su papel protector en modelos animales se ha demostrado. El empleo de alopurinol en isquemia intestinal en humanos debe ser evaluado, especialmente, en casos en que la isquemia se puede anticipar.

En conclusión, la administración de alopurinol an­tes del daño isquémico intestinal, reduce los cambios morfológicos ocasionados por isquemia-reperfusión. El efecto benéfico se demostró con el pretratamiento durante tres días. Si el efecto protector del fármaco se debe exclusivamente a inhibición de la xantina-oxidasa, sigue siendo motivo de controversia.

Pretreatment with allopurinol reduces bacterial translocation and ameliorates the morphological changes of the intestinal mucosa in an intestinal ischemia-reperfusion rat model

Abstract

Objective: To evaluate the protective effect of pretreatment with allopurinol in an intestinal ischemia-reperfusion injury rat model.

Materials and methods: A controlled animal trial was conducted; 10 Wistar rats were kept under controlled conditions for three days. One group (n=5) received allopurinol 50 mg/kg per day for the 3-day period and an additional dose immediately prior to surgical mesenteric artery clamping (60 minutes) and reperfusion (60 minutes). The other group (n=5) did not receive the medication. Hystologic analysis of intestinal mucosa by means of Chou grading system was performed, and blood cultures from the heart were withdrawn.

Results: Positive blood cultures were found in 20% of the allopurinol group as compared with 100% in the control group (p<0.0001). Deep mucosal lesion was evidence in all cases. Allopurinol pretreatment reduced significantly the ischemia-reperfusion injury (p<0.001).

Conclusions: Allopurinol administration prior to intestinal ischemia ameliorated morphologic changes related to the ischemia-reperfusion process. The beneficial effect of allopurinol was demonstrated with pretreatment for three days.

Key words: allopurinol; ischemia; reperfusion injury; free radicals; bacterial translocation.

Referencias

1. Gelman S, Mushlin PS. Catecholamine-induced changes in the splanchnic circulation affecting systemic hemodynamics. Anesthesiology. 2004;100:434-9.
2. Chang PI, Rutlen DL. Effects of beta-adrenergic agonists on splanchnic vascular volume and cardiac output. Am J Physiol. 1991;261:H1499-507.
3. Brooksby GA, Donald DE. Dynamic changes in splanchnic blood flow and blood volume in dogs during activation of sympathetic nerves. Circ Res. 1971;29:227-38.
4. Scott-Douglas NW, Robinson VJ, Smiseth OA, Wright CI, Manyari DE, Smith ER, et al. Effects of acute volume loading and hemorrhage on intestinal vascular capacitance: a mechanism whereby capacitance modulates cardiac output. Can J Cardiol. 2002;18:515-22.
5. Rothe CF. Control of capacitance vessels. In: Shepherd AP, Granger DN, editors. Physiology of the intestinal circulation. New York: Raven; 1984. p. 73.
6. Rochat MC. An introduction to reperfusion injury. Compend Contin Educ Pract Vet. 1991;13:923-30.
7. Kong SE, Blennerhassett LR, Heel KA, McCauley RD, Hall JC. Ischaemia-reperfusion injury to the intestine. Aust NZ J Surg. 1998;68:554-61.
8. Moore FA, Sauaia A, Moore EE. Postinjury multiple organ failure: a bimodal phenomenon. J Trauma. 1996;40:501-12.
9. Deitch EA. Multiple organ failure: Pathophysiology and poten­tial future therapy. Ann Surg. 1992;216:117-34.
10. Deitch EA, Da-Zhong XU, Lu Q. Gut lymph hypothesis of early shock and trauma-induced multiple organ dysfunction syndrome: A new look at gut origin sepsis. J Organ Dysfunct. 2006;2:70-9.
11. Ivatory RR, Simon RJ, Islam S, Fueg A, Rohman M, Stahl WM. A prospective, randomized study of end points of resuscitation after major trauma: Global oxygen transport indices versus organ-specific gastric mucosal pH. J Am Coll. 1996;183:145- 54.
12. Deitch EA. Intestinal permeability is increased in burn patients shortly after injury. Surgery. 1990;107:411-6.
13. Rush BF, Sori AJ, Murphy TF, Smith S, Flanagan JJ, Machiedo GW. Endotoxemia and bacteremia during hemorrhagic shock. Ann Surg. 1998;207:549-54.
14. Doig CJ, Sutherland LR, Sandham JD, Fick GH, Verhoef M, Meddings JB. Increased intestinal permeability is associated with the development of multiple organ dysfunction syndrome in critically ill ICU patients. Am J Respir Crit Care Med. 1998;158:444-51.
15. Pober JS, Cotran RS. Cytokines and endothelial cell biology. Physiol Rev 1990;70:427-51.
16. Goodman ER, Kleinstein E, Fusco AM, Quinlan DP, Lavery R, Livingston DH, et al. Role of interleukin 8 in the genesis of acute respiratory distress syndrome through an effect on neutrophil apoptosis. Arch Surg. 1998;133:1234-9.
17. Patrick DA, Moore FA, Moore EE, Barnett CC, Silliman CC. Neutrophil priming and activation in the pathogenesis of postinjury multiple organ failure. New Horiz. 1996;4:194- 210.
18. Langenfeld J, Livingston DH, Machiedo GW. Red blood cell deformability is an early indicator of infection. Surgery. 1991;110:398-403.
19. Livingston DH, Gentile P, Malangoni MA. Bone marrow failure after hemorrhagic shock. Circ Shock. 1990;30:255-63.
20. Balzan S, De Almeida C, De Cleva R, Zilberstein B, Cecconello I. Bacterial translocation: Overview of mechanisms and clinical impact. J Gastroenterol Hepatol. 2007;22:464-71.
21. Moore FA, Moore EE, Poggetti R, McAnena OJ, Peterson VM, Abernathy CM, et al. Gut bacterial translocation via the portal vein: A clinical perspective with major torso trauma. J Trauma. 1991;31:629-38.
22. Lewis A, Harkin DW, D’Sa AA, McCallion K, Halliday MJ, Campbel, FC. Primed neutrophils in the venous effluent convert local to systemic inflammation after limb ischaemia-reperfusion injury. Br J Surg. 2001;88(Supp.1):3.
23. Ramaiah SK, Jaeschke H. Role of neutrophils in the patho­genesis of acute inflammatory liver injury. Toxicol Pathol. 2007;35:757-66.
24. Moore FA, Moore EE, Poggetti R, McAnena OJ, Peterson VM, Abernathy CM, et al. Gut bacterial translocation via the portal vein: A clinical perspective with major torso trauma. J Trauma. 1991;31:629-38.
25. Magnotti LJ, Upperman JS, Xu DZ, Lu Q, Deitch EA. Gut derived mesenteric lymph but not portal blood increases endo­thelial cell permeability and potentiates lung injury following hemorrhagic shock. Ann Surg. 1998;228:518-27.
26. Davidson MT, Deitch EA, Lu Q, Osband A, Feketeova E, Nemeth ZH, et al. A study of the biologic activity of trauma­hemorrhagic shock mesenteric lymph over time and the relative role of cytokines. Surgery. 2004;136:32-41.
27. Nastos C, Kalimeris K, Papoutsidakis N, Defterevos G, Pafiti A, Kalogeropoulou H, et al. Antioxidant treatment attenuates intestinal mucosal damage and gut barrier dysfunction after major hepatectomy. Study in a porcine model. J Gastrointest Surg. 2011;15:809-17.
28. Schoenberg MH, Beger HG. Reperfusion injury after intestinal ischemia. Crit Care Med. 1993;21:1376-87.
29. Peters-Scholte C, Braun K, Koster J, Kops N. Effects of al­lopurinol and deferoxamine on reperfusion injury of the brain in newborn piglets after neonatal ihipoxia-ischemia. Pediatr Res. 2003;54:516-22.
30. Yang H, Sheng Z, Guo Z, Shi Z, Lu J, Chai J, et al. Oxygen free radical injury and its relation to bacterial and endotoxin translocation after delayed fluid resuscitation: clinical and experimental study. Chin Med J (Engl). 1997;110:118-24.
31. Tandon P, García-Tsao G. Bacterial infections and multiorgan failure in cirrosis. Semin Liver Dis. 2008;28:26-42.
32. Taylor DE. Reviving the motor of multiple organ dysfunction síndrome: Gut dysfunction in ARDS and multiorgan failure. Respir Care Clin North Am. 1998;4:611-31.
33. Moore FA. The role of the gastrointestinal tract in post-injury multiple organ failure. Am J Surg. 1999;178:449-53.
34. Hassoun HT, Kone BC, Mercer DW, Moody FG, Weisbrodt NW, Moore FA. Post-injury multiple organ failure: the role of the gut. Shock. 2001;15:1-10.
35. Pastores SM, Katz DP, Kvetan V. Splachnic ischemia and gut mucosal injury in sepsis and the multiple organ dysfunction síndrome. Am J Gastroenterol. 1996;91:1697-710.
36. Nieuwenhuijzen GA, Goris RJ. The gut: The motor of multiple organ dysfunction syndrome? Curr Opin Nutr Metab Care. 1999;2:399-404.
37. Taylor DE, Piantadosi CA. Oxidative metabolism in sepsis and sepsis síndrome. J Crit Care. 1995;10:122-35.
38. Fares PL, Simon RJ, Martella AT. Intestinal permeability cor­relates with severity of injury in trauma patients. J Trauma. 1998;44:1031-6.
39. Koike K, Moore EE, Moore FA. Gut ischemia/reperfusion produces lung injury independent of endotoxin. Crit Care Med. 1994;22:1438-44.
40. Cem T, Ayhan K, Kessaf A. Prevention of deleterious effects of reperfusion injuryusing one week high dose allopurinol. Dig Dis Sci. 2001;40:430-7.
41. Dawiskiba T, Pupka A, Skora J, Janczak D, Pawtowski S, Krawczyk Z et al. The effect of allopurinol on intestinal ischemia-reperfusion injury development – the new approach. Chirurgia Polska. 2007;9:25-33.
42. Chiu CJ, McArdle AH, Brown R, Scott HJ, Gurd FN. Intestinal mucosal lesions in low-flow states. A morphological, hemody­namic and metabolic reappraisal. Arch Surg. 1970;101:478-83.
43. Peto K, Nemeth N, Brath E, Takacs IE, Baskurt OK, Meisel­man HJ, et al. The effects of renal ischemia-reperfusion on hemorheological factors: Preventive role of allopurinol. Clin Hemorheol Microcirc. 2007;37:347-58.
44. Ping-Guo Liu, Song-Qing He, Yan-Hong Z, Jian Wu. Pro­tective effects of apocynin and allopurinol on ischemia/ reperfusion-induced liver injury in mice. World J Gastroenterol. 2008;14:2832-7.
45. Guide for the care and use of laboratory animals. NIH. Wash­ington, D.C.: National Academy Press; 1996. p. 11-40.
46. Mrad A. Ética en la investigación con modelos animales experimentales. Alternativas y las 3 R´s de Russell. Una res­ponsabilidad y un compromiso ético que nos compete a todos. Rev Colomb Bioética. 2006;1:163-83.
47. Guyton AC, Jones CE, Coleman TG. Normal cardiac output and its variation. In: Guyton AC, Joes CE, Coleman TG, editors. Cardiac output and its regulation. Second edition. Philadelphia: WB Saunders Company; 1973. p. 3-29.
48. Parks DA, Granger DN. Contributions of ischemia and reperfu­sion to mucosal lesion. Am J Physiol. 1986;250:G749-53.
49. McCord JM, Fridovich I. The reduction of cytochrome c by milk xanthine oxidase. J Biol Chem. 1968;243:5753-60.
50. McCord JM, Roy RS. The pathophysiology of superoxide: Roles in inflammation and ischemia. Can J Physiol Pharmacol. 1982;60:1346-52.
51. Parks DA, Bulkley GB, Granger DN, Hamilton SR, McCord JM. Ischemic injury in the cat small intestine: Role of super­oxide radicals. Gastroenterology. 1982;82:9-15.
52. Granger DN, McCord JM, Parks DA, Hollwarth ME. Xan­thine oxidase inhibitors attenuate ischemia-induced vascular permeability changes in the cat intestine. Gastroenterology. 1986;90:80-4.
53. Meneshian A, Bulkley GB. The physiology of endothelial xan­thine oxidase: From urate catabolism to reperfusion injury to inflammatory signal ransduction. Microcirculation. 2002;9:161- 75.
54. Parks DA, Williams TK, Beckman JS. Conversion of xanthine dehydrogenase to oxidase in ischemic rat intestine: a reevalu­ation. Am J Physiol. 1988;254:768-74.
55. Fan H, Sun B, Gu Q, Lafond-Walker A, Cao S, Becker LC. Oxygen radicals trigger activation of NF-kappaB and AP-1 and upregulation of ICAM-I in reperfused canine heart. Am J Physiol. 2002;282:H1778-86.
56. Nalini S, Mathan MM, Balasubramanian KA. Oxygen free radi­cal induced damage during intestinal ischemia/reperfusion in normal and xanthine oxidase deficient rats. Mol Cell Biochem. 1993;124:59-66.
57. Parks DA, Bulkley GB, Granger DN, Hamilton SR, McCord JM. Ischemic injury in the cat small intestine: Role of super­oxide radicals. Gastroenterology. 1982;82:9-15.
58. Kacmaz M, Ozturk HS, Karaayvaz M, Guven C, Durak I. En­zymatic antioxidant defence mechanism in rat intestinal tissue is changed after ischemia-reperfusion. Effects of allopurinol plus antioxidant combination. Can J Surg. 1999;42:427-31.
59. Akgur F, Olguner M, Yenici O, Gokden M, Aktung T, Yilmaz M, et al. The effect of allopurinol pretreatment on intestinal hypoperfusion encountered after correlation of intestinal vol­vulus. J Pediatr Surg. 1996;31:1205-7.
60. llhan H, Alatas O, Tokar B, Olak O, Pasaoglu O, Koku N. Effects ofthe anti-ICAM-1 monoclonal antibody, allopurinol, and methylene blue on intestinal reperfusion injury. J Pediatr Surg. 2003;38 1591-5.
61. García JG, Rollan CM, Enríquez R, Madruga MH, Mariño- Hernández E, Macías-Núñez JF, et al. Improved survival in in­testinal ischemia by allopurinol not related to xanthine-oxidase inhibition. J Surg Res. 1990;48:144-6.
62. Kacmaz M, Ozturk HS, Karaayvaz M, Guven C, Durak I. Enzymatic antioxidant defense mechanism in rat intesti­nal tissue is changed after ischemia-reperfusion. Effects of allopurinol plus antioxidant combination. Can J Surg. 1999;42:427-31.
63. Megison SM, Horton JW, Chao H, Walker PB. Prolonged survival and decreased mucosal injury after low-dose enteral allopurinol prophylaxis in mesenteric ischemia. J Pediart Surg. 1990;25:917-21.
64. Horne MM, Pascoe PJ, Ducharme NG, Barker IK, Grovum WL. Attempts to modify reperfusion injury of equine jejunal mucosa using dimethylsulfoxide, allopurinol and intraluminal oxygen. Vet Surg. 1994;23:241-9.
65. Dawiskiba T, Pupka A, Skora J, Janczak D, Pawtowski S, Krawczyk Z, et al. The effect of allopurinol on intestinal ischemia-reperfusion injury development – the new approach. Chirurgia Polska. 2007;9:25-33.
66. Godin DV, Bhimji S. Effects of allopurinol on myocardial ischemic injury induced by coronary artery ligation and reper­fusion. Biochem Pharmacol. 1987;36:2101-7.
67. Peterson DA, Kelly B, Gerrard JM. Allopurinol can act as an electron transfer agent. Is this relevant during reperfusion injury? Biochem Biophys Res Commun. 1986;137:76-9.
68. van den Hoek TL, Li C, Shao Z, Schumacker PT, Becker LB. Significant levels of oxidants are generated by isolated car­diomyocytes during ischemia prior to reperfusion. J Mol Cell Cardiol. 1997;29:2571-83.

---

Correspondencia: Efraín Riveros, MD
Correo electrónico: efrriveros@uniboyaca.edu.co
Tunja, Colombia