Deneysel Diyabet Modelinde İntraperitoneal ve Subkutan İnsülin Uygulanmasının Peritoneal Solüt Geçirgenliği ve Ultrafiltrasyon Üzerine Etkileri
1Besni Devlet Hastanesi, İç Hastalıkları Kliniği, ADIYAMAN
2Fırat Üniversitesi Tıp Fakültesi İç Hastalıkları Anabilim Dalı, Romatoloji Bilim Dalı, ELAZIĞ
Anahtar Kelimeler: Periton diyalizi, insülin, ultrafiltrasyon yetersizliği, Peritoneal dialysis, insulin, ultrafiltration insufficiency.
5.287 görüntülenme 3.110 indirme
Gereç ve Yöntem: Çalışmaya, 24 adet wistar albino türü sıçan alındı. Sıçanlar üç gruba ayrıldı. 1. grup kontrol grubu olarak kullanıldı. 60 mg/kg dozunda İP streptozosin uygulanarak diyabetik hale getirilen sıçanlardan 2. gruba İP, 3. gruba ise SC insülin uygulandı. 2 ay sonra tüm sıçanlara, peritoneal eşitlenme testi yapıldı ve UF miktarları hesaplandı.
Bulgular: Heriki diyabetik grupta, kontrol grubuyla karşılaştırıldığında, UF miktarlarında azalma vardı ve İP insülin grubundaki azalma anlamlıydı (p<0.001). İP insülin grubunda, SC insülin grubuna göre, kan şekeri regulasyonu daha iyi olmasına karşın (p<0.001), UF değerleri daha düşüktü (p<0.001).
Sonuç: Diyabetik periton diyalizi modelinde İP insülin uygulanması, olasılıkla peritoneal membranın geçirgenlik özelliklerini değiştirerek, UF yetersizliğine neden olmaktadır. ©2007, Fırat Üniversitesi, Tıp Fakültesi
Material and Methods: 24 wistar albino rats were included in the study and three groups were formed. The first group was the control one. IP insulin for the 2nd group and SC insulin for the 3rd group rats in which diabetes was induced by 60 mg/kg streptozocin were applied. 2 mounts later all the rats underwent peritoneal equilibration test and quantification of UF.
Results: When compared with the control group UF quantity decreased in two diabetic groups and the decrease in the IP insulin group was significant (p<0.001). Although the blood glucose regulation was much better (p<0.001), UF values of the IP insulin group were lower than those of the SC insulin group (p<0.001).
Conclusion: IP insulin application causes UF insufficiency in diabetic peritoneal dialysis model, probably by changing the membrane permeability characteristics. ©2007, Firat University, Medical Faculty
Giriş
PD uygulanan hastalarda, peritoneal membran yapı ve fonksiyonlarında zamanla birtakım değişiklikler ortaya çıkmaktadır. Peritoneal membranın mezotel hücrelerinde mikrovillüslerin sayısı azalmakta, bazen dejeneratif değişiklikler ortaya çıkmaktadır. Histokimyasal incelemelerde, hücre zarı ve sitoplazmasında enzim aktivitelerinde artış saptanmıştır. İnterstisiyel alanda tip III ve tip VI kollajen depolanması artmakta, ve sonuçta interstisyel fibroz gelişmektedir. Peritoneal membranda damar sayısı artmakta, kapiller duvarı endotel bazal membranında kalınlaşma ve bazal membranın reduplikasyonu ortaya çıkmaktadır. Damar duvarlarında tip IV kollajen birikimine bağlı fibrotik kalınlaşma ve hyalinozis gelişmektedir. Bu değişiklikler, periton diyaliz tedavisini sonlandırmada en önemli faktörlerden biri olan, UF yetmezliğine neden olmaktadır 6-9.
UF yetmezliğine birinci yıl sonunda %3, altıncı yıl sonunda ise %31 sıklığında rastlanmaktadır. Yüksek glukoz konsantrasyonlu solüsyonlar kullanılmasına karşın kuru ağırlığa ve normal kan basıncına ulaşılamaması, şiddetli tuz kısıtlamasına karşın semptomların devam etmesi, hastane tedavisi veya hemodiyaliz gerektirmesi, günde üç veya daha fazla %3.86 glukoz konsantrasyonlu sıvı kullanılmasına karşın hala sıvı dengesi kurulamaması ve daha objektif bir tanımla 4 saatlik peritoneal eşitleme testi (PET) sonunda %2.27 dekstrozla 100 ml'den, %3.86 dekstrozla 400 ml'den daha az UF yapılıyorsa UF yetmezliğinden bahsedilmektedir 10,11.
Altta yatan mekanizmalar tam olarak aydınlatılamamış olmakla birlikte, peritoneal fibroz, mezotelyal hücreler ve makrofajlardan sekrete edilen transforming growth faktör-β1 (TGF-β1) gibi büyüme faktörleri ve interlökin-1 gibi sitokinler ile ilişkilendirilmiştir. PD solüsyonlarının kronik irritasyon etkisi ve şiddetli ya da uzun süreli peritonitlerin, mezotel hücrelerini zedeleyerek peritoneal fibroz gelişimini başlattığı ileri sürülmektedir 12,13. PD'nde UF kaybına yol açan diğer önemli bir neden, vasküler endotelyal büyüme faktörü (VEGF) üretimindeki artışa bağlı neovaskülarizasyon ve vazodilatasyona ikincil peritoneal yüzey alanı artışıdır 14,15.
Diabetes mellitus (DM), birçok ülkede en sık kronik böbrek yetmezliği nedenidir. Diyabetik PD hastalarında glisemik kontrol, intraperitoneal (İP) veya subkutan (SC) insülin uygulanması ile sağlanabilir. İP yolla dengeli bir glukoz-insülin uygulamasının devam ettirilmesi, teorik olarak; daha iyi glukoz tüketimi, daha fizyolojik insülin verilmesi ve her iki maddenin de plazma konsantrasyonlarında büyük dalgalanmalar olmasının engellenmesini sağlar. İP insülin kullanılmasıyla; glisemi kontrolü ve beslenmenin iyileşmesi, hiperinsülineminin azalması ve çok sayıdaki günlük enjeksiyonun ortadan kaldırılması olasıdır 16,17. Ancak, İP insülinin periton membranı üzerine etkilerini inceleyen yeterli çalışma bulunmamaktadır. İn vivo çalışmalarda, insülinin TGF- β1 18 ve VEGF 19 gibi büyüme faktörlerinin üretimini artırdığı gösterilmiştir.
İnsülinin, peritoneal membranda fibrozis gelişiminde kilit rol oynadığı varsayılan TGF-β1 ve yeni damar oluşumlarını artırdığı gösterilmiş olan VEGF gibi büyüme faktörlerinin üretimini artırması, teorik olarak, insülinin de peritoneal fibroz ve UF yetmezliği gelişiminde rolü olabileceğini düşündürmektedir. Bu çalışmada, deneysel diyabetik sıçan modelinde, İP ve SC insülin uygulamasının peritoneal membranın UF kapasitesi üzerine olan etkilerinin incelenilmesi amaçlandı.
Materyal ve Metot
Sıçanlar randomize olarak sekizerli üç gruba ayrıldı. Birinci grup kontrol grubu (K) olarak alındı ve intakt peritonu görmek için herhangi bir tedavi uygulanmadı. Diğer sıçanlara 26 gauge'lık insülin enjektörüyle 60 mg/kg dozunda streptozosin, 0.25 ml sitratlı tamponda çözündürülerek, İP olarak uygulandı. 72 saat sonra, 12 saatlik açlık kan şekerleri ölçüldü. Açlık kan şekeri 250 mg/dl'nin üzerinde olan sıçanlar diyabetik olarak yorumlandı. Diyabetik sıçanlar 2. ve 3. gruplar olarak ikiye ayrıldı. İkinci (İPİ) gruptaki diyabetik sıçanlara, günde iki kez İP 20 cc/kg ringer laktat (RL) solüsyonu ve İP 3 Ü kristalize insülin; üçüncü (SCİ) gruptaki diyabetik sıçanlara ise günde iki kez İP 20 cc/kg RL solüsyonu ve 9 Ü SC kristalize insülin uygulandı. 2. ve 3. gruplarda, iki günde bir 12 saatlik açlık kan şekerleri ölçüldü. Tüm enjeksiyonlar 26 gauge'lık insülin iğnesiyle yapıldı. İP insülinler, peritoneal kavite içinde iyice dağılması açısından, RL solüsyonu ile verildi.
İki ay sonra, bir saatlik PET testi yapıldı. Bu açıdan, sıçanlara 20 ml 37ºC sıcaklıkta %2.27'lik PD solüsyonu İP yavaş şekilde verildi. Enjeksiyon sonrası, sıçanlar tekrar kafeslerine konuldu ve istedikleri kadar su içmelerine izin verildi. İP enjeksiyon sonrası, 55. dakikada, 60 mg/kg dozunda intramüsküler ketamin uygulandı. Sıçanlar tamamen bayıltıldıktan sonra, orta hat insizyonuyla, kısaltılmış PD kateteri yerleştirildi. Kateter kenarından dışarıya diyalizat sızması önlendi. PD kateteri yardımıyla diyalizat boşaltıldı. Kan örnekleri kardiyak ponksiyonla alındı.
Ependorf tüpleri içinde -20ºC'de bekletilen örnekler oda ısısında çözündürüldü. Standart laboratuar yöntemleriyle, diyalizat ve kan üre ve glukoz düzeyleri belirlendi. Verilen sıvı ile geri alınan sıvı farkı, net UF olarak ölçüldü. Diyalizat/plazma üre, ve D1/D0 glukoz (D0; PET testinde kullanılan PD sıvısının peritona verilmeden önceki glukoz miktarı, D1; geri alınan diyalizatın glukoz miktarı) oranları hesaplandı.
Çalışmada sonuçları, ortalama±standart sapma olarak gösterildi. İstatistiksel değerlendirmede SPSS 11.00 bilgisayar paket istatistik programı (SPSS İnc. Software Chicago, IL, USA) kullanıldı. Bağımsız gruplarda, gruplar arası fark Kruskal Wallis testi ile, gruplar arası farkın anlamlılığı ise Mann-Whitney U testi ile değerlendirildi. P<0.05 anlamlı olarak yorumlandı.
Bulgular
Tablo 1: İntraperitoneal ve subkutan insülin uygulanmasının peritoneal solüt geçirgenliği ve ultrafiltrasyon üzerine etkileri
İPİ ve SCİ gruplarında, kontrol grubuna göre; D/P üre oranında artış (her ikisi için, p<0.001), D1/D0 glukoz oranında azalma vardı (her ikisi için, p<0.001) (Şekil 1, 2). Her iki diyabetik grupta, kontrol grubu ile karşılaştırıldığında, UF miktarlarında azalma vardı ve İPİ grubundaki azalma anlamlı (p<0.001), SCİ grubundaki ise anlamsızdı (Şekil 3).
Şekil 1: İPİ ve SCİ uygulanan gruplarda, kontrol grubuna göre, Diyalizat/Plazma üre oranları artmaktadır.
Şekil 2: İP insülin uygulaması, SC uygulamadan daha iyi kan şekeri regülasyonu sağlamaktadır.
Şekil 3: İP insülin uygulaması, SC uygulamadan daha fazla UF yetmezliğine yol açmaktadır.
İPİ grubuyla SCİ grubu karşılaştırıldığında; D/P üre oranları arasında farklılık yokken, SCİ grubunda D1/D0 glukoz oranı anlamlı olarak azalmıştı (p<0.05). SCİ grubunda, İPİ grubunun yaklaşık iki katı UF sağlandı ve bu farklılık anlamlıydı (SCİ: 4.1±1.4 ml, İPİ: 2.3±0.5 ml; p<0.001).
Tartışma
SAPD'nde zamanla; peritoneal membranda interstisiyel fibroz, mezotel hücre soyulması, bazal membranın reduplikasyonu, vasküler duvarlarda fibroz ve hyalinizasyon gibi diyabetik mikroanjiopatiye benzer değişiklikler, vazodilatasyon ve neovaskülarizasyon meydana gelmektedir 6,32. Vazodilatasyon ve neovaskülarizasyon sonucu, peritoneal yüzey alanında artış olmaktadır 33,34. Bu yapısal değişiklikler, düşük molekül ağırlıklı solütlerin peritoneal membrandan transportunu artırmakta, ve SAPD'nden ayrılmanın en önemli nedeni olan UF yetmezliğine yol açmaktadır 35. Peritoneal fibroz gelişimi, mezotel hücresi ve makrofajlardan salınan büyüme faktörleri ve sitokinler ile ilişkilendirilmektedir. Endotelyal ve mezotelyal hücrelerin yüksek glukoz içerikli sıvılarla karşılaşması, VEGF 36,37 ve TGF-β 38,39 ekspresyonunu artırmaktadır. Peritoneal membranın kronik olarak yüksek glukoz konsantrasyonu ile karşılaşmasının, peritoneal değişikliklerin gelişiminde anahtar rol oynadıkları düşünülen VEGF ve TGF-β1 aracılığıyla, mikrovasküler proliferasyon ve submezotelyal fibroza neden olduğu in vivo olarak gösterilmiştir 40,41.
Morrisey ve arkadaşları 18, renal proksimal tubuluste insülinin TGF-β1 üzerine etkilerini inceledikleri çalışmalarında, insülinin TGF-β1 sentezini artırdığını belirlemişlerdir. Bu çalışmada, hücrelerin, insülinle stimüle edildiklerinde, tip IV kollajen mRNA ekspresyonu ve ekstraselüler matrikste birikimine neden oldukları saptanmıştır 18. Diğer çalışmalarda da, insülin ve IGF-1'in, farklı hücre sistemlerinde, VEGF mRNA ekspresyonunu artırdığı belirlenmiştir 19,42-44.
Çalışmamızda, diyabetik sıçanlarda peritoneal membran solüt geçirgenliğinin arttığı; transkapiller UF miktarının ise, özellikle İPİ grubunda, azaldığı ortaya konuldu. Kontrol grubuyla karşılaştırıldığında; UF kaybı İPİ grubunda anlamlı, SCİ grubunda ise azalmaya karşın anlamlı değildi. Bu durum, İPİ'nin lokal olarak peritoneal membranda, olasılıkla TGF-β1 ve VEGF sentezini artırarak, birtakım değişikliklere neden olduğunu düşündürmektedir. Kan şekeri regülasyonunun İPİ grubunda, SCİ grubuna göre, daha iyi olmasına karşın UF miktarının daha az olması da, insülinin, peritoneal membranda UF yetmezliğine yol açan değişikliklere neden olabileceği görüşünü desteklemektedir.
Sonuç olarak; diyabetik PD hastalarında İPİ uygulaması, daha iyi kan şekeri regülasyonu sağlamasına karşın, UF yetmezliğine yol açmaktadır. Bu nedenle, diyabetik PD hastalarında glisemik kontrolun sağlanması açısından, insülin gereksinimlerinin SC yoldan sağlanması gerektiğini düşünmekteyiz. İnsülinin peritoneal membranda hangi histopatolojik değişiklikler sonucu UF yetmezliğine yol açtığı konusunda kontrollü çalışmalar gerekmektedir.
Kaynaklar
1)Gillerot G, Goffin E, Michel C, et al. Genetic and clinical factors
2)influence the baseline permeability of the peritoneal membrane.
3)Kidney Int 2005; 67: 2477-2487.
4)Mactier RA, Nolph KD. Peritoneal dialysis. In: Massry SG,
5)Glassock RJ. Textbook of nephrology. 2. edition, Baltimore:
6)Williams and Wilkins, 1989: 1403-1410.
7)Twardowski ZJ. Pathophysiology of peritoneal transport. Contrib
8)Nephrol 2006; 150: 13-19.
9)Margetts P, Churchill DN. Acquired ultrafiltration dsyfunction in
10)peritoneal dialysis patients. J Am Soc Nephrol 2002; 13: 2787-
11)2794.
12)Gillerot G, Devuyst O. Molecular mechanisms modifying the
13)peritoneal membrane exposed to peritoneal dialysis. Clin Nephrol
14)2003; 60: 1-6.
15)Rubin J, Herrera GA, Collins D. An autopsy study of the
16)peritoneal cavity from patients on continuous ambulatory
17)peritoneal dialysis. Am J Kidney Dis 1991; 18: 97-102.
18)Fracasso A, Baggio B, Ossi E, et al. Glycosaminoglycans prevent
19)the functional and morphological peritoneal derangement in an
20)experimental model of peritoneal fibrosis. Am J Kidney Dis
21)1999; 33: 105-110.
22)Honda K, Nitta K, Horita S, et al. Accumulation of advanced
23)glycation end products in the peritoneal vasculature of continuous
24)ambulatory peritoneal dialysis patients with low ultrafiltration.
25)Nephrol Dial Transplant 1999; 14: 1541-1549.
26)Struijk DG, Douma CE. Future researc hin peritoneal dialysis
27)fluids. Semin Dial 1998; 11: 207-212.
28)Shetty A, Oreopoulos DG. Ultrafiltration failure in CAPD. J
29)Postgrad Med 1994; 40: 185-193.
30)Krediet RT. The peritoneal membrane in chronic peritoneal
31)dialysis. Kidney Int 1999; 55: 341-356.
32)Chaimovitz C. Peritoneal dialysis. Kidney Int 1994; 45: 1226-
33)1240.
34)Dobbie JV. Pathogenesis of peritoneal fibrosing syndromes
35)(sclerosing peritonitis) in peritoneal dialysis. Perit Dial Int 1992;
36)12: 14-27.
37)Zweers MM, de Waart DR, Smit W, Struijk DG, Krediet RT.
38)Growth factors VEGF and TGF-Β in peritoneal dialysis. J Lab
39)Clin Med 1999; 134: 124-132.
40)Pecoits-Filho R, Araujo MR, Lindholm B, et al. Plasma and
41)dialysate IL-6 and VEGF concentrations are associated with high
42)peritoneal solute transport rate. Nephrol Dial Transplant 2002;
43)17: 1480-1486.
44)Khanna R, Oreopoulos DG. Peritoneal dialysis in diabetic end
45)stage renal disease. J Diabetic Compl 1989; 3: 12-17
46)Selam J-L, Raccah D, Jean-Didier N, et al. Randomized
47)comparison of metabolic control achieved by intraperitoneal
48)insulin infusion with implantable pumps versus intensive
49)subcutaneous insulin therapy in type I diabetic patients. Diabetes
50)Care 1992; 15: 53-58.
51)Morrisey K, Evans RA, Wakefield L, Philips AO. Translational
52)regulation of renal proximal tubular epithelial cell transforming
53)growth factor ¥â1 generation by insulin. Am J Pathol 2001; 159:
54)1905-1915.
55)Miele C, Rochford JJ, Filippa N, Giorgetti-Peraldi S, Van
56)Obberghen E. Insulin and IGF-1 induce vascular endothelial
57)growth factor mRNA expression via different signaling pathways.
58)J Biol Chem. 2000; 275: 21695-21702.
59)Excerpts from the USRDS 1996 Annual Date Report. Am J
60)Kidney Dis 1996; 28: 93-102.
61)Rocco MV, Flanigan MJ, Beaver S, et al. Report from the 1995
62)Core Indicators for Peritoneal Dialysis Study Group. Am J
63)Kidney Dis 1997; 30: 165-173
64)Cocchi R, Esposti ED, Fabbri A, et al. Prevalence of hypertension
65)in patients on peritoneal dialysis: results of an Italian multicentre
66)study. Nephrol Dial Transplant 1999; 14: 1536-1540.
67)Rahman M, Dixit A, Donley V, et al. Factors associated with
68)inadequate blood pressure control in hypertensive hemodialysis
69)patients. Am J Kidney Dis 1999; 33: 498-506.
70)Gunal AI, Duman S, Ozkahya M, et al. Strict volume control
71)normalise hypertension in peritoneal dialysis patients. Am J
72)Kidney Dis 2001; 37: 588-593.
73)Fishbane S, Natke E, Maesaka JK. Role of volume overload in
74)dialysis-refractory hypertension. Am J Kidney Dis 1996; 28: 257-261
75)Wong PN, Mak SK, Lo KY, Tong GM, Wong AK. Factors
76)associated with poorly-controlled hypertension in continuous
77)ambulatory peritoneal dialysis patients. Singapore Med J 2004;
78)45: 520-524.
79)Stoenoiu MS, De Vriese AS, Brouet A, et al. Experimental
80)diabetes induces functional and structural changes in the
81)peritoneum. Kidney Int 2002; 62: 668-678.
82)Selgas R, Fernandez-Reyes MJ, Bosque E, et al. Functional
83)longevity of the human peritoneum: how long is continuous
84)peritoneal dialysis possible? Am J Kidney Dis 1994; 23: 64-73.
85)Lamb EJ, Worrall J, Buhler R, et al. Effect of diabetes and
86)peritonitis on the peritoneal equilibration test. Kidney Int 1995;
87)47: 1760-1767.
88)Serlie MJ, Struijk DG, de Blok K, Krediet RT. Differences in
89)fluid and solute transport between diabetic and nondiabetic
90)patients at the onset of CAPD. Adv Perit Dial 1997; 13: 29-32.
91)Rubin J, Nolph K, Arfania D, et al. Influence of patient
92)characteristics on peritoneal clearances. Nephron 1981; 27: 118-121
93)Honda K, Nitta K, Horita S, Yumura W, Nihei H. Morphological
94)changes in the peritoneal vasculature of patients on CAPD with
95)ultrafiltration failure. Nephron 1996; 72: 171-176.
96)Struijk DG, Krediet RT, Koomen GCM, et al. A prospective
97)study of peritoneal transport in CAPD patients. Kidney Int 1994;
98)45: 1739-1744
99)Mateijsen MA, van der Wal AC, Hendriks Pm, et al. Vascular
100)and interstitial changes in the peritoneum of CAPD patients with
101)peritoneal sclerosis. Perit Dial Int 1999; 19: 517-525.
102)Kawaguchi Y, Hasegawa T, Nakayama M, Kubo H, Shigematu
103)T. Issues affecting the longevity of the continuous peritoneal
104)dialysis therapy. Kidney Int 1997; 52: 105-107.
105)Seo MJ, Oh SJ, Kım SI, et al. High glucose dialysis solutions
106)increase synthesis of vascular endothelial growth factors by
107)peritoneal vascular endothelial cells. Perit Dial Int 2001; 21: 35-40
108)Ha H, Cha MK, Choı HN, Lee HB: Effects of peritoneal dialysis
109)solutions on the secretion of growth factors and extracellular
110)matrix proteins by human peritoneal mesothelial cells. Perit Dial
111)Int 2002; 22: 171-177.
112)Kang DH, Hong YS, Lim HJ, et al. High glucose dialysis solution
113)and spent dialysate stimulate the synthesis of transforming
114)growth factor beta 1 of human peritoneal mesothelial cells: effect
115)of cytokine costimulation. Perit Dial Int 1999; 19: 221-230.
116)Ha H, Yu MR, Lee HB. High glucose-induced PKC activation
117)mediates TGF-beta 1 and fibronectin synthezis by peritoneal
118)mesothelial cells. Kidney Int 2001; 59: 463-470.
119)De Vriese AS, Tilton RG, Stephan CC, Lameire NH. Vascular
120)endothelial growth factor is essential for hyperglycemia-induced
121)structural and functional alterations of the peritoneal membrane. J
122)Am Soc Nephrol 2001; 12: 1734-1741.
123)De Vriese AS, Flyvbjerg A, Mortıer S, et al. Inhibition of the
124)interaction of AGE-RAGE prevents hyperglycemia-induced
125)fibrosis of the peritoneal membrane. J Am Soc Nephrol 2003; 14:
126)2109-2118.
127)Warren RS, Yuan H, Matli MR, Ferrara N, Donner DB. Induction
128)of vascular endothelial growth factor by insulin-like growth
129)factor 1 in colorectal carcinoma. J Biol Chem 1996; 271: 29483-
130)29488.
131)Goad DL, Rubin J, Wang H, Tashjian AH Jr, Patterson C.
132)Enhanced expression of vascular endothelial growth factor in
133)human SaOS-2 osteoblast-like cells and murine osteoblasts
134)induced by insulin-like growth factor I. Endocrinology 1996; 137:
135)2262-2268.
136)Punglia RS, Lu M, Hsu J, et al. Regulation of vascular endothelial
137)growth factor expression by insulin-like growth factor I. Diabetes
138)1997; 46: 1619-1626.
© 2007 Fırat Tıp Dergisi. Tüm hakları saklıdır.