Effects of Pentoxifylline and Vitamin E on the Bilateral Ovary After Experimental Ovarian Ischemia

Abstract

Pentoxifylline (PTX) and vitamin E inhibit the release of superoxide and hydroxyl radicals, and PTX improves capillary flow and tissue oxygenation. This experimental study was designed to determine the effects of PTX and vitamin E in the ovary after unilateral ovarian ischemia reperfusion (I-R) in albino Wistar rats. A vascular clamp was placed on the left ovary for 4 hours in all groups except for the control group. Following this, in the ischemia (I) group bilateral ovariectomy was performed. Saline, PTX, vitamin E, and PTX plus vitamin E were infused 30 min before reperfusion in the reperfusion (R), pentoxifylline (P), vitamin E (E), and pentoxifylline plus vitamin E (PE) groups, respectively. After 4 hours of reperfusion, the ovaries were removed for biochemical and histologic examination. MDA levels of bilateral ovaries in the PE group were significantly lower than in the E group (p < 0.0033). NO levels of bilateral ovaries in the PE group were significantly lower than in the P and E groups (p < 0.0033). Massive hemorrhage was determined in the ipsilateral ovaries of the R group. Hemorrhage was minimal or moderate in the ipsilateral ovaries of other groups. The contralateral ovaries showed congestion in different degrees. The contralateral ovaries of the group PE and the bilateral ovaries of the control group showed no pathological changes. PTX and vitamin E given together seems to be more effective in reducing I-R injury in ovarian tissue compared to administration of PTX, or vitamin E alone. However, further studies are required to evaluate the effective dose and duration of PTX and vitamin E on bilateral ovaries.

Résumé

Pentoxifylline (PTX) et la vitamine E inhibent le re-largage des radicaux super oxydes et hydroxyles et améliore le flux capillaire et l'oxygénation tissulaire. Cette étude expérimentale a été réalisée pour déterminer les effets de PTX et de la vitamine E sur l'ovaire après ischémie reperfusion (I-R) unilatérale de l'ovaire chez les rats Wistar albinos. Un clamp vasculaire était placé sur l'ovaire gauche pendant 4 heures dans tous les groupes excepté pour le groupe contrôle. A la suite de ceci, dans le groupe 1, une ovariectomie bilatérale était réalisée. Du sérum salé, PTX, de la vitamine E, et PTX + vitamine E était perfusé pendant 30 minutes avant la reperfusion, dans le groupe R reperfusion, dans le groupe P pentoxifylline, dans le groupe E vitamine E et dans le groupe PE pentoxifylline + vitamine E. Après 4 heures de reperfusion, les ovaires étaient enlevés pour une étude biochimique et histologique. Le niveau de MDA des ovaires du groupe PE était significativement plus bas que dans le groupe E (p < 0,0033). Le taux de NO dans les ovaires du groupe PE était significativement plus bas que dans le groupe P et dans le groupe E (p < 0,0033). Une hémorragie massive était observée dans les ovaires ipsilatéraux du groupe R. Une hémorragie minime ou modérée dans les ovaires ipsilatéraux des autres groupes. Les ovaires controlatéraux montraient un œdème d'importance variable. Les ovaires du groupe PE et les ovaires du groupe contrôle ne montraient aucune modification. PTX et la vitamine E donnés ensemble semblent être plus efficaces pour réduire les lésions de I-R dans le tissu ovarien comparé à l'administration de PTX ou de vitamine E seuls. Néanmoins, des investigations supplémentaires sont nécessaires pour évaluer la dose efficace et la durée de la perfusion de PTX et de vitamine E sur les ovaires.

Resumen

La pentoxifilina (PTX) y la vitamina E inhiben la liberación de radicales superóxido e hidroxilo y la PTX mejora el flujo capilar y la oxigenación tisular. Se emprendió este estudio experimental para determinar los efectos de la PTX y de la Vit E sobre el ovario tras isquemia/reperfusión ovárica unilateral (I-R). Se colocó un clamp en los vasos del ovario izquierdo durante 4 horas en todos los grupos excepto en el control. En el grupo isquemia (I) se realizó tras esta maniobra una ovariectomía bilateral. Los grupos reperfusión (R), pentoxifilina (P), vitamina E (E) y pentoxifilina más vitamina E (PE) se infundieron suero salino, PTX, Vitamina E y PTX más vitamina E treinta minutos antes de la reperfusión. Tras 4 horas de reperfusión se obtuvieron los ovarios para su estudio bioquímico e histológico. Los niveles de MDA de ambos ovarios en el grupo PE eran significativamente menores que en el grupo E (p < 0,003). Los niveles de NO en ambos ovarios en el grupo PE eran significativamente menores que en el P y en el E (p < 0,003). Hubo hemorragia masiva en los ovarios ipsilaterales del grupo R. La hemorragia fue mínima o moderada en ambos ovarios de los otros grupos. Los ovarios contralaterales mostraron congestión en varios grados. Los ovarios contralaterales del grupo PE y ambos ovarios en el grupo control no mostraron cambios patológicos. La PTX y la Vitamina E administradas juntas parecen ser más efectivas para reducir el daño I-R del tejido ovárico en comparación con la administración aislada de PTX o Vitamina E. Sin embargo se requieren más estudios para evaluar la dosis efectiva y la duración del tiempo ideal de exposición a PTX y Vitamina E de ambos ovarios.

Zusammenfassung

Pentoxifyllin und Vitamin E hemmen die Freisetzung von Superoxid und Hydroxyl-Radikalen. Darüber hinaus verbessert PTX den kapillaren Durchfluss und die Gewebsoxygenierung. In einer experimentellen Studie wurde die Wirkung dieser Wirkstoffe auf die unilaterale Ovarischämie und Reperfusion geprüft. Die Untersuchungen hatten den Sinn zu prüfen, ob bei Torsion eines Ovars die einfache Detorquierung und Pexie des Ovars eine ausreichende Maßnahme in der Behandlung darstellen könnte. Die Ischämie wurde mit einer Gefäßklemme über einen Zeitraum von 4 Stunden bei allen Tieren außer der Kontrollgruppe durchgeführt. In der Ischämie-Gruppe (I) wurde dann eine bilaterale Ovarektomie vorgenommen, ebenso in der Kontrollgruppe. In vier weiteren Gruppen wurde eine Reperfusion durchgeführt und nach weiteren 4 Stunden die Albino-Wistar-Ratten getötet. Hierbei wurden Gruppen, bei denen physiologische Kochsalzlösung, PTX, Vitamin E sowie PTX plus Vitamin E infundiert wurde, gebildet. Die MDA-Spiegel (Malondialdehyde) waren bei den Tieren mit PTX- und Vitamin-E-Injektion signifikant niedriger als bei den Tieren, die nur Vitamin E erhalten hatten (p < 0,0033). Die Nitritoxidase-Spiegel waren in der PE-Gruppe ebenfalls signifikant niedriger als bei den Tieren, bei denen lediglich PTX oder ausschließlich Vitamin E gegeben worden war (p < 0,0033). Bei den Tieren, die lediglich physiologische Kochsalzlösung vor der Reperfusion erhalten hatten, fanden sich massive Blutungen in den ipsilateralen Ovarien. Die Hämorrhagie war hingegen minimal oder nur geringfügig in den Ovarien anderer Tiere. Die kontralateralen Ovarien zeigten in der PE-Gruppe (PTX und Vitamin E) keine pathologischen Veränderungen. Die Untersuchungsreihe belegt, dass PTX und Vitamin E einen deutlichen Effekt in der Reduzierung durch Ischämie und reperfusionsbedingter Schädigungen des Ovars aufweisen, wobei die Kombination günstiger ist als die Gabe von PTX oder Vitamin E allein. Allerdings müssen weitere Studien zur Evaluierung der günstigsten Dosierung und im Hinblick auf die Dauer der PTX- und Vitamin-E-Gabe durchgeführt werden.

Key words

Ovary - ischemia - reperfusion - torsion - pentoxifylline - vitamin E

Mots-clés

Ovaires - ischémie - reperfusion - torsion pentoxifylline - vitamine E

Palabras clave

Ovario - isquemia - reperfusión - torsión - pentoxifilina - vitamina E

Schlüsselwörter

Ovarialtorsion - Ischämie - Reperfusion - Wirkung von Pentoxifyllin und Vitamin E

References

• 1 Akgür F M, Kilinç K, Tanyel F C. Büyükpamukçu N, Hiçsönmez A. Ipsilateral and contralateral testicular biochemical acute changes after unilateral testicular torsion and distortion.  Urology. 1994;  44 413-418
• 2 Andrea I B, Anne K W. Adnexal torsion: Can the adnexa be saved?.  Am J Obstet Gynecol. 1994;  171 1506-1511
• 3 Beckman J S, Chen J, Ischiropoulos H, Crow J P. Oxidative chemistry of peroxynitrite.  Methods Enzymol. 1994;  233 229-240
• 4 Beckman J S, Koppenol W H. Nitric oxide, superoxide, and peroxynitrite: the good, the bad and the ugly.  Am J Physiol. 1996;  271 1424-1437
• 5 Blatt D H, Leonard S W, Traber M G. Vitamin E kinetics and the function of vitamin E regulatory protein.  Nutrition. 2001;  170 799-805
• 6 Cakmak M, Kaya M, Barlas M, Dindar H, Gokcora H, Konkan R, Yucesan S. Histologic and ultrastructural changes in the contralateral ovary in unilateral ovarian torsion: an experimental study in rabbits.  Tokai J Exp Clin Med. 1993;  18 167-178
• 7 Cakmak M, Savas C, Kanmaz T, Nayci A, Dindar H, Türközkan N, Özbahar D, Yücesan S. Reperfusion injury in the contralateral ovary after unilateral ovarian torsion and prevention by pentoxiphylline.  Surg Childh Intern. 1999;  7 34-37
• 8 Caraceni P, Yao T, Degli Esposti S, Gasbarrini A, Bowie B T, Zern M, Borle A B, Van Thiel D H. Effect of vitamin E on reoxygenation injury experienced by isolated rat hepatocytes.  Life Sci. 1994;  55 1427-1432
• 9 Cavanagh S P, Gough M J, Homer-Vanniasinkam S. The role of the neutrophil in ischaemia-reperfusion injury: potential therapeutic interventions.  Cardiovasc Surg. 1998;  6 112-116
• 10 Cazevieille C, Muller A, Meynier F, Bonne C. Superoxide and nitric oxide cooperation in hypoxia/reoxygenation induced neuron injury.  Free Radical Biol Med. 1993;  14 389-395
• 11 Chaves R, Cruz M E, Dominquez R. Differences in the ovulation rate of the right or left ovary in unilaterally ovariectomized rats. Effects of ipsi- and contralateral vagus nerves on remaining ovary.  J Endocrinol. 1987;  113 397-400
• 12 Coleman D A, Fleming M W, Dailey R A. Factors effecting ovarian compensation after unilateral ovariectomy in gilts.  J Anim Sci. 1984;  59 170-176
• 13 Cortas N K, Wakid N W. Determination of inorganic nitrate in serum and urine by a kinetic cadmium-reduction method.  Clin Chem. 1990;  36 1440-1443
• 14 Coşkun Ö, Çelik A, Özok G, Erdener A, Balık E. Adnexal torsion in children may have a catastrophic sequel: Asynchronous bilateral torsion.  J Pediatr Surg. 2002;  37 1617-1620
• 15 Dettelbach H R, Avido D M. Clinical pharmacology of pentoxifylline with special reference to its hemorrheologic effect for the treatment of intermittent claudication.  J Clin Pharmacol. 1985;  25 8-26
• 16 Dolgin S E, Lublin M, Shlasko E. Maximizing ovarian salvage when treating idiopathic adnexal torsion.  J Pediatr Surg. 2000;  35 624-626
• 17 Freitas J P, Filipe P M. Pentoxifylline: A hydroxyl radical scavenger.  Biol Trace Elem Res. 1995;  47 307-311
• 18 Harris B H, Boles T E. Rational surgery for tumors of the ovary in children.  J Pediatr Surg. 1974;  9 289-293
• 19 Klein M D, Coran A G, Drogowski R A, Wesley J R. Long-term survival of dogs maintained solely on intraperitoneal nutrition.  J Pediatr Surg. 1985;  20 765-771
• 20 Klein M D, Coran A G, Drogowski R A, Wesley J R. The quantitative transperitoneal absorption of the fat emulsion: Implications for intraperitoneal nutrition.  J Pediatr Surg. 1983;  18 724-731
• 21 Kokoska E R, Keller M S, Weber T R. Acute ovarian torsion in children.  Am J Surg. 2000;  180 462-465
• 22 Lee C H, Raman S, Sivanesaratnam V. Torsion of ovarian tumors: a clinicopathological study.  Int J Gynecol Obstet. 1989;  28 21-25
• 23 Lowry O, Rosenbraugh N, Farr L, Rondall R. Protein measurement with the Folin-phenol reagent.  J Biol Chem. 1951;  183 265
• 24 Madesh M, Balasubramanian K A. Activation of liver mitochondrial phospholipase A2 by superoxide.  Arch Biochem Biophys. 1997;  346 187-192
• 25 Mordehai J, Mares A J, Barki Y, Finaly R, Meizner I. Torsion of uterine adnexa in neonates and children: A report of 20 cases.  J Pediatr Surg. 1991;  26 1195-1199
• 26 Nugent D, Newton H, Gallivan L, Gosden R G. Protective effect of vitamin E on ischemia-reperfusion injury in ovarian grafts.  J Reprod Fertil. 1998;  114 341-346
• 27 Otamiri T, Franzen L, Lindmark D, Tagesson C. Increased phospholipase A2 and decreased phospholipase activity in the small intestinal mucosa after ischemia and revascularisation.  Gut. 1987;  28 1445-1453
• 28 Pararajasingam R, Weight S C, Bell P R, Nicholson M L, Sayers R D. Endogenous renal nitric oxide metabolism following experimental infrarenal aortic-clamp-induced ischemia-reperfusion injury.  Br J Surg. 1999;  86 795-799
• 29 Pryor R, Wiczyk H P, O'Shea D L. Adnexal infarction after conservative surgical management of torsion of a hyperstimulated ovary.  Fertil Steril. 1995;  63 1344-1346
• 30 Ramachandran A, Prabhu R, Thomas S, Reddy J B, Pulimood A, Balasubramanian K A. Intestinal mucosal alterations in experimental cirrhosis in the rat: Role of oxygen free radicals.  Hepatol. 2002;  35 622-629
• 31 Sagsoz N, Kisa U, Apan A. Ischemia-reperfusion injury of rat ovary and the effects of vitamin C, mannitol and verapamil.  Hum Reprod. 2002;  17 2972-2976
• 32 Somogyl M. A method for the preparation of blood filtrates for the determination of sugar.  J Biol Chem. 1930;  86 655
• 33 Tanaka R. Effect of pentoxifylline on active oxygen-induced sister chromatid exchange.  J Toxicol Sci. 1995;  20 401-406
• 34 Taskin O, Birincioglu M, Aydin A, Buhur A, Burak F, Yilmaz I, Wheeler J M. The effects of twisted ischaemic adnexa managed by detorsion on ovarian viability and histology: an ischaemia-reperfusion rodent model.  Hum Reprod. 1998;  13 2823-2827
• 35 Templeman C, Hertweck S P, Fallat M E. The clinical course of unresected ovarian torsion.  J Pediatr Surg. 2000;  35 1385-1387
• 36 Tighe D, Moss R, Hynd J, Boghossian S, al-Saady N, Heath M F, Bennett E D. Pretreatment with PTX improves the hemodynamic and histologic changes and decreases neutrophil adhesiveness in a pig fecal peritonitis model.  Crit Care Med. 1990;  18 184-189
• 37 Uchiyama M, Mihara M. Determination of malonaldehyde precursor in tissues by tiobarbituric acid test.  Analytical Biochemistry. 1978;  34 271-278
• 38 Warner M A, Fleischer A C, Edell S L, Thieme G A, Bundy A L, Kurtz A B. Uterine adnexal torsion: sonographic findings.  Radiology. 1985;  154 773-775
• 39 Weiss S J. Tissue destruction by neutrophils.  New Eng J Med. 1989;  320 365-375
• 40 Weithmann K. Reduced platelet aggregation by pentoxifylline stimulated prostacyclin release.  J Vas Dis. 1981;  10 249-252
• 41 Yasukazu Y, Etsuo N, Noriko N. Comparative study on the action of vitamin E and tocotrienols as antioxidant: chemical and physical effects.  Chemistry and Physics of Lipids. 2003;  123 63-75
• 42 Zhang Z, Wei T, Hou S, Li G, Yu S, Xin W. Tetramethylpyrazine scavenges superoxide anion and decreases nitric oxide production in human polymorphonuclear leucocytes.  Life Sci. 2003;  18 2465-2472