The effects of L-carnitine on gastrointestinal contractility and histological changes in rat intestinal ischemia-reperfusion Injury

Özant, Ali; Farisoglu, Ülfet; Toros, Pelin; Koç, Emine

SUMMARY:

Ischemia-reperfusion (I/R) of the small intestine causes serious abdominal pathologies including tissue dysfunction and organ failure. L-carnitine (L-C), a powerful antioxidant, may help lessen the severity of these pathological effects since it plays a key role in energy metabolism. In this work we aimed to study the effects of L-C on the isolated ileal and duodenal contractility and histological changes in intestinal ischemia and reperfusion injury. Twenty eight Wistar rats were divided into four groups. The first group is the control group. Second group, I/R group, had rats submitted to 45-minutes of intestinal ischemia and to 45-minutes reperfusion. The third group, I/R+ L-C group, rats were treated with L-C 5 minutes before reperfusion and than submitted to ischemia. The fourth group, included rats that were treated with L-C without ischemia or reperfusion. Intestinal ischemia was conducted by obstructing superior mesentery arteries by silk loop. The ileal and duodenal segments were isolated and suspended in tissue bath. Contractile responses were induced by acetylcholine (Ach) and relaxation was achieved with phenylephrine. At the same time the terminal ileal and duodenal segments were examined for histological changes. Ach-induced contraction responses were higher in the I/R+L-C group, the L-C group, and the control group compared to the I/R group, in both ileal and duodenal segments. On the other hand, the phenylephrine-induced relaxations were higher in the I/R+L-C and L-C groups, especially in duodenal segments. In I/R group intestinal morphology was observed to be severely damaged whereas in I/R+L-C group the damage was noticeably lower possibly due to protective properties of L-C. I/R injury caused severe cellular damage response within the muscularis resulting in decreased gastrointestinal motility. Treatment with the L-C has significantly affected the gastrointestinal contractility. Also L-C treatment reduced the damage in intestinal morphology that occurs after IR injury.

RESUMEN:

La isquemia-reperfusión (I/R) del intestino delgado provoca graves patologías abdominales que incluyen disfunción tisular y falla orgánica. La L-carnitina (L-C), un poderoso antioxidante, puede ayudar a disminuir la gravedad de estos efectos patológicos, ya que desempeña un papel clave en el metabolismo energético. El objetivo de este trabajo fue estudiar los efectos de L-C sobre la contractilidad ileal y duodenal aislada y los cambios histológicos en la lesión por isquemia y reperfusión intestinal. Se dividieron 28 ratas Wistar en cuatro grupos. El primer grupo fue el control. El segundo grupo, grupo I/R, de ratas sometidas durante 45 minutos de isquemia intestinal y a 45 minutos de reperfusión. El tercer grupo, grupo I/R+ L-C, las ratas se trataron con L-C, 5 minutos antes de la reperfusión y luego se sometieron a isquemia. El cuarto grupo, las ratas fueron tratadas con L-C sin isquemia ni reperfusión. La isquemia intestinal se realizó obstruyendo la arteria mesentérica superior con un asa de seda. Los segmentos ileal y duodenal se aislaron y suspendieron en un baño de tejido. Las respuestas contráctiles fueron inducidas por acetilcolina (Ach) y la relajación se logró con fenilefrina. Al mismo tiempo, se examinaron cambios histológicos de los segmentos del íleon terminal y del duodeno. Las respuestas de contracción inducidas por Ach fueron mayores en el grupo I/R+L-C, el grupo L-C y el grupo control en comparación con el grupo I/R, tanto en el segmento ileal como en el duodenal. Por otra parte, las relajaciones inducidas por fenilefrina fueron mayores en los grupos I/R+L-C y L-C, especialmente en los segmentos duodenales. En el grupo I/R se observó que la morfología intestinal estaba dañada significativamente, mientras que en el grupo I/R+L-C el daño fue notablemente menor, posiblemente debido a las propiedades protectoras de L-C. La lesión por I/R causó una respuesta de daño celular severo dentro de la capa muscular que resultó en una disminución de la motilidad gastrointestinal. El tratamiento con L-C afectó significativamente la contractilidad gastrointestinal. Por otra parte, el tratamiento L-C redujo el daño en la morfología intestinal que ocurre después de la lesión por IR.