Abstract
In the inflamed intestinal mucosa of necrotizing enterocolitis (NEC), nitric oxide
(NO) generated by inducible nitric oxide synthase (iNOS) may contribute to the pathogenesis
of local intestinal damage. To study the importance of iNOS for the pathogenesis of
NEC, the effects of selective (aminoguanidine, AG) and nonselective (l-nitroarginine
methyl ester, L-NAME) iNOS inhibitors on intestinal morphologic changes were assessed
in neonatal rats with experimental NEC.
The neonatal rats were randomized into one of the five treatment groups. The control
group consisted of rats that were breast-fed. The NEC group, consisting of neonates
separated from their mothers, were gavaged with a special rodent formula to produce
NEC. Rats in the sham, the AG, and the L-NAME groups were gavaged in a similar fashion
to those in the NEC group; in addition, they were treated with 0.9 % saline, 10 mg/kg/day
AG, and 10 mg/kg/day L-NAME, respectively. The rats were sacrificed on day 4, and
the last 4 cm of terminal ileum was harvested for morphological studies and detection
of nitrite and nitrate levels in tissue.
The animals in the NEC and sham groups showed various degrees of intestinal inflammatory
changes and increased tissue levels of nitrite and nitrate compared to those in the
control group. Both AG and L-NAME treatment decreased the tissue levels of these nitrogen
oxides, but the inflammatory changes of the intestine appeared to be attenuated only
in the AG treated animals. L-NAME treatment did not improve the intestinal damage
and increased mortality.
These results may indicate that NO synthesized by iNOS plays a pathogenic role in
formula-fed induced NEC and that inhibition of iNOS improves intestinal inflammatory
damage.
Résumé
Dans la muqueuse intestinale inflammatoire de l'entérocolite nécrosante (NEC), l'oxyde
nitrique (NO) généré par la nytric oxide synthase (iNOS) peut contribuer à la pathogénie
des dommages intestinaux locaux. Pour étudier l'importance de iNOS dans la pathogénie
de NEC, les effets inhibiteurs iNOS spécifiques (aminoguanidine, AG) et non spécifiques
(l-nitroarginine methyl ester, L-NAME) sont appréciés chez le rat nouveau-né avec
une NEC expérimentale.
Les rats nouveau-nés étaient partagés en cinq groupes thérapeutiques. Le groupe contrôle
était constitué de rats qui étaient alimentés au lait maternel. Le groupe NEC était
constitué de nouveau-nés séparés de leur mère, nourris avec une formule spéciale pour
produire NEC. Le groupe fantôme, le groupe AG, et le groupe L-NAME étaient gavés de
manière similaire au groupe NEC; de plus, ils étaient traités avec respectivement
une solution à 0.9 % de sérum physiologique, 10 mg/kg/j AG et 10 mg/kg/j L-NAME. Les
rats étaient sacrifiés au 4ème jour et les 4 derniers cm de l'iléon terminal étaient préservés pour une étude morphologique
et détection du taux de nitrites et nitrates. Les animaux dans le groupe NEC et fantôme
montraient des degrés variable d'inflammation de la muqueuse intestinale et un taux
élevé de nitrites et nitrates comparé à ceux du groupe contrôle. A la fois le traitement
AG et L-NAME diminuait le niveau de ces acides nitriques mais les modifications inflammatoires
de l'intestin paraissaient être atténuées seulement chez les animaux traités par AG.
Le traitement L-NAME n'améliorait pas les dommages intestinaux et augmentait la mortalité.
Ces résultats semblent indiquer que NO synthétisé par iNOS joue un rôle pathogénique
chez les animaux présentant une NEC induite et que l'inhibition de iNOS améliore les
altérations inflammatoires dans l'intestin.
Resumen
El óxido nítrico (NO) generado por la sintasa del óxido nítrico inducible (iNOS) puede
contribuir a la patogenia del daño intestinal local en la mucosa intestinal inflamada
de la enteritis necrotizante (NEC).
Con el fin de estudiar la importancia del iNOS en la patogenia de la NEC, hemos estudiado
los efectos de los inhibidores selectivos (aminoguanidina, AG) y no selectivo (L-nitro-arginina-metil-ester,
L-NAME) de la iNOS sobre los cambios morfológicos intestinales en ratas neonatales
con NEC experimental.
Las ratas neonatales fueron divididas en 5 grupos randomizados. El grupo control fue
alimentado con leche materna. El grupo NEC consistió en animales separados de su madre
y alimentados por gavaje con leche especial de roedor con el fin de inducir NEC. Las
ratas en los grupos Sham, AG y L-NAME, fueron alimentadas de la misma manera y fueron
tratadas además con salino al 0,9 %, AG a 10 ml/Kg/día y L-NAME a 10 mg/Kg/día respectivamente.
Las ratas se sacrificaron en el 4º día y se recogieron los últimos 4 cm para estudios
morfológicos y detección de niveles de nitrito y nitrato en el tejido.
Los animales de los grupos Sham y NEC mostraron varios grados de cambios inflamatorios
intestinales y niveles aumentados de nitrito y nitrato en comparación con los del
grupo control. Los tratamientos con AG y L-NAME redujeron los niveles tisulares de
estos óxidos de nitrógeno pero los cambios inflamatorios del intestino solamente se
atenuaron en los animales tratados con AG. El tratamiento con L-NAME no mejoró el
daño intestinal y aumentó la mortalidad.
Estos resultados pueden indicar que el NO sintetizado por iNOS juega un papel patogénico
en la NEC inducida por lactancia artificial y que la inhibición de INOS mejora el
daño inflamatorio intestinal.
Zusammenfassung
In der entzündeten Darmmukosa bei nekrotisierender Enterokolitis wird Nitrinoxyd (NO)
durch die Nitridoxydase (INOS) produziert. Nitritoxyd könnte jedoch zur Pathogenese
der lokalen Schädigung bei NEC beitragen. Um die Bedeutung der Nitritoxydase im Hinblick
auf die Pathogenese der NEC zu untersuchen und die Effekte der selektiven und nicht
selektiven Gabe von Nitritoxydase-Blocker (selektiv Aminoguanidine AG, nicht selektiv
L-Nitroarginine Methylester, L-NAME) zu studieren, wurde eine experimentelle NEC bei
neugeborenen Ratten erzeugt.
Methodik: Die neugeborenen Ratten wurden in 5 Behandlungsgruppen unterteilt. Die Kontrollgruppe
bestand aus Tieren, die brustgenährt wurden ohne Behandlung. Die NEC-Gruppe bestand
aus neugeborenen Ratten, die von ihren Müttern getrennt wurden und eine spezielle
Nagetiernahrung, welche NEC verursacht, erhielten. Hier wurden folgende Untergruppen
gebildet: scheinbehandelte Ratten, Ratten, die mit AG (Aminoguanidine) und Ratten,
die mit L-NAME (L-Nitroarginine Methylester) behandelt wurden. Alle erhielten die
gleiche Ernährung wie die Tiere in der NEC-Gruppe insgesamt. Die zusätzlich verabreichten
Medikamente bestanden in der scheinbehandelten Gruppe aus physiologischer Kochsalzlösung,
in der AG-Gruppe aus 10 mg/kg/Tag Aminoguanidine und in der L-NAME-Gruppe in 10 mg/kg/Tag
L-Nitroarginine Methylester. Am 4. Tag nach Behandlungsbeginn wurden die Tiere getötet
und die letzten 4 cm des terminalen Ileums morphologisch untersucht, insbesondere
im Hinblick auf Nitrit- und Nitratspiegel im Gewebe.
Schlussfolgerungen: Die Tiere in der NEC-Gruppe und der scheinbehandelten Gruppe zeigten ein unterschiedliches
Ausmaß intestinaler Entzündung und im Hinblick auf die Kontrollgruppe erhöhte Spiegel
von Nitrit und Nitrat im Gewebe. Bei beiden behandelten Gruppen, sowohl bei der AG
wie bei der L-NAME-Gruppe waren jedoch die Nitritoxydspiegel verringert, die Entzündungszeichen
waren jedoch nur bei den AG-behandelten Tieren vermindert, während die Gabe von L-NAME
keine günstigeren Verläufe bzgl. intestinaler Schädigung und verringerter Mortalität
aufwies.
Aus den Tierversuchen kann geschlossen werden, dass die Synthese von Nitritoxyd, induziert
durch die Nitritoxydase eine pathologische Relevanz bei der Entstehung der NEC hat.
Das Krankheitsbild kann durch eine spezielle Ernährungsform bei Ratten induziert werden.
Die Hemmung der Nitritoxydase - am besten durch Aminoguanidine - kann das Risko entzündlicher
Veränderungen verringern.
Key words
Necrotizing enterocolitis - nitric oxide - aminoguanidine - l-nitroarginine methyl
ester
Mots-clés
Entérocolite nécrosante - oxyde nitrique - aminoguanidine - l-nitroarginine methyl
ester
Palabras clave
Enteritis necrotizante - oxido nítrico - aminoguanidina - metil-ester de L-nitroarginina
Schlüsselwörter
Nekrotisierende Enterokolitis - Nitritoxydase - Aminoguanidine-Behandlung - L-Nitroarginine-Methylester-Therapie
