Sıçan Modelinde Tek Akciğer Ventilasyonuna Bağlı Akciğer Hasarında Kurkuminin Koruyucu Etkileri

Öz

Giriş: Tek akciğer ventilasyonu (TAV), göğüs cerrahisinde rutin olarak kullanılan bir yöntem olup, kollabe akciğerin yeniden ekspansiyonu sırasında bölgesel iskemi ve bunu takiben reperfüzyona neden olur. Bu süreç oksidatif stres, inflamatuvar aktivasyon, vasküler kaçak ve doku hasarı ile sonuçlanmaktadır. Güçlü antioksidan ve antiinflamatuvar özelliklere sahip bir polifenol olan kurkumin, çeşitli iskemi–reperfüzyon (İ/R) modellerinde koruyucu etkiler göstermiştir; ancak TAV’ye bağlı akciğer hasarındaki rolü yeterince aydınlatılamamıştır. Amaç: Bu çalışmada, sıçanlarda oluşturulan bir TAV modelinde kurkuminin pulmoner iskemi–reperfüzyon hasarına ait biyokimyasal ve histopatolojik belirteçler üzerindeki etkisinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Yöntem: Otuz erkek Sprague–Dawley sıçan, Kontrol, DMSO ve Kurkumin gruplarına randomize edildi (her grupta n=10). Tüm gruplarda sol akciğer ventilasyonu sağlanarak sağ akciğerde 60 dakika süreyle iskemi oluşturuldu ve bunu takiben iki akciğer ventilasyonu ile 30 dakikalık reperfüzyon uygulandı. Akciğer doku örnekleri, iskemi (TAV sonrası) ve reperfüzyon (iki akciğer ventilasyonu sonrası) dönemlerinde alındı. Biyokimyasal değerlendirmelerde malondialdehit (MDA), süperoksit dismutaz (SOD) ve tümör nekroz faktör-alfa (TNF-α) düzeyleri ölçüldü. Histopatolojik hasar; konjesyon, ödem, hemoraji ve inflamatuvar hücre infiltrasyonu açısından skorlandı. Bulgular: Biyokimyasal parametreler açısından gruplar arasında istatistiksel olarak anlamlı fark saptanmadı (p>0,05). Buna karşın histopatolojik hasar skorları Kontrol grubunda, Kurkumin ve DMSO gruplarına kıyasla anlamlı derecede daha yüksekti (p<0,0001). Kurkumin uygulaması, hem iskemi hem de reperfüzyon evrelerinde konjesyon, ödem, hemoraji ve inflamatuvar infiltrasyonu anlamlı düzeyde azalttı. Kurkuminin koruyucu etkilerinin DMSO grubuna benzer olduğu ve her iki grubun da Kontrol grubuna üstün olduğu gözlendi. Sonuç: Kurkumin, TAV’ye bağlı iskemi–reperfüzyon sürecinde gelişen yapısal akciğer hasarını, sistemik biyokimyasal değişiklikler sınırlı olmasına rağmen, belirgin şekilde azaltmaktadır. Bu bulgular, kurkuminin perioperatif akciğer korunmasında umut verici bir adjuvan olabileceğini düşündürmektedir. Optimum dozlama, daha etkili uygulama yöntemleri ve daha uzun reperfüzyon sürelerini içeren ileri çalışmalara ihtiyaç vardır.

Anahtar Kelimeler

• kurkumin
• Tek Akciğer Ventilasyonu
• Pulmoner İskemi - Reperfüzyon

Protective Effects of Curcumin on One-Lung Ventilation–Induced Lung Injury in a Rat Model

Öz

Background: One-lung ventilation (OLV), routinely employed in thoracic surgery, induces regional ischemia followed by reperfusion during re-expansion of the collapsed lung. This sequence provokes oxidative stress, inflammatory activation, vascular leakage, and tissue injury. Curcumin, a polyphenolic compound with strong antioxidant and anti-inflammatory properties, has demonstrated protective effects in ischemia–reperfusion (I/R) models, yet its role in OLV-related lung injury remains insufficiently clarified. Objective: To determine whether curcumin attenuates biochemical and histopathological markers of pulmonary I/R injury in a rat OLV model. Methods: Thirty male Sprague–Dawley rats were randomized into Control, DMSO, and Curcumin groups (n=10 each). All underwent 60 minutes of right-lung ischemia via left-lung OLV, followed by 30 minutes of reperfusion with two-lung ventilation (TLV). Lung tissue samples were collected after OLV and TLV. Biochemical markers included malondialdehyde (MDA), superoxide dismutase (SOD), and tumor necrosis factor-α (TNF-α). Histopathological injury was scored for congestion, edema, hemorrhage, and inflammatory cell infiltration. Results: Biochemical parameters showed no significant differences among groups (p>0.05). In contrast, histopathological injury was markedly higher in Controls compared with Curcumin and DMSO (p<0.0001). Curcumin significantly reduced congestion, edema, hemorrhage, and inflammatory infiltration at both ischemia and reperfusion phases. Protective effects were comparable to DMSO, with both superior to Control. Conclusion: Curcumin mitigates structural lung injury associated with OLV-induced ischemia and reperfusion, despite limited systemic biochemical changes. These findings support curcumin as a promising adjunct for perioperative lung protection. Further studies with optimized dosing, improved delivery, and extended reperfusion evaluation are warranted.

Anahtar Kelimeler

• Curcumin
• One lung Ventilation
• Pulmoner İschemia - Reperfusion

Kaynakça

1. 1. Granger DN, Kvietys PR. Reperfusion injury and reactive oxygen species: The evolution of a concept. Redox Biol. 2015;6:524-51.
2. 2. Lu P, Shen R, Yang J, Wu L, Wang R. Dynamic regulation and targeted interventions of macrophages in ischemia-reperfusion injury. J Adv Res. 2025.
3. 3. Sha Y, Xu R, Shao S, Yang J, Tang B, Liang Q, et al. Tailored single-lung ventilation approaches and postoperative pulmonary outcomes in thoracic surgery. J Thorac Dis. 2025;17:5371-87.
4. 4. Memarzia A, Khazdair MR, Behrouz S, Gholamnezhad Z, Jafarnezhad M, Saadat S, et al. Experimental and clinical reports on anti-inflammatory, antioxidant, and immunomodulatory effects of Curcuma longa and curcumin, an updated and comprehensive review. Biofactors. 2021;47:311-50.
5. 5. Zou HB, Sun XF. The mechanism of curcumin post-treatment relieving lung injuries by regulating miR-21/TLR4/NF-kappaB signalling pathway. J Int Med Res. 2020;48:300060520965809.
6. 6. Kavyani Z, Najafi K, Naghsh N, Karvane HB, Musazadeh V. The effects of curcumin supplementation on biomarkers of inflammation, oxidative stress, and endothelial function: A meta-analysis of meta-analyses. Prostaglandins Other Lipid Mediat. 2024;174:106867.
7. 7. Jakubczyk K, Druzga A, Katarzyna J, Skonieczna-Zydecka K. Antioxidant Potential of Curcumin-A Meta-Analysis of Randomized Clinical Trials. Antioxidants (Basel). 2020;9.
8. 8. Liu H, Wang C, Qiao Z, Xu Y. Protective effect of curcumin against myocardium injury in ischemia reperfusion rats. Pharm Biol. 2017;55:1144-8.

9. 9. Yang X, Xu L, Zhao H, Xie T, Wang J, Wang L, et al. Curcumin protects against cerebral ischemia-reperfusion injury in rats by attenuating oxidative stress and inflammation: A meta analysis and mechanism exploration. Nutr Res. 2023;113:14-28.
10. 10. Cui X, Lin L, Sun X, Wang L, Shen R. Curcumin Protects against Renal Ischemia/Reperfusion Injury by Regulating Oxidative Stress and Inflammatory Response. Evid Based Complement Alternat Med. 2021;2021:8490772.
11. 11. Farzaei MH, Zobeiri M, Parvizi F, El-Senduny FF, Marmouzi I, Coy-Barrera E, et al. Curcumin in Liver Diseases: A Systematic Review of the Cellular Mechanisms of Oxidative Stress and Clinical Perspective. Nutrients. 2018;10.
12. 12. Bo H, Feng X. Post-treatment curcumin reduced ischemia-reperfusion-induced pulmonary injury via the Notch2/Hes-1 pathway. J Int Med Res. 2020;48:300060519892432.
13. 13. Li HT, Tan F, Zhang TH, Cao LH, Tan HY, Lin WQ, et al. Peroxiredoxin 6 mediates the protective function of curcumin pretreatment in acute lung injury induced by serum from patients undergoing one-lung ventilation in vitro. BMC Pulm Med. 2022;22:192.
14. 14. Lohser J, Slinger P. Lung Injury After One-Lung Ventilation: A Review of the Pathophysiologic Mechanisms Affecting the Ventilated and the Collapsed Lung. Anesth Analg. 2015;121:302-18.
15. 15. Lohser J. Evidence-based management of one-lung ventilation. Anesthesiol Clin. 2008;26:241-72, v.
16. 16. Bi M, Li D, Zhang J. Role of curcumin in ischemia and reperfusion injury. Front Pharmacol. 2023;14:1057144.
17. 17. Liang D, Wen Z, Han W, Li W, Pan L, Zhang R. Curcumin protects against inflammation and lung injury in rats with acute pulmonary embolism with the involvement of microRNA 21/PTEN/NF-kappaB axis. Mol Cell Biochem. 2021;476:2823-35.
18. 18. Tekinbas C, Ulusoy H, Yulug E, Erol MM, Alver A, Yenilmez E, et al. One-lung ventilation: for how long? J Thorac Cardiovasc Surg. 2007;134:405-10.
19. 19. Bruinooge AJG, Mao R, Gottschalk TH, Srinathan SK, Buduhan G, Tan L, et al. Identifying biomarkers of ventilator induced lung injury during one-lung ventilation surgery: a scoping review. J Thorac Dis. 2022;14:4506-20.
20. 20. Santos NC, Figueira-Coelho J, Martins-Silva J, Saldanha C. Multidisciplinary utilization of dimethyl sulfoxide: pharmacological, cellular, and molecular aspects. Biochem Pharmacol. 2003;65:1035-41.
21. 21. Tsai YM, Chien CF, Lin LC, Tsai TH. Curcumin and its nano-formulation: the kinetics of tissue distribution and blood-brain barrier penetration. Int J Pharm.2011;416:331-8.
22. 22. Gupta SC, Patchva S, Aggarwal BB. Therapeutic roles of curcumin: lessons learned from clinical trials. AAPS J. 2013;15:195-218.
23. 23. Sun J, Yang D, Li S, Xu Z, Wang X, Bai C. Effects of curcumin or dexamethasone on lung ischaemia-reperfusion injury in rats. Eur Respir J. 2009;33:398-404.
24. 24. Wan C, Liu S, Zhao L, Chang C, Li H, Li R, et al. Curcumin protects rat endplate chondrocytes against IL-1beta-induced apoptosis via Bcl-2/Bax regulation. J Mol Histol. 2025;56:111.