Antenatal pentoxifylline therapy to prevent endotoxin-induced fetal injury in the preterm goat model

¹Department of Obstetrics and Gynecology, Faculty of Medicine, Süleyman Demirel University, Isparta, Turkey
²Department of Obstetrics and Gynecology, Faculty of Veterinary Medicine, Burdur Mehmet Akif Ersoy University, Burdur, Turkey
³Department of Pathology, Faculty of Veterinary Medicine, Burdur Mehmet Akif Ersoy University, Burdur, Turkey
⁴Department of Pathology, Faculty of Ceyhan Veterinary Medicine, Çukurova University, Adana, Turkey
⁵Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Isparta University of Applied Sciences, Isparta, Turkey
⁶Department of Histology and Embryology, Faculty of Medicine, Kütahya University of Health Sciences

Objective: Pentoxifylline has immunomodulatory properties and is known to reduce sepsis-associated infant mortality. We aimed to evaluate maternal oral and intra-amniotic administration of pentoxifylline for the prevention of fetal inflammation and injury in a caprine model.
Material and methods: Inflammation-mediated fetal injury was induced with maternal granulocyte-colony stimulating factor and intra-amniotic endotoxin at 0.76 of gestation in date-mated pregnant goats. Eight groups were formed (n=4 each): Control, fetal injury, oral 30 mg/kg/day and 60 mg/kg/day pentoxifylline for 15 days + fetal injury, intra-amniotic 400 mg/kg and 800 mg/kg estimated fetal weight single-dose pentoxifylline with and without fetal injury. Preterm delivery by hysterotomy was performed at 0.80 of gestation to evaluate the fetal and placental effects. Immunochemistry for various markers including interleukins, caspases, cyclooxygenases, vimentin, myelin basic protein, and surfactant proteins were carried out in the fetal lungs, fetal brain, and placenta. Fetal plasma and amniotic fluid interleukins were also evaluated. Kruskal-Wallis H test and Mann-Whitney U test were used for comparisons.
Results: High-dose (60 mg/kg/day) maternal prophylactic oral treatment attenuated endotoxin-related histological injury and was related to low inflammatory marker expressions comparable to the controls (p>0.05 except cyclooxygenase 2). Following maternal oral administration, fetal plasma and amniotic fluid levels of the studied interleukins were also lower than the untreated endotoxin-exposed animals (p<0.05 for all comparisons). Intra-amniotic pentoxifylline was associated with inconsistent results and increased inflammatory markers in some fetuses.
Conclusion: Oral pentoxifylline before preterm birth mitigates intrauterine inflammation with neuroprotective effects in the fetus. Pentoxifylline can be considered as a candidate drug for fetal brain injury prevention in the preterm period.

Keywords:

Preterm gebe keçi modelinde endotoksin ile indüklenen fetal hasarın önlenmesinde antenatal pentoksifilin tedavisi

¹Süleyman Demirel Üniversitesi Tıp Fakültesi, Kadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı, Isparta, Türkiye
²Burdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Veteriner Fakültesi, Doğum ve Jinekoloji Ana Bilim Dalı, Burdur, Türkiye
³Burdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Veteriner Fakültesi, Patoloji Ana Bilim Dalı, Burdur, Türkiye
⁴Çukurova Üniversitesi Ceyhan Veteriner Fakültesi, Patoloji Ana Bilim Dalı, Adana, Türkiye
⁵Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi Ziraat Fakültesi Zootekni Bölümü, Isparta, Türkiye
⁶Kütahya Sağlık Bilimleri Üniversitesi Tıp Fakültesi, Histoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı, Kütahya, Türkiye

Amaç: Pentoksifilin, immün düzenleyici özellikleri sahiptir ve sepsise bağlı yenidoğan ölümlerini azalttığı bilinmektedir. Mevcut çalışmada, fetal inflamasyon ve hasarın önlenmesinde maternal oral ve intra-amniyotik pentoksifilin kullanımının keçi modelinde araştırılması amaçlanmıştır.
Gereç ve Yöntemler: Aynı günde çiftleştirilen keçilerde maternal granülosit koloni uyarıcı faktör ve intra-amniyotik endotoksin ile inflamasyon aracılı fetal hasar 0.76 gestasyonda tetiklendi. Sekiz grup oluşturuldu (her birinde n=4): Kontrol, fetal hasar, 15 gün boyunca 30 mg/kg/gün ve 60 mg/kg/gün oral pentoksifilin + fetal hasar, fetal hasarlı veya hasarsız tek doz intra-amniyotik 400 mg/kg ve 800 mg/kg tahmini fetal ağırlıkta pentoksifilin. Histeretomi ile 0.80 gestasyonda fetal ve plasental etkilenmenin değerlendirilmesi amacı ile preterm doğum gerçekleştirildi. Fetal akciğer, beyin ve plasentada interlökinler, kaspazlar, siklo-oksijenazlar, vimentin, miyelin bazik protein ve surfaktan proteinleri gibi çok sayıda immünhistokimyasal belirteç ile fetal plazma ve amniyon sıvısında interlökinler değerlendirildi. Karşılaştırmalarda, Kruskal-Wallis H testi ve Mann-Whitney U testi kullanıldı.
Bulgular: Yüksek doz (60 mg/kg/gün) maternal profilaktik oral tedavi, endotoksine bağlı histolojik hasarı azaltırken (siklo-oksijenaz 2 dışındaki) inflamatuvar belirteçlerde kontrol seviyelerine benzer (p>0.05) düzelmeler sağladı. Maternal oral uygulama sonrasında, fetal plazma ve amniyon sıvısındaki pro-inflamatuvar interlökinler de sadece endotoksine maruz kalanlardakinden daha düşüktü (tüm karşılaştırmalar için p<0.05). Amniyon içine verilen pentoksifilin, bazı fetüslerde inflamatuvar belirteçlerde artışlar ve değişken bir etki profili gösterdi.
Sonuç: Pretem doğum öncesinde oral pentoksifilin, intrauterin inflamasyonu azaltarak fetüste nörokoruyucu etki göstermektedir. Pentoksifilin, preterm dönemde fetal beyin hasarını önleyebilecek bir ilaç adayı olabilir.

Anahtar Kelimeler:

Mekin Sezik, Afşin Köker, Ozlem Ozmen, Mehmet Halıgür, Duygu Kaşıkcı, Ahmet Aydogan, Orhan Özatik. Antenatal pentoxifylline therapy to prevent endotoxin-induced fetal injury in the preterm goat model. . 2020; 17(4): 0-0

Corresponding Author: Mekin Sezik, Türkiye