Effects of oxidative stress on mitochondrial content and integrity of human anastomotic colorectal dehiscence: a preliminary DNA study

Can J Gastroenterol. 2011 Aug;25(8):433-9. doi: 10.1155/2011/741073.

Abstract

Background: Anastomotic dehiscence is one of the most severe complications of colorectal surgery. Gaining insight into the molecular mechanisms responsible for the development of anastomotic dehiscence following colorectal surgery is important for the reduction of postoperative complications.

Objective: Based on the close relationship between surgical stress and oxidative stress, the present study aimed to determine whether a correlation exists between increased levels of reactive oxygen species and colorectal anastomotic dehiscence.

Methods: Patients who underwent surgical resection for colorectal cancer were divided into three groups: patients with anastomotic dehiscence (group 1); patients without dehiscence who underwent neoadjuvant radiochemotherapy (group 2); and patients without anastomotic dehiscence who did not undergo neoadjuvant radiochemotherapy (group 3). Quantitative polymerase chain reaction and real-time polymerase chain reaction assays were performed to measure nuclear DNA and mitochondrial DNA (mtDNA) content, and possible oxidative damage to nonmalignant colon and rectal tissues adjacent to the anastomoses.

Results: mtDNA content was reduced in the colon tissue of patients in groups 1 and 2. Rectal mtDNA was found to be more damaged than colonic mtDNAs in all groups. The 4977 bp common deletion was observed in the mtDNA of tissues from both the colon and rectum of all patients.

Discussion: Patients in groups 1 and 2 were more similar to one another than to group 3, probably due to higher levels of reactive oxygen species in the mitochondria; the greater damage found in the rectum suggests that dehiscence originates primarily from the rectal area.

Conclusions: The present study of mtDNA analyses of normal human colon and rectal tissues from patients with colorectal cancer is among the first of its kind.

HISTORIQUE :: La déhiscence anastomotique est l’une des pires complications de la chirurgie colorectale. Il est important d’en savoir plus sur les mécanismes moléculaires responsables de l’apparition de la déhiscence anastomotique après une chirurgie colorectale afin de réduire les complications postopératoires.

OBJECTIF :: Compte tenu du lien étroit entre le stress chirurgical et le stress oxydatif, la présente étude visait à déterminer s’il existe une corrélation entre des taux accrus d’espèces oxygénées réactives et la déhiscence colorectale anastomotique.

MÉTHODOLOGIE :: Les patients qui ont subi une résection chirurgicale en raison d’un cancer colorectal ont été séparés en trois groupes : les patients ayant une déhiscence anastomotique (groupe 1), les patients sans déhiscence qui ont subi une radiochimiothérapie néoadjuvante (groupe 2) et les patients sans déhiscence anastomotique qui n’ont pas subi de radiochimiothérapie néoadjuvante (groupe 3). Les chercheurs ont procédé à la réaction en chaîne de la polymérase quantitative et aux titrages de la réaction en chaîne de la polymérase en temps réel afin de mesurer le contenu d’ADN nucléaire et d’ADN mitochondrique (ADNmt) ainsi que les dommages oxydatifs éventuels au côlon et aux tissus rectaux non malins adjacents aux anastomoses.

RÉSULTATS :: Le contenu d’ADNmt était réduit dans les tissus du côlon des patients des groupes 1 et 2. Les chercheurs ont constaté que, dans tous les groupes, l’ADNmt rectal était plus endommagé que l’ADN colique. Ils ont observé une délétion commune de 4 977 paires de base dans les gènes des tissus du côlon et du rectum de tous les patients.

EXPOSÉ :: Les patients des groupes 1 et 2 étaient plus similaires les uns aux autres qu’à ceux du groupe 3, probablement en raison de taux plus élevés d’espèces oxygénées réactives dans les mitochondries. Les dommages plus importants constatés dans le rectum indiquent que la déhiscence provient d’abord de la région rectale.

CONCLUSIONS :: La présente étude des analyses d’ADNmt des tissus humains normaux du côlon et du rectum de patients ayant un cancer colorectal est l’une des premières du genre.

MeSH terms

  • Aged
  • Aged, 80 and over
  • Colon / physiopathology
  • Colorectal Neoplasms / surgery*
  • Colorectal Neoplasms / therapy
  • DNA, Mitochondrial / metabolism*
  • Female
  • Humans
  • Male
  • Middle Aged
  • Neoadjuvant Therapy / methods
  • Oxidative Stress*
  • Polymerase Chain Reaction / methods
  • Reactive Oxygen Species / metabolism
  • Rectum / physiopathology
  • Surgical Wound Dehiscence / etiology
  • Surgical Wound Dehiscence / pathology*

Substances

  • DNA, Mitochondrial
  • Reactive Oxygen Species