Erythrocyte oxidative stress markers in children with sickle cell disease / Marcadores de estresse oxidativo em eritrócitos de crianças com doença falciforme

Abstract Objective To determine eight parameters of oxidative stress markers in erythrocytes from children with sickle cell disease and compare with the same parameters in erythrocytes from healthy children, since oxidative stress plays an important role in the pathophysiology of sickle cell disease and because this disease is a serious public health problem in many countries. Methods Blood samples were obtained from 45 children with sickle cell disease (21 males and 24 females with a mean age of 9 years; range: 3–13 years) and 280 blood samples were obtained from children without hemoglobinopathies (137 males and 143 females with a mean age of 10 years; range: 8–11 years), as a control group. All blood samples were analyzed for methemoglobin, reduced glutathione, thiobarbituric acid reactive substances, percentage of hemolysis, reactive oxygen species, and activity of the enzymes glucose 6-phosphate dehydrogenase, superoxide dismutase, and catalase. Data were analyzed using Student's t-test and were expressed as the mean ± standard deviation. A p-value of <0.05 was considered significant. Results Significant differences were observed between children with sickle cell disease and the control group for the parameters methemoglobin, thiobarbituric acid reactive substances, hemolysis, glucose 6-phosphate dehydrogenase activity, and reactive oxygen species, with higher levels in the patients than in the controls. Conclusions Oxidative stress parameters in children's erythrocytes were determined using simple laboratory methods with small volumes of blood; these biomarkers can be useful to evaluate disease progression and outcomes in patients.

Resumo Objetivo Determinar parâmetros de estresse oxidativo em eritrócitos de crianças com doença falciforme e compará-los com os mesmos parâmetros em eritrócitos de crianças saudáveis, pois o estresse oxidativo desempenha um importante papel na fisiopatologia da doença falciforme, considerada um sério problema de saúde pública em muitos países. Métodos Foram obtidas amostras de sangue de 45 crianças com doença falciforme (21 meninos e 24 meninas com média de 9 anos, variação de 3 a 13) e 280 amostras de sangue de crianças sem hemoglobinopatias (137 meninos e 143 meninas com média de 10 anos, variação de 8 a 11), como grupo controle. Em todas as amostras foram determinados meta-hemoglobina, glutationa reduzida, substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico, porcentagem de hemólise, espécies reativas de oxigênio e atividade das enzimas glucose6-fosfato desidrogenase, superóxido dismutase e catalase. Os dados foram analisados com o teste t de Student e foram expressos como média ± desvio padrão. Um valor de p < 0,05 foi considerado significativo. Resultados Foram observadas diferenças significativas entre as crianças com doença falciforme e o grupo controle para os parâmetros meta-hemoglobina, substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico, porcentagem de hemólise, espécies reativas de oxigênio e atividade da enzima glucose6-fosfato desidrogenase, com níveis aumentados nos pacientes. Conclusões Foi possível determinar parâmetros de estresse oxidativo em eritrócitos de crianças, com técnicas laboratoriais simples e pequenos volumes de sangue. Esses biomarcadores podem ser úteis na avaliação da progressão e dos resultados de tratamentos da doença.

Ginkgo biloba extract (EGb 761) attenuates oxidative stress induction in erythrocytes of sickle cell disease patients

Sickle cell disease promotes hemolytic anemia and occlusion of small blood vessels due to the presence of high concentrations of hemoglobin S, resulting in increased production of reactive oxygen species and decreased antioxidant defense capacity. The aim of this study was to evaluate the protective action of a standardized extract of Ginkgo biloba (EGb 761), selected due to its high content of flavonoids and terpenoids, in erythrocytes of patients with sickle cell anemia (HbSS, SS erythrocytes) subjected to oxidative stress using tert-butylhydroperoxide or 2,2-azobis-(amidinepropane)-dihydrochloride, in vitro. Hemolysis indexes, reduced glutathione, methemoglobin concentrations, lipid peroxidation, and intracellular reactive oxygen species were determined. SS erythrocytes displayed increased rates of oxidation of hemoglobin and membrane lipid peroxidation compared to normal erythrocytes (HbAA, AA erythrocytes), and the concentration of EGb 761 necessary to achieve the same antioxidant effect in SS erythrocytes was at least two times higher than in normal ones, inhibiting the formation of intracellular reactive oxygen species (IC50 of 13.6 µg/mL), partially preventing lipid peroxidation (IC50 of 242.5 µg/mL) and preventing hemolysis (IC50 of 10.5 µg/mL). Thus, EGb 761 has a beneficial effect on the oxidative status of SS erythrocytes. Moreover, EGb 761 failed to prevent oxidation of hemoglobin and reduced glutathione at the concentrations examined.

A doença falciforme promove anemia hemolítica e oclusão dos pequenos vasos, causados pela presença de altas concentrações de hemoglobina S, cujas consequências incluem a produção aumentada de espécies reativas de oxigênio e diminuição da capacidade de defesa antioxidante. O objetivo desse estudo foi avaliar a ação protetora de um extrato padronizado de Ginkgo biloba (EGb 761), selecionado devido ao seu alto conteúdo de flavonóides e terpenóides, em eritrócitos de pacientes com anemia falciforme (HbSS, eritrócitos SS) submetidos ao estresse oxidativo usando terc-butil-hidroperóxido e 2,2-azobis-(amidinopropano)-diidrocloreto, in vitro. Índices de hemólise, glutationa reduzida, concentração de metemoglobina, peroxidação lipídica e espécies reativas de oxigênio foram determinados. Eritrócitos de pacientes com anemia falciforme apresentaram taxas aumentadas de oxidação da hemoglobina e peroxidação lipídica e a concentração de EGb 761 necessária para atingir o mesmo efeito antioxidante foi pelo menos duas vezes maior em relação aos eritrócitos normais (HbAA, eritrócitos AA), inibindo a formação de espécies reativas de oxigênio (IC50 de 13.6 µg/mL), prevenindo parcialmente a peroxidação lipídica (IC50 de 242.5 µg/mL) e prevenindo a hemólise (IC50 de 10.5 µg/mL). Portanto, EGb 761 possui um efeito benéfico no estado oxidativo dos eritrócitos SS. Entretanto, o EGb 761 não preveniu a oxidação da hemoglobina e da glutationa reduzida, nas concentrações examinadas.