Estresse oxidativo: conceito, implicações e fatores modulatórios / Oxidative stress: concept, implications and modulating factors

O estresse oxidativo decorre de um desequilíbrio entre a geração de compostos oxidantes e a atuação dos sistemas de defesa antioxidante. A geração de radicais livres e/ou espécies reativas não radicais é resultante do metabolismo de oxigênio. A mitocôndria, por meio da cadeia transportadora de elétrons, é a principal fonte geradora. O sistema de defesa antioxidante tem a função de inibir e/ou reduzir os danos causados pela ação deletéria dos radicais livres e/ou espécies reativas não radicais. Esse sistema, usualmente, é dividido em enzimático (superóxido dismutase, catalase e glutationa peroxidase) e não-enzimático. No último caso, é constituído por grande variedade de substâncias antioxidantes, que podem ter origem endógena ou dietética. Objetivou-se revisar os principais mecanismos de geração de radicais livres, bem como a ação dos agentes mais relevantes do sistema de defesa antioxidante, ressaltando suas implicações sobre os marcadores do estresse oxidativo. Também serão abordados os principais fatores exógenos moduladores do estresse oxidativo.

There is evidence that oxidative stress, defined as a persistent imbalance between the production of highly oxidative compounds and antioxidant defenses, leads to tissue damage. Oxygen metabolism generates free radicals and/or non-radical reactive oxygen species. The mitochondria, through the electron transport chain, are the main generator of these species. The antioxidant defense system has the function of inhibiting and/or reducing the damage caused by the deleterious free radicals and/or non-radical reactive oxygen species. This system is divided into enzymatic (superoxide dismutase, catalase and glutathione peroxidase), and nonenzymatic. The nonenzymatic system consists of a variety of antioxidant substances, which may be endogenous or dietary. This study proposed to review the main mechanisms of reactive oxygen species generation and the role of the most relevant agents of the antioxidant defense system on the biomarkers of oxidative stress. The main exogenous factors that modulate oxidative stress will also be discussed.

Geração de espécies reativas por exossomos plaquetários: um possível novo mecanismo de disfunção vascular na sepse / Generation of reactive oxygen species by platelet-derived exosomes: a possible novel mechanism of vascular dysfunction in sepsis

Sepse, a resposta do organismo a uma infecção, está associada a altas taxas de mortalidade. A razão pela qual um mecanismo protetor resulta num quadro clínico fatal permanece inexplicada. Em trabalho prévio nosso grupo demonstrou que exossomos de origem plaquetária são os mais frequentes em plasma de pacientes com choque séptico e que estes podem induzir apoptose em células musculares lisas vasculares e células endoteliais em cultura. Demonstramos ainda que tais exossomos possuíam uma fonte enzimática de ROS, uma NADPH oxidase cuja atividade poderia estar associada à indução da apoptose (Janiszewski et al., 2004). No presente trabalho, nós buscamos criar um modelo de geração ex vivo de exossomos similares aos encontrados em pacientes sépticos e identificar possíveis vias responsáveis pela liberação destes e seus efeitos. Choque séptico é uma condição relacionada com exposição a lipopolissacarídeo (LPS) e geração de alta quantidade de trombina, TNF e espécies reativas de nitrogênio. Através de citometria de fluxo revelamos que plaquetas humanas expostas ao doador de NO dietilamina-NONOato e ao LPS geraram exossomos similares àqueles encontrados em pacientes com choque séptico, expondo alta quantidade de tetraspaninas CD9, CD63 e CD81 mas pouca fosfatidilserina. Por outro lado, plaquetas expostas à trombina ou TNF liberaram partículas com características claramente distintas, com alta exposição de fosfatidilserina e baixa de tetraspaninas. Assim como os exossomos sépticos, os exossomos obtidos pela exposição de NO e LPS geraram radical superóxido e NO, como demonstrado pela quimioluminescência da lucigenina (5M) e celenterazinina (5M) e pela fluorescência da 4,5-diaminofluoresceína (10mM) e 2,7-diclorofluoresceína (10mM). A análise por Western Blot nos permitiu identificar as subunidades Nox1, Nox2 e p22phox da NADPH oxidase e a isoforma induzível da enzima NO sintase (NOS) nesses exossomos. Como esperado, inibidores da NOS e da NADPH oxidase...

Sepsis, the bodys response to infection, is associated with high mortality rates. Why a protective mechanism turns into a deadly clinical picture is a matter of debate, and goes largely unexplained. In previous work we demonstrated that plateled derived exosomes are found in the plasma of septic patients with septic shock and can induce endothelial and vascular smooth muscle cell apoptosis in culture through an enzymatic superoxide source (Janiszewski et al., 2004). In this work we sought to create a model for ex vivo generation of exosomes, and to identify the pathways responsible for ROS release by exosomes and their effects. Septic shock is a condition related to exposure of lipopolysaccharide (LPS), generation of high amounts of thrombin, TNF and nitrogen reactive species. Through flow cytometry we demonstrated that human platelets exposed to the NO-donor diethylamine-NONOate, and to LPS, generated exosomes similar to those found in the blood of septic shock patients, with high exposure of the tetraspanin CD9, CD63, and CD81, but little phosphatidylserine. On the other hand, platelets exposed to thrombin or TNF released particles with clearly distinct characteristics, such as high phosphatidylserine and low tetraspanin. Like the septic exosomes, the exosomes obtained by NO and LPS exposure generated superoxide radical and NO, as disclosed by lucigenin and coelenterazine chemiluminescence and by 4,5-diaminofluorescein and 2,7-dichlorofluorescein fluorescence. Western Blot analysis revealed the presence of Nox1, Nox2 and p22phox NADPH oxidase subunits and the inducible isoform of NO synthase (NOS) in these exosomes. As expected, NOS inhibitors or NADPH oxidase inhibitors significantly reduced the fluorescence and chemiluminescente signals. In addition, endothelial cells exposed to NO or LPS generated exosomes underwent apoptotic death, while control exosomes had no effects on apoptosis. NADPH oxidase as well as NOS inhibition significantly reduced...

Efeito da desnutrição neonatal sobre o recrutamento celular e a atividade oxidante-antioxidante de macrófagos em ratos adultos endotoxêmicos / Effect of neonatal malnutrition on cell recruitment and oxidant-antioxidant activity of macrophages in endotoxemic adult rats

OBJETIVO: Avaliar se a desnutrição no período neonatal produz prejuízos no recrutamento celular para o pulmão e na atividade oxidante-antioxidante de macrófagos alveolares em ratos adultos endotoxêmicos. MÉTODOS: Ratos machos Wistar (n=48) foram alimentados por mães cuja dieta, durante a lactação, continha 23 por cento de proteína no grupo nutrido e 8 por cento no grupo desnutrido. Após o desmame todos os animais foram recuperados com dieta normoprotéica. Entre 90 e 120 dias, a metade de cada grupo foi submetida à endotoxemia por meio da administração por via intraperitonial (v.i) de lipopolissacarídio na dose de 1mg/kg de peso corporal. Após 24 horas desse procedimento coletou-se o sangue para contagem total e diferencial de leucócitos e para a dosagem de óxido nítrico. Além do sangue coletou-se também o lavado broncoalveolar para contagem total e diferencial de leucócitos e, a partir de macrófagos isolados deste lavado, foram realizadas as dosagens de superóxido, óxido nítrico e superóxido dismutase. RESULTADOS: A desnutrição acarretou um déficit ponderal que persistiu até a idade adulta, além disso, reduziu a contagem total de leucócitos sangüíneos e o número de neutrófilos após o estímulo com lipopolissacarídio. A atividade oxidante-antioxidante foi alterada havendo diminuição da produção de superóxido, óxido nítrico e superóxido dismutase antes e após a indução da endotoxemia. CONCLUSÃO: Esses resultados sugerem que a desnutrição neonatal, mesmo após a recuperação nutricional, compromete o recrutamento celular para o pulmão e a atividade oxidante-antioxidante dos macrófagos alveolares em ratos adultos. A endotoxemia contribui para evidenciar essas seqüelas da resposta do hospedeiro frente a este modelo de desnutrição.

OBJECTIVE: The objective of this study was to assess if neonatal malnutrition impairs cell recruitment to the lungs and the oxidant-antioxidant activity of alveolar macrophages in adult endotoxemic rats. METHODS: Male Wistar rats (n=48) were divided into two groups and suckled by dams fed experimental diets containing a normal protein content of 23 percent (nourished group) and a low protein content of 8 percent (undernourished group) during lactation. After weaning, all animals received a normal protein diet. Between 90 and 120 days, half of each group was submitted to endotoxemia by intraperitoneal administration of 1mg/kg of body weight of lipopolysaccharide. Blood was collected 24 hours after this procedure for total and differential leukocyte count and measurement of nitric oxide. Bronchoalveolar lavage was also done to determine total and differential leukocyte count and measure superoxide, nitric oxide and superoxide dismutase in the macrophages isolated from this lavage. RESULTS: Malnourished animals remained underweight until adulthood. Furthermore, the following also decreased: total blood leukocyte count, number of neutrophils after lipopolysaccharide administration and production of superoxide, nitric oxide and superoxide dismutase before and after induced endotoxemia. CONCLUSION: These results suggest that neonatal malnutrition, even after nutritional recovery, compromises cell recruitment to lungs and the oxidant-antioxidant activity of alveolar macrophages of adult rats. Endotoxemia contributes to evidence these sequelae to the host response before this model of malnutrition.