Importância da atividade de enzimas antioxidantes na progressão da severidade da sepse

Abstract

A sepse é uma síndrome inflamatória sistêmica decorrente de uma infecção que pode causar sérios danos a todos os órgãos do paciente, podendo levá-lo à morte. Dados epidemiológicos norte americanos estimam que 750.000 pacientes são acometidos a cada ano por sepse. A taxa de mortalidade varia de 20 a 60%, dependendo da severidade, sendo semelhante para o Brasil. A terapia utilizada é o tratamento com antibióticos, manutenção de pressão sanguínea e ventilação mecânica, que apesar de extremamente caros ainda se mostram com baixa eficiência, tornando a morte por sepse em UTI mais relevante que mortes por câncer de mama ou AIDS, nos EUA. Tratamentos que demandam grande soma de recursos tendem a ser um grande problema para países como o Brasil, que através do Sistema Único de Saúde, supre o paciente com a terapêutica disponível. Por isso, a compreensão da doença e o desenvolvimento de terapias alternativas mais eficazes e mais barata são de extrema importância. Neste sentido, diversas terapias alternativas têm sido propostas (insulinoterapia, administração de proteína C ativada - Drotrecogina alfa®, antioxidantes ou anticorpos anti-citoquinas). Radicais livres são fisiologicamente produzidos pela mitocôndria e por outras enzimas, como a NADPH oxidase e xantina oxidase. Os organismos contam com defesas antioxidantes enzimáticas e não-enzimáticas para não sofrer danos causados pela própria produção de radicais livres e assim, manter a homeostase celular. Na sepse, a primeira linha de defesa do organismo é o seu sistema imunológico inato mediado por fagócitos que possuem sistemas bactericidas compostos por enzimas produtoras de radicais livres e espécies reativas de oxigênio. Quando a resposta inflamatória à infecção é exagerada e a homeostase é perdida, verificam-se danos a biomoléculas dos tecidos do hospedeiro devido à própria produção de radicais livres. Estes danos podem levar a um comprometimento celular que pode progredir para disfunção orgânica e colaborar para a morte do indivíduo. Devido à importância dos radicais livres no estabelecimento e na progressão da sepse, nós formulamos a hipótese de que o balanço entre as enzimas superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT), bem como os produtos de dano às biomoléculas (carbonilas e substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico - TBARS), podem ser importantes marcadores de severidade e de prognóstico da sepse. Nossos resultados demonstram que há um aumento na atividade da SOD sem um aumento compensatório da CAT em todos os órgãos analisados (pulmão, diafragma, coração, fígado, rim), retirados de ratos submetidos a sepse. Este desequilíbrio resulta em dano a biomoléculas (lipídeos e proteínas). Os dados sugerem que os níveis de proteínas carboniladas, mas não de TBARS, estão correlacionados com a severidade da sepse. A conseqüência do aumento de carbonilas na resposta imunológica é discutida. Apesar da importância das proteínas carboniladas na progressão da sepse, nós demonstramos uma forte correlação positiva entre a relação SOD/CAT (pulmão e rim) vs. marcadores de falência desses órgãos bem como entre TBARS vs. marcadores de falência, em ratos submetidos a CLP. Estas correlações foram revertidas com a associação de tratamento antioxidante nesses animais. Estes dados sugerem que o equilíbrio entre a SOD e a CAT é muito importante para a manutenção da homeostase redox e que a suplementação antioxidante reverte o desequilíbrio visto na sepse, os níveis de TBARS bem como protege dano renal e respiratório.

Sepsis is a systemic inflammatory syndrome secondary to an infectious process that can progress to multiple organic failure and death. Epidemiological studies estimate that 750,000 cases of severe sepsis occurs per year in United States with mortality rate ranging between 20 and 60%, and these rates reflect the Brazilian reality. Sepsis is classically treated with antibiotics, pressure support and mechanic ventilation. However these treatments have little impact on mortality rate, which is higher for sepsis than for breast cancer or HIV. Thus, a better understanding of sepsis and the development of new therapeutic approaches are extremely important and several researches have been developed in this way (e.g. insulin-therapy, activated-protein C - Drotrecogin alfa®, antioxidants and anti-cytokine antibodies). Free radicals are released normally in cell physiology. Organisms have enzymatic antioxidant defenses as well as non-enzymatic antioxidant defenses to counteract the harmful effects of free radicals and to maintain cellular homeostasis. In the onset of an infectious process like sepsis, the innate immune system is the first defense against pathogen and is carried out by macrophages and neutrophils. These cells are potent phagocytes and their bactericidal compounds include free radicals and reactive oxygen species. When the response to infection is exacerbated the homeostasis is lost and oxidative damage takes place. This damage could compromise cell function and lead the organ dysfunction and death. Considering the importance of free radicals in the onset and progression of sepsis we hypothesized that balance between superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT), as well as molecular damage (carbonyl and thiobarbituric acid reactive species - TBARS), could be important markers of severity and prognosis in sepsis. We show an increase in SOD activity without a compensatory increase in catalase in the lung, diaphragm, heart, kidney and liver from rat submitted to sepsis. This imbalance contributes to oxidative damage in lipids and proteins. The data suggests that carbonyl levels but not TBARS levels are linked to sepsis severity and the implication of carbonyl upon immune response is discussed. In spite of the relevance of carbonyl in sepsis progression we found a positive correlation between SOD/CAT ratio (in kidney and lung) and organ failure markers, as well as between TBARS and organ failure markers, in rats submitted to CLP. These are prevented treating animal with antioxidants. These data suggest the importance of a coupled enzymatic activity of SOD and CAT to maintain redox homeostasis. Moreover, the antioxidant treatment reversed the SOD/CAT imbalance, TBARS levels and organ impairment.