IMPLICAºIILE STRESULUI OXIDATIV ÎN PATOLOGIA INFECºIOASÅ · la nivelul metabolismul...

REVISTA ROMÂNÅ DE BOLI INFECºIOASE – VOL. XI, NR. 2, AN 2008 101

I. DATE GENERALE

Oxigenul, oxidantul primar al reac¡iilor meta-bolice, este considerat un „paradox“ al vie¡ii aero-be; în anumite condi¡ii, aerul vital poate devenirealmente o „toxina letalå“ pentru organism

În timpul reac¡iilor metabolice fiziologice, lanivelul celulele intacte, se produc natural ¿icontinuu specii reactive de oxigen (SRO).

Existå diferite defini¡ii date no¡iunii de stresoxidativ (SO) ¿i anume:[1,2]:– perturbare a homeostaziei redox prezentå la

nivelul organismului;– totalitate deteriorårilor oxidative survenite la ni-

velul organismului, rezultat al dezechilibruluisurvenit între sistemele prooxidante (producân-du-se supraproduc¡ie de SRO) ¿i sistemele anti-oxidante (apårute urmare a diminuårii capa-cita¡ii lor func¡ionale [1, 2].A. Sistemele prooxidante, (cu referiri la gradul

diferit de producere a SRO) sunt implicate direct(rol determinant), în evolu¡ia unor procese [2]:• fiziologice: efort fizic; graviditatea; senescen¡a;

modularea ex-presiei genice; cre¿terea ¿i dife-ren¡ierea celulara; func¡ia mitocondriala, struc-tura ¿i func¡ia membranara;

• fiziopatologice: inflama¡ia; apoptoza;.producerea råspunsul imun; carcinogeneza;ateroscleroza; diabetul zaharat, etc.La rândul lor, sursele de SRO pot fi de originå

exogenå (rezultate urmare a producerii de radia¡ii,foto-oxidåri), dar mai ales endogenå, SRO fiindrezultatul activitå¡ii celulare normale (desfå¿uratåla nivelul metabolismul mitocondriilor, activareaneutrofilelor, etc.)

Dintre SRO cu rol important în producerea SOmen¡ionåm: O2, H2O2 (peroxid de hidrogen),ROOH (radical hidrooxid), NO (radical de oxidnitric).

IMPLICAºIILE STRESULUI OXIDATIVÎN PATOLOGIA INFECºIOASÅ

Prof. Dr. Doina ºå¡ulescu1, Asist. Univ. Dr. Monica Muntean1,Dr. Simona Mera2, Dr. Violeta Briciu1, Dr. Augusta A¿tilean2

1Catedra de Boli Infectioase, UMF „Iuliu Hatieganu“ Cluj-Napoca,2Spitalul clinic de Boli Infec¡ioase

4

B. În condi¡ii de aerobiozå, men¡inerea home-ostaziei oxidante, presupune obligator existen¡aunor sisteme de ap.rare antioxidant. (AO) care,printr-un proces de regenerare continua trebuie såprevinå acumularea prooxidan¡ilor [1].

Ca atare, este necesarå regenerarea continua acapacitå¡ii AO, deoarece, acumularea de prooxi-dan¡i conduce la perturbåri exidative severeex-primate în gradul de detectare al SO. [Siens]

Mecanismele de aparare AO ale organismuluise realizeaza prin producerea concomitentå a patrutipuri de procese metabolice:

a) prevenirea formarii SRO:– reprezinta prima linie de aparare AO;– este un proces vital de aparare contra formarii

permanente de SRO;b) compartimentarea:

– este realizatå prin separarea spa¡iala in vivo asubstan¡elor oxidante, urmatå de o distribu¡iecelulara ¿i tisulara specifica a substan¡elor AO;c) detoxifierea (intercep¡ia sau dezactivarea)

moleculelor peroxid:– realizata prin intermediulunor sistemele

enzimatice ¿i neenzimatice complexe;d) repararea:

– refacerea sau înlåturarea structurilor celularemoleculare afectate;

– intensificarea proliferarii structurilor tisulareimplicate în SO [1].Substan¡ele antioxidante (AO):

– induc scåderea sau inhibarea semnificativå aoxidårii substratului (Haliwell ¿i Gutteridge,1989) [ cit. de Tache];

– sunt prezente în concentra¡ii scazute (compa-rativ cu substratul oxidabil con-stituit din: pro-teine, lipide, glucide, ADN,etc.).Existå diferite clasificåri ale substan¡elor AO

[1], func¡ie de:a) mecanismul de ac¡iune, sunt:

• AO enzimatici;

102 REVISTA ROMÂNÅ DE BOLI INFECºIOASE – VOL. XI, NR. 2, AN 2008

• AO neenzimatici;b) gradul de solubilitate,sunt:

• AO liposolubili;• AO hidrosolubili;

c) modul lor de ob¡inere (folosi¡i în scopterapeutic);• AO naturali;

• AO sintetici.Principalii reprezentan¡i ai fiecarei categorii

sunt reda¡i în tabelul nr. 1.Sistemul antioxidant de apårareSistemul antioxidant de apårare este important

pentru men¡inerea homeostaziei celulare ¿iprovenirea stresului oxidant (SO).

Tabelul 1Pricipalii antioxidan¡i (AO) ai organismului

Tabel 3Principalii antioxidan¡i endogeni

103REVISTA ROMÂNÅ DE BOLI INFECºIOASE – VOL. XI, NR. 2, AN 2008

Krinsky (cit. De Tache), pe considerente biolo-gice, propune ca «AO så fie defini¡i ca ¿i compu¿icare protejeazå sistemele biologice de efectelenocive ale proceselor sau reac¡iilor, care pot ficauzate de oxidåri excesive».

II. ROLUL OXIDANºILOR ÎN PATOLOGIAMICROBIANÅ

II.A. Rolul speciilor reactive de oxigen (SRO)în patologia microbianå

A.1. Surse endogene

Consecin¡å a metabolismului aerob, microor-ganismele sunt expuse continuu la surse endogenede SRO toxice « producându-se astfel o reduceresecven¡ialå a moleculei de O2 cu generarea SROprecum: O2, H2O2 ¿i OH-».

Tabel 2Speciile reactive ale oxigenului (SRO)

Aceste SRO «toxice» sunt generate prin:– producerea de reac¡ii în care sunt implicate

glucoz-oxidaza, xantin-oxidaza, grupårile thiol¿i flavin [3]

– expunere la U.V sau radia¡ii gama.S-a demonstrat [3] cå Enterococcus faecalis,

E.Coli, Lactobacillus spp., Streptococcus pneumo-niae ¿i unele Mycoplasma spp., genereazå produ-cere de SRO ¿i anume: O2 ¿i H2O2. Ace¿ti oxi-dan¡i, s-a demonstrat cå pot exercita, la rândul lor,efecte «benefice cât ¿i toxice» asupra organismuluigazdå dar ¿i asupra altor microorganisme.

Cercetårile recente [3] efectuate au demonstratastfel cå:

a) Lactobacillus spp. producåtoare de H2O2,inhibå «in vitro» replicarea Neisseriei gonorrheae,a Neisseriei meningitidis ¿i a HIV. Aceastå consta-tare, a adus în discu¡ie, probabilitatea existen¡eiunui mecanism antimicrobian de apårare nespe-cific, produs urmare a ac¡iunii Lactobacillus spp.

existente în flora vaginalå normalå. În sus¡inereaacestei supozi¡ii, s-a demonstrat faptul cå, la feme-ile care au contractat vaginitå cu Neisseria gonorr-heae, lactobacilii pro-ducåtori de H2O2 au fostabsen¡i în flora vaginalå [3,4]

b) în opozi¡ie cu efectul «benefic» descris maisus, cercetåri recente [4] efectuate „in vitro“ audemonstrat cå O2 - produs de M. pneumoniae,inactiveazå catalaza celulei gazdå, inducând astfelo distruc¡ie oxidativå progresivå a celulelorinfectate;

c) în infec¡ia cu S.pneumoniae, prin producereaSRO, agentul microbian genereazå H2O2, care larândul såu determinå leziuni ale celulelor gazdå;aceastå constatare a fost demonstratå „in vitro“pe celulelor epiteliale alveolare de ¿obolan [5]

d) formarea plåcii dentare cu dezvoltarea conse-cutivå a gingivitei ¿i periodontitei este induså directde microorganisme producåtoare H2O2 dinmicroflora bucalå.


A.2. Surse exogene

În timpul infec¡iei active, sursa primarå de SROpentru bacteriile patogene este rezultatul ac¡iuniilor asupra fagocitelor organismului gazdå. (des-chide articolul Miller???)

Componentå a mecanismului de apårare agazdei, fagocitele ac¡ioneazå prin intermediulefectelor citotoxice exercitate de unii din oxidan¡iiprodu¿i. Astfel, când fagocitul intâlne¿te unmicroorganism, acesta este inconjurat de o por-¡iune de membranå fagocitarå, care se invagineazåformând un fagozom. Acest proces duce lacre¿terea consumului de oxigen de cåtre fagocite¿i ini¡iazå un sistem de semnalizare biochimicacomplex, care la rândul såu activeazå un complexmembranar oxidativ unic, dependent de NADPH.În fagozom, sub ac¡iunea NADPH, O2 este redusla.O2-, rezultând astfel H2O2. (SRO)

Pentru exercitarea activitatii microbicide decåtre gazdå, este obligatorie prezen¡a complexuluide oxidare NADPH (NADPH-oxidazå). Aceaståconsta-tare este exemplificatå la persoanele cuboala granulomatoaså cronicå (BGC), afec¡iunegeneticå, caracterizatå prin defecte ale sistemuluiNADPH-oxidazå, în lipsa cåruia, SRO nu mai suntproduse în fagocite. Drept consecin¡å, ace¿tipacien¡i, contracteazå infec¡ii cu Staf. aureus,bacilii enterici Gram negativi, Aspergillus spp.,Candida spp., care debuteazå la vârste mici,devenind recurente în copilårie ¿i adolescen¡å.[3]

Implicarea acestor agen¡ii microbieni, are camotiva¡ie, faptul cå neutro-filele sunt incapabileså-¿i mai exercite ac¡iunea microbicidå în condi¡iide anaerobiozå, datå fiind incapacitatea de agenera SRO (.O2- ¿i H2O2) în absen¡a sistemuluiNADPH-oxidazå, a cårui prezen¡å este obligatorie.

În opozi¡ie cu microorganismele men¡ionatemai sus, studii in vitro [6,7,8,9,10] au demonstratcå în cazul producerii infec¡iei cu Ps.aeruginosala pacien¡ii cu BGC, pentru distrugerea acestuiagent bac-terian, nu este esen¡ialå producerea deSRO de cåtre neutrofilele, mecanismele microbi-cide fiind independente de prezen¡a O2, putândså se realizeze ¿i în condi¡ii de anaerobiozå. Acestedate, nu eliminå totu¿i posibilitatea ca oxidan¡iiprodu¿i din neutrofile så creascå eficien¡a meca-nismelor microbicide indepentente de O2. [9,10]

H2O2 derivat din fagocite poate fi convertitintra sau extracelular la HOCl- ¿i cloraminå înprezen¡a cloridelor ¿i a mielo-peroxidazelor(MPO). În plus, MPO poate cataliza reac¡ia O2 ¿iHOCl - pentru a forma OH - „in vitro“, fiinddovedit faptul cå ace¿ti compusi au numeroaseefecte citotoxice.[3]

Semnifica¡ia lor în activitatea microbicida «invivo» este neclarå, deoarece pacien¡ii cu deficitde MPO prezintå o microbicidie intârziatå afungilor ¿i a bacteriilor, dar prezintå rezisten¡ånormalå la majoritatea infec¡iilor. Ca urmare, unnumår redus de pacien¡i cunoscu¡i cu aceaståafec¡iune dezvoltå infec¡ii sistemice severe,majoritar de etiologie fungicå, situa¡ie poten¡atåîn cazul coexisten¡ei ¿i a altor afec¡iuni ce inducimunosupresie (ex. diabet zaharat).

II.B. Rolul oxidului nitric

Date recente subliniazå importan¡a produceriioxidului nitric (NO) în realizarea microcidiei.

NO:– este considerat a fi o altå specie oxidantå;– nu este rezultat din transformarea O2; studii «in

vitro» pe celule de mamifere au demonstrat cåproducerea sa este dependentå de existen¡aunui grup de enzime cunoscut sub numele NO.-sintetaza (NOS). [11,12] Sub ac¡iunea NOS, L-arginina este transformatå în L-citrulinå ¿i NO..Multe specii bacteriene sunt capabile så gene-

reze NO. în condi¡iile unei concentra¡ii scåzute deO2, via NO.-reductazå.

La rândul såu, dintre NOS s-au izolat izoforme,care au fost divizate în douå categorii:a) izoforme inductibile (iNOS)b) izoforme constitutive (cNOS);

a) izoforme inductibile (iNOS)– prezen¡a lor a fost doveditå în diferite celule

ca: hepatocite, epiteliul respirator ¿i macrofage.– modularea nivelului iNOS poate fi induså de

unele citokine, micro-organisme, pro du¿imicrobieni,

– au rol important în råspunsul organismului gaz-då ¿i producerea inflama¡iei.c) b) izoforme constitutive (cNOS):

– au fost gåsite în neuroni ¿i celulele endoteliale.– activitatea cNOS este influen¡atå de concentra¡ia

intracelularå a calciului via calmodulin.De¿i existå numeroase cercetåri [13,14], detec-

tarea produc¡iei de NO. la nivelul monocitelor fa-gocitare umane s-a dovedit a fi dificilå.

Activitatea microbiocidå a NO. derivat din fago-cite, implicå efectul såu dominant în cazul implicåriipatogenilor intracelulari, fårå a se fi dovedit clar rolulacestuia în infec¡iile bacteriene piogene. [15]

Studii recente au confirmat activitatea micro-bicidå ¿i/sau bacteriostaticå a NO. împotriva unorpatogeni precum Cryptococcus neoformans [16],T. gondi [17], M. bovis [18], L.major, S.mansoni¿i altele. [19]


De¿i importanta productiei de NO. în cazulmacrofagelor murine este bine stabilitå, rolulNO.de cåtre macrofagele umane este incompletelucidat. [14]

Din analiza rezultatelor ob¡inute în urma efec-tuårii unui studiu direct [16,18]comparativ întremacrofagele umane ¿i murine, s-a dovedit cåmacrofagele murine activate, nu ¿i cele umane,au prezentat produc¡ie crescutå de NO. ¿i activitateantimicrobianå împotriva T.gondii, Ch. Psittaci ¿iL.donovani.

Existå totu¿i, tot mai multe dovezi care sprijinåconceptul cå fagocitele umane pot produce NO.chiar dacå în cantitå¡i mici, comparativ cu celemurine. Aceastå capaciaåte de a sintetiza NO,. pareså fie mediatå pe calea NOS clasicå. Activitateamicrobicidå a NO. produså de fagocitele umane,pare så contribuie la protec¡ia gazdei împotrivaorganismelor intracelulare. [20]

II.C. Alte surse oxidante ¿i contribu¡ia lorla activitatea microbicidå

De¿i fagocitele constituie sursa primarå prinintermediul cårora este realizatå expunereamicroorganismelor la oxidan¡ii produ¿i de celulelegazdei umane, exiså ¿i alte mecanisme de produ-cere a oxidan¡ilor care contribuie cu mare proba-bilitate la producerea SO microbian.

A. Microorganisme precum Nocardia ¿iLactobacillus spp., prin producerea de NO. ¿iH2O2 exercitå un efect toxic asupra microor-ganismelor din proxima vecinåtate. Celuleleendoteliale produc NO.,.O2- ¿i H2O2 ca råspunsla un numår de stimuli, explicând producereainflama¡iei [21](332).

Feng et al. (citata de miler) au sugerat cå NO.derivat (produs) din celulele endoteliale protejeazåaceste celule fa¡å de producerea infec¡iei cuRickettsia conorii.

B. O serie de agen¡i antimicrobieni utiliza¡iîn terapia infec¡iilor, produc SRO capabile de adistruge alte biomolecule, alåturi de blocareaenzimelor cheie sau a altor func¡ii metaboliceale microorganismului. [22]

De exemplu s-a demonstrat cå dintreantibioticele betalactamice, Penicilinele ¿iCefalosporinele contribuie la distrugerea ADN-ul¿i a deoxiribozei în prezen¡a sårurilor de Fe ¿icupru (Cu), printr-un mecanism mediat de OH.Aceste efecte ale antibioticelor recent cunoscuteconstituie o ac¡iune suplimentarå importantå înrealizarea activitå¡ii antibacteriene.[23]

III. ROLUL FIERULUI ÎN PATOLOGIAMICROBIANÅ

III.A.Fierul ¿i infec¡ia microbianå

Explicarea interac¡iunii dintre agen¡ii patogeni¿i organismul gazdå, se rezumå de fapt la evaluareastrategiilor de supravie¡uire ale microorganismuluiprin compromiterea sistemului imun al gazdei.

Un mecanism fiziologic semnificativ implicatîn generarea SRO mediatå de fagocite ¿i toxicitateamicrobianå, implicå prezen¡a fierului (Fe) ca ¿icatalizator al reac¡iei (intra sau extracelulare) de aproduce.O2- ¿i H2O2. ¿i OH- [3].

Sechestrarea de cåtre microorganism a unornutrien¡i esen¡iali implica¡i în råspunsul imunconstituie unul dintre alternativele esen¡iale desupravie¡uire a agen¡ilor patogeni [24].

Fierul este un cofactor esen¡ial la nivel multorcåi metabolice, inclusiv la nivelul respira¡ieicelulare a gazdei cât ¿i a microorganismului.

Fierul este:– vital pentru realizarea apårårii antimicrobiane;– esen¡ial pentru gazdå ¿i patogen deoarece

ambele verigi au nevoie de acest metal ca ¿icofactor pentru activitatea unor enzimeesen¡iale, implicate în multe func¡ii celulare ¿icåi metabolice.Asigurarea supravie¡uirii, pentru o serie de

bacterii intracelulare, fungi ¿i protozoare sebazeazå pe persisten¡a lor la nivelul unorcompartimente ale celulelor organismului gazdå,cu scopul limitårii accesului la nutrien¡i esen¡ialiîn asigurarea multiplicårii lor, printre care ¿i Fe.

Exemple ilustrative sunt supravie¡uirea:– mycobacteriilor, blocând accesul la resursele

de fier existente în organism prin împiedicareamaturårii fagozomilor;

– altor microorganisme prin accesarea compar-timentului lizozomilor, bogat în nutrien¡i.Cercetårile efectuate, au demonstrat faptul cå

Fe, constituie un element comun necesar atâtorganismului gazdå (asigurarea unui råspuns imunadecvat) cât ¿i microorganismului implicat(asigurarea supravie¡uirii) [24]

III.B. Fierul ¿i agen¡ilor microbieni

Fierul este un factor de cre¿tere important pentrubacteriile patogene, cu excep¡ia Borrelieiburgdorferii, care persistå în medii cu foarte miciconcentra¡ii de fier. Aceasta se datoreazå unoranomalii selective de codificare a proteinelordependente de fier din genomul B. burgdorferi.


Concentratii ale fierului de 10-6 pânå la 10-7 sunt necesare majoritå¡ii microorganismelorpentru derularea unor procese metaboliceimportante în replicarea bacterianå, incluzândtransportul electronilor, glicoliza, sinteza ADN¿i apårarea împotriva SRO intermediare toxice.

Sisteme de preluare a fierului au fostidentificate la majoritatea speciilor bacterienestudiate pânå în prezent, prin intermediul lorasigurându-se supravie¡uirea microorganis-melor.

Pentru a achizi¡iona fierul de la proteinelegazdei, speciile de Neisseria, Staphilococcusaureus, Streptococcus mutans, L. monocy-togenes ¿i H. influenzae exprimå receptori desuprafa¡å, care interac¡ioneazå cu proteinele delegare a fierului ale gazdei, precum TF ¿i LF (REF3).

Un studiu recent (biblio) a cercetat utilizareafierului de S.aureus ¿i a aråtat cå în timpul infec¡iei,aceste bacterii Gram pozitive utilizeazå preferen¡ialfierul legat de hem comparativ cu fierul legat de TF.

Au fost identificate genele codificând sistemulde transport al hemului (HTS) care introducehemul în stafilococi; prin intermediul lormicroorganismul accesezå 80% din depozitul defier al gazdei.

Pentru a accesa ¿i a folosi fierul gazdei,bacteriile, incluzând E. coli ¿i Vibrio cholerae,exprimå hemo sau citolizine, care elibereazå fieruldin complexele de fier intracelular.

C. diphteriae utilizeazå o hem-oxigenaza prinintermediul cåreia degradeazå hemul ¿i acceseazåfierul.

S. mutans ¿i L. monocitogenes exprimå fier-reductaze pentru a elibera fierul din LF ¿i TF.

Cresterea intracelularå a micobacteriilor,speciilor de Chlamidia ¿i L. pneumophila estedirect condi¡ionatå de concentra¡ia de fier a gazdei,blocarea preluårii fierului inhibând cre¿tereaacestor patogeni. Pentru a accesa sursele de fierale gazdei, aceste bacterii exploateaza «comparti-mente» specifice intracelulare ale celulei gazdå.

M. tuberculosis precum ¿i alte micobacteriipatogene, inclusiv M. avium, blocheazå maturareafagozomilor, inducând persisten¡a endosomului înstadiu timpuriu.

S-a sugerat cå M.tuberculosis poate så accesezedirect sursele de fier intracelular din citoplasmacelulei gazdå.

Fierul are un important rol reglator în virulentaL.monocitogenes. Factori de virulen¡å importan¡icare sunt exprima¡i de acest patogen pentru a

Figura 1Compartimentele de stocare a microrganismelor la

nivelul organismului gazdå.IRON AND MICROBIAL INFECTION, Ulrich E. Schaible

and Stefan H. E. Kaufmann

facilita invazia bacterianå intracelularå sunt con-trola¡i pozitiv de limitarea aportului de fier. Aceastadovede¿te cå cel pu¡in în parte, necesarul de fieral acestui patogen constituie un impedimentevolutiv puternic pentru adaptarea în citoplasmacelulelor gazdei.

Sursa citoplasmaticå principalå de fier încelulele gazdei este holoferitina saturatå, carepermite multiplicarea listeriei în mediul cu cantitateminimå de fier liber.

L. monocitogenes exprimå o reductazå fericåde suprafa¡a care poate extrage fierul din feritinå,LF i TF (REF.37).

Pânå în prezent, singurul microorganism cares-a dovedit experimental cå exploateazå holofe-ritina ca o surså de fier este N. meningitidis. Încelulele epiteliale, meningococii intracelularirecruteazå ¿i agregå feritina, care ulterior estedegradatå ¿i elibereazå fierul liber.

Feritina nu este o surså de fier preferen¡ialåpentru al¡i patogeni, probabil datoritå localizåriisale citoplasmatice ¿i a dispari¡iei sale rapide prinleziuni celulare.

Supraîncårcarea cu fier la gazdå, datoritåcauzelor nutri¡ionale, ereditare sau terapeutice,exacerbeazå numeroase boli infec¡ioase, incluzândyersinioza, salmoneloza, tuberculoza ¿i infec¡iaHIV/SIDA.

Pacien¡ii cu încårcare tisularå crescutå de fier(hemocromatozå) au o inciden¡å crescutå asalmonelozei ¿i yersiniozei.

Studii clinice ale suplimentårii profilactice cufier pentru tratamentul anemiei au aråtat o corela¡ie


directå între aportul de fier ¿i cre¿terea risculuiacestor infec¡ii, precum ¿i a tuberculozei.

Suplimentul de fier a fost recunoscut ca unfactor de risc pentru tuberculozå încå din sec. IX.

În Africa, studii epidemiologice (biblio)acceptå ca factor de risc pentru cre¿tereamorbiditå¡ii ¿i a mortalitå¡ii prin tuberculozåactivå, supraîncårcare nutri¡ionala cu fier printr-un aport crescut de fier, fie datorat culturilorcrescute pe sol vulcanic sau din berea tradi¡ionalacare este pasteurizata în vase de fier.

Trebuie subliniat totu¿i cå hemocromatoza nua fost identificatå ca un factor de risc pentrutuberculoza umanå.

III. C. Fierul ¿i terenul organismului gazdå

Ca råspuns la infec¡ie, organismul a dezvoltatmecanisme prin care reu¿e¿te så limiteze disponi-bilitatea Fe cåtre patogen.

Fierul (Fe¼+) este insolubil în condi¡ii aerobe,cu pH neutru sau în mediu apos.

Fe liber catalizeazå formarea radicalilor liberide oxigen prin reac¡ia Fenton, exercitându-¿iefectul citotoxic asupra celulelor, prin denaturareaproteinelor, inducerea fragmentårii AND-ului ¿iperoxidarea lipidelor.

Pentru aceste motive, la nivelul organismuluigazdå, fierul este disponibil numai legat deproteine specifice precum transferina (TF),lactoferina (LF) ¿i feritina, sau legat de grupareahem din hemoproteine.

Drept consecin¡å, fierul liber nu este disponibilla nivelul gazdei.

Fierul:– este absorbit în intestin fie sub formå de fier

feros (Fe2+), reac¡ia fiind catalizatå de o fier-reductaza intestinalå (probabil citocromulduodenal b(DCYTB);

– formeazå complexe cu gruparea hem sau al¡ichelatori.Macrofagele reticuloendoteliale recicleazå

majoritatea fierului prin fagocitozå ¿i degradarelizozomalå a eritrocitelor, pentru a elibera fierullegat de gruparea hem. În continuare fierul eliberatde gruparea hem sub forma de hemo sau hapto-globinå este preluat de macrofage prin intermediulreceptorului captator de hemoglobina(CD163).

Eliberarea fierului din membrana eritrocituluipare så fie facilitatå de ferroportina (denumitå ¿iIREG1, MTP1 sau SLC40A1)[24,3]

Figura 2Mecanismul de metabolizare a fierului la nivelul organismului gazdå.

IRON AND MICROBIAL INFECTION, Ulrich E. Schaible and Stefan H. E. Kaufmann


Hepcidina 1 ¿i 2 sunt peptide cu 20-25 Aa –ini¡ial descrise ca peptide antimicrobiene defensin-like – care sunt scindate din precursori mai marila nivelul ficatului.

Hepcidina 1 joacå un rol important în reglareahomeostaziei fierului ¿i rezultå din aportul de fierdin dietå ¿i/sau din lipopolizaharidele eliberate dinbacteriile Gram negative.

Hepcidina probabil limiteazå atât absorb¡iaintestinalå de fier cât ¿i eliberarea fierului dinmacrofage pentru a evita acumularea excesului defier. Pentru a circula în organism, Fe2+ este oxidatla Fe3+ printr-o oxidazå fie asociatå membraneifie localizatå plasmatic, hephaestin sau cerulo-plasmina, care permite interac¡iune cu apo TF.

Hemocromatoza este caracterizatå printr-osupraîncårcare cu fier liber în ¡esuturi, în specialradicali liberi de oxigen ¿i distruc¡ie celularå.

Studii recente indicå faptul cå muta¡iilesilen¡ioase ale genei HRF pot fi factori de riscimportan¡i pentru dezvoltarea hepatitei cronicedupå infec¡ia cu virusul hepatitic C. [24,3]

În ceea ce prive¿te disponibilitatea de fier,gazda este un mediu extrem de ostil pentru micro-organisme, care necesitå ~ de 1011–1012 ori maimari concentra¡ii de fier liber decât este fiziologicposibil.

III.D. Fierul ¿i råspunsul imun al gazdei

Fierul este necesar pentru mecanismele deapårare ale gazdei, incluzând cascada respiratorie¿i produc¡ia de iNOS mediatå de speciileintermediare de oxid nitric.

LF este o proteinå de legare a fierului, prezentåîn fluidele organismului precum lapte, salivå,lacrimi, serul ¿i este eliberatå din neutrofile prindegranula¡ie.

În circula¡ie LF este saturatå incomplet cu fierul¿i astfel poate prelua fierul liber din ¡esuturi. Caurmare func¡ioneaza ca o moleculå de apårare deprimå linie împotriva invadårii microorganismelorprin abilitatea ei de a sechestra fierul.

Func¡ia de sechestrare a fierului de cåtre LF s-a dovedit a constuitui un mecanism de apårarevital împotriva infec¡iei cu Ps. aeruginosa (biblio).

LF inhibå formarea biofilmului la pacien¡ii cufibrozå chisticå, infecta¡i cu Ps. aeruginosa.

Hrånirea ¿oarecilor cu LF scade încårcareaendotoxinicå în intestin, indicând un grad maiscåzut de colonizare intestinalå (biblio). În plus,LF cuprinde o peptodå defensinlike, lactofericina,care dovede¿te activitate microbicidå împotrivaC.albicans, S.mutans, V.cholerae ¿i variate alteenterobacterii.

De¿i aceste date aratå cå lactoferina are func¡iidirecte antiinfec¡ioase, ¿oarecii lipsi¡i de LF nu pre-zintå susceptibilitate mai mare la anumi¡i patogeni,cum ar fi M. tuberculosis (P.Ward).

Astfel func¡iile antimicrobiene ale LF necesitåîn continuare analizå, în special la nou-nascut.Efectele benefice ale alåptatului ¿i ale laptelui îngeneral pot fi datorate par¡ial LF.

În afarå de efectele directe asupra replicåriimicrobiene ¿i imunitå¡ii înnåscute, fierul influen-¡eazå ¿i råspunsul imun dobândit.

Deficien¡ele în fier scad råspunsul imun celularîn numeroase modele experimentale.

Celulele T ale ¿oarecilor lipsi¡i de fier dovedesco proliferare reduså antigen-specificå, dar ¿ipoliclonalå ¿i un receptor important care activeazåcelulele T, CD28 este redus în aceste condi¡ii.

Encefalita experimentalå alergicå induså decelulele T CD4+, care este folositå ca model murinal sclerozei multiple, este absentå la ¿oarecii defi-cien¡i în fier.

Atât cre¿terea cât ¿i scåderea disponibilitå¡ilorde fier ale gazdei afecteazå råspunsul imun, ceeace ilustreazå importan¡a unei balan¡e normale afierului pentru func¡ionarea optimå a sistemuluiimun al gazdei.

Similar, pacien¡ii cu supraîncårcare cu fier cau-zatå de talasemie sau hemocromatozå au un nu-mår scåzut de celule T CD8+, care råspund la trata-mentul cu chelatori de fier, precum deferoxamina.

Pacien¡ii cu ßtalasemie prezintå un risc cres-cut de infec¡ie cu varia¡i patogeni incluzând Salm.enterica, Kl. pneumoniae, Strept. pneumoniae,B.pseudomallei ¿i fungul Pythidium insidiousum.Supraîncårcarea cu fier moduleazå de asemeneainfec¡ia cu L. major la ¿oareci ¿i duce la o încår-cåturå bacterianå mai scåzutå precum ¿i la oproduc¡ie mai scazutå de IL-4 ¿i IL-10 ¿i la oexprimare crescutå a IFN. ¿i iNOS. (biblio).

La pacien¡ii cu supraîncårcare cu fier måsuratå desatura¡ia TF, au fost observate nivele înalte de cito-kine antiinflamatoare IL-4, IL-10 precum ¿i IL-6.

În contrast, expresia iNOS a fost blocatå. Existåo legaturå între aceste citokine ¿i reglarea fierului,deoarece IL-6 induce expresia hepcidinei, astfelducând la hipoferemie.

Aceasta ar explica anemia din inflama¡ii (cu-noscutå ¿i ca anemia afec¡iunilor cronice), careapare la pacien¡ii cu infec¡ii ¿i inflama¡ii cronice,probabil ca mecanism de limitare a fierului dis-ponibil cåtre patogeni.

Împreunå aceste date sugereazå cå suscepti-bilitatea crescutå la infec¡ii a gazdei supraîncårcatecu fier nu se datoreazå numai accesului crescut al


patogenului la acest element esen¡ial, dar este ¿i oconsecin¡å directå a afectårii råspunsului imunînnåscut sau dobândit al gazdei.

Studii „in vitro“ au demonstrat cå o concentra¡iebacterianå crescutå în Fe, cre¿te distrugereamediatå de.OH- a Staf. aureus prin intermediulproducerii de H2O2 de cåtre monocite ¿i neu-trofile.

De¿i existå o cantitate limitatå de Fe liber dispo-nibil, pentru ca o reac¡ie similarå så aibå loc ¿i în«in vivo», se apreciazå cå existå multiple complexede fier catalitic în structura organismului gazdå ¿ia agentului bacterian, astfel cå aceastå reac¡ie såfie posibilå. Aceastå ipotezå este incomplet elu-cidatå în prezent. [3,24]

Ca ¿i concluzie a celor prezentate:– dacå acceptåm importan¡a fierului în infec¡ii

microbiene este tentant a specula cå pot fidezvoltate noi strategii terapeutice bazate pecuno¿tiin¡ele actuale referitor la rolul echi-librului fierului între gazdå ¿i microorganismulinfectant; o astfel de strategie recomandå încli-narea balan¡ei în favoarea gazdei, restrângândaccesul patogenilor la fier ¿i în acela¿i timpmentinând un nivel suficient de fier pentru apermite gazdei så ac¡ioneze mecanismeleefectoare microbicide dependente de fier;

– acest deziderat pare a fi atins prin blocarea spe-cificå cu antibiotice a sistemelor de preluare afierului de cåtre patogen, sau prin reducereadisponibilitå¡ii fierului în compartimentulintracelular ocupat de microorganism;

– poten¡ialul terapeutic al moleculelor de se-chestrare a fierului precum LF ar trebui inves-tigate în detaliu ¿i exploatate la maximum;aceste date ar putea fi aplicate la o gamå diversåde nutrien¡i esen¡iali necesari atât pentru gazdåcât ¿i pentru patogen, permi¡ând astfel dezvol-tarea de noi strategii interven¡ionale nutri¡ionalecu scopul limitårii profilactice sau terapeuticea infec¡iei.

IV. ROLUL OXIDANºILOR ÎN INFECºIILE VIRALE

Date recente eviden¡iazå cå oxidan¡ii, fie cåderivå din fagocite sau din alte surse, au un roldovedit în patogeneza infec¡iilor virale.

IV.A. Infec¡ia cu virus gripal A

Interac¡iunea celulei gazdå infectatå viral, îninterrela¡ie cu produc¡ia de oxi-dan¡i, pare så aibåun rol important în patogeneza infec¡iei cu virusulgripal A.

De¿i în cadrul råspunsului inflamator precocefa¡å de virusul gripal A predominå neutrofilele[25], la pacien¡ii infecta¡i este doveditå abilitateaacestui virus de a induce secundar anormalii înfunc¡iile neutrofilelor ¿i monocitelor, fapt careexplicå instalarea suprainfec¡iilor bacteriene. [26]

Molecula de hemaglutininå a virusului, pare såfie un important mediator în acest proces deinducere a unor func¡ii anormale ale leucocitelor.[27,28] În acest caz, råspunsul neutrofilelor esteatipic referitor la fluxul de calciu, activareafosfolipazei C ¿i eliberarea H2O2 dar nu ¿i a.O2-. [29,30]

Se sugereazå astfel cå în cazul infec¡iilor virale,producerea de oxidan¡i ocupå un loc important înderularea replicårii virale ¿i a interac¡iunii celularegazdå – virus, fapt ce va conduce poten¡ial la noiimplica¡ii terapeutice.

IV.B. Infec¡ia cu HIV

Majoritatea cercetårilor sunt centrate pe analizaevolu¡iei infec¡iei cu HIV. Infec¡ia cu HIV esteasociatå cu un statut proinflamator al organismuluigazdå, rezultat al existen¡ei unui nivel înalt alcitokinelor circulante, incluzând TNF-., IL-1., IL-1ß, IL-2,6, IFN.,.. [31]

De¿i s-a dovedit cå unele dintre aceste citokinepot activa direct replicarea HIV în celuleleorganismului gazdå [32], activarea fagocitelor decåtre citokine ¿i alte celule, poate stimula deasemenea produc¡ia oxidan¡ilor. În acest context,oxidan¡ii s-a dovedit a avea un efect direct asuprareplicårii HIV.

Legrand – Poels ¿i colab (citat de miler) de-monstreazå cå produc¡ia excesivå a H2O2 exogen,ac¡ioneazå asupra limfocitelor T-latente infectateHIV prin acelerarea replicårii provirusului HIV-1, fapt confirmat ¿i de alte lucråri. [33,34]. Acestproces, ca ¿i activarea directå a HIV prin citokine,este mediatå de inducerea de NF-kB, factor nuclearde transcrip¡ie.

Sandstrom ¿i colab [35] au aråtat cå suscep-tibilitatea limfocitelor T la apoptoza cre¿te, feno-men indus de H2O2. Celulele infectate HIV pot fisensibilizate unic la SO.

Datele ob¡inute pânå în prezent referitor laîn¡elegerea implicårii SO în patogenia infec¡iei HIVmotiveazå impulsionarea investiga¡iilor,recomandând folosirea terapiei antioxidante lapacien¡ii infecta¡i HIV.


IV. C. Implicarea SRO în patogenia altor infec¡iivirale.

C.1. Infec¡ia cu virusul Ebstein -Barr

Similar celulelor infectate cu HIV, H2O2induce efectiv sinteza antigenelor virale anumitelinii celulare limfoide în care se replicå virusulEpstein-Barr. [36]

IV. C. 2. Infec¡ia cu papilomavirus (HPV)

Este incriminatå ca factor de risc în producereacarcinomului de col uterin.

Studii recente (Fernandez ¿i colab citat deMiller) sugereazå cå în inducerea declan¿åriicarcinogenezei, poate fi implicat ¿i un mecanismdependent de oxidan¡i. [37], argument bazat pefaptul cå de la nivelul colului uterin al femeilorsånåtoase, în peste 50% din cazuri s-a izolatpoliamin-oxidazå ¿i/sau diamin-oxidazå. Acesteenzime ac¡ioneazå asupra sperminei ¿i spermidinei(poliamine prezente în lichidul seminal) prinproducerea de H2O2 ¿i aldehide reactive, care «invivo» par a avea efect local mutagen. Transfor-mårile celulelor cervicale pot eluda persisten¡avirusului ¿i infec¡iei prin supresia apoptozei HPVîn cheratinocite.

Se sugereazå astfel cå, efectele infec¡iei celu-lelor cervicale cu HPV pot fi sinergice cu efectelepoliamino-xidazei întâlnite în flora cervicalå afemeilor active sexual. Reglarea replicårii HPV,pare a fi astfel modificatå de oxidan¡i prin meca-nism redox intracelular. [38]

IV. C3. Infec¡ia cu virus hepatitic B (VHB)

În opozi¡ie, H2O2 reduce semnificativeliberarea pro-virusului hepatitei B (VHB) înculturile celulare hepatice fårå a producemodificåri semnificative în sinteza proteinelorcelulelor gazdei. [39]

Aceste constatåri pot fi semnificative înfiziopatologia infec¡iei cronice VHB, sugerândeficien¡a folosirii medica¡iei antioxidante în aceaståinfec¡ie.

În acest context, se recomandå administrareavitamina E dovedit important antioxidant mem-branar celular, care ac¡ioneazå ca un epurator alradicalilor liberi.[40] S-a dovedit cå la pacien¡iicu boalå cronicå hepaticå, nivelul plasmatic alvitaminei E este semnificativ scåzut. Se poatepresupune cå deficitul în vitamina E pare aconduce la perpetuarea leziunilor cauzate de SROeliberate din hepatocitele lezate, la pacien¡ii cuhepatitå cronicå ¿i/ sau cirozå viralå B.

V. STRESUL OXIDATIV ÎN HEPATITELEACUTE VIRALE

În HAV, producerea leziunilor hepatocitareeste determinatå predominant de raspunsul imun¿i, de¿i mecanismele fiziopatogenetice suntcomplexe ¿i in-complet elucidate, exista nume-roase date care demonstreaza ca persisten¡a infec-¡iei, progresiunea leziunilor hepatice ¿i carcino-geneza sunt mediate de SO [41-43]. ImplicareaSO în patogeneza hepatopatiilor cronice cu diverseetiologii (viralå, inflamatorie autoimuna, alcoolicå,toxicå, medicamentoaså, metabolica, cirozahepatica ¿i transplantul hepatic) este deja binecu-noscuta, argumentata prin mul-tiple studii experi-mentale ¿i clinice [44-51]. Adeseori mecanismelelezionale sunt mixte (virale ¿i toxice etanolice sautoxice medicamentoase), efectele însumându-se.

Ficatul, ca ¿i centru metabolic al organismului,are un rol important în fagocitoza ¿i proceseleimunologice, fiind astfel ¿i o sursa de SRO [46].Sediul producerii hepatice de SRO este reprezentatde hepatocite, celulele Kupffer (ci-tosol, mito-condrii, peroxizomi, lizozomi, membrana celulara)¿i celulele endo-teliale hepatice [52]. CeluleleKupffer reprezinta cea mai mare popula¡ie de ma-crofage fixe din organism, având un rol esen¡ialîn raspunsul imun (specific ¿i nespecific) al gazdeila infec¡ii. Ele sunt activate ¿i prolifereaza îndiferite boli hepatice: hepatite acute fulminante,hepatite cronice active, hepatite toxice, de-terminând eliberare masiva de SRO, prinfagocitarea particulelor virale, acti-vatori imuni saulimfokine [46]. Eliberarea unor cantita¡i crescutede SRO în ficat intensifica reac¡iile de lipope-roxidare hepatica ¿i producerea de mediatori aiin-flama¡iei, producând astfel leziuni tisulare [45].SRO produse la nivel hepatic sunt de doua tipuri:radicali: O2 - (anion superoxid), OH (hidroxil),NO (oxid nitric); non-radicali: 1O2 (oxigen sin-glet), H2O2 (peroxid de hidrogen) [52].

Mecanismele de aparare AO la nivel hepaticse bazeaza pe ac¡iunea complexa a mai multorfactori, reprezenta¡i în tabelul 2.

AO hepatici intervin în contracararea diferitelorverigi fiziopatogenetice hepatice (fagocitoza,aparare nespecifica antimicrobiana, reglareaimuna, fibro-geneza ¿i ciroza hepatica, sindromulde ischemie-reperfuzie, hepatocarcino-geneza,ciroza biliara primitiva ¿i alte boli colestatice).

Mecanismele de ac¡iune ale diverselor sistemeAO la nivel hepatic constau în:


a) AO hepatici enzimatici (figura 1):Superoxid-dismutaza, prin cele doua izoenzime

ale sale (CuZnSOD ¿i MnSOD): reprezinta unmecanism biologic primar de aparare împotrivasu-peroxidului; în HAV, activitatea SOD totale estesemnificativ crescuta ca ¿i rezultat al activita¡iicrescute AO a ficatului, în contextul eliberariicrescute de SRO [46]; în bolile hepatice, activitateacelor doua izoenzime are o evolu¡ie diferita, însensul unei scaderi mai accentuate a CuZnSODfa¡a de martorii sanato¿i, iar activitatea MnSODeste mai intensa fa¡a de martori [45];

Catalaza: catalizeaza reducerea peroxidului dehidrogen la apa; în HAV, activitatea CAT estesemnificativ mai redusa fa¡a de martori, prinreducerea sintezei enzimei ¿i deple¡ia ei dinhepatocite [45];

Glutation-peroxidaza: catalizeaza reducereaperoxidului de hidrogen ¿i a lipoperoxizilor;limiteaza lezarea oxidativa extracelulara; în HAV,activitatea sa este scazuta, prin incapacitatea deraspuns promt la cre¿terea brusca a SRO [45];

b.) AO hepatici neenzimatici (figura 1):Glutationul: este implicat în detoxifierea SRO

din procesele inflamatorii, prin epurarea radicalilorhidroxil ¿i a oxigenului singlet; cca 90% din GSHcir-culant este de origine hepatica, astfel încât GSHplasmatic este ¿i o proba nein-vaziva a statusuluiGSH hepatic [45]; contracareaza expresia genelor,indusa de SRO hepatice sau de stimulii proin-flamatori [53];

Vitamina E: reprezinta stabilizatorul universalal membranelor celulare, ac¡ionând în toate etapeleatacului oxidativ; principalul AO liposolubil dinmem-brane ¿i lipoproteine, prin inhibi¡iaperoxidarii lipidelor, accelerarea descom-puneriiperoxizilor lipidici, inhibarea LDL-oxidarii [52];în HAV, deficitul vita-minei E duce la diminuareachemotactismului macrofagelor hepatice, reduceingestia de particule virale învelite cu complement¿i scade protec¡ia fa¡a de leziunile autooxidative,realizând astfel o perturbare grava a homeostazieioxida-tive, în favoarea factorilor prooxidan¡i ¿iagravâd leziunile tisulare [53];

β-carotenul (provitamina A): este un epuratordirect al superoxidului, inhibând ¿i oxidareaacidului arahidonic (Halevy ¿i Sklan, 1987);carotenoizii inhibå lipoperoxidarea induså deSRO, fiind AO mai eficien¡i decât vitamina A [52];este lipsit de toxicitatea hepaticå, spre deosebirede vitamina A; împreunå cu vitamina E interac¡io-neazå în sistemul de aparare AO al membranelorcelulare;

Vitamina A: regleazå cre¿terea ¿i proliferareacelularå; ca ¿i AO plasmatic, moduleazå nivelulceruloplasminei [52]; în cantita¡i mari poate avea¿i efecte pro-oxidante; moduleaza echilibrul întreråspunsul imun Th1 ¿i Th2, deficitul ei producândun råspuns umoral ineficient [53];

Seleniul: are efecte AO importante, prinparticiparea sa ca ¿i co-enzima la ac¡iunea GSHPx

Tabelul 2 Factorii implica¡i în apararea AO hepatica ¿i mecanismul lor de ac¡iune (14, modificat)

Figura 1. Re¡eaua antioxidanta [45]


(enzima cheie a sistemului AO) [53]; deficitul deSe se asocia-za cu scaderea activita¡ii GSHPxhepatice, având ca ¿i consecin¡a intensificarealipoperoxidarii hepatice (studiile experimentale audovedit ca deficitul sever de Se duce la necrozahepatica, Schwartz 1957) [45]; ac¡iunea sa AO estedirect con-di¡ionata de ac¡iunea vitaminei E, cucare are efecte sinergice.

Dintre AO neenzimatici hepatici fac parte:bilirubina (inhiba peroxidarea lipidica, capteazaoxigenul singlet); acidul uric (îndeparteazametaboli¡ii hidro-solubili ai O2, previne oxidareavitaminei C, epurator direct al oxigenului singlet¿i peroxidului de hidrogen); glucoza (epurator alradicalilor hidroxil); albumina (AO de sacrificiu,stinge formarea oxigenului singlet); cerulo-pasmina (inhiba lipoperoxidarea dependenta deFe) [52].

Studii recente [13,54,55,56,57,58,59] au de-monstrat ca în homeostazia oxidanta sunt implica¡i,alaturi de SRO, ¿i speciile oxidului nitric (SRN).Dintre acestea, oxidul nitric (NO) este un oxidantînalt reactiv, produs de celulele hepatice parenchi-matoase (hepatocite) ¿i neparenchimatoase (celuleKupffer ¿i celule endoteliale hepatice) din L-arginina [45,47].

NO poate ac¡iona ca epurator al radicalilor toxici(superoxid, NO2, hidroxil) sau ca inhibitor alNADPH-oxidazei. În condi¡ii fiziologice, exista unechilibru între superoxid ¿i NO, interac¡iunea lorfiind un important mecanism de protec¡ie a gazdeifa¡a de agresiunea SRO [47]. NO reac¡ioneaza curadicalul superoxid ¿i formeaza peroxinitritul, careeste un agent oxidant foarte puternic. Peroxinitritulla rândul lui, poate reac¡iona direct cu reziduurilesulfhidrice în membranele celulare, determinândlipoperoxidarea acestora [45].

Pe modele experimentale la ¿obolan s-a doveditca exista diferen¡e între efectele NO hepatocitar ¿icel produs de celulele Kupffer: NO hepatocitar areun rol hepatoprotector, în timp ce NO produs decelulele Kupffer poate avea rol imunoreglator. Nuse cunosc însa exact determinantele roluluiprotector sau to-xic al NO asupra ficatului [47].De asemenea, nu sunt complet elucidate mecanis-mele prin care NO este implicat în bolile hepaticemediate imunologic (hepatite autoimune sauvirale); se cunoa¿te doar ca, în cadrul sistemuluiimun, NO are rol de molecula citotoxicamacrofagica efectoare, fiind un modulator alleziunilor tisulare datorate depunerii de complexeimune ¿i un reglator al proliferarii limfocitelor [47].

VI. STRESUL OXIDATIV ÎN INFECºIA HIV

Alåturi de activarea proceselor inflamatorii, SOjoacå un rol esen¡ial în neuropatogeneza infec¡ieiHIV, prin cre¿terea formårii radicalilor liberi(incluzând anionii superoxid, NO ¿i peroxinitritul)alåturi de dereglarea AO endogeni în ¡esutulcerebral al pacien¡ilor infecta¡i HIV. [60,61]

Efectul supraproduc¡iei de SRO afecteazåmecanismele de reglare a fenomenelor deneuronolizå, a permebilitå¡ii barierei hemato-encefalice, amplificând astfel efectul nociv alinfec¡iei HIV asupra ¡esutului cerebral.

Suplinirea exogena a AO prin folosirea unormolecule specifice de tipul “epuratorilor” deradicali liberi ar putea permite în¡elegereaproceselor care stau la baza neuropatogenezeiinfec¡iei HIV constituind bazele pentru noi strategiieficiente în terapia neuroSIDA. [60]

În ultimii ani studii „in vitro“ ¿i „in vivo“ auîncercat så caracterizeze mecanismele care stau labaza rela¡iei între infec¡ia HIV ¿i neuroSIDA.

Datele existente sugereazå cå mecanismele careduc la distruc¡ia neuronalå ¿i nonneuronalå dinsubstan¡a cerebralå a pacien¡ilor cu SIDA “in vivo”implicå combinarea mai multor factorineurotoxici, dintre care men¡ionåm:– la pacien¡ii infecta¡i HIV existå un SO cronic,

datorat lipsei AO endogeni ¿i cre¿terii pro-duc¡iei SRO;

– alt factor neurotoxic este inflama¡ia cronicåproduså pe de o parte de activarea limfocitelor¿i a fagocitelor, iar pe de altå parte de efecteledirecte sau indirecte ale diferi¡ilor patogenioportuni¿ti.În neuroSIDA sunt incomplet elucidate

mecanismele care:a. declan¿eazå supraproduc¡ia de radicali liberi;b. regleazå factorii care moduleazå balan¡a între

supravie¡uirea ¿i apoptoza celulelor SNC;c. elucideazå rolul AO endogeni ¿i exogeni asupra

¡esutului cerebral.Studii recente [60,61] au permis identificarea

unor markeri ai SO existent în cursul infec¡iei HIV,stadiu neuroSIDA, printre care se men¡ioneazådeterminarea ceramidei, sfingomielinei ¿i 4-hidroxinonenalului (HNE). Astfel, pe bazadeterminårii acestor markeri se poate distingeinstalarea demen¡ei HIV inactive (asociatå cucre¿teri ale sfingomielinei) de cea progresivå(asociatå cu cre¿teri ale HNE ¿i ceramidei).


VI.A. Stresul oxidativ ¿i afectarea neurologicå îninfec¡ia HIV/ SIDA

Afectarea neurologicå reprezintå una din celemai frecvente complica¡ii ale infec¡iei HIV.

Despre SO existent la nivelul substan¡ei cere-brale la pacien¡ii cu infec¡ie HIV precum ¿i impli-cårile acestuia în apoptoza glialå ¿i neuronalå, s-asugerat recent cå joacå un rol în patogenia neuro-SIDA.

Aprofundarea acestor procese care declan¿eazå¿i moduleazå formarea radicalilor liberi în ¡esutulnervos al acestor pacien¡ilor se sperå a avea efici-en¡å terapeuticå în neuropatogeneza infec¡iei HIV.[61]

De¿i utilizarea terapiei HAART reduce frec-ven¡a afec¡iunilor asociate HIV, acest tratamenteste mai pu¡in eficient la nivelul ¡esutului nervos¿i prin urmare ¿i utilizarea sa în tratamentulafec¡iunilor nervoase asociate HIV.[62]

Este necesarå deci o în¡elegere mai bunå a:– mecanismului care declan¿eazå producerea în

exces de radicali liberi în neuro-SIDA;– mecanismelor care stau la baza dereglårilor

factorilor care moduleazå echilibrul dintresupravie¡uirea ¿i apoptoza celulei nervoase îninfec¡ia HIV;

– rolului fragmentelor AO endogene ¿i exogenede la nivelul ¡esutului nervos pe perioadainfec¡iei HIV.S-a sugerat cå SO ar putea fi implicat în multe

aspecte ale patogenezei bolii HIV, inclusiv în repli-carea viralå, råspunsul inflamator, scåderea proli-ferårii celulelor imune, pierderea func¡iei imune,scåderea cronicå în greutate ¿i cre¿terea sensi-bilitå¡ii la toxicitatea medicamentelor.

Un rol cheie în neuropatogeneza infec¡iei HIVîl ocupå infec¡ia macrofagelor ¿i microgliei, urmatåde cre¿terea permeabilitå¡ii barierei hemato-enfalice (BHE).

Replicarea activå a HIV în macrofage ¿i mi-croglie reprezintå un rezervor de virus, constituindun fenomen important în neuropatogenezainfec¡iei HIV, conducând la apari¡ia de produ¿i aiinflama¡iei ¿i a unui exces de specii de radicaliliberi.

Una dintre neurotoxinele implicate în afectareaneuronalå este NO.

NO este un radical liber de azot rezultat la ni-velul mai multor ¡esuturi, inclusiv SNC, dinbioconversia L-argininei în citrulinå de cåtre NOsintetaza. Aceasta poate fi eliberatå constant dinneuroni ca råspuns la numero¿i stimuli neuro-chimici, inclusiv neurotransmiterea excitatorie ¿imodificarile influxului de Ca2+. [63]

S-a dovedit cå eliberarea de NO poate fi induså„in vitro“ la nivelul celulei gliale ca urmare aactivitå¡ii citokinelor ¿i a antigenilor solubili, cumar fi glicoproteina de suprafa¡å 120 gp. [64]

În mod particular, citokinele proinflamatorii(incluzând IL-1ß ¿i TNF-.) care sunt eliberate încreierul infectat cu HIV, par så regleze isoformaiNOS. Mai mult, iNOS poate fi induså în culturidin celulele nervoase mixte de ¿obolan ca råspunsla stimularea cu gp 41.[65]

Alte studii demonstreazå cå atât gp 120 cât ¿iproteina tat par a induce molecule (citokine, che-mokine) care manipuleazå expresia receptorilorde suprafa¡å a BHE permi¡ând astfel trecerea lorîn mod preferen¡ial în creier. Acest lucru poatereprezenta o metodå alternativå a eliberårii de NOla nivelul ¡esutului nervos înainte de trecereavirusului în SNC.

Dovezi recente demonstreazå cå de¿i efectulneurotoxic direct al NO este modest, este inten-sificat prin reac¡ia cu anionul superoxid formândperoxinitritul. Anionul superoxid este produs deliniile celulare mieloid-monocitice care apar carezultat al infec¡iei cu HIV-1.

Producerea de anion superoxid rezultå dinmodificårile secundare în statusul antioxidant alacestor celule datoritå SOD, un anion superoxid„epurator“, datoritå cåruia se men¡ine concentra¡iascåzutå a acestor radicali liberi reactivi.

Supraproduc¡ia de SRO determinå producereade efecte distructive directe asupra substan¡eicerebrale, modificând deasemenea permeabilitateaBHE.

Afectarea celulelor endoteliale microvasculareale substan¡ei cerebrale poate deasemenea fiimplicatå în neuropatogeneza infec¡iei cu HIV-1.

Este probabil ca celulele endoteliale la rândullor, alåturi de macrofagele infectate cu HIV, potcontribui la distruc¡ia neuronalå produså de NO.

VI. B. Modificårile AO endogeni asupra SNC-ului pacientului cu HIV/SIDA

VI.B1. Superoxid dismutaza

Datoritå faptului cå macrofagele ¿i microgliafunc¡ioneazå ca ¿i un rezervor pe termen lug deHIV-1, aceste celule trebuie så de¡inå un mecanismde autoprotec¡ie împotriva efectelor toxice aleanionului superoxid.

Nivelele crescute de anion superoxid dinmacrofagele infectate HIV în compara¡ie cumacrofagele de control, coincid cu nivele crescutede „epuratori“ anion superoxid, CuZnSOD cito-solic.


Nivelele de iNOS ¿i SOD s-au dovedit a ficrescute semnificativ la pacien¡ii cu demen¡å SIDAfa¡å de cei fårå demen¡å.[60] Astfel, cca 70% dinmacrofagele p24 antigen HIV pozitiv au exprimatdeasemenea SOD, sugerând inducerea intrace-lularå directå a HIV-1. Infec¡ia HIV-1 a macrofa-gelor a avut ca rezultat atât producerea crescutåde anion superoxid ¿i cre¿terea nivelelor deARNm.

Aceste rezultate demonstreazå cå produc¡iasimultanå de anion superoxid ¿i NO are ca rezultatun produs de reac¡ie peroxinitric care ar putea con-tribui la neuropatogeneza infec¡iei cu HIV-1.

VI.B2. Glutationul (GSH)

Glutationa (GSH)este un tripeptid, cu rol AO,men¡inând poten¡ialul redox celular prin reducereagrupårilor sulfidril.

Concentra¡ii crescute de GSH protejeazåîmpotriva SRO.

GSH interac¡ioneazå direct cu radicalii prinreac¡ii nonenzimatice, ac¡ionând ca ¿i donor deelectron în reducerea peroxidazei catalizatå deglutation peroxidazå. [66]

Concentra¡iile GSH ¿i a altor componentesulfidril sunt scåzute în sânge, ficat ¿i SNC lapacien¡ii infecta¡i HIV, corelându-se cu scåderearatei de supravie¡uire a acestor pacien¡i.

Concentra¡ia scåzutå de GSH este implicatå în:– gradul inflama¡iei,– apoptoza limfocitului T CD4+ ¿i a neuronilor,– scåderea capacitå¡ii de detoxifiere a moleculelor

antiretrovirale.De¿i statusul GSH este un determinant în

evaluarea neurotoxicitå¡ii radicalilor liberi îninfec¡ia HIV.

Mecanismul exact care stå la baza dezechili-brului în con¡inutul de GSH, reciclarea acesteiape parcursul infec¡iei HIV ¿i rolul poten¡ial a GSHîn neuro-SIDA este neclar. [66]

Cercetårile ultimilor ani au dovedit cå în in vivo,în cazul SO sever, deple¡ia de GSH este rapidå, cuun nivel al consumului de GSH crescut, situa¡ie încare intrå în discu¡ie implicarea ¿i altor mecanisme.

În cazul infec¡iei HIV, biosinteza de GSH poatefi compromiså de o parte din componentele virale(proteina tat) prin modularea enzimelor cheieimplicate în ciclul GSH.

La rândul såu, la pacien¡ii infecta¡i HIV,inflama¡ia cronicå a SNC, alåturi de activareamicrogliei, se asociazå cu un nivel scåzut de GSH,producerea de SRO ¿i NO.

Astfel de efecte distructive par a fi mediate înprincipal de factorul de transcrip¡ie nuclearå NF-

kB, factor cheie în inducerea apoptozei neuronale.[65]

VI.B3.Catalaza

Producerea de anioni superoxizi de cåtrecelulele infectate HIV este contracaratå de SOD,care genereazå în schimb peroxid de hidrogen(H2O2). În condi¡ii bazale acesta este „epurat“ decatalazå.

Nu existå dovazi certe cå activitatea acesteienzime este modificatå la nivelul substan¡eicerebrale la pacien¡ii afla¡i în stadiul SIDA,relatându-se înså recent cå nivelul catalazei estescåzutå în limfocitele T CD8+ la pacien¡ii HIVpozitivi, fapt care sugereazå cå activitatea deepurare a SRO este scåzutå în evolu¡ia infec¡iei cuHIV.

VI.C. Modificårile AO exogeni aupra SNC-ului pacientului cu HIV/SIDA

Utilizarea de „epuratori“ de radicali liberiselectivi faciliteazå în¡elegerea rolului SRO înfiziopatologia neuro SIDA, oferind o nouåabordare terapeuticå în tratamentul neuro infec¡ieiHIV.

De¿i s-a demonstrat recent cå SOD poliaminamodificatå ar avea rol protectiv împotrivaneurodegenerårii hipocampice, utilizarea demolecule de tipul SOD sau catalazei, nu a adusbeneficii semnificativ în cazul utilizårii lor întratamentul bolilor neurodegenerative.

Acest e¿ec terapeutic este justificat probail dedificultatea acestor molecule de a traversa BHE încantitå¡i suficient de mari pentru a produce oepurare eficientå a supraproduc¡iei de radicaliliberi, dar ¿i datoritå timpului de înjumåtå¡ire limitatin vivo.

S-a sintetizat recent o nouå claså de complexemacrociclice nonpeptidice Mn(II) care auactivitate SOD sau catalazå, cu ac¡iune similaråSOD nativå dar, care pot trece în mod semnificativBHE.[61] În particular, M40401, un complex alacestei clase care mimeazå SOD, pare så protejezeîmpotriva apoptozei celulare ce are loc la nivelulastrogliei incubate cu supernatante de macrofageumane infectate cu HIV.

Alterarea func¡iilor cognitive care înso¡e¿teinfec¡ia HIV este una din cele mai frecventecomplica¡ii la pacien¡ii SIDA.

SO combinat cu activarea proceselorinflamatorii joacå probabil un rol cheie înpatogeneza infec¡iei HIV fiind rezultatul cre¿teriiformårii de SRO (anioni superoxizi, NO,


proxinitrit) asociate cu alterarea reglårii fragmen-telor endogene de AO la nivelul SNC la pacien¡iiafla¡i în stadiul SIDA.

Efectul supraproduc¡iei de SOR ar putea alteramecanismele vitale care regleazå apoptozaneuronalå, cu dereglarea semnificativå a per-meabilitå¡ii BHE, amplificând efectul distrugåtoral infec¡iei HIV asupra ¡esutului nervos.

Furnizarea exogenå de AO folosind moleculespecifice care så epureze radicalii liberi permiteîn¡elegerea neuropatogenezei infec¡iei HIV ¿iob¡inerea de progrese terapeutice ulterioare.

VII. STRESUL OXIDATIV ÎN SEPSIS

Patogenia sindromului de disfunc¡iemultiorganicå (MSOD), cauzå majorå a decesuluipacien¡ilor cu sepsis este incomplet elucidatå,intrând în discu¡ie:– efecte citotoxice directe ale microorganismului

implicat;– modificarea metabolismului celular ¿i/sau a

fenotipului celular, devenit ¡intå pentru diferitepopula¡ii leucocitare. [67]Studii recente [3,53,68], subliniazå importan¡a

stresului oxidativ (SO), considerându-l drept unfactor de prognostic în evolu¡ia sepsisului. [69]

VII.A. Rolul monooxidului de azot (NO)

Producerea excesivå de NO este dovedit a fiuna dintre verigile patogenetice în evolu¡ia ¿oculuiseptic.

NO este considerat ca fiind una din „moleculelesemnal primare“ datoritå cårora se producevasodilata¡ia rezistentå la vasopresoare ¿i depresiamiocardicå caracteristicå ¿ocului septic. Aceaståafirma¡ie se bazeazå pe studii experimentaleefectuate pe voluntari în care s-au identificatconcentra¡ii crescute de NO în contextul ¿oculuiseptic (Ss). În „vivo“, s-a demonstrat cå cåinhibarea iNO [70,71], a dus la cre¿terea numåruluide supravie¡uitori diagnostica¡i cu ¿oc septic.

În condi¡ii fiziologice, NO se sintetizeazå lanivelul macrofagelor, celulelor endoteliale,neuroni, epiteliul renal, fibre musculare netede.

Sinteza NO se realizeazå sub inluen¡a unorenzime numite NO-sintetaze (NOS) care transformåL- argininå în L – citrulinå, eliberând NO.– NOS inductibilå (iNOS) se gåse¿te în macrofage

¿i intervine în declan¿area inflama¡iei;– NOS constitutivå (cNOS), NOS endotelialå

(eNOS) ¿i NOS neuronalå (nNOS) suntexprimate în mod fiziologic, contribuind la

transmiterea neuronalå ¿i producereavasodilata¡iei. [1,53]În ¿ocul septic, urmare a ac¡iunii combinate a

LPS, TNF, PAF ¿i IFN-., asupra macrofagelor seproduce o cre¿tere a sintezei de NO cu stimulareaiNOS. Endotoxemia la rândul ei, induce eliberareade cNOS la nivel endotelial,fapt care explicåmodificårile care apar la acest nivel. [72]

La nivelul celulelelor endoteliale, NO activeazåguanilat–ciclaza sub ac¡iunea cåreia se produce oacumulare de guanosin monofosfat (cGMP),mesager al ATP-c. c-GMP este un reglator alglicogenolisei, a apoptozei celulare inducânddeasemenea relaxarea musculaturii vasculare,urmare a cåreia se instaleazå vasodilata¡ia. [73]

NO este responsabil de producerea unor efectecu importan¡å majorå în patogenia sepsisului,dintre care re¡inem:

a) efectele imunologice:– NO poate avea efect microbicid asupra

parazi¡ilor intracelulari, Mycobacteriilor,anumi¡i agen¡i patogeni multirezisten¡i izola¡ifrecvent în sec¡iile de ATI (ex.MRSA).

– råspuns la stimularea bacterianå, NO cre¿teproduc¡ia de citokine.b) efectele celulare:NO poate determina în „vitro“ leziuni celulare,

alterarea fosfolipidelor ¿i a proteinelor mem-branare, inhibarea respira¡iei mitocondriale la uneletipuri celulare. Citotoxicitatea NO este poten¡atåde formarea peroxinitritului rezultat dinreac¡ia NOcu radicalul superoxid.[74,75]

c) efectul asupra tonusului vascularStudii de datå recentå [69,73,76] care sus¡in

rolul dominant al NO în producerea vasodilata¡iei¿i hiporeactivitatea vascularå (vasodilata¡ierefractarå la catecolamine) din sepsis ¿iendotoxemie, acesta contribuind major lainstalarea tulburårilor hemodinamice.

d) efectul asupra func¡iei miocardiceNO execitå efecte directe ¿i indirecte asupra

func¡iei cardiace în sepsis; råspuns la stimululexercitat de LPS ¿i citokine, activitatea iNOSmiocardicå pare så fie invers propor¡ionalå cuperforman¡a miocardicå. Efectul inotrop negatival NO este mai probabil mediat prin cGMPcontribuind la autoreglarea coronarianå.[77]

e) efecte asupra circula¡iei ¿i func¡iei hepato– splahnice

Endotoxemia induce iNOS la nivelul celulelorintestinale ¿i hepatice, modificårile morfologice ¿ifunc¡ionale, datoritå cårora este explicatåtransloca¡ia bacterianå ¿i cre¿terea enzimelorhepatice.


La nivelul circula¡iei hepato-splahnice, NOinhibå vasoconstic¡ia, activarea mastocitelor ¿ihiperpermeabilitatea vascularå prezentå înischemie.[68,78]

f) efectele aupra circula¡iei ¿i func¡iei renaleEndotoxemia, declan¿eazå la nivelul celulelor

mezangiale iNOS. În sep-sis, instalarea disfunc¡ieirenale, esteconsecin¡a instalårii vasoconstric¡iei,rolul NO fiind de a contrabalansa acest efect.

g) efectele la nivel plachetar: NO inhibåadeziunea cât ¿i agregarea plachetarå.

h) efecte asupra plåmânuluiCercetåri medicale [73] au demonstrat cå

inhalarea de NO produce vasodilata¡ie pulmonaråselectivå cu reducerea hipertensiunii pulmonare.Dezechilibrul dintre vasodilata¡ia induså deproducerea NO ¿i vasoconstrictoare puternice(endotelina 1 ¿i troboxanul) poate conduce lainstalarea vasoconstric¡ie ¿i a hipertensiuniipulmonare.

VII.B. Produc¡ia ¿i rolul radicalilor liberi în ¿ocul septic

Inciden¡a sepsisului sever, asociat cu ¿oc septica crescut semnificativ în ultima decadå. Mecanis-mele implicate în inducerea ¿ocului ¿i a leziunilorcelulare din ¿ocul septic sunt multifactoriale.Diferite mecanisme moleculare de inflama¡ie ¿idistruc¡ie celularå au fost implicate în patogeneza¿ocului septic ¿i a MODS, cu referiri la producereacitokinelor, a SRO, precum NO, superoxid anionii¿i peroxinitrit.[68]

SRO sunt molecule cu reactivitate extrem deridicatå, fiind sintetizate de diferite tipuri de celule¿i anume:– fagocite (macrofage, neutrofile, celule Kupffer)– celule endoteliale– celule epiteliale (enterocite, hepatocite, celule

alveolare).SRO, incluzând anionul radical superoxid,

hidrogen peroxidul, radicalul hidroxil ¿i pero-xinitritul sunt sintetizate sub ac¡iunea NADPH-oxidazei (care catalizeazå reducerea oxigenului)utilizând NADPH ca ¿i donor de elecroni.

SRO au un rol esen¡ial în neutralizarea ¿i degra-darea bacterianå. Liza bacterianå are loc la nivelulfagolizozomilor.

SRO pot reac¡iona cu lipidele în cadrul reac¡ieide lipoperoxidare, urmare a cåreia se producleziuni membranare care explicå instalarea ne-crozei celulare.

Ini¡ierea peroxidårii lipidice, inhibi¡ia directå aenzimelor lan¡ului respirator mitocondrial,

inactivarea gliceraldehid-3-fosfonat dehidroge-nazei, inhibi¡ia activitå¡ii ATPasei, inactivareacanalelor membranare de sodiu ¿i alte modificåriproteice oxidative contribuie la efectul citotoxical SRO.

SRO sunt adevåra¡i „triggeri“ eficien¡i ai ruperiilan¡ului de ADN, cu activarea ulterioarå a enzimeinucleare poli-ADP ribosil-sintetaza, cu deple¡ieenergeticå severå celularå.

În mod normal, SRO sunt generate în cantitå¡ireduse; în cazul declan¿årii anumitor fenomenepatologice, în special în sindromul de ischemie –reperfuzie, s-a constatat o sintezå mult crescutå aSRO. Acest mecanism este explicat prin conversiadepozitelor de hipoxantinå (rezultatå prin deza-minarea produså sub ac¡iunea acidului nitros -HNO2-; replicarea bacterienå realizatå în acestcontext poate conduce la selec¡ia de muta¡ii)formatå în cursul hipoxiei sau anoxiei, prin de-ple¡ia gradatå a ATP-ului. Transformarea hipoxan-tinei în acid uric de cåtre xantin-oxidazå se produceprin clivarea unui electron (de pe molecula dehipoxantinå) ¿i preluarea acestuia de molecula deoxigen având ca rezultat final formarea anionuluisuperoxid. Expresia clinicå a acestui fenomenfiziopatologic este reprezentat de cre¿terea saunormalizarea fluxului sanguin (¿i implicit a apor-tului de oxigen) consecutiv unor episoade de hipo-perfuzie sau hipoxie, întâlnite des în sepsis. [79]

Produc¡ia sus¡inutå ¿i continuå la nivel tisularde SRO concomitent cu epuizarea mecanismelorredox naturale (reducerea sintezei hepatice deglutation) conduce la extinderea stårii de SO lanivel regional sau sistemic, care la rândul såudeterminå o stimulare proinflamatorie în organeleaflate la distan¡å de locul producerii SO ini¡ial ¿i asursei SRO, dar ¿i la activarea a numeroase sub-seturi leucocitare (neutrofile, monocite). [68,79]

Cercetåri experimentale efectuate de Fink MP[79] au condus la realizarea unui model, prin inter-mediul cåruia s-a evaluat efectul de SO generatlocalizat, versus gradul de afectare a altor organeaflate la distan¡å; s-a investigat gradul hipoxieihepatosplenice comparativ cu gradul detreseirespiratorii asociatå. S-a canstatat astfel,cå tulbu-rårile extinse de perfuzie splahnicå, reproduc sin-dromul de ischemie – reperfuzie, cu sinteza localåde SRO, care dupå depå¿irea capacitå¡ii de neutra-lizare localå ajung în circula¡ia sistemicå inducândalåturi de alte fenomene stimularea microvascu-lariza¡iei pulmonare instalându-se în final insufi-cien¡a respiratorie.

În prezent, inhibitorii sintezei/eliberårii citoki-nelor ¿i a NO s-a dovedit a nu avea efecte benefice


asupra producerii ¿ocului sau a amelioråriiletalitå¡ii.

¿ocul septic este definit prin hipotensiunesevera (cu lipså de råspuns la nivelelul circulantridicat de catecolaminele endogene sau la admi-nistrarea lor exogen), ¿i perfuzia scåzutå aorganelor vitale,

În sepsisul, s-a constatat existen¡a unei pro-duc¡ii crescuta de NO ¿i anioni superoxid. Pro-duc¡ia crescutå de NO pare a fi implicatå înproducerea hipotensiunii arteriale.

În ultimii ani, cercetårile efectuate au aråtat cåsuperoxidul produs în exces devine un mediatorproinflamator. Dintre proprietå¡ile proinflamatoriiale superoxidului aplicate în inducerea ¿ocul septicse men¡ioneazå: atragerea neutrofilelor la loculinfec¡iei, formarea factorilor chemotactici, lezareaADN, ini¡ierea lipid peroxidårii, eliberarea cito-kinelor proinflamatorii precum TNF-α ¿i IL1.[67,69,80]

Peroxinitritul genereazå un numår de meca-nisme independente proinflamatoare/citotoxiceprin ini¡ierea lipid peroxidårii, inactivarea unorenzime, deple¡ia glutationului, putând cauza chiarleziuni ADN, mecanisme care conduc în final laleziuni celulare ireversibile eviden¡iate în ¿oculseptic. [72,75,81]

Studiile „in vitro“ au stabilit cå AO precumcisteina, glutationul, acidul ascorbic ¿i. tocoferolulsunt captatoare de peroxinitrit ¿i inhibitori aiac¡iunii sale oxidante.

Studii recente [68] au demonstat cå glutationulendogen ocupå un rol important în reducereahiporeactivitå¡ii vasculare ¿i a disfunc¡iei vasculareinduse de producerea în exces a peroxinitritului.S-a dovedit cå deple¡ia glutationului endogencre¿te efectele citotoxice ale hidrogen peroxidului¿i SRO; Aceste rezultate, subliniazå importantåpåstrårii unui nivel de glutation intact, cu efectprotector împotriva insuficien¡ei vasculare în con-ditii de SO ¿i ¿oc.

Pentru imbunåtå¡irea statusul în glutation ¿i/saureumplerea depozitelor celulare de glutation serecomandå folosirea analogilor de glutation, dreptstrategie terapeuticå cu efect preventiv a insufi-cien¡ei vasculare existente în ¿oc.[67]

Ca element central al mediatorilor inflamatoriprodu¿i în ¿oc, superoxidul ¿i/sau peroxinitritul ise atribuie un loc semnificativ în producerea dis-func¡iei organice.

Studii efectuate [69] au dovedit cå superoxidulinterac¡ioneazå cu catecolaminele (considerate ca¿i antioxidan¡i), convertindu-le în adenocromi.Existå dovezi care sprijinå rolul adenocromilor ca

mediatori specifici ai citotoxicitå¡ii ¿i a afectåriicelulare, de¿i mecanismele lor de ac¡iune la acestnivel nu sunt elucidate. Faptul cå adenocromii s-au dovedit a fi cardiotoxici ¿i cauzatori de necrozåmiocardicå este o dovadå mai pertinentå aanomaliilor cardiovasculare instalate în cursul¿ocului septic.

Toxicitatea cardiacå mediatå de adenocromipare a avea consecin¡e agravante la subiec¡ii cuafec¡iuni preexistente cardiace de tip func¡ieventricularå alteratå ¿i aport de oxigen compromisprin boalå coronarianå, hipertensiune, sau alteafec¡iuni.

Existå posibilitatea ca adenocromii så aibåefecte toxice similare ¿i asupra altor sisteme deorgane, lucru care ar putea contribui la mortlitatea¿i morbiditatea din ¿ocul septic.

VII.C: Rolul SO în evolu¡ia sespsis-ului cu ¿oc septic.

SO rezultat din dezechilibru oxidan¡i/antioxi-dan¡i, (un exces al oxidan¡ilor ¿i/sau lipsa AO),joacå un rol major în numeroase aspecte ale ¿oculuiseptic ¿i CID. [68]

Dovezi imunohistochimice ¿i biochimice, auconfirmat rolul semnificativ a SRO în producerea¿ocului endotoxinic ¿i/sau hemoragic prin impli-carea lor în producerea leziunilor endoteliale aso-ciate CID. [76]

În cazul în care sistemele redox ¿i AO sunt sufi-ciente, SO extracelular declan¿eazå cåi de semna-lizare intracelularå similare factorilor proinfla-matori consacra¡i (LPS, citokine), ducând laactivarea NF-kB, ¿i a proteinei activatoare afactorului de transcrip¡ie (AP -1), care induc unfenotip celular inflamator cu sintezå de moleculede adeziune sau mediatori proinflamatori.[79]

Nu au fost identifica¡i receptori membranarispecifici, dar pentru clarificarea rolului SRO îngenerarea råspunsului inflamator s-au efectuatdiferite cercetåri experimentale în care adminis-trarea unor substan¡e AO (N- acetilcisteinå,glutation), concomitent cu aplicarea unui SO, aanulat activarea factorilor proinflamatorii. [79]

VII.D. Concluzii ¿i perspective

Din cercetårile efectuate pânå în prezent[68,69,75,81] SRO, cu referiri la superoxidul ¿i/sau peroxinitritului, influen¡eazå direct evolu¡ia¿ocului septic ¿i a CID-ului.

În sens pozitiv, dezvoltarea SOD ¿i/sau a altorAO enzimatici cu greutate molecularå micå,precum M40403 (SODm), s-a dovedit cå ar puteainduce ameliorarea sepsisului..


– sunt molecule nepetidice, con¡inând magneziu,care au func¡ia ¿i capacitatea cataliticå aenzimelor SOD native, dar au avantajul de a fimolecule mult mai mici fa¡å de

– îndeparteazå catalitic superoxidul fårå ainterac¡iona cu alte SRO ca NO, peroxinitritul,hidrogen peroxidul, radicalii de oxigen sauhidroxil.Similar selectivitå¡ii SODm pentru superoxid,

alte clase de analogi SOD sau captatori ca porfirina,interac¡ioneazå la rândul lor cu alte SRO, precumNO ¿i peroxinitritul.

Terapia cu analogi de superoxid dismutazå(SODms), care mimeazå selectiv activareacataliticå a SOD umane, s-a dovedit a preveni

¿ocul in vivo ¿i insuficien¡a energeticå celularåasociatå cu ¿ocul.

Aceste constatåri vor permite în viitor, apro-fundarea cuno¿tiin¡elor legate de locul SRO versusAO, permi¡ând deschiderea unor noi perspsectiveterapeutice, prin intermediul cårora så poatå fiamelioratå evolu¡ia ¿ocului septic. Spre exemplu,este acceptat aståzi cå analogii de SOD s-audovedit a fi o solu¡ie terapeuticå în ¿ocul septic ¿iCID. Eficien¡a lor pe modele de ¿oc septic ¿i CIDva fi evaluatå în studii ulterioare. De interesparticular, este interac¡iunea lor poten¡ial sinergicåcu medicamente precum Xigris, preparat aprobatîn prezent pentru a fi folosit în terapia ¿oculuiseptic sever.[68]

BIBLIOGRAFIE

1. Tache S – Capacitatea antioxidant. a organismului. In: Dejica D.(ed): Antioxidan¡i ¿i terapie antioxidant., Casa Car¡ii de Stiin¡a2001, Cluj-Napoca, 71-101.

2. Gaman A, Vrabete M, Gaman G – Rolul antioxidan¡ilor înmen¡inerea statusului redox celular. Terapeutic., Farmacologie ¿iToxicologie Clinic., 2003, vol. VII, nr. 1: 47-9.

3. Rachel A. Miller and Bradley E. Britigan – Role of Oxidants inMicrobial Pathophysiology, Clinical Microbiology Reviews, Ian. 1997,p. 1–18.

4. Yamada, Y., T. Amagasaki, D. W. Jacobsen, and R. Green. –Lactoferrin binding by leukemia cell lines. 1987. Blood 70:264–270.

5. Duane, P. G., J. B. Rubins, H. R. Weisel, and E. N. Janoff. –Identification of hydrogen peroxide as a Streptococcus pneumoniaetoxin for rat alveolar epithelial cells. 1993. Infect. Immun.61:4392–4397.

6. Hammer, M. C., A. L. Balthch, N. T. Sutphen, R. P. Smith,and J. V. Conroy. – Pseudomonas aeruginosa: quantitation ofmaximum phagocytic and bactericidal capabilities of normal andhuman granulocytes. 1981. J. Lab. Clin. Med. 98:938–948.

7. Holmes-Gray, B. – Metabolic stimulation and bactericidal functionof polymorphonuclear leukocytes. J. Reticuloendothel. 1977. Soc.22:87–88.

8. Mandell, G. L. – Bactericidal activity of aerobic and anaerobicpolymorphonuclear neutrophils. Infect. Immun. 1974. 9:337–341.

9. Muller, P. K., K. Krohn, and P. F. Muhlradt. – Effects ofpyocyanine, a phenazine dye from Pseudomonas aeruginosa, onoxidative burst and bacterial killing in human neutrophils. Infect.Immun. 1989. 57:2591–2596.

10. Young, L. S., and D. Armstrong. Human immunity toPseudomonas aeruginosa. I. In-vitro interaction of bacteria,polymorphonuclear leukocytes, and serum factors. J. Infect. Dis.1972. 126:257–276.

11. Moncada, S., and A. Higgs. Mechanisms of disease: the L-argininenitricoxide pathway. N. Engl. J. Med. 1993. 329:2002–2012.

12. Nathan, C., and Q. Xie. Nitric oxide synthases: roles, tolls,andcontrols. Cell 1994. 78:915–918.

13. Bogdan C – Nitric oxide and the immune response. Nat Immunol2001 Oct; 2(10):907-16.

14. Akaike Takaaki – Role of free radicals in viral pathogenesis andmutation, Rev. Med. Virol. 2001; 11: 87–10.

15. Dipshikha Chakravortty, Michael Hensel – Inducible nitric oxidesynthase and controlof intracellular bacterial pathogens, Microbesand Infection 5 (2003) 621–627

16. Granger, D. L., J. B. Hibbs, Jr., J. R. Perfect, and D. T.Durack – Specific amino acid (L-arginine) requirement formicrobiostatic activity of murine macrophages. J. Clin. Invest. 1988.81:1129–1136.

17. Beaman, L., and B. L. Beaman. Monoclonal antibodiesdemonstrate that superoxide dismutase contributes to protection ofNocardia asteroids within the intact host. Infect. Immun. 1990.58:3122–3128.

18. Flesch, I. E. A., and S. H. E. Kaufmann. Mechanisms involvedin mycobacterial growth inhibition by gamma interferon-activated

bone marrow macrophages: role of reactive nitrogen intermediates.1991. Infect. Immun. 59:3213–3218.

19. Rockett, K. A., M. M. Awburn, W. B. Cowden, and I. A. Clark.Killing of Plasmodium falciparum in vitro by nitric oxide derivatives.Infect. Immun. 1991. 59:3280–3283.

20. Stutts, M. J., M. R. Knowles, J. T. Gatzy, and R. C. Boucher.Oxygen consumption and ouabain binding sites in cystic fibrosisnasal epithelium. Pediatr. Res. 1986. 20:1316–1320).

21. Zheng, H., T. M. Alcorn, and M. S. Cohen. Effects of H2O2-producing lactobacilli on Neisseria gonorrhoeae growth and catalaseactivity. J. Infect Dis. 1994. 170:1209–12.

22. Feng, H.-M., V. L. Popov, and D. H. Walker. Depletion ofgamma interferon and tumor necrosis factor alpha in mice withRickettsia conoriiinfected endothelium: impairment of rickettsicidalnitric oxide production resulting in fatal, overwhelming rickettsialdisease. Infect. Immun. 1994. 62:1952–1960.

23. Quinlan, G. J., and J. M. Gutteridge. Oxidative damage to DNAand deoxyribose by beta-lactam antibiotics in the presence of ironand coppersalts. Free Radical Biol. Med. 1988. 5:149–158).

24. Ulrich E. Schaible and Stefan H. E. Kaufmann – Iron AndMicrobial Infection, Nature Reviews|Microbiology, 2, (2004), 946-953.

25. Fujisawa, H., S. Tsuru, M. Taniguchi, Y. Zinnaka, and K.Nomoto. Protective mechanisms against pulmonary infection withinfluenza virus. I. Relative contribution of polymorphonuclearleukocytes and of alveolar macrophages to protection during theearly phase of intranasal infection. J. Gen. Virol. 1987. 68:425–432.

26. Hartshorn, K. L., and A. I. Tauber. The influenza virus-infectedphagocyte. A model of deactivation. Hematol. Oncol. Clin. NorthAm. 1988. 2:301–315.

27. Cassidy, L. F., D. S. Lyles, and J. S. Abramson. Depression ofpolymorphonuclear leukocyte functions by purified influenza virushemagglutinin and sialic acid-binding lectins. J. Immunol. 1989.142:4401–4406.

28. Hartshorn, K. L., D. E. Daigneault, M. R. White, and A. I.Tauber. Anomalous features of human neutrophil activation byinfluenza A virus are shared by related viruses and sialic acid-bindinglectins. J. Leukocyte Biol. 1992. 51:230–236.

29. Hartshorn, K. L., M. Collamer, M. R. White, J. H. Schwartz,and A. I. Tauber. Characterization of influenza A virus activation ofthe human neutrophil. Blood 1990. 75:218–226.

30. Hartshorn, K. L., D. E. Daigneault, M. R. White, M. Tuvin, J.L. Tauber, and A. I. Tauber. Comparison of influenza A virus andformylmethionyl-leucyl-phenylalanine activation of the humanneutrophil. Blood 1992. 79:1049–1057.

31. Roederer, M., S. W. Ela, F. J. T. Staal, and L. A. Herzenberg.N-Acetylcysteine: a new approach to anti-HIV therapy. AIDS Res.Hum. Retroviruses 1992. 8:209–217.

32. Poli, G., P. Bressler, A. Kinter, E. Duh, W. C. Timmer, A.Rabson, S. Justement, S. Stanley, and A. S. Fauci. Interleukin6 induces human immunodeficiency virus expression in infectedmonocytic cells alone and in synergy with tumor necrosis factor a bytranscriptional and post-transcriptionalmechanisms. J. Exp. Med.1990. 172:151–158.


33. Legrand-Poels, S., D. Vaira, J. Pincemail, A. Van de Vorst,and J. Piette. Activation of human immunodeficiency virus type 1by oxidativestress. AIDS Res. Hum. Retroviruses 1990. 6:1389–1397.

34. Schreck, R., P. Rieber, and P. A. Baeuerle. Reactive oxygenintermediates as apparently widely used messengers in theactivation of the NF-kB transcription factor and HIV-1. EMBO J.1991. 10:2247–2258.

35. Sandstrom, P. A., B. Roberts, T. M. Folks, and T. M. Buttke.HIV gene expression enhances T cell susceptibility to hydrogenperoxide-induced apoptosis. AIDS Res. Hum. Retroviruses 1993.9:1107–1113.

36. Oya, Y., A. Tonomura, and K. Yamamoto. The biological activityof hydrogen peroxide. III. Induction of Epstein-Barr virus via indirectaction,as compared with TPA and teleocidin. Int. J. Cancer 1987.40:69–73.

37. Fernandez, C., R. M. Sharrard, M. Talbot, B. D. Reed, and N.Monks. Evaluation of the significance of polyamines and theiroxidases in the aetiology of human cervical carcinoma. Br. J.Cancer 1995. 72:1194–1199.

38. McBride, A. A., R. D. Klausner, and P. M. Howley. Conservedcysteine residue in the DNA-binding domain of the bovinepapillomavirus type 1 E2 protein confers redox regulation of theDNA-binding activity in vitro. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1992.89:7531–7535.

39. Zheng, Y.-W., and T. S. B. Yen. Negative regulation of hepatitisB virus gene expression and replication by oxidative stress. J. Biol.Chem. 1994. 269:8857–8862.

40. von Herbay, A., H. De Groot, U. Hegi, W. Stremmel, G.Strohmeyer, and H. Sies. Low vitamin E content in plasma ofpatients with alcoholic liver disease, hemochromatosis and Wilson’sdisease. J. Hepatol. 1994. 20:41–46.

41. Loguercio C, Federico A – Oxidative stress in viral and alcoholichepatitis. Free Radical Biology and Medicine 2003, 34(1): 1-10.

42. Peterhans E – Oxidants and Antioxidants in Viral Diseases:Disease Mechanism and Metabolic Regulation. J Nutr. 1997, 127:962S-965S.

43. Akaike T – Role of free radicals in viral pathogenesis andmutation. Rev Med Virol 2001; 11(2):87-101.

44. Mure¿an A – Speciile reactive ale oxigenului în patologia clinic, Ed.Dacia 1997: 3-36, 90-94.

45. Szanto P – Bolile hepatice. In: Dejica D (ed): Antioxidan¡i ¿i terapieantioxidant., Casa Car¡ii de Stiin¡a 2001 Cluj-Napoca, 559-91.

46. Dejica D – Stresul oxidativ în bolile ficatului. In: Dejica D (ed):Stresul oxidativ în bolile interne, Casa Car¡ii de Stiin¡a 2000 Cluj-Napoca, 403-449.

47. Szanto P – Oxidul nitric în fiziopatologia hepatic.. Rev ClujulMedical 2001, 1-2: 20-27.

48. Kono H, Rusyn I – NADPH oxidase-derived free radicals are keyoxidants in alcoholinduced liver disease. J Clin Invest 2000, 106(7):867-72.

49. Jakus V, Lopuchova M – Role of free radicals, oxidative stressand antioxidant systems in liver diseases. Bratisl Lek Listy 1999;100(10): 548-59

50. Sumida Y, Nakashima T, Yoht – Serum thioredoxin levels as apredictor of steatohepatitis in patients with nonalcoholic fatty liverdisease. JHepatol. 2003, 38(1):32-8.

51. Lieber CS – Alcohol and hepatitis C. Alcohol Res Health 2001,25(4): 245-54.

52. Mure¿an A, Tache S, Acalovschi, Grigorescu M – Fiziologiaficatului. In: Grigorescu M (ed): Tratat de hepatologie, ed. MedicalaNa¡ionalå Bucure¿ti 2004, 71-74.

53. Dejica D, Dejica V – Antioxidan¡ii ¿i sitemul imun. In: Dejica D(ed): Antioxidan¡i ¿i terapie antioxidant., Casa Car¡ii de Stiin¡a2001Cluj-Napoca: 266, 270.

54. Stehbens WE – Oxidative stress in viral hepatitis and AIDS. ExpMol Pathol 2004 Oct; 77(2): 121-32.

55. Waris G, Siddiqui A – Regulatory mechanism of viral hepatitis Band C. J Biosci 2003 Apr; 28(3):311-21.

56. Akaike T, Maeda H – Nitric oxide and virus infection. Immunology2000 Nov; 101(3): 300-8.

57. Akaike T, Fujii S, Kato A – Viral mutation accelerated by nitricoxide production during infection in vivo. FASEB J 2000 Jul; 14(10):1447-54.

58. Zaki MH, Akuta T, Akaike T – Nitric Oxide-Induced NitrativeStress Involved in Microbial Pathogenesis. J Pharmacol Sci 2005Jun.

59. Karupiah G, Hunt NH, King NJ – NADPH oxidase, Nramp1 andnitric Oxide syntetase 2 in host antimicrobial response. RevImmunogenet 2000; 2(3):387-415.

60. Vincenzo Mollace, Hans S.L.M. Nottet, Pascal Clayette, MariaC. Turco, Carolina Muscoli, Daniela Salvemini and Carlo F.Perno – Oxidative stress and neuroAIDS: triggers, modulators and

novel antioxidants, Trends in Neurosciences Vol. 24 No.7 July 2001,411-416.

61. Ned Sacktor, Norman Haughey, Roy Cutler, Anita Tamara,Jadwiga Turchan,Carlos Pardo, Diana Vargas, Avindra Nath,– Novel markers of oxidative stress in actively progressive HIVdementia, Journal of Neuroimmunology 157 (2004) 176–184.

62. Elbim, C. et al. – The role of phagocytes in HIVrelated oxidativestress. J. Clin.Virol. 2001. 20, 99–109.

63. Ensoli, F. et al. – Role of immune-derived diffusible mediators inAIDS-associated neurological disorders. Arch. Immunol. Ther. Exp.2000. 48, 259–266.

64. Xiong, H. et al. – HIV-1-infected mononuclear phagocyte secretoryproducts affect neuronal physiology leading to cellular demise:relevance for HIV-1 associated dementia. J. Neurovirol. 2000.6, S14–S23

65. Guha, M. et al. – Molecular mechanisms of tumor necrosis factoralpha gene expression in monocytic cells via hyperglycemia-inducedoxidant stress-dependent and – independent pathways. J. Biol.Chem. 2000. 275, 17728–17739

66. Choi, J. et al. – Molecular mechanism of decreased lutathionecontent in human immunodeficiency virus type 1 Tat-transgenicmice. J. Biol. Chem. 2000. 275, 3693–3698.

67. Cuzzocrea, S.; Riley, D. P.; Caputi, A. P.; Salvemini, D. –Antioxidant therapy: a new pharmacological approach in shock,inflammation, and ischemia/reperfusion injury. Pharmacol Rev53:135–159; 2001.

68. Daniela Salvemini and Salvatore Cuzzocrea – Oxidative Stressin Septic Shock and Disseminated Intravascular Coagulation, FreeRadical Biology & Medicine, Vol. 33, No. 9, pp. 1173–1185, 2002.

69. Macarthur, H.; Westfall, T. C.; Riley, D. P.; Misko, T. P.;Salvemini, D. – Inactivation of catecholamines by superoxide givesnew insights on the pathogenesis of septic shock. Proc.Natl. Acad.Sci. USA 97:9753–9758; 2000.

70. Sheehan M, Wong HR –Yet another potential role for nitric oxidein the pathophysiology of septic shock. Crit. Care Med,2002,30;1393-94.

71. Murray PT, Wylam ME, Umans JG – Nitric oxide and septicvascular dysfunction. Anesth. analg. 2000,90,89-101.

72. Nicholson, S. C.; Grobmyer, S. R.; Shiloh, M. U.; Brause, J.E.;Potter, S.; MacMicking, J. D.; Dinauer, M. C.; Nathan, C. F.– Lethality of endotoxin in mice genetically deficient in therespiratoryburst oxidase, inducible nitric oxide synthase, or both.Shock 11:253–258; 1999.

73. Vincent JL, Zhang H, Szabo C, Preiser JC. – Efects of nitricoxide in septic shock. Am J. Respir. Crit, Care med. 2000, 161(6),1781-5.

74. Cuzzocrea, S.; Costantino, G.; Mazzon, E.; de Sarro, A.;Caputi, A. P. – Beneficial effects of Mn(III)tetrakis (4-benzoic acid)porphyrin (MnTBAP), a superoxide dismutase mimetic, in zymosan-induced shock. Br. J. Pharmacol. 128:1241–1251; 1999.

75. Salvemini, D.; Wang, Z. Q.; Stern, M. K.; Currie, M. G.;Misko, T. B. – Peroxynitrite decomposition catalysts: therapeuticsfor peroxynitrite-mediated pathology. Proc. Natl. Acad. Sci. USA95:2659–2663; 1998.

76. Salvemini, D.; Riley, D. P.; Lennon, P. J.; Wang, Z. Q.;Currie,M. G.; Macarthur, H.; Misko, T. P. – Protective effects ofa superoxide dismutase mimetic and peroxynitritedecompositioncatalysts in endotoxin-induced intestinal damage.Br. J. Pharmacol. 127:685–692; 1999.

77. de Warra, I.; Jaccard, C.; Corradin, S. B.; Chiolero, R.;Yersin, B.; Gallati, H.; Assicot, M.; Bohoun, C.;Baumgartner, J. D.; Glauser, M. P.; Heumann, D. – Cytokines,nitrite/nitrate, soluble tumor necrosis factor receptors andprocalcitonin concentrations: comparisons in patients with septicshock, cardiogenic shock and bacterial pneumonia. Crit. Care Med.25:607–613; 1997.

78. Flierl M.A, Schreiber H, Huber-Lan M.S. – The Role ofComplement, C5a and Its Receptors in Sepsis and multiorganDysfunction Sindrome. J. Of Investigative Surgery, 2006,19:255-265

79. Fink M.P. – Reactive oxygen species as mediators of organdysfunction caused by sepsis, acute respiratory distress syndrome,or hemorrhagic shock: potential benefits of resuscitation withRinger’s ethyl pyruvate solution. Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab.Care, 2002, 5: 167-174

80. Salvemini, D.; Riley, D. P.; Lennon, P. J.; Wang, Z. Q.;Currie, M. G.; Macarthur, H.; Misko, T. P. Protective effects ofasuperoxide dismutase mimetic and peroxynitritedecompositioncatalysts in endotoxin-induced intestinal damage. Br.J. Pharmacol. 127: 685–692; 1999. Misko, T. P.; Highkin, M. K.;Veenhuizen, A. W.; Manning, P. T.; Stern, M. K.; Currie, M. G.;Salvemini, D. – Characterization of the cytoprotective action ofperoxynitrite decomposition catalysts. J. Biol.

IMPLICAºIILE STRESULUI OXIDATIV ÎN PATOLOGIA INFECºIOASÅ · la nivelul metabolismul...

Documents

Transcript of IMPLICAºIILE STRESULUI OXIDATIV ÎN PATOLOGIA INFECºIOASÅ · la nivelul metabolismul...