Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

42
Mekanisme kerja vitamin C pada sepsis: Askorbat memodulasi sinyal redoks dalam endotelium John X. Wilson Abstrak Tingkat sirkulasi vitamin C (askorbat) rendah pada pasien dengan sepsis. Masukan parenteral dari askorbat meningkatkan konsentrasi vitamin pada plasma dan jaringan dan dapat menurunkan morbiditas. Dalam model hewan sepsis, injeksi intravena askorbat meningkatkan kelangsungan hidup dan melindungi beberapa fungsi mikrovaskuler, yaitu, aliran darah kapiler, barier permeabilitas mikrovaskuler, dan responsifitas arteriol terhadap vasokonstriktor dan vasodilator. Efek dari askorbat parenteral pada fungsi mikrovaskular adalah cepat dan persisten. Askorbat cepat terakumulasi dalam sel endotel mikrovaskuler, menangkap oksigen reaktif, dan berperan melalui tetrahydrobiopterin untuk merangsang produksi nitrit oksida oleh sintase nitrit oksida endotel. Satu alasan utama durasi panjang dalam perbaikan fungsi mikrovaskuler adalah bahwa sel- sel mempertahankan tingkat askorbat yang tinggi, yang mengganggu jalur sinyal sensitif redoks untuk mengurangi induksi septik dari NADPH oksidase dan sintase nitrit oksida yang terinduksi.Pengamatan ini konsisten dengan hipotesis tentang fungsi mikrovaskuler pada sepsis dapat diperbaiki oleh masukan parenteral askorbat sebagai terapi adjuvant. Kata Kunci 1

description

Mekanisme kerja vit c pd sepsis

Transcript of Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

Page 1: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

Mekanisme kerja vitamin C pada sepsis: Askorbat memodulasi sinyal redoks dalam

endotelium

John X. Wilson

Abstrak

Tingkat sirkulasi vitamin C (askorbat) rendah pada pasien dengan sepsis. Masukan

parenteral dari askorbat meningkatkan konsentrasi vitamin pada plasma dan jaringan dan

dapat menurunkan morbiditas. Dalam model hewan sepsis, injeksi intravena askorbat

meningkatkan kelangsungan hidup dan melindungi beberapa fungsi mikrovaskuler, yaitu,

aliran darah kapiler, barier permeabilitas mikrovaskuler, dan responsifitas arteriol terhadap

vasokonstriktor dan vasodilator. Efek dari askorbat parenteral pada fungsi mikrovaskular

adalah cepat dan persisten. Askorbat cepat terakumulasi dalam sel endotel mikrovaskuler,

menangkap oksigen reaktif, dan berperan melalui tetrahydrobiopterin untuk merangsang

produksi nitrit oksida oleh sintase nitrit oksida endotel. Satu alasan utama durasi panjang

dalam perbaikan fungsi mikrovaskuler adalah bahwa sel-sel mempertahankan tingkat

askorbat yang tinggi, yang mengganggu jalur sinyal sensitif redoks untuk mengurangi induksi

septik dari NADPH oksidase dan sintase nitrit oksida yang terinduksi.Pengamatan ini

konsisten dengan hipotesis tentang fungsi mikrovaskuler pada sepsis dapat diperbaiki oleh

masukan parenteral askorbat sebagai terapi adjuvant.

Kata Kunci

Arteriol; asam askorbat; aliran darah; kapiler; inflamasi; permeabilitas mikrovaskuler; nitrit

oksida; peroksinitrit; tetrahidrobiopterin

1. Pendahuluan

Vitamin C (asam askorbat) dipecah pada pH fisiologis untuk membentuk

askorbat, sebuah fase redoks dari vitamin yang paling banyak ditemukan dalam sel [1].

Sudah diketahui bahwa askorbat berperan secara fisiologis sebagai reduktan dan enzim

kofaktor. Tujuan dari review ini adalah untuk menguji bukti terakhir bahwa askorbat

dapat memodulasi mekanisme intraseluler yang menyebabkan disfungsi mikrovaskuler

pada penyakit-penyakit berat seperti sepsis.

Sindrom klinis dari sepsis tidak hanya merupakan proses tunggal penyakit yang

homogen namun merupakan gabungan dari berbagai penyakit [2]. Sepsis dapat terjadi

1

Page 2: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

2

sebagai akibat dari tindakan pembedahan, pneumonia, infeksi jaringan lunak yang terkait

dengan keganasan atau penyakit vaskular perifer, atau penyebab lain. Sindrom sepsis

timbul mulai dari sindrom respon inflamasi sistemik hingga sepsis tingkat berat (disfungsi

akut sekunder organ karena infeksi) dan syok septik (sepsis berat ditambah hipotensi yang

tidak kembali dengan resusitasi cairan) [2,3]. Sindrom tersebut merupakan penyebab

utama kematian pada unit perawatan seluruh dunia. Terapi utama termasuk resusitasi

cairan untuk mengembalikan tekanan rata-rata sirkulasi, terapi antibiotik, dan

pengendalian sumber infeksi untuk menghilangkan penyebab sepsis, vasopresor atau

kombinasi inotropik-vasopresor untuk mencegah syok, pengontrolan gula darah,

profilaksis untuk trombosis vena dalam, dan profilaksis ulkus stress untuk mencegah

perdarahan saluran cerna bagian atas [3]. Meskipun demikian, walaupun dengan

manajemen medis terbaik, mortalitas tetap tinggi.

Pada sepsis, respon pasien terhadap bakteri dan produk bakteri seperti

endotoksin (misal, lipopolisakarida [LPS] Escherichia coli), dan produk intraseluler yang

dilepaskan dari jaringan yang rusak [2]. Respon itu termasuk perubahan pada fungsi

mikrovaskuler yang terdiri dari: (i) penurunan densitas kapiler perfusi dan peningkatan

proposi kapiler non-perfusi; (ii) peningkatan permeabilitas kapiler (seperti kehilangan

fungsi barier) yang menyebabkan pembentukan edema dan hiperdemia; dan (iii)

hiporesponsifitas arterioler terhadap vasokonstriktor dan vasodilator [4-16]. Jika

perubahan tersebut hanya terlokalisasi pada jaringan yang rusak, hal itu dapat

menguntungkan bagi pasien dengan cara mengurangi perdarahan dari pembuluh darah

yang rusak, mengirimkan mediator antimikroba dan sel fagositik ke lokasi infeksi, atau

mencegah penyebaran substansi toksik [2]. Namun perubahan pada sepsis yang menyebar

dan terjadi secara sistemik dikenali sebagai disfungsi mikrovaskuler karena menyebabkan

hipoksia, disfungsi mitokondria dan deplesi ATP yang mempercepat kegagalan organ,

meski pada pasien yang teresusitasi dengan oksigenasi darah arteri dan cardiac output

yang adekuat [17]. Tentu saja disfungsi mikrovaskuler merupakan prediktor signifikan

dari kematian, dan sepertiga dari pasien dengan sepsis berat meninggal karena kegagalan

organ [10]. Efektivitas terapeutik dari antibiotik menurun seiring dengan peningkatan

jumlah infeksi oleh karena multidrug resistant bacteria. Lebih jauh lagi, patogen yang

dibunuh oleh antibiotik dapat melepaskan produk toksik dalam jumlah besar (misal: LPS)

[18]. Oleh karena itu, terapi adjuvan dengan sasaran disfungsi mikrovaskuler dapat lebih

bermanfaat bagi pasien sepsis.

Page 3: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

3

2. Tingkat vitamin C pada pasien dengan penyakit berat dan model eksperimental

yang relevan

Konsentrasi askorbat dan leukosit plasma di bawah normal merupakan tanda yang sering

terjadi pada pasien dengan penyakit berat pada umumnya dan pasien dengan sepsis pada

khususnya [19-25]. Lebih jauh lagi, kadar askorbat plasma berbanding terbalik dengan

kegagalan organ multipel [19] dan berbanding lurus dengan tingkat survival [21].

Satu alasan untuk deplesi askorbat pada pasien penyakit berat di rumah sakit mungkin

berasal dari rendahnya kadar vitamin dalam nutrisi parenteral, karena degradasi askorbat

dan asam dehidroaskorbik (dehydroascorbic acid/ DHA) yang terjadi selama persiapan

dan penyimpanan [26,27]. Penyebab lain dari deplesi vitamin C adalah peningkatan

kebutuhan terhadap askorbat [22,28]. Jumlah vitamin C yang tersedia dalam preparasi

multivitamin nutrisi parenteral standar (sekitar 200 mg/hari) tidak adekuat untuk

menormalkan kadar vitamin C plasma pada pasien penyakit berat, meskipun sudah

dimasukkan selama 7 hari [29]. Alasan peningkatan kebutuhan dapat berasal dari

peningkatan oksidasi askorbat oleh kelebihan reactive oxygen species (ROS). Dengan

berperan sebagai penangkap ROS dan kofaktor enzim, askorbat dioksidasi menjadi

radikal bebas, yang kemudian berdismutasi untuk membentuk DHA.

Seperti yang digambarkan pada Gb.1, askorbat dibawa ke dalam sel endotel oleh sodium-

dependent vitamin C transporter2 (SVCT2) khusus, sedangkan DHA dikeluarkan oleh

glucose transporters (GLUTs) dan direduksi menjadi askorbat. Efluks askorbat dari sel

endotelial dapat dipengaruhi oleh mekanisme kalsium, namun secara normal sel

mempertahankan konsentrasi askorbat intraseluler lebih tinggi daripada konsentrasi

ekstraseluler [1,30-33]. Secara keseluruhan, sistem transport menyebabkan sel endotelial

dengan cepat mengakumulasi level milimolar askorbat yang mengganggu fungsi

intraseluler atau dilepaskan secara teratur ke cairan ekstraseluler.

Sitokin inflamasi (TNF-alfa, IL-1beta) menghambat pengangkutan askorbat ke dalam sel

endotelial yang secara spontan mengeluarkan SVCT2 [34]. Mekanisme ini dapat

menurunkan askorbat intraseluler selama sepsis. Alasan kedua mengapa askorbat

intraseluler dapat menurun adalah kontrol yang buruk dari glukosa plasma, yang

menyebabkan episode hiperglikemik pada pasien dengan sepsis [3]. Hiperglikemik akut

menyebabkan defisiensi askorbat dalam sel endotel dan mengganggu vasodilatasi

endotelium pada subyek orang sehat [35]. Efek tersebut merupakan konsekuensi dari

inhibisi kompetitif oleh glukosa terhadap pengambilan DHA ke dalam sel endotel, karena

gangguan vasodilatasi dapat diatasi dengan askorbat intravena (2 g bolus [ref.36]; infus 3

Page 4: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

4

mg/min [ref.37]). Penyebab potensial ketiga penurunan askorbat intraseluler adalah

terlalu banyaknya jumlah ROS yang mengoksidasi askorbat menjadi DHA dan bersifat

ireversibel.

LPS meningkatkan konsentrasi askorbat dalam kelenjar adrenal, hati, ginjal dan hati [38].

Fenomena ini tidak memerlukan SVCT2, karena tidak ada hubungan antara efek LPS dan

defisiensi SVCT2 (mencit heterozigot SVCT2 +/-) pada konsentrasi askorbat di organ-

organ tersebut [38]. Pada kebanyakan tipe sel yang telah dipelajari, penambahan dan

pengurangan DHA ekstraseluler menjadi askorbat tidak dipengaruhi oleh LPS.

Sebaliknya, LPS dan nitrit oksida meningkatkan ekspresi GLUT1 pada kultur sel endotel

[39,40]. Sepsis meningkatkan kecepatan di mana DHA ekstraseluler dikeluarkan dan

dikurangi menjadi askorbat pada berbagai tipe sel [38,41] (meskipun tidak semua, karena

sepsis menghambat pemasukan DHA pada kultur astrosit [42].

Sel endotel merespon LPS dengan meningkatkan ekspresi glukosa-6-fosfat

dehidrogenase, enzim utama siklus pentosa (jalur heksosa monofosfat) yang

memproduksi NADPH [43]. Induksi glukosa-6-fosfat dehidrogenase oleh LPS dapat

meningkatkan suplai NADPH untuk konversi DHA menjadi askorbat.

Pada jaringan dengan kapiler non-perfusi, hipoksia dapat menghambat hypoxia-inducible

factor (HIF) prolil-hidroksilase (PHD) dan secara tetap meningkatkan ekspresi HIF

(Gb.2). HIF-1 meningkatkan ekspresi transporter GLUT1 dan GLUT3, enzim glikolisis,

dan beberapa gen inflamasi [44,45]. Hipoksia menstimulasi uptake DHA melalui GLUT1

[46]. Energi pengurangan yang meningkat terkait dengan hipoksia dapat meningkatkan

kapasitas reduksi DHA menjadi askorbat di dalam sel.

3. Percobaan klinis vitamin C pada pasien penyakit berat

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, sepsis dihubungkan dengan

peningkatan produksi ROS dan peroksinitrit yang menurunkan jumlah molekul

antioksidan dan mengoksidasi protein dan lipid. ROS juga mengganggu aktivasi dan

ekspresi protein sensitif-redoks yang mengubah distribusi aliran darah kapiler,

permeabilitas kapiler (seperti fungsi barier kapiler), dan responsifitas arterioler terhadap

vasokonstriktor dan vasodilator (Gb 1 dan 2). Oleh karena itu, pasien dengan sepsis

mengambil manfaat dari terapi adjuvan yang mencegah peningkatan jumlah ROS,

terutama di intraseluler. Askorbat parenteral dapat menjadi intervensi yang memberikan

manfaat tersebut.

Page 5: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

5

Memasukkan askorbat secara parenteral daripada secara oral meningkatkan efek

konsentrasi askorbat plasma dan fungsi mikrovaskuler [1]. Singkatnya, pemasukan

askorbat melalui jalur oral dan intravena (500 mg/hari selama 30 hari) pada orang yang

sama dibandingkan, hanya askorbat intravena yang meningkatkan fungsi arterioler

dependen endotelium yang diindikasikan oleh vasodilatasi oleh karena aliran darah [47].

Masukan askorbat secara parenteral dapat menurunkan morbiditas dan

mortalitas pada pasien dengan penyakit berat yang mengalami sepsis atau memiliki resiko

menjadi sepsis. Pada percobaan plasebo terkontrol, double-blind, randomized terhadap

216 pasien penyakit berat, mortalitas dalam 28 hari menurun pada pasien yang menerima

kombinasi askorbat dan vitamin E melalui infus intravena dibandingkan dengan pasien

yang tidak menerima terapi tersebut [48]. Percobaan random kedua dengan 595 pasien

bedah dengan penyakit berat menemukan bahwa kombinasi askorbat (1000 mg q8h

dengan injeksi intravena) dan vitamin E (1000 IU q8h dengan pipa naso- atau orogastrik),

dimulai dalam waktu 24 jam setelah cidera traumatik atau operasi berat, menurunkan

resiko relatif edema pulmo dan kegagalan organ multipel [49]. Kedua percobaan tersebut

tidak didesain untuk memisahkan peran askorbat dan vitamin E. Meskipun demikian,

percobaan random ketiga mengobservasi penurunan morbiditas pasien luka bakar berat

yang menerima askorbat dosis sangat tinggi (1.584 mg/kg/hari) secara parenteral [50].

Relevansi utama terhadap fungsi barier mikrovaskuler, terapi askorbat dihubungkan

dengan penurunan signifikan pembentukan edema, volume cairan resusitasi, dan

disfungsi respirasi [50].

4. Efek vitamin C terhadap survival pada sepsis eksperimental

Model hewan untuk sindrom sepsis memiliki informasi fundamental tentang manfaat

potensial dan mekanisme aksi askorbat. Deplesi awal askorbat menurunkan tingkat

survival pada mencit yang diinjeksi bakteri patogen [51]. Secara konsisten, dddmasukan

parenteral askorbat mencegah hipotensi dan edema pada hewan yang diinjeksi LPS

[5,6,11] dan meningkatkan aliran darah kapiler, responsifitas arterioler, tekanan darah

arteri, fungsi liver, dan tingkat survival pada sepsis eksperimental [4,12-15,52].

Di antara model klinis yang relevan dari sepsis polimikrobial adalah punktur dan ligasi

sekal (Cecal ligation and puncture/CLP) dan injeksi feses ke dalam peritoneum (feces

injection into peritoneum/FIP). Serupa dengan perubahan yang diamati di pasien sepsis,

CLP pada hewan meningkatkan marker stres oksidatif dan menurunkan konsentrasi

askorbat dalam plasma dan jaringan [4,12,14]. Injeksi askorbat (200 mg/kg, i.v)

Page 6: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

6

meningkatkan survival pada mencit dengan CLP [15]. Tingkat survival dalam 24 jam

post-CLP berturut-turut adalah 9% dan 65% pada mencit yang diinjeksi kontrol dan

diinjeksi askorbat. Efek protektif tidak berperan pada penghambatan replikasi bakteri di

sumber infeksi, karena jumlah unit koloni bakteri pada cairan peritoneal setelah CLP

tidak berbeda antara mencit yang diinjeksi kontrol dengan yang diinjeksi askorbat [15].

Pada mencit FIP, survival dalam 24 jam adalah 19% setelah injeksi salin sebagai kontrol

namun menjadi 50% setelah injeksi askorbat intravena (10 mg/kg, i.v.) [13].

5. Defisit perfusi kapiler

5.1 Respon cepat terhadap askorbat

Injeksi askorbat intravena dapat melindungi beberapa fungsi mikrovaskuler,

seperti, aliran darah kapiler, barier permeabilitas kapiler, dan responsifitas arterioler

terhadap vasokonstriktor dan vasodilator. Injeksi askorbat intravena mencegah dan

memperbaiki maldistribusi aliran darah kapiler pada model sepsis. Efek askorbat

parenteral adalah cepat dan persisten. Bagian ini membahas mengenai mekanisme

yang mendasari onset respon terhadap terapi askorbat.

Inflamasi sistemik menyebabkan penghentian aliran darah di beberapa kapiler.

Pada sepsis klinis, pola distribusi aliran darah kapiler membaik pada pasien yang

bertahan hidup namun tidak membaik pada yang tidak dapat bertahan [10]. Aliran

darah kapiler yang membaik selama resusitasi cairan dihubungkan dengan

pencegahan kegagalan organ secara terpisah dengan perubahan hemodinamik

tubuh[53]. Serupa dengan sepsis klinis, CLP dan FLP menurunkan densitas kapiler

perfusi dan meningkatkan proporsi kapiler non-perfusi pada otot skelet mencit dan

tikus, di samping masukan cairan untuk volume resusitasi untuk mencegah syok

[4,12,13].

Pada pasien dengan penyakit berat, vasodilator meningkatkan proporsi kapiler

perfusi untuk beberapa waktu [54]. Apakah vasodilatasi oleh askorbat terjadi dan

merupakan penyebab langsung perbaikan aliran darah kapiler pada sepsis klinis tidak

diketahui secara pasti. Meskipun begitu, tidak adanya peningkatan pada kecepatan

aliran (diukur dengan laju endap darah) ditemukan pada kapiler setelah injeksi

askorbat yang mengembalikan jumlah normal kapiler perfusi pada otot skelet tikus

sepsis [13]. Oleh karena itu, bukti dari penelitian sepsis ekspreimental menunjukkan

perbaikan aliran darah kapiler tidak dicapai melalui efek vasodilator dari askorbat.

Justru, alasan mengapa aliran darah berhenti pada beberapa kapiler bisa disebabkan

Page 7: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

7

oleh defisiensi nitrit oksida pada sel endotel dan platelet. Tentu saja, nitrit oksida

muncul sebagai bagian penting untuk mempertahankan patensi pembuluh mikro, dan

pemberian lokal nitrit oksida memperbaiki aliran darah kapiler pada mencit sepsis (6

jam post FIP) [13].

Penurunan ketersediaan nitrit oksida pada sel endotel dan platelet pasien

dengan sepsis dapat dihubungkan dengan ROS. Sepsis meningkatkan aktivitas

NADPH oksidase yang mensintesis ROS pada pembuluh darah dan kultur sel endotel

mikrovaskuler [16,33,55]. Tentu saja, aktivitas NADPH oksidase merupakan dasar

untuk stimulasi produksi superoksida pada sel endotel mikrovaskuler yang diinkubasi

dengan reaksi sepsis (kombinasi LPS dan interferon-gamma [IFN-gamma]; LPS +

IFNgamma) [33,55]. Produksi superoksida yang dipercepat dideteksi dalam 2 jam

pada sel yang mendapat paparan awal LPS + IFN gamma [33]. ROS yang berasal dari

hasil NADPH oksidase mengganggu aliran darah kapiler selama sepsis, dengan

mendesak subunit NADPH oksidase, gp91phox (Nox2) atau secara farmakologis

menghambat enzim yang diperlukan untuk memperbaiki maldistribusi aliran darah

yang disebabkan oleh FIP pada mencit [13]. ROS mengoksidasi tetrahidrobiopterin,

yang pada bentuk reduksinya merupakan kofaktor sintesis enzimatik nitrit oksida.

Hilangnya tetrahidrobiopterin (karena reaksi oksidasi) melepaskan nitrit oksida

sintase endotel (eNOS) pada sel endotel dan platelet, sehingga enzim ini akan

cenderung mensintesis superoksida daripada nitrit oksida [56]. Pemberian lokal

tetrahidrobiopterin memperbaiki aliran darah kapiler selama sepsis pada mencit liar

namun tidak pada mencit eNOS -/- [13]. Pengamatan ini mendukung hipotesis bahwa

tetrahidrobiopterin menstimulasi aktivitas eNOS untuk meningkatkan produksi nitrit

oksida dan mengembalikan maldistribusi aliran darah kapiler pada sepsis.

Dibandingkan dengan kontrol, injeksi askorbat secara bolus intravena pada 0,

1, 6 atau 24 jam setelah onset reaksi sepsis meningkatkan distribusi aliran darah

kapiler pada otot skelet tikus CLP [4,12]. Sebagai contoh, injeksi askorbat (10 mg.kg)

dalam 6 jam setelah onset dari reaksi sepsis mengembalikan maldistribusi aliran

pembuluh darah dalam 10 menit [13]. Perbaikan cepat distribusi aliran darah oleh

askorbat selama sepsis tergantung pada eNOS karena peristiwa ini terjadi pada tikus

tipe liar dengan sintase neuronal nitric oxide (nNOS-/-) dan inducible nitric oxide

(iNOS-/-) namun tidak terjadi pada tikus eNOS-/-.Efek stimulasi askorbat terhadap

level nitrit oksida di dalam sel endotel dihubungkan melalui berbagai mekanisme.

Pertama, seperti yang ditunjukkan pada Gb.1, askorbat mencegah dan membalikkan

Page 8: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

8

oksidasi tetrahidrobiopterin, meningkatkan jumlah tetrahidrobiopterin dan menaikkan

sintesis nitrit oksida tergantung tetrahidrobiopterin oleh eNOS, di mana peranan ini

tidak dapat dilakukan oleh N-asetilsistein [7,57,58]. Kedua, askorbat menangkap

superoksida dan ROS lain yang dapat bereaksi dengan nitrit oksida [55] (Gb.2).

Berhentinya aliran darah pada kapiler septik dapat merupakan akibat dari

interaksi antara leukosit, platelet dan sel endotel kapiler. ROS mengaktivasi jalur

sinyal redoks intraseluler untuk meningkatkan adesi leukosit dan platelet ke

endotelium [59]. Konsisten dengan fakta, adesi platelet distimulasi dan dihambat,

berturut-turut oleh superoksida lokal dan nitrit oksida selama sepsis eksperimental

[59]. ROS yang berasal dari endotel dan platelet juga meningkatkan agregasi platelet

[60]. Pembentukan bekuan darah dalam pembuluh mikro setelah adesi dan agregasi

platelet mungkin dapat menyebabkan berhentinya liran darah saat inflamasi sistemik.

Injeksi 2 g askorbat intravena mengurangi agregasi platelet oleh nitrit oksida pada

pasien protrombotik karena gagal jantung kronis [61]. Mekanisme yang mendasarinya

dapat berasal dari efek askorbat yang menghambat ekspresi dan aktivasi NADPH

oksidase, dengan demikian mencegah penurunan jumlah nitrit oksida [13,33]. Melihat

hal itu, askorbat juga memiliki efek antiagregasi yang serupa pada pasien

protrombotik karena sepsis.

5.2 Respon persisten terhadap askorbat

Defisit perfusi kapiler pada sepsis eksperimental dapat dikurangi paling tidak

selama 12 dan 47 jam dengan dosis askorbat berturut-turut 10 dan 76 mg/kg [4,12,13].

Dengan demikian, efek mikrovaskuler askorbat parenteral menetap selama beberapa

jam setelah kadar askorbat plasma kembali ke normal [13]. Satu alasan mengapa efek

tersebut memiliki durasi yang panjang adalah karena sel mempertahankan konsentrasi

askorbat intraseluler tetap tinggi apabila dibandingkan dengan askorbat ekstraseluler

[33]. Alasan kedua mengapa respon mikrovaskuler menetap terhadap askorbat adalah

karena vitamin mengganggu ekspresi gen, seperti yang akan didiskusikan selanjutnya.

Sel yang bertahan di bawah kondisi kultur standar sering tidak mengandung

askorbat karena askorbat dan DHA sama-sama hilang dari medium dan dirusak

selama preparasi dan penyimpanan media kultur. Di dalam sel endotel mikrovaskuler

yang tidak mengandung askorbat, LPS + IFN-gamma secara cepat meningkatkan

aktivitas NADPH oksidase [33,55]. NADPH oksidase endotel mensintesis

superoksida intraseluler, yang bereaksi membentuk ROS yang lain (misal: dismutasi

Page 9: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

9

superoksida membentuk hidrogen peroksida) yang kemudian mempengaruhi efek

sinyal redoks yang memanjang [62]. Baik LPS + IFN-gamma atau hidrogen peroksida

eksogen menstimulasi sinyal Jak2/Stat1/IRF1 dan meningkatkan ekspresi protein

subunit NADPH oksidase [33,55]. Sehingga reaksi sepsis mengawali mekanisme awal

untuk meningkatkan NADPH oksidase yang menghasilkan ROS. Inkubasi sel endotel

mikrovaskuler dengang askorbat menaikkan konsentrasi askorbat intraseluler dan

mencegah induksi oleh LPS + IFN-gamma atau hidrogen peroksida dari aktivitas

NADPH oksidase endotel [33]. Askorbat juga menghambat induksi subunit enzim

p47phox [33]. Efek terakhir diperantarai oleh jalur sinyal Jak2/Stat1/IRF1 karena

askorbat menghambat aktivasi jalur ini oleh LPS + IFN-gamma atau hidrogen

peroksida [33] (Gb 2). Selektivitas ditunjukkan oleh fakta di mana askorbat

menghambat sintesis superoksida oleh NADPH oksidase sel endotel [33] namun tidak

pada leukosit neutrofil [63-66].

Efek yang memanjang dari askorbat pada fungsi mikrovaskuler bisa

melibatkan supresi dari ekspresi gen, yang tergantung pada HIF-1 (Gb 2). Askorbat

berperan melalui kofaktor PHD, besi, untuk meningkatkan aktivitas enzim dan dengan

demikian menghambat induksi dan stabilisasi HIF-1 alfa dengan hipoksia [44]. Lebih

jauh lagi, inhibisi NADPH oksidase endotel oleh askorbat [33] dan penangkapan

oksidan oleh askorbat dapat mempertahankan aktivitas PHD. Hal ini karena oksidan

seperti ROS turunan NADPH oksidase, menghambat aktivitas PHD [67]. Penurunan

konsentrasi HIF-1 oleh askorbat menghambat ekspresi gen sensitif HIF-1, seperti

GLUT1 dan iNOS [14,15,45,55].

Aktivasi koagulasi selama sepsis adalah penyebab potensial lain gangguan

aliran darah kapiler, yang mungkin dimodulasi secara berangsur-angsur oleh askorbat.

ROS meningkatkan ekspresi molekul adesi dan faktor jaringan di permukaan platelet

dan sel endotel [60]. Pembentukan selanjutnya dari komplek faktor jaringan dan

faktor VII menyebabkan pembentukan trombin yang mengaktifkan NADPH oksidase.

Mekanisme balik positif ini bisa menstimulasi pembentukan mikrotrombi [60] dan

penghancurannya adalah mekanisme penting dari askorbat untuk memperbaiki

distribusi aliran darah dan mempertahankan tingkat survival. Injeksi inhibitor jalur

faktor jaringan meningkatkan survival pada model CLP sepsis [68], yang efeknya

mirip dengan yang dicapai oleh injeksi askorbat [15].

Peran penting lain askorbat ditunjukkan oleh observasi di mana superoksida

menstimulasi ekspresi molekul adesi intraseluler permukaan sel 1 (cell surface

Page 10: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

10

intracellular adhesion molecule 1/ ICAM-1) di dalam sel endotel mikrovaskuler [62].

ICAM-1 memperantarai adesi leukosit ke endotelium dan dengan demikian dapat

mengganggu mikrosirkulasi. Karena askorbat menghambat produksi superoksida

dalam sel endotel mikrovaskuler yang dipaparkan pada reaksi sepsis [33], penelitian

lebih lanjut diperlukan untuk menentukan apakah vitamin dapat menghambat leukosit

di pembuluh mikro.

6. Vitamin C dan peningkatan permeabilitas endotel pada sepsis

Peningkatan permeabilitas endotelium terjadi pada berbagai organ selama

sepsis, menyebabkan ekstravasasi plasma dan pembentukan edema. Hal ini menyebabkan

disfungsi respirasi, penurunan volume darah, dan progresi penyakit hingga tahap syok

septik. Masukan parenteral askorbat menurunkan pembentukan edema pada pasien

dengan luka bakar serius [50] sama baiknya dengan hewan dengan luka bakar atau hewan

yang diinjeksi LPS [5,69,70]. Askorbat juga mengurangi peningkatan permeabilitas

kapiler yang disebabkan oleh LPS secara in vitro [71].

Satu penyebab hilangnya fungsi barier pada sepsis bisa berasal dari apoptosis

sel endotel [2]. Sehingga, peran askorbat dalam menghambat apoptosis sel endotel dan

menstimulasi proliferasinya sama-sama bermanfaat [72-75].

Peran lain dari askorbat pada permeabilitas endotel melibatkan nitrit oksida,

superoksida, dan peroksinitrit. Produksi nitrit oksida basal oleh eNOS diperlukan untuk

mempertahankan fungsi barier endotel (misal untuk mempertahankan permeabilitas

paraseluler endotel terhadap rendahnya protein plasma) [76]. Efek protektif nitrit oksida

berkurang selama respon inflamasi karena produksi simultan dari superoksida. Nitrit

oksida bereaksi dengan superoksida untuk membentuk peroksinitrit, yang menyebabkan

peroksidasi lipid, oksidasi grup sulfhidril, dan nitrasi residu tirosin pada protein. Dalam

keadaan tertentu, nitrasi protein fosfatase tipe 2 dan protein sitoskeletal oleh peroksinitrit

merupakan faktor kunci terjadinya disfungsi barier mikrovaskuler [77,78]. Sumber utama

superoksida kemungkinan adalah NADPH oksidase endotel serta eNOS dan iNOS yang

terlepas. Bukti dari peran serta iNOS terlihat pada intervensi genetik maupun

farmakologis yang menghambat enzim ini juga menurunkan kebocoran plasma pada

sepsis eksperimental [79]. Dengan menangkap superoksida, menghambat ekspresi protein

p47phox dan iNOS, dan menghambat sintesis superoksida dengan melepaskan ikatan

eNOS dan iNOS, askorbat menurunkan pembentukan peroksinitrit. Ditambah lagi,

askorbat menurunkan produk oksidasi yang dibentuk oleh reaksi peroksinitrit dengan

Page 11: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

11

protein sel [80]. Peran askorbat ini dapat dimasukkan sebagai salah satu cara menghambat

edema pada pasien dengan penyakit berat dan pada model eksperimental [5,50,69,71].

Mekanisme yang mendasari induksi iNOS oleh sepsis dan penghancurannya

oleh askorbat dapat dijelaskan. Oksidan yang timbul dari aktivitas NADPH oksidase

(seperti hidrogen peroksida yang dibentuk oleh dismutasi dari superoksida) meningkatkan

induksi iNOS dalam pembuluh darah dan sel endotel septik [15,33,77]. iNOS mensintesis

banyak sekali nitrit oksida, yang pada akhirnya bereaksi dengan superoksida dan

menghasilkan produk peroksinitrit yang berlebihan. Askorbat menghambat induksi iNOS

oleh reaksi sepsis dalam pembuluh darah secara in vivo dan pada kultur sel endotel

[14,15,81]. Supresi NADPH oksidase yang diperantarai askorbat, paling tidak pada satu

bagian, menghambat ekspresi iNOS [55]. Ketika stimulasi oleh LPS + IFN gamma,

NADPH oksidase memproduksi ROS yang mengaktifkan jalur aktivasi induksi iNOS,

JNK-AP1 dan Jak2-IRF1, dan askorbat menghambat aktivasi ini [55].

7. Hiporesponsifitas alveolar terhadap vasokonstriktor

Hipotensi pada pasien sepsis dapat disebabkan oleh gangguan fungsi miokardial

dan oleh hilangnya respon arterioler terhadap vasokonstriktor. Askorbat parenteral dapat

mengatasi masalah terakhir, karena infus askorbat dapat mengembalikan respon arterioler

terhadap vasokonstriktor (norepinefrin, angiotensin, vasopresin) pada subyek manusia

yang memiliki penyakit inflamasi atau yang telah diinjeksi dengan LPS [9,82].

Hasil yang sama didapatkan pada model hewan sepsis. Contohnya, peningkatan

heterogenitas aliran darah kapiler diikuti dengan munculnya hipotensi arteri pada tikus

CLP [12]. Respon vasokonstriksi arterioler dan tekanan darah arteri terhadap norepinefrin

dan angiotensin II dihambat pada mencit dalam 6 jam post-CLP [14,15]. Askorbat

intravena dan defisiensi gen iNOS (mencit iNOS -/-) sama-sama efektif dalam mencegah

gangguan responsifitas arterioler yang disebabkan oleh CLP [13-15]. Responsifitas

arterioler dan tekanan darah arterial lebih tinggi di tikus CLP yang diinjeksi askorbat

intravena, dibandingkan dengan yang diinjeksi dengan salin, di mana parameter ini diukur

pada 18-24 jam post injeksi [4,12].

8. Hiporesponsifitas arterioler terhadap vasodilator

Sel endotel mengatur responsifitas arterioler terhadap vasodilator melalui nitrit

oksida yang berasal dari eNOS dan prostasiklin yang berasal dari prostaglandin

endoperoksida H2 sintase-1 (PGHS) [83]. Nitrit oksida memasuki sel otot polos arterioler

Page 12: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

12

dan mengaktifkan guanilil siklase soluble, dan kemudian menaikkan cGMP intraseluler.

Prostasiklin menstimulasi adenilil siklase untuk menaikkan cAMP intraseluler. Baik

cGMP dan cAMP kemudian memperantarai relaksasi otot polos. Meskipun begitu, reaksi

septik meningkatkan produksi superoksida, yang bereaksi dengan nitrit oksida untuk

membentuk peroksinitrit yang menginaktifasi PGHS endotel, yang kemudian tidak dapat

lagi mensintesis prostasiklin. Superoksida dan oksida lain yang berasal dari NADPH

oksidase (misal hidrogen peroksida dan peroksinitrit) bisa juga menurunkan tingkat

seluler efektif dari nitrit oksida yang dibutuhkan untuk aktivase guanilil siklase [83].

Responsifitas arterioler terhadap vasodilator dihambat oleh infus LPS pada subyek

manusia dan sepsis yang diinduksi CLP pada hewan [7,8,16].

Infus askorbat atau tetrahidrobiopterin menghambat inhibisi respon vasodilatasi

endotel oleh LPS (ditandai dengan perubahan aliran darah lengan bawah) terhadap

asetilkolin pada subyek orang sehat [7,8]. Efek askorbat ini dihubungkan dengan

peningkatan konsentrasi tetrahidrobiopterin plasma [7]. Askorbat dapat mempertahankan

level normal nitrit oksida yang berasal dari eNOS dan prostasiklin yang berasal dari

PGHS dengan menekan ekspresi NADPH oksidase, menangkap ROS, dan meningkatkan

konsentrasi tetrahidrobiopterin dalam sel endotel arteriol.

Askorbat parenteral secara signifikan meningkatkan responsifitas arterioler

terhadap vasodilator pada beberapa penyakit. Sebagai contoh, saat N-asetilsistein (48

mg/menit) atau askorbat (18 mg/menit) diinfuskan ke dalam arteri pada subyek orang

dengan hipertensi esensial, hanya terapi askorbat yang meningkatkan vasodilatasi oleh

asetilkolin [58]. Baru-baru ini, topik responsifitas terhadap vasodilator pada sepsis klinis

menjadi kontroversial. Kienbaum et al. [84] melaporkan bahwa pengaruh asetilkolin

menurun pada resistensi vaskuler lengan bawah (aliran darah lengan bawah/tekanan arteri

rata-rata) tidak berbeda pada pasien sepsis dan kontrol. Meskipun begitu, karena pasien

sepsis pada awalnya memiliki resistensi vaskuler lebih rendah, penurunan resistensi

vaskuler yang disebabkan oleh infus asetilkolin mungkin tidak bermakna pada pasien

tersebut. Penelitian pada subyek orang sehat sebelum dan selama endotoksemia

eksperimental, hiporesponsifitas arterioler terhadap asetilkolin ditemukan pada 4-6 jam

setelah pemberian LPS, saat di mana sitokin sirkulasi berada pada konsentrasi tertinggi

[8]. Maka, hiporesponsifitas arterioler terhadap vasodilator yang sensitif terhadap

askorbat dapat bervariasi dengan lama atau keparahan penyakit selama progresi sindrom

sepsis.

Page 13: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

13

9. Masalah yang belum terpecahkan yang membutuhkan penelitian lebih lanjut

Tidak ada penelitian yang membandingkan askorbat dan DHA untuk penatalaksanaan

sepsis. Uptake maksimal lebih tinggi untuk DHA daripada askorbat pada hampir seluruh

tipe sel mamalia, saat diamati pada kondisi tanpa glukosa[1]. Namun glukosa

menghambat pengambilan DHA ke dalam sebagian besar sel, termasuk sel endotel [35],

dan hiperglikemia yang sering terjadi pada sepsis [3] dapat menurunkan ambilan seluler

dan efek terapeutik DHA.

Keamanan askorbat parenteral memerlukan penelitian lebih lanjut. Penelitian tentang

askorbat intravena pada pasien dengan keganasan melaporkan bahwa injeksi 1,5 g

askorbat/kg berat badan tiga kali dalam seminggu dapat ditoleransi dengan baik [85].

Meskipun begitu, askorbat dimetabolisme menjadi oksalat, yang berakumulasi sebagai

kristal kalsium oksalat yang nefrotoksik (nefrolitiasis) pada ginjal subyek yang rentan,

seperti yang dilaporkan pada beberapa studi terakhir [86]. Perhatian lain adalah askorbat

memberikan elektron kepada logam transisional (misal besi), yang kemudian

mengkatalisa sintesis hidrogen peroksida. Injeksi intravena askorbat berulang 750-7500

mg/hari selama 6 hari tidak mempengaruhi perubahan pro-oksidan dalam plasma pada

orang sehat [87]. Namun pada pasien pembedahan, injeksi intravena 2 g askorbat 2 jam

sebelum operasi besar meningkatkan perubahan oksidatif lipid plasma pada sampel darah

vena selama fase iskemik dari pembedahan [88].

10. Kesimpulan

Penelitian lebih lanjut dibutuhkan untuk memastikan keamanan dan efek terapi

askorbat pada pasien dengan sepsis. Namun, bukti terakhir mendukung hipotesis bahwa

fungsi mikrovaskuler dapat meningkat pada sepsis dengan pemberian askorbat secara

parenteral sebagai terapi adjuvan.

Referensi

1. Wilson JX. Regulation of vitamin C transport. Annu. Rev. Nutr 2005;25:105–125.

[PubMed: 16011461]

2. Marshall JC. Sepsis: rethinking the approach to clinical research. J. Leukoc. Biol

2008;83:471–482. [PubMed: 18171697]

3. Dellinger RP, Levy MM, Carlet JM, Bion J, Parker MM, Jaeschke R, Reinhart K,

Angus DC, Brun-Buisson C, Beale R, Calandra T, Dhainaut JF, Gerlach H, Harvey

M, Marini JJ, Marshall J, Ranieri M, Ramsay G, Sevransky J, Thompson BT,

Page 14: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

14

Townsend S, Vender JS, Zimmerman JL, Vincent JL, International Surviving Sepsis

Campaign Guidelines Committee; American Association of Critical-Care Nurses;

American College of Chest Physicians; American College of Emergency Physicians;

Canadian Critical Care Society; European Society of Clinical Microbiology and

Infectious Diseases; European Society of Intensive Care Medicine; European

Respiratory Society; International Sepsis Forum; Japanese Association for Acute

Medicine; Japanese Society of Intensive Care Medicine; Society of Critical Care

Medicine; Society of Hospital Medicine; Surgical Infection Society; World

Federation of Societies of Intensive and Critical Care Medicine. Surviving Sepsis

Campaign: international guidelines for management of severe sepsis and septic shock:

2008. Crit. Care Med 2008;36:296–327. [PubMed: 18158437]

4. Armour J, Tyml K, Lidington D, Wilson JX. Ascorbate prevents microvascular

dysfunction in the skeletal muscle of the septic rat. J. Appl. Physiol 2001;90:795–803.

[PubMed: 11181585]

5. Dwenger A, Pape HC, Bantel C, Schweitzer G, Krumm K, Grotz M, Lueken B, Funck

M, Regel G. Ascorbic acid reduces the endotoxin-induced lung injury in awake sheep.

Eur. J. Clin. Invest 1994;24:229–235. [PubMed: 8050451]

6. Feng NH, Chu SJ, Wang D, Hsu K, Lin CH, Lin HI. Effects of various antioxidants

on endotoxininduced lung injury and gene expression: mRNA expressions of

MnSOD, interleukin-1beta and iNOS. Chin. J. Physiol 2004;47:111–120. [PubMed:

15612528]

7. Mittermayer F, Pleiner J, Schaller G, Zorn S, Namiranian K, Kapiotis S, Bartel G,

Wolfrum M, Brugel M, Thiery J, Macallister RJ, Wolzt M. Tetrahydrobiopterin

corrects Escherichia coli endotoxininduced endothelial dysfunction. Am. J. Physiol.

Heart Circ. Physiol 2005;289:H1752–H1757. [PubMed: 15964928]

8. Pleiner J, Mittermayer F, Schaller G, MacAllister RJ, Wolzt M. High doses of

vitamin C reverse Escherichia coli endotoxin-induced hyporeactivity to acetylcholine

in the human forearm. Circulation 2002;106:1460–1464. [PubMed: 12234948]

9. Pleiner J, Mittermayer F, Schaller G, Marsik C, MacAllister RJ, Wolzt M.

Inflammation-induced vasoconstrictor hyporeactivity is caused by oxidative stress. J.

Am. Coll. Cardiol 2003;42:1656–1662. [PubMed: 14607455]

10. Sakr Y, Dubois MJ, De Backer D, Creteur J, Vincent JL. Persistent microcirculatory

alterations are associated with organ failure and death in patients with septic shock.

Crit. Care Med 2004;32:1825– 1831. [PubMed: 15343008]

Page 15: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

15

11. Shen KP, Lo YC, Yang RC, Liu HW, Chen IJ, Wu BN. Antioxidant eugenosedin-A

protects against lipopolysaccharide-induced hypotension, hyperglycaemia and

cytokine immunoreactivity in rats andmice. J. Pharm. Pharmacol 2005;57:117–125.

[PubMed: 15639000]

12. Tyml K, Li F, Wilson JX. Delayed ascorbate bolus protects against maldistribution of

microvascularblood flow in septic rat skeletal muscle. Crit. Care Med 2005;33:1823–

1828. [PubMed: 16096461]

13. Tyml K, Li F, Wilson JX. Septic impairment of capillary blood flow requires

nicotinamide adeninedinucleotide phosphate oxidase but not nitric oxide synthase and

is rapidly reversed by ascorbatethrough an endothelial nitric oxide synthase-

dependent mechanism. Crit. Care Med 2008;36:2355–2362. [PubMed: 18596627]\

14. Wu F, Wilson JX, Tyml K. Ascorbate inhibits iNOS expression and preserves

vasoconstrictorresponsiveness in skeletal muscle of septic mice. Am. J. Physiol.

Regul. Integr. Comp. Physiol2003;285:R50–R56. [PubMed: 12637347]

15. Wu F, Wilson JX, Tyml K. Ascorbate protects against impaired arteriolar constriction

in sepsis byinhibiting inducible nitric oxide synthase expression. Free Radic. Biol.

Med 2004;37:1282–1289.[PubMed: 15451067]

16. Yu HP, Lui PW, Hwang TL, Yen CH, Lau YT. Propofol improves endothelial

dysfunction andattenuates vascular superoxide production in septic rats. Crit. Care

Med 2006;34:453–460. [PubMed:16424728]

17. Carré JE, Singer M. Cellular energetic metabolism in sepsis: the need for a systems

approach.Biochim. Biophys. Acta 2008;1777:763–771. [PubMed: 18482575]

18. Holzheimer RG. Antibiotic induced endotoxin release and clinical sepsis: a review. J.

Chemother2001;13:159–172. [PubMed: 11936361]

19. Borrelli E, Roux-Lombard P, Grau GE, Girardin E, Ricou B, Dayer J, Suter PM.

Plasmaconcentrations of cytokines, their soluble receptors, and antioxidant vitamins

can predict thedevelopment of multiple organ failure in patients at risk. Crit. Care

Med 1996;24:392–397. [PubMed:8625625]

20. Doise JM, Aho LS, Quenot JP, Guilland JC, Zeller M, Vergely C, Aube H, Blettery

B, Rochette L.Plasma antioxidant status in septic critically ill patients: a decrease over

time. Fundam. Clin.Pharmacol 2008;22:203–209. [PubMed: 18353115]

21. Galley HF, Davies MJ, Webster NR. Ascorbyl radical formation in patients with

sepsis: effect ofascorbate loading. Free Radic. Biol. Med 1996;20:139–143. [PubMed:

8903690]

Page 16: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

16

22. Long CL, Maull KI, Krishnan RS, Laws HL, Geiger JW, Borghesi L, Franks W,

Lawson TC,Sauberlich HE. Ascorbic acid dynamics in the seriously ill and injured. J.

Surg. Res 2003;109:144–148. [PubMed: 12643856]

23. Metnitz PG, Bartens C, Fischer M, Fridrich P, Steltzer H, Druml W. Antioxidant

status in patientswith acute respiratory distress syndrome. Intensive Care Med

1999;25:180–185. [PubMed:10193545]

24. Rumelin A, Humbert T, Luhker O, Drescher A, Fauth U. Metabolic clearance of the

antioxidantascorbic acid in surgical patients. J. Surg. Res 2005;129:46–51. [PubMed:

16085104]

25. Schorah CJ, Downing C, Piripitsi A, Gallivan L, Al-Hazaa AH, Sanderson MJ,

Bodenham A. Totalvitamin C, ascorbic acid, and dehydroascorbic acid concentrations

in plasma of critically ill patients.Am. J. Clin. Nutr 1996;63:760–765. [PubMed:

8615361]

26. Dupertuis YM, Ramseyer S, Fathi M, Pichard C. Assessment of ascorbic acid stability

in differentmultilayered parenteral nutrition bags: critical influence of the bag wall

material. JPEN J. Parenter.Enteral. Nutr 2005;29:125–130. [PubMed: 15772391]

27. Knafo L, Chessex P, Rouleau T, Lavoie JC. Association between hydrogen peroxide-

dependentbyproducts of ascorbic acid and increased hepatic acetyl-CoA carboxylase

activity. Clin. Chem2005;51:1462–1471. [PubMed: 15951314]

28. Baines M, Shenkin A. Lack of effectiveness of short-term intravenous micronutrient

nutrition inrestoring plasma antioxidant status after surgery. Clin. Nutr 2002;21:145–

150. [PubMed: 12056787]

29. Luo M, Fernandez-Estivariz C, Jones DP, Accardi CR, Alteheld B, Bazargan N, Hao

L, Griffith DP,Blumberg JB, Galloway JR, Ziegler TR. Depletion of plasma

antioxidants in surgical intensive careunit patients requiring parenteral feeding:

effects of parenteral nutrition with or without alanylglutamine dipeptide

supplementation. Nutrition 2008;24:37–44. [PubMed: 18065204]

30. Best KA, Holmes ME, Samson SE, Mwanjewe J, Wilson JX, Dixon SJ, Grover AK.

Ascorbate uptakein pig coronary artery endothelial cells. Mol. Cell Biochem

2005;271:43–49. [PubMed: 15881654]

31. Davis KA, Samson SE, Best K, Mallhi KK, Szewczyk M, Wilson JX, Kwan CY,

Grover AK. Ca2+-mediated ascorbate release from coronary artery endothelial cells.

Br. J. Pharmacol 2006a;147:131–139. [PubMed: 16331296]

Page 17: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

17

32. Davis KA, Samson SE, Wilson JX, Grover AK. Hypotonic shock stimulates ascorbate

release fromcoronary artery endothelial cells by a Ca2+-independent pathway. Eur. J.

Pharmacol 2006b;548:36–44. [PubMed: 16962579]

33. Wu F, Schuster DP, Tyml K, Wilson JX. Ascorbate inhibits NADPH oxidase subunit

p47phoxexpression in microvascular endothelial cells. Free Radic. Biol. Med

2007;42:124–131. [PubMed:17157199]

34. Seno T, Inoue N, Matsui K, Ejiri J, Hirata KI, Kawashima S, Yokoyama M.

Functional expression of sodium-dependent vitamin C transporter 2 in human

endothelial cells. J. Vasc. Res 2004;41:345–351. [PubMed: 15340249]

35. Price KD, Price CSC, Reynolds RD. Hyperglycemia-induced ascorbic acid deficiency

promotesendothelial dysfunction and the development of atherosclerosis.

Atherosclerosis 2001 2001;158:1–12.

36. Mullan BA, Ennis CN, Fee HJ, Young IS, McCance DR. Pretreatment with

intravenous ascorbic acidpreserves endothelial function during acute hyperglycaemia

(R1). Clin. Exp. Pharmacol. Physiol2005;32:340–345. [PubMed: 15854139]

37. Ceriello A, Esposito K, Piconi L, Ihnat MA, Thorpe JE, Testa R, Boemi M,

Giugliano D. Oscillatingglucose is more deleterious on endothelial function and

oxidative stress than mean glucose in normalsand type 2 diabetic patients. Diabetes

2008;57:1349–1354. [PubMed: 18299315]

38. Kuo SM, Tan CH, Dragan M, Wilson JX. Endotoxin increases ascorbate recycling

and concentrationin mouse liver. J. Nutr 2005;135:2411–2416. [PubMed: 16177205]’

39. Paik JY, Lee KH, Ko BH, Choe YS, Choi YY, Kim BT. Nitric oxide stimulates 18F-

FDG uptake inhuman endothelial cells through increased hexokinase activity and

GLUT1 expression. J. Nucl. Med2005;46:365–370. [PubMed: 15695798]

40. Spolarics Z, Stein DS, Garcia ZC. Endotoxin stimulates hydrogen peroxide

detoxifying activity inrat hepatic endothelial cells. Hepatology 1996;24:691–696.

[PubMed: 8781344]

41. May JM, Huang J, Qu ZC. Macrophage uptake and recycling of ascorbic acid:

response to activationby lipopolysaccharide. Free Radic. Biol. Med 2005;39:1449–

1459. [PubMed: 16274880]

42. Wilson JX, Dragan M. Sepsis inhibits recycling and glutamate-stimulated export of

ascorbate byastrocytes. Free Radic. Biol. Med 2005;39:990–998. [PubMed:

16198226]

Page 18: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

18

43. Spolarics Z. Endotoxemia, pentose cycle, and the oxidant/antioxidant balance in the

hepatic sinusoid.J. Leukoc. Biol 1998;63:534–541. [PubMed: 9581796]

44. Stolze IP, Mole DR, Ratcliffe PJ. Regulation of HIF: prolyl hydroxylases. Novartis

Found. Symp2006;272:15–25. [PubMed: 16686427]

45. Vissers MC, Gunningham SP, Morrison MJ, Dachs GU, Currie MJ. Modulation of

hypoxia-induciblefactor-1 alpha in cultured primary cells by intracellular ascorbate.

Free Radic. Biol. Med2007;42:765–772. [PubMed: 17320759]

46. McNulty AL, Stabler TV, Vail TP, McDaniel GE, Kraus VB. Dehydroascorbate

transport in humanchondrocytes is regulated by hypoxia and is a physiologically

relevant source of ascorbic acid in thejoint. Arthritis Rheum 2005;52:2676–2685.

[PubMed: 16142743]

47. Eskurza I, Monahan KD, Robinson JA, Seals DR. Effect of acute and chronic

ascorbic acid on flowmediateddilatation with sedentary and physically active human

ageing. J. Physiol 2004;556:315–324. [PubMed: 14754992]

48. Crimi E, Liguori A, Condorelli M, Cioffi M, Astuto M, Bontempo P, Pignalosa O,

Vietri MT, MolinariAM, Sica V, Della Corte F, Napoli C. The beneficial effects of

antioxidant supplementation in enteralfeeding in critically ill patients: a prospective,

randomized, double-blind, placebo-controlled trial.Anesth. Analg 2004;99:857–863.

[PubMed: 15333422]

49. Nathens AB, Neff MJ, Jurkovich GJ, Klotz P, Farver K, Ruzinski JT, Radella F,

Garcia I, Maier RV.Randomized, prospective trial of antioxidant supplementation in

critically ill surgical patients. Ann.Surg 2002;236:814–822. [PubMed: 12454520]

50. Tanaka H, Matsuda T, Miyagantani Y, Yukioka T, Matsuda H, Shimazaki S.

Reduction ofresuscitation fluid volumes in severely burned patients using ascorbic

acid administration: arandomized, prospective study. Arch. Surg 2000;135:326–331.

[PubMed: 10722036]

51. Gaut JP, Belaaouaj A, Byun J, Roberts LJ II, Maeda N, Frei B, Heinecke JW. Vitamin

C fails toprotect amino acids and lipids from oxidation during acute inflammation.

Free Radic. Biol. Med2006;40:1494–1501. [PubMed: 16632110]

52. Kim JY, Lee SM. Vitamins C and E protect hepatic cytochrome P450 dysfunction

induced bypolymicrobial sepsis. Eur. J. Pharmacol 2006;534:202–209. [PubMed:

16483564]

53. Trzeciak S, McCoy JV, Dellinger RP, Arnold RC, Rizzuto M, Abate NL, Shapiro NI,

Parrillo JE, Hollenberg SM, on behalf of the Microcirculatory Alterations in

Page 19: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

19

Resuscitation and Shock (MARS)Investigators. Early increases in microcirculatory

perfusion during protocol-directed resuscitationare associated with reduced multi-

organ failure at 24 h in patients with sepsis. Intensive Care Med2008;34:2210–2217.

[PubMed: 18594793]

54. Spronk PE, Ince C, Gardien MJ, Mathura KR, Oudemans-van Straaten HM, Zandstra

DR.Nitroglycerin in septic shock after intravascular volume resuscitation. Lancet

2002;360:1395–1396.[PubMed: 12423989]

55. Wu F, Tyml K, Wilson JX. iNOS expression requires NADPH oxidase-dependent

redox signaling inmicrovascular endothelial cells. J. Cell. Physiol 2008;217:207–214.

[PubMed: 18481258]

56. Landmesser U, Dikalov S, Price SR, McCann L, Fukai T, Holland SM, Mitch WE,

Harrison DG.Oxidation of tetrahydrobiopterin leads to uncoupling of endothelial cell

nitric oxide synthase inhypertension. J. Clin. Invest 2003;111:1201–1209. [PubMed:

12697739]

57. Kim HJ, Lee SI, Lee DH, Smith D, Jo H, Schellhorn HE, Boo YC. Ascorbic acid

synthesis due to Lgulono-1,4-lactone oxidase expression enhances NO production in

endothelial cells. Biochem.Biophys. Res. Commun 2006;345:1657–1662. [PubMed:

16737683]

58. Schneider MP, Delles C, Schmidt BM, Oehmer S, Schwarz TK, Schmieder RE, John

S. Superoxidescavenging effects of N-acetylcysteine and vitamin C in subjects with

essential hypertension. Am.J. Hypertens 2005;18:1111–1117. [PubMed: 16109326]

59. Tailor A, Cooper D, Granger DN. Platelet-vessel wall interactions in the

microcirculation. ddMicrocirculation 2005;12:275–285. [PubMed: 15814436]

60. Herkert O, Djordjevic T, BelAiba RS, Gorlach A. Insights into the redox control of

blood coagulation:role of vascular NADPH oxidase-derived reactive oxygen species

in the thrombogenic cycle.Antioxid. Redox Signal 2004;6:765–776. [PubMed:

15242558]

61. Ellis GR, Anderson RA, Chirkov YY, Morris-Thurgood J, Jackson SK, Lewis MJ,

Horowitz JD,Frenneaux MP. Acute effects of vitamin C on platelet responsiveness to

nitric oxide donors andendothelial function in patients with chronic heart failure. J.

Cardiovasc. Pharmacol 2001;37:564–570. [PubMed: 11336107]

62. Li JM, Fan LM, Christie MR, Shah AM. Acute tumor necrosis factor alpha signaling

via NADPHoxidase in microvascular endothelial cells: role of p47phox

Page 20: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

20

phosphorylation and binding to TRAF4.Mol. Cell. Biol 2005;25:2320–2330.

[PubMed: 15743827]

63. Carr AC, Frei B. Human neutrophils oxidize low-density lipoprotein by a

hypochlorous aciddependentmechanism: the role of vitamin C. J. Biol. Chem

2002;383:627–636.

64. Chatterjee M, Saluja R, Kumar V, Jyoti A, Jain GK, Barthwal MK, Dikshit M.

Ascorbate sustainsneutrophil NOS expression, catalysis, and oxidative burst. Free

Radic. Biol. Med 2008;45:1084–1093. [PubMed: 18675339]

65. Ellis GR, Anderson RA, Lang D, Blackman DJ, Morris RH, Morris-Thurgood J,

McDowell IF,Jackson SK, Lewis MJ, Frenneaux MP. Neutrophil superoxide anion-

generating capacity, endothelialfunction and oxidative stress in chronic heart failure:

effects of short- and long-term vitamin Ctherapy. J. Am. Coll. Cardiol 2000;36:1474–

1482. [PubMed: 11079645]

66. Sharma P, Raghavan SA, Saini R, Dikshit M. Ascorbate-mediated enhancement of

reactive oxygenspecies generation from polymorphonuclear leukocytes: modulatory

effect of nitric oxide. J. Leukoc.Biol 2004;75:1070–1078. [PubMed: 15039465]

67. Goyal P, Weissmann N, Grimminger F, Hegel C, Bader L, Rose F, Fink L, Ghofrani

HA, SchermulyRT, Schmidt HH, Seeger W, Hanze J. Upregulation of NAD(P)H

oxidase 1 in hypoxia activateshypoxia-inducible factor 1 via increase in reactive

oxygen species. Free Radic. Biol. Med2004;36:1279–1288. [PubMed: 15110393]

68. Opal SM, Palardy JE, Parejo NA, Creasey AA. The activity of tissue factor pathway

inhibitor inexperimental models of superantigen-induced shock and polymicrobial

intra-abdominal sepsis. Crit.Care Med 2001;29:13–17. [PubMed: 11176151]

69. Dubick MA, Williams C, Elgjo GI, Kramer GC. High-dose vitamin C infusion

reduces fluidrequirements in the resuscitation of burn-injured sheep. Shock

2005;24:139–144. [PubMed:16044084]

70. Sakurai M, Tanaka H, Matsuda T, Goya T, Shimazaki S, Matsuda H. Reduced

resuscitation fluidvolume for second-degree experimental burns with delayed

initiation of vitamin C therapy (beginning6 h after injury). J. Surg. Res 1997;73:24–

27. [PubMed: 9441788]

71. Dimmeler S, Brinkmann S, Neugebauer E. Endotoxin-induced changes of endothelial

cell viabilityand permeability: protective effect of a 21-aminosteroid. Eur. J.

Pharmacol 1995;287:257–261.[PubMed: 8991799]

Page 21: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

21

72. Recchioni R, Marcheselli F, Moroni F, Pieri C. Apoptosis in human aortic endothelial

cells inducedby hyperglycemic condition involves mitochondrial depolarization and is

prevented by N-acetyl-lcysteine.Metabolism 2002;51:1384–1388. [PubMed:

12404184]

73. Rössig L, Hoffmann J, Hugel B, Mallat Z, Haase A, Freyssinet JM, Tedgui A, Aicher

A, Zeiher AM,Dimmeler S. Vitamin C inhibits endothelial cell apoptosis in

congestive heart failure. Circulation2001;104:2182–2187. [PubMed: 11684628]

74. Saeed RW, Peng T, Metz CN. Ascorbic acid blocks the growth inhibitory effect of

tumor necrosisfactor-alpha on endothelial cells. Exp. Cell Biol. (Maywood)

2003;228:855–865.

75. Schor AM, Schor SL, Allen TD. Effects of culture conditions on the proliferation,

morphology andmigration of bovine aortic endothelial cells. J. Cell Sci 1983;62:267–

285. [PubMed: 6619206]

76. Cirino G, Fiorucci S, Sessa WC. Endothelial nitric oxide synthase: the Cinderella of

inflammation?Trends Pharmacol. Sci 2003;24:91–95. [PubMed: 12559774]

77. Neumann P, Gertzberg N, Vaughan E, Weisbrot J, Woodburn R, Lambert W,

Johnson A. Peroxynitritemediates TNF-alpha-induced endothelial barrier dysfunction

and nitration of actin. Am. J. Physiol.Lung Cell. Mol. Physiol 2006;290:L674–L684.

[PubMed: 16284212]

78. Wu F, Wilson JX. Peroxynitrate-dependent activation of protein phosphatase type 2A

mediatesmicrovascular endothelial barrier dysfunction. Cardiovasc. Res 2009;81:38–

45. [PubMed:18791203]

79. Hollenberg SM, Guglielmi M, Parrillo JE. Discordance between microvascular

permeability andleukocyte dynamics in septic iNOS-deficient mice. Crit. Care

2007;11:R125. [PubMed: 18062823]

80. Kirsch M, de Groot H. Ascorbate is a potent antioxidant against peroxynitrite-induced

oxidationreactions. Evidence that ascorbate acts by re-reducing substrate radicals

produced by peroxynitrite.J. Biol. Chem 2000;275:16702–16708. [PubMed:

10748119]

81. Shen KP, Liou SF, Hsieh SL, Chen IJ, Wu BN. Eugenosedin-A amelioration of

lipopolysaccharideinducedup-regulation of p38 MAPK, inducible nitric oxide

synthase and cyclooxygenase-2. J.Pharm. Pharmacol 2007;59:879–889. [PubMed:

17637181]

Page 22: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

22

82. Ferlitsch A, Pleiner J, Mittermayer F, Schaller G, Homoncik M, Peck-Radosavljevic

M, Wolzt M.Vasoconstrictor hyporeactivity can be reversed by antioxidants in

patients with advanced alcoholiccirrhosis of the liver and ascites. Crit. Care Med

2005;33:2028–2033. [PubMed: 16148476]

83. Frein D, Schildknecht S, Bachschmid M, Ullrich V. Redox regulation: a new

challenge forpharmacology. Biochem. Pharmacol 2005;70:811–823. [PubMed:

15899473]

84. Kienbaum P, Prante C, Lehmann N, Sander A, Jalowy A, Peters J. Alterations in

forearm vascularreactivity in patients with septic shock. Anaesthesia 2008;63:121–

128. [PubMed: 18211441]

85. Hoffer LJ, Levine M, Assouline S, Melnychuk D, Padayatty SJ, Rosadiuk K,

Rousseau C, RobitailleL, Miller WH Jr. Phase I clinical trial of i.v. ascorbic acid in

advanced malignancy. Ann. Oncol.2008in press

86. Nasr SH, Kashtanova Y, Levchuk V, Markowitz GS. Secondary oxalosis due to

excess vitamin Cintake. Kidney Int 2006;70:1672. [PubMed: 17080154]

87. Muhlhofer A, Mrosek S, Schlegel B, Trommer W, Rozario F, Böhles H, Schremmer

D, Zoller WG,Biesalski HK. High-dose intravenous vitamin C is not associated with

an increase of pro-oxidativebiomarkers. Eur. J. Clin. Nutr 2004;58:1151–1158.

[PubMed: 15054428]

88. Bailey DM, Raman S, McEneny J, Young IS, Parham KL, Hullin DA, Davies B,

McKeeman G,McCord JM, Lewis MH. Vitamin C prophylaxis promotes oxidative

lipid damage during surgicalischemia-reperfusion. Free Radic. Biol. Med

2006;40:591–600. [PubMed: 16458189]

Page 23: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

23

Gambar 1.

Askorbat intraseluler memodulasi efek reaksi sepsis pada fungsi sel endotel mikrovaskuler.

Kotak paling besar menunjukkan sebuah sel endotel mikrovaskuler, sementara panah dengan

garis tegas menandakan stimulasi dan panah bergaris putus-putus menandakan inhibisi.

Reaksi sepsis meningkatkan NADPH oksidase (Nox) dan aktivitas sintase inducible nitric

oxide (iNOS), yang meningkatkan jumlah ROS dan peroksinitrit (ONOO-). ROS dan ONOO-

mengganggu aliran darah kapiler, fungsi barier kapiler, dan respon arterioler terhadap

vasokonstriktor dan vasodilator. Askorbat (Asc) dan asam dehidroaskorbik (DHA) memasuki

sel melalui sodium-dependent vitamin C transporter 2 (SVCT2) dan glucose transporter 1

Page 24: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

24

(GLUT1), berturut-turut, dan DHA direduksi menjadi Asc. Asc intraseluler dengan cepat

menangkap ROS dan ONOO- saat menstimulasi sintase endothelial nitric oxide (eNOS) yang

bergantung tetrahidrobiopterin (BH4), untuk meningkatkan konsentrasi nitrit oksida (NO)

lokal. Asc juga menurunkan aktivitas Nox, menghambat induksi enzim subunit p47phox, dan

memblok induksi iNOS.

Page 25: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

25

Gambar 2

Askorbat intraseluler (Asc) memodulasi jalur sinyal sensitif redoks dalam sel endotel

mikrovaskuler selama sepsis. Kotak paling besar mewakili sel endotel mikrovaskuler,

sedangkan tanda panah bergaris solid menandakan stimulasi dan tanda panah bergaris putus-

putus menandakan inhibisi. Lipopolisakarida (LPS) dan sitokin seperti interferon gamma

(IFN gamma) menstimulasi jalur sinyal yang merangsang ekspresi NADPH oksidase (Nox)

subunit p47phox, sintase inducible nitric oxide (iNOS), dan mediator inflamasi yang lain.

Hipoksia meningkatkan hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1), dengan menghambat HIF-1

prolil-hidroksilase (PHD), yang kemudian menginduksi ekspresi gen terkait sepsis. Asc

menghambat aktivasi jalur Jak2-Stat1-IRF1 dan meningkatkan aktivitas PHD. Lebih jauh lagi

Asc meregulasi konsentrasi nitrit oksida (NO) lokal dengan cara menangkap superoksida dan

peroksinitrit (ONOO-). IKK; NFκB. Askorbat tidak mempengaruhi IKB kinase (IKK) dan

Page 26: Mekanisme Kerja Vitamin C Pada Sepsis

26

faktor nuklear –κB yang juga memediasi induksi iNOS dalam sel endotel mikrovaskuler yang

terpapar LPS dan IFN gamma.