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
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.
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
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.
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)
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
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
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
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
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
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
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.
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,
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]
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]
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]
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]
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
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
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]
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]
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]
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
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.
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
26
faktor nuklear –κB yang juga memediasi induksi iNOS dalam sel endotel mikrovaskuler yang
terpapar LPS dan IFN gamma.
Top Related