Efeito da suplementação com licopeno sobre o estresse oxidativo pulmonar induzido por lesão pulmonar aguda experimental - Barbosa, Susiane de Oliveira [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2018)
A Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo (SDRA) caracteriza-se por processo inflamatório que leva à quebra da barreira alvéolo-capilar com desenvolvimento de edema intersticial e alveolar, diminuição da complacência pulmonar, hipertensão pulmonar, desequilíbrio da relação ventilação/perfusão e hipoxemia refratária à administração de oxigênio. Apesar do progresso no entendimento de sua fisiopatologia e consequente avanço em estratégias terapêuticas de pacientes com SDRA, a mortalidade permanece elevada. Entre os mecanismos que levam a síndrome, várias evidências sugerem que pacientes portadores de SDRA estão expostos a elevado grau de estresse oxidativo (EO) induzido por ampla variedade de eventos. Por essa razão é fundamental a compreensão do papel do EO tanto na instalação como na perpetuação do processo infamatório que ocorre na doença. No entanto, apesar do uso de antioxidantes ter mostrado algum benefício na evolução da doença, ainda não há evidência clínica para sua utilização rotineira na prática. O licopeno é um carotenoide sem atividade provitamina A encontrado principalmente no tomate e nas frutas vermelhas. Em decorrência de seu grande número de duplas ligações conjugadas, o licopeno é considerado um dos melhores antioxidantes entre os carotenoides. Além disso, é um dos mais potentes antioxidantes encontrados no organismo humano, apresentando potência antioxidante 100 vezes maior do que a vitamina E e a vitamina C. A ventilação mecânica convencional protetora (VMC) constitui um dos principais pilares do tratamento da SDRA, sendo capaz de modificar a evolução da doença e reduzir a mortalidade. Baseado nos efeitos protetores da ventilação oscilatória de alta frequência (VOAF) sobre a SDRA, anteriormente descritos pelo grupo, bem como o potencial papel antioxidante e antiinflamatório do licopeno, nossa hipótese é que esse carotenoide exerce efeito protetor adicional em modelo experimental de SDRA. O objetivo do estudo foi investigar os efeitos da suplementação com licopeno sobre o EO pulmonar, por meio da capacidade antioxidante total (TAP) e dano oxidativo do DNA (teste do Cometa), em modelo experimental de lesão pulmonar induzida em coelhos ventilados com VMC e VOAF, comparando-os com grupo controle. Também foram avaliadas a histologia pulmonar e a inflamação pela contagem de células de neutrófilos no lavado broncoalveolar. Cinquenta e cinco coelhos foram instrumentados com traqueostomia, acessos vasculares e ventilados mecanicamente. Os animais suplementados receberam 10mg/Kg de licopeno durante 21 dias antes do experimento. A lesão pulmonar foi induzida por infusão traqueal de salina aquecida (30mL/Kg, 38°C). Foram formados os seguintes grupos experimentais: animais sadios foram submetidos a eutanásia para compor o grupo baseline sem suplementação: GBL; n=5 e baseline suplementado com licopeno: GBLL; n=5, animais sadios submetidos à VM Protetora, sem suplementação denominado grupo controle GC; n=5, animais submetidos à indução da lesão pulmonar e tratamento com ventilação mecânica e suplementados com licopeno GVMCL; n=10 e sem suplementação GVMC; n=10, com LP submetidos à VOAF e suplementados com licopeno GVAFL; n=10 e sem suplementação GVAF; n=10. Após a confirmação da lesão pulmonar, as gasometrias foram realizadas a cada 30 minutos pelas 4 horas de duração do protocolo experimental. O nível de significância foi de 5%. Comparando os momentos, antes e depois da lesão pulmonar em cada grupo, houve piora significante da oxigenação e também diminuição da complacência pulmonar estática em todos os grupos. Após 4 horas, os grupos tratados com VOAF, com e sem licopeno, e o grupo sob VMC protetora com licopeno, apresentaram melhora significante em relação ao grupo VMC protetora sem suplementação, apresentando relação de PaO2/FiO2 semelhante aos momentos antes da indução da lesão pulmonar e em relação ao GC. A contagem de neutrófilos no lavado broncoalveolar mostrou que os grupos GVMCL e GVAFL, apresentaram valores significantemente menores em comparação com os animais sem suplementação. GC, GVAFL e GVMCL apresentaram escore de lesão histológica significantemente menor quando comparados com os grupos sem suplementação. Quanto ao TAP no tecido pulmonar, não houve diferença estatística entre os grupos. O dano do DNA nos linfócitos, comparando os animais sob VMC protetora, foi significantemente mais baixo nos animais suplementados com licopeno. Este estudo demonstra que independentemente do modo ventilatório, a suplementação prévia com licopeno melhora a oxigenação, reduz a lesão inflamatória bem como a lesão histopatológica nos animais, assemelhando-se aos benefícios propostos pela VOAF, e minimiza o dano no DNA nos animais sob VMC protetora com suplementação em relação aos animais sob mesma ventilação.

Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) is characterized by inflammatory process that leads to the breakdown of the alveolar-capillary barrier with the development of interstitial and alveolar edema, decreased pulmonary compliance, pulmonary hypertension, impaired ventilation and perfusion, and hypoxemia refractory to administration of oxygen. Despite better understanding in pathophysiology and consequent advancement in therapeutic strategies for ARDS patients, mortality remains high. Although the exact mechanism leading to ARDS is unknown, several evidences suggest that patients with the syndrome are exposed to a high degree of oxidative stress. For this reason it is important to understand the role of oxidative stress in both, initiation and progress of inflammatory process that occurs in the disease. However, although the use of antioxidants has shown some benefit in ARDS evolution, there is still no clinical evidence for its use in practice routine. Lycopene is a carotenoid with no provitamin A activity found mainly in tomatoes and red fruits. Due to its large number of double conjugated bonds, lycopene is considered one of the best antioxidants among carotenoids. In addition, it is one of the most potent antioxidants found in the human body, with antioxidant potency 100 times higher than vitamin E and vitamin C. Conventional mechanical ventilation (CMV) is the main ARDS treatment, capable of modifying disease evolution and reducing mortality. Based on the protective effects of high frequency oscillatory ventilation (HFOV) on ARDS, previously described by our group, as well as the potential antioxidant and antiinflammatory role of lycopene, our hypothesis is that this carotenoid has additional protective effect in ARDS model. The aim of this study was to investigate the effects of lycopene supplementation on pulmonary oxidative damage, analyzing total antioxidant performance (TAP) and oxidative DNA damage (Comet Assay), in an experimental induced lung injury model in rabbits, ventilated by CMV and HFOV compared to control group. Pulmonary histology and neutrophil cell counts were also evaluated. Fifty-five rabbits were instrumented with tracheostomy, vascular accesses and mechanically ventilated. Supplemented animals received 10mg/ kg of lycopene for 21 days prior to the experiment. Lung injury was induced by tracheal infusion of warm saline (30mL/ kg, 38°C). The following experimental groups were: healthy animals submitted to euthanasia to compose the baseline group without supplementation: GBL; n = 5 and baseline supplemented with lycopene: GBLL; n = 5, healthy animals submitted to Protective CMV, without supplementation, denominated GC control group; n = 5, animals submitted to lung injury induction and mechanical ventilation treatment and supplemented with lycopene GVMCL; n = 10 and without supplementation GVMC; n = 10, animals with LP submitted to HFOV and supplemented with lycopene GVAFL; n = 10 and without supplementation GVAF; n = 10. After confirming lung injury induction, blood gases were performed every 30 minutes during the 4 hours of the experimental protocol. The level of significance was 5%. Comparing the moments before and after the pulmonary injury induction in each group, there was a significant worsening of oxygenation and decrease in static lung compliance in all groups after injury induction. After 4 hours, groups treated with HFOV, with and without lycopene supplementation, and group with lycopene supplementation and submitted protective CMV, showed a significant improvement compared to Protective CMV group without supplementation, showing PaO2/FiO2 ratio similar to the moments before the pulmonary induction and CG. Neutrophil count in bronchoalveolar lavage showed that GVMCL and GVAFL groups presented significantly lower comparing with animals without supplementation. GC, GVAFL and GVMCL had a significantly lower histological injury score compared to groups without supplementation. TAP in lung tissue showed no statistical difference among groups. DNA damage on lymphocytes comparing animals submitted to protective CMV was significantly lower in animals supplemented with lycopene. This study demonstrates that independent of the ventilatory mode, prior lycopene supplementation improves oxygenation, reduced inflammatory injury, as well as histopathological injury score in this lung injury animal model. Both HFOV groups, and animals submitted to protective CMV and supplemented with lycopene showed reduced DNA-free damage compared to animals under de same ventilation without supplementation.
Effect of lycopene supplementation on pulmonary oxidative stress induced by experimental acute lung injury
Keywords: síndrome do desconforto respiratório agudo; lesão pulmonar; ventilação mecânica; carotenoides; estresse oxidativo; lesão de DNA; capacidade antioxidante total; inflamação; acute respiratory distress syndrome; lung injury; mechanical ventilation; carotenoids; oxidative stress; DNA damage; total antioxidant performance; inflammation