Objective: To determine whether there was a correlation between induction of polymicrobial sepsis, modulation of tissue Toll-like receptor (TLR) gene, and protein expression and survival outcome. Design: Prospective, randomized animal study. Setting: University medical school research laboratory. Subjects: Age- and weight-matched ICR/HSD mice. Interventions: Sepsis was induced by cecal ligation and puncture (CLP). No-surgery and sham (laparotomy)-operated mice were controls. We also examined tissue TLR2 and TLR4 messenger RNA and TLR4 protein levels in mice treated with an immunomodulator that increases survival in polymicrobial sepsis. In the immunomodulator study, mice were treated with glucan phosphate (50 mg/kg, intraperitoneally) 1 hr before CLP. No-surgery, sham surgery, glucan + no-surgery, sham surgery + glucan, and CLP groups were employed as controls. Measurements and Main Results: Total RNA was isolated from liver, lung, and spleen at 0, 1, 3, 6, 8, and 24 hrs after CLP. TLR gene expression was assessed by reverse transcription-polymerase chain reaction. Tissue TLR4 protein levels were evaluated at 24 hrs by Western blot and immunohistochemistry. CLP sepsis increased (p < .05) liver and lung TLR2 and TLR4 gene expression compared with controls. TLR4 protein concentrations also were increased. Increased TLR2/4 gene and TLR4 protein expression correlated with mortality. Immunoprophylaxis with glucan phosphate increased (p < .001) long-term survival (20% vs. 70%) but inhibited (p < .05) CLP-induced increases in tissue TLR2 and TLR4 messenger RNA expression as well as TLR4 protein expression. Conclusions: Early increases in TLR2/4 gene and TLR4 protein expression correlated with mortality, whereas blunting TLR gene and protein expression correlated with improved long-term survival. This suggests that early up-regulation of tissue TLR2/4 may play a role in the proinflammatory response and pathophysiology of polymicrobial sepsis.

Sepse é definida como uma resposta inflamatória sistêmica frente a um estímulo infeccioso. Na fase inicial da doença ocorre aumento da secreção de vasopressina (AVP) e na fase tardia observamos uma redução, apesar dos elevados níveis de mediadores inflamatórios e agravamento da hipotensão que são estímulos para a secreção do hormônio. O óxido nítrico (NO), produzido pela enzima óxido nítrico sintase (NOS), parece modular a secreção de AVP dependendo do contexto fisiopatológico. Durante sepse experimental nosso grupo demonstrou que as concentrações plasmáticas de nitrato, que servem como índice da produção de NO, se elevam progressivamente durante a evolução da doença, mas não há evidências de que isto ocorra também a nível central. Nosso objetivo foi avaliar temporalmente a concentração de nitrato no líquido cefalorraquidiano (LCR) e a atividade enzimática das NOS no hipotálamo de ratos submetidos à sepse por ligadura e perfuração cecal (CLP). Os procedimentos, aprovados pelo Comitê de Ética no Uso de Animais do Campus de Ribeirão Preto (CEUA-USP, protocolo nº 10.1.294.53.7), foram realizados com ratos Wistar pesando 250 ± 30 gramas, os quais foram divididos em dois grupos: CLP e operação fictícia (OF). Após 0, 2, 6 e 24 horas das cirurgias, foi feita a coleta do LCR para a determinação da concentração de nitrato pelo método de quimiluminescência NO/ozônio. Imediatamente após os animais foram decapitados para coleta de sangue utilizado para determinação de hematócrito, sódio sérico, proteína, interleucina (IL)-1?, nitrato e AVP plasmáticos. Também foram removidas as neurohipófises para análise do conteúdo de AVP e o hipotálamo para análise da atividade da NOS pelo método da Citrulina. Nos animais sépticos, as concentrações plasmáticas de AVP seguiram o padrão esperado, com aumento em 2h e 6h, retornando a níveis basais em 24h. Os estoques neurohipofisários de AVP reduziram em 2h e 6h retornando a níveis basais em 24h. O sódio sérico e as proteínas plasmáticas diminuíram 2h, 6h e 24h após CLP, e os hematócritos aumentaram nos mesmos períodos. As concentrações plasmáticas de IL-1? e nitrato aumentaram 6h e mantiveram-se elevadas 24h após CLP. Entretanto, no LCR o nitrato aumentou em 6h, mas retornou a níveis basais em 24h. A atividade hipotalâmica das NOS totais e constitutivas eram de 50 a 100 vezes maiores que as das NOS induzidas e aumentaram 6h e 24h após a CLP. Os resultados deste estudo mostram que as atividades das NOS observadas no hipotálamo ex vivo dos ratos sépticos indicam a presença de formas viáveis das enzimas, sendo a isoforma constitutiva a mais relevante para a produção de NO nesta região cerebral. Além disso, as alterações temporais das concentrações de nitrato no LCR diferem da de nitrato plasmático, revelando um perfil diferenciado da produção de NO central em relação à periférica, e que este pode estar relacionado à secreção bifásica de AVP na sepse / Sepsis is defined as a systemic inflammatory response to an infectious stimulus. In the initial phase of the disease the secretion of vasopressin (AVP) is increased and late is observed a reduction, although high levels of inflammatory mediators and worsening of the hypotension, which are stimuli for the hormone secretion. Nitric oxide (NO) produced by the enzyme nitric oxide synthase (NOS), appears to modulate the secretion of AVP depending on the pathophysiological context. During experimental sepsis our group demonstrated that the plasma nitrate concentrations, which serve as an index of NO production, increase gradually during the course of the disease. However, there is no evidence that this also occurs at the central level. Our aim was to evaluate the temporal nitrate concentration in the cerebrospinal fluid (CSF) and the enzymatic activity of NOS in the hypothalamus of rats submitted to sepsis by cecal ligation and puncture (CLP). The procedures, approved by the Ethics Committee on Animal Use of the Campus of Ribeirão Preto (CEUA - USP, Protocol nº10.1.294.53.7) were performed with Wistar rats weighing 250 ± 30 grams, which were divided into two groups: CLP and Sham operation. After 0, 2, 6 and 24 hours of surgery, CSF was collected for determining the nitrate concentration by the chemiluminescence NO/ozone method. Immediately after, the animals were decapitated, blood was collected and used for hematocrit, serum sodium, protein, interleukin (IL)-1?, nitrate and plasma AVP determination. The neurohypophysis was removed for AVP content determinations and hypothalamus for NOS activity analysis by the method of citrulline. In septic animals, plasma concentrations of AVP showed the expected pattern, an increase at 2h and 6h and returning to basal levels at 24h. The AVP neurohypophyseal stocks decreased at 2h and 6h returning to basal levels at 24h. The sodium serum and plasma proteins decreased 2h, 6h and 24h after CLP, and the hematocrit increased at the same periods. The plasma concentration of IL-1? and nitrate increased 6h and remained elevated 24h after CLP. However, in the cerebrospinal, nitrate increased at 6h but returned to basal level in 24h. The total and constitutive NOS activities were fifty to one hundred times higher than inducible NOS and were increased 6h and 24h after CLP. These results suggest that the activity of NOS observed in the hypothalamus ex vivo of rats septic indicates the presence of viable forms of enzymes, and that the constitutive isoform is the most relevant for the NO production in this brain region. Moreover the temporal alterations of the nitrate concentrations in the CSF differ from the plasma nitrate, showing a different profile of the central and peripheral NO production, which may be related to biphasic AVP secretion in the sepsis.

Vários estudos clínicos e experimentais relatam o aumento das concentrações plasmáticas de vasopressina (AVP) na fase inicial da sepse, como tentativa de restabelecer a pressão sanguínea que nesta fase começa a diminuir. Porém em uma fase mais tardia da doença, as concentrações do hormônio estão reduzidas mesmo sob um quadro de hipotensão progressiva, um dos principais estímulos para aumento da secreção deste hormônio. Este padrão de secreção hormonal alterada também parece ocorrer com o outro hormônio neurohipofisário, ocitocina (OT). O objetivo deste trabalho foi analisar a secreção dos hormônios AVP e OT, após estímulos osmótico e hipovolêmico em animais sobreviventes à sepse. A sepse foi induzida pelo método de ligação cecal e punção (CLP) (1 perfuração com agulha 14G) e os animais observados por 10 dias. Os sobreviventes foram submetidos à estímulo osmótico por desidratação (retirada de água para beber da gaiola) por dois dias, ou hipovolêmico por injeção intraperitoneal (i.p) de Polietileno glicol (PEG) (PEG-4000, 200mg/ml de PBS) por 90 minutos. Os animais controles foram hidratados ou receberam injeção intraperitoneal de PBS 0,01M. Após os estímulos, os animais foram decapitados para coleta de sangue e neurohipófise, para as análises de hematócrito, sódio sérico, osmolalidade plasmática, e dosagem hormonal de AVP e OT plasmática e neurohipofisária. Resultados: Os animais sobreviventes à sepse mantiveram a capacidade de responder aos estímulos com relação à secreção de AVP. Porém estes animais apresentaram uma secreção diminuída de OT após desidratação embora nenhuma alteração de secreção aparente ao estímulo volêmico. Conclusão: Animais sobreviventes à sepse apresentam alterações no padrão de resposta hormonal do eixo hipotálamoneurohipofisário ao estímulo osmótico sem aparente alteração quando o estímulo é volêmico, sugerindo que seus osmorreceptores encontram-se alterados / Many clinical and experimental studies reported the increase of plasma vasopressin (AVP) concentration in the early phase of sepsis, as an attempt to restore blood pressure that begins to decrease at this stage. However, in a later stage of the disease, the hormone concentrations are reduced even under a state of progressive hypotension, one of the major stimulus for the increase of secretion of this hormone. This pattern of impaired hormonal secretion during sepsis also seems to happen to the other pituitary hormone, oxytocin (OT). The aim of this study was to evaluate the secretion of the hormones AVP and OT after osmotic and hipovolemic stimuli in sepsis surviving animals. Sepsis was induced by cecal ligation and perforation (CLP) (1 perforation with 14G needle) and the animals observed for 10 days. The survivors were submited to osmotic stimulus by dehydration (privation of drinking water from the Cage) for two days, or hipovolemic by intraperitoneal (i.p) injection of polyethylene glycol (PEG) (PEG-4000, 200mg/ml of PBS) for 90 minutes. The control animals were hydrated or that received intraperitoneal injection of PBS 0,01M. After the stimuli, the animals were decapitated for the collection of blood and neurohypophysis, for the analysis of hematocrit, serum sodium, plasma osmolality and hormonal analysis of AVP and OT in the plasma and neurohypophysis. Results: Sepsis surviving animals maintained the capacity of answering the stimulus with AVP secretion. But these animals presented a lowered secretion of OT after dehydration, while they presented no alterations in secretion after volemic stimulus. Conclusion: Sepsis surviving animals presented alterations in the pattern of hormonal answer for the osmotic stimulus, with lowered secretion of OT, apparently there are no alterations in the pattern of a hormonal secretion after hypovolemia.

Vários estudos clínicos e experimentais relatam o aumento das concentrações plasmáticas de vasopressina (AVP) na fase inicial da sepse, como tentativa de restabelecer a pressão sanguínea que nesta fase começa a diminuir. Porém em uma fase mais tardia da doença, as concentrações do hormônio estão reduzidas mesmo sob um quadro de hipotensão progressiva, um dos principais estímulos para aumento da secreção deste hormônio. Este padrão de secreção hormonal alterada também parece ocorrer com o outro hormônio neurohipofisário, ocitocina (OT). O objetivo deste trabalho foi analisar a secreção dos hormônios AVP e OT, após estímulos osmótico e hipovolêmico em animais sobreviventes à sepse. A sepse foi induzida pelo método de ligação cecal e punção (CLP) (1 perfuração com agulha 14G) e os animais observados por 10 dias. Os sobreviventes foram submetidos à estímulo osmótico por desidratação (retirada de água para beber da gaiola) por dois dias, ou hipovolêmico por injeção intraperitoneal (i.p) de Polietileno glicol (PEG) (PEG-4000, 200mg/ml de PBS) por 90 minutos. Os animais controles foram hidratados ou receberam injeção intraperitoneal de PBS 0,01M. Após os estímulos, os animais foram decapitados para coleta de sangue e neurohipófise, para as análises de hematócrito, sódio sérico, osmolalidade plasmática, e dosagem hormonal de AVP e OT plasmática e neurohipofisária. Resultados: Os animais sobreviventes à sepse mantiveram a capacidade de responder aos estímulos com relação à secreção de AVP. Porém estes animais apresentaram uma secreção diminuída de OT após desidratação embora nenhuma alteração de secreção aparente ao estímulo volêmico. Conclusão: Animais sobreviventes à sepse apresentam alterações no padrão de resposta hormonal do eixo hipotálamoneurohipofisário ao estímulo osmótico sem aparente alteração quando o estímulo é volêmico, sugerindo que seus osmorreceptores encontram-se alterados / Many clinical and experimental studies reported the increase of plasma vasopressin (AVP) concentration in the early phase of sepsis, as an attempt to restore blood pressure that begins to decrease at this stage. However, in a later stage of the disease, the hormone concentrations are reduced even under a state of progressive hypotension, one of the major stimulus for the increase of secretion of this hormone. This pattern of impaired hormonal secretion during sepsis also seems to happen to the other pituitary hormone, oxytocin (OT). The aim of this study was to evaluate the secretion of the hormones AVP and OT after osmotic and hipovolemic stimuli in sepsis surviving animals. Sepsis was induced by cecal ligation and perforation (CLP) (1 perforation with 14G needle) and the animals observed for 10 days. The survivors were submited to osmotic stimulus by dehydration (privation of drinking water from the Cage) for two days, or hipovolemic by intraperitoneal (i.p) injection of polyethylene glycol (PEG) (PEG-4000, 200mg/ml of PBS) for 90 minutes. The control animals were hydrated or that received intraperitoneal injection of PBS 0,01M. After the stimuli, the animals were decapitated for the collection of blood and neurohypophysis, for the analysis of hematocrit, serum sodium, plasma osmolality and hormonal analysis of AVP and OT in the plasma and neurohypophysis. Results: Sepsis surviving animals maintained the capacity of answering the stimulus with AVP secretion. But these animals presented a lowered secretion of OT after dehydration, while they presented no alterations in secretion after volemic stimulus. Conclusion: Sepsis surviving animals presented alterations in the pattern of hormonal answer for the osmotic stimulus, with lowered secretion of OT, apparently there are no alterations in the pattern of a hormonal secretion after hypovolemia.

Sepse é definida como uma resposta inflamatória sistêmica frente a um estímulo infeccioso. Na fase inicial da doença ocorre aumento da secreção de vasopressina (AVP) e na fase tardia observamos uma redução, apesar dos elevados níveis de mediadores inflamatórios e agravamento da hipotensão que são estímulos para a secreção do hormônio. O óxido nítrico (NO), produzido pela enzima óxido nítrico sintase (NOS), parece modular a secreção de AVP dependendo do contexto fisiopatológico. Durante sepse experimental nosso grupo demonstrou que as concentrações plasmáticas de nitrato, que servem como índice da produção de NO, se elevam progressivamente durante a evolução da doença, mas não há evidências de que isto ocorra também a nível central. Nosso objetivo foi avaliar temporalmente a concentração de nitrato no líquido cefalorraquidiano (LCR) e a atividade enzimática das NOS no hipotálamo de ratos submetidos à sepse por ligadura e perfuração cecal (CLP). Os procedimentos, aprovados pelo Comitê de Ética no Uso de Animais do Campus de Ribeirão Preto (CEUA-USP, protocolo nº 10.1.294.53.7), foram realizados com ratos Wistar pesando 250 ± 30 gramas, os quais foram divididos em dois grupos: CLP e operação fictícia (OF). Após 0, 2, 6 e 24 horas das cirurgias, foi feita a coleta do LCR para a determinação da concentração de nitrato pelo método de quimiluminescência NO/ozônio. Imediatamente após os animais foram decapitados para coleta de sangue utilizado para determinação de hematócrito, sódio sérico, proteína, interleucina (IL)-1?, nitrato e AVP plasmáticos. Também foram removidas as neurohipófises para análise do conteúdo de AVP e o hipotálamo para análise da atividade da NOS pelo método da Citrulina. Nos animais sépticos, as concentrações plasmáticas de AVP seguiram o padrão esperado, com aumento em 2h e 6h, retornando a níveis basais em 24h. Os estoques neurohipofisários de AVP reduziram em 2h e 6h retornando a níveis basais em 24h. O sódio sérico e as proteínas plasmáticas diminuíram 2h, 6h e 24h após CLP, e os hematócritos aumentaram nos mesmos períodos. As concentrações plasmáticas de IL-1? e nitrato aumentaram 6h e mantiveram-se elevadas 24h após CLP. Entretanto, no LCR o nitrato aumentou em 6h, mas retornou a níveis basais em 24h. A atividade hipotalâmica das NOS totais e constitutivas eram de 50 a 100 vezes maiores que as das NOS induzidas e aumentaram 6h e 24h após a CLP. Os resultados deste estudo mostram que as atividades das NOS observadas no hipotálamo ex vivo dos ratos sépticos indicam a presença de formas viáveis das enzimas, sendo a isoforma constitutiva a mais relevante para a produção de NO nesta região cerebral. Além disso, as alterações temporais das concentrações de nitrato no LCR diferem da de nitrato plasmático, revelando um perfil diferenciado da produção de NO central em relação à periférica, e que este pode estar relacionado à secreção bifásica de AVP na sepse / Sepsis is defined as a systemic inflammatory response to an infectious stimulus. In the initial phase of the disease the secretion of vasopressin (AVP) is increased and late is observed a reduction, although high levels of inflammatory mediators and worsening of the hypotension, which are stimuli for the hormone secretion. Nitric oxide (NO) produced by the enzyme nitric oxide synthase (NOS), appears to modulate the secretion of AVP depending on the pathophysiological context. During experimental sepsis our group demonstrated that the plasma nitrate concentrations, which serve as an index of NO production, increase gradually during the course of the disease. However, there is no evidence that this also occurs at the central level. Our aim was to evaluate the temporal nitrate concentration in the cerebrospinal fluid (CSF) and the enzymatic activity of NOS in the hypothalamus of rats submitted to sepsis by cecal ligation and puncture (CLP). The procedures, approved by the Ethics Committee on Animal Use of the Campus of Ribeirão Preto (CEUA - USP, Protocol nº10.1.294.53.7) were performed with Wistar rats weighing 250 ± 30 grams, which were divided into two groups: CLP and Sham operation. After 0, 2, 6 and 24 hours of surgery, CSF was collected for determining the nitrate concentration by the chemiluminescence NO/ozone method. Immediately after, the animals were decapitated, blood was collected and used for hematocrit, serum sodium, protein, interleukin (IL)-1?, nitrate and plasma AVP determination. The neurohypophysis was removed for AVP content determinations and hypothalamus for NOS activity analysis by the method of citrulline. In septic animals, plasma concentrations of AVP showed the expected pattern, an increase at 2h and 6h and returning to basal levels at 24h. The AVP neurohypophyseal stocks decreased at 2h and 6h returning to basal levels at 24h. The sodium serum and plasma proteins decreased 2h, 6h and 24h after CLP, and the hematocrit increased at the same periods. The plasma concentration of IL-1? and nitrate increased 6h and remained elevated 24h after CLP. However, in the cerebrospinal, nitrate increased at 6h but returned to basal level in 24h. The total and constitutive NOS activities were fifty to one hundred times higher than inducible NOS and were increased 6h and 24h after CLP. These results suggest that the activity of NOS observed in the hypothalamus ex vivo of rats septic indicates the presence of viable forms of enzymes, and that the constitutive isoform is the most relevant for the NO production in this brain region. Moreover the temporal alterations of the nitrate concentrations in the CSF differ from the plasma nitrate, showing a different profile of the central and peripheral NO production, which may be related to biphasic AVP secretion in the sepsis.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Sepsis is recognized as a systemic inflammatory response (SIRS) to infection with the presence of progressive tissue damage, where multiple organ failure is the most severe expression. The purinergic signaling plays an important role in inflammatory response modulation as well as in immune responses through its extracellular biomolecules, such as adenine nucleotides and its derivative nucleoside adenosine. These signalling molecules are released by cells in response to damage or cellular stimuli induced by pathogens. Adenine nucleotides and adenosine effects are promoted by activation of specific purinergic receptors controlled by an enzymatic cascade on cell surface. In addition to immunologic changes, oxidative stress has an important part in sepsis pathophysiology, contributing to its deleterious systemic effects such as tissue hypoxia and organ failure. This study aims to evaluate the activity of the E-NTPDase, which degrade adenine nucleotides in lymphocytes, as well as analyse the oxidative profile in brain, heart, liver and kidney in rats submitted to experimental sepsis. The sepsis was induced by cecal ligation and puncture (CLP). The evaluation of the effects of sepsis on E-NTPDase activity in lymphocytes, as well as on the oxidative stress parameters in different tissues, was divided into two stages. On the first stage, the animals were split into two groups: (1) negative controls and (2) septic, which evaluated the activity of the E-NTPDase and histological analysis of the kidneys, liver and lung. On the second stage, the animals were divided into three groups: (1) negative controls, (2) sham e (3) septic. An increase in ATP hydrolysis was observed in sepsis-induced rats when compared to the control group. Nevertheless, the E-NTPDase activity remained unchanged when ADP was applied as substrate. Histological analyses of kidneys, liver and lung have shown vascular congestion, necrosis and inflammatory mononuclear cell infiltration when compared to control group. Regarding the antioxidant activity, no difference was observed in the NPSH content and SOD activity in the organs analysed. Concerning the oxidative stress parameters, the carbonyl protein content showed no significant difference in brain and liver, whilst in heart and kidney a decrease was observed in the septic group. No significant difference in TBARS levels was observed in brain, however an increase was observed in kidney while a decrease was observed in heart and liver. E. coli was identified as the etiological agent. On the septic group, significant hematological changes such as leucocytosis and thrombocytopenia were observed. This reduction in TBARS levels in heart and liver does not agree with data on the literature; this may be due to the employment of different induction techniques among studies, added to altered neutrophil function and and also the characteristics inherent to the pathogenic microorganism. Our findings suggest that the increase in ATP hydrolysis in induced sepsis may be a dynamic response in order to eliminate the increased ATP levels resulting from cell death. Regarding the oxidative stress parameters, the reduction in heart and liver may be due differences in the sepsis induction of CLP model by between different research groups added to altered neutrophil function and and also the characteristics inherent to the pathogenic microorganism. / A sepse pode ser definida como síndrome da resposta inflamatória sistêmica (SIRS) decorrente da reação do sistema imunológico à infecção, denotando um processo progressivo de dano tecidual, onde a disfunção múltipla dos órgãos é a expressão mais grave. O sistema de sinalização purinérgica desempenha um papel importante na modulação das respostas inflamatórias e imunes através de biomoléculas extracelulares, como os nucleotídeos de adenina e seu derivado nucleosídeo adenosina. Essas moléculas sinalizadoras são liberadas do meio intracelular em resposta ao dano ou ao estímulo celular por ação de patógenos. Os efeitos dos nucleotídeos de adenina e da adenosina são promovidos através da ativação de receptores purinérgicos específicos e controlados por uma cascata enzimática localizada na superfície das células. Além das alterações imunes, o estresse oxidativo desempenha um importante papel na patofisiologia desta doença, contribuindo para os principais efeitos sistêmicos deletérios da sepse como a hipóxia tecidual e a falência de órgãos. Sendo assim, visando à melhor compreensão desta patologia, este trabalho teve por objetivo avaliar a atividade da enzima E-NTPDase em linfócitos bem como analisar o perfil oxidativo em cérebro, coração, fígado e rins em ratos submetidos à sepse experimental utilizando a técnica de ligação e perfuração do ceco (CLP). Os procedimentos para avaliação dos efeitos da sepse sob a atividade das enzimas ENTPDase em linfócitos e sob os parâmetros de estresse oxidativo nos tecidos foram divididos em duas etapas. Na primeira etapa, os animais foram divididos em dois grupos: (1) controle negativo e (2) séptico, onde se avaliou a atividade da E-NTPDase e a análise histológica dos rins, fígado e pulmão. Para a segunda etapa, os animais foram divididos em 3 grupos: (1) controle negativo, (2) Sham e (3) séptico, na qual se determinou os parâmetros de estresse oxidativo, bem como o perfil bacteriano e hematológico. Observou-se um aumento na hidrólise de ATP em ratos com sepse induzida quando comparado ao grupo controle. Contudo, a atividade da E-NTPDase não foi alterada, quando utilizado ADP como substrato. Pelas análises histológicas de rins, fígado e pulmão verificou-se no grupo séptico a presença de congestão vascular, necrose e infiltrado inflamatório mononuclear quando comparados com o grupo controle. Em relação à atividade antioxidante não se observou diferença significativa no conteúdo de NPSH e na atividade da SOD em nenhum órgão analisado. Quanto aos parâmetros do estresse oxidativo, o teor de proteína carbonil não apresentou diferença significativa no cérebro e no fígado enquanto nos tecidos cardíaco e renal observou-se um decréscimo no grupo séptico em relação aos demais grupos. Não foi observada nenhuma diferença significativa nos níveis de TBARS no cérebro, no entanto, estes níveis estavam reduzidos no coração e no fígado e aumentados no tecido renal. Foi identificado como agente etiológico da sepse E. coli. Observou-se significativas alterações hematológicas no grupo séptico como: leucocitose e trombocitopenia. Com o presente trabalho conclui-se que, na sepse induzida, o aumento da hidrólise do ATP seja provavelmente consequência de uma resposta dinâmica para reduzir os níveis elevados de ATP resultantes da morte celular. Já a redução nos parâmetros de estresse oxidativo no coração e no fígado pode ter ocorrido devido a diferenças na indução da sepse pelo modelo CLP entre os diferentes grupos de pesquisa, adicionado à função dos neutrófilos alterados e também às características inerentes do tipo de micro-organismo patogênico.

Sepsis is life-threatening organ dysfunction produced by a dysregulated host response to infection in which neutrophils release neutrophil extracellular traps (NETs). NETs consist of DNA, histones, and antimicrobial peptides which kill pathogens. However, DNA and histones also exert damage by activating the intrinsic pathway of coagulation and inducing endothelial cell death, respectively. AADH, a 15kDa non-anticoagulant unfractionated heparin (UFH), prevents histone-mediated cytotoxicity in vitro and improves survival in septic mice. We explored the effectiveness of Vasoflux, a 5.5kDa low-molecular-weight-heparin as an anti-sepsis treatment as compared to enoxaparin and UFH. Vasoflux has reduced anticoagulant functions and hence reduces the risk of bleeding as compared to enoxaparin or UFH. We showed that UFH, enoxaparin, or Vasoflux at concentrations of up to 13.3uM, 40uM, or 40uM, neutralize histone-mediated cytotoxicity. These results suggest that these glycosaminoglycans (GAGs) are able to neutralize histone-mediated cytotoxicity independent of the AT-binding pentasaccharide. To quantitate the binding affinity between GAGs and histones, surface plasmon resonance was conducted. UFH is a more potent inhibitor of histone-mediated cytotoxicity compared to Vasoflux as UFH has a 10-fold greater binding affinity to histones compared to Vasoflux. To translate our in vitro findings to in vivo, Vasoflux, enoxaparin, and UFH were administered in a murine model of sepsis. Vasoflux at 8mg/kg - 50mg/kg reduced survival and exhibited damage in the lung, liver, and kidney in septic mice compared to 10 mg/kg of UFH or 8mg/kg of enoxaparin. This may be due to Vasoflux and UFH disrupting the DNA-histone complex, thereby releasing free procoagulant DNA. This is evident by our gel electrophoresis experiments, where addition of 1uM Vasoflux or 3.3uM UFH to DNA-histone complexes lead to histone dissociation from DNA. UFH bound to histones may be able to inhibit DNA-mediated thrombin generation, as it retains its anticoagulant properties, demonstrated by UFH-histone complexes attenuating DNA and TF-mediated thrombin generation. In contrast, Vasoflux may not neutralize the procoagulant DNA leading to a hypercoagulable state in the mice. Our study may have important clinical implications as there is an ongoing trial, HALO, which will administer intravenous UFH to patients suspected to have septic shock to reduce mortality. Based on our results, future clinical trials should consider the antithrombin-dependent anticoagulant activity of UFH being used as a sepsis treatment. / Thesis / Master of Science (MSc) / Sepsis is a life threatening condition caused by the body’s extreme response to microbial infection of the blood, whereby neutrophils release traps composed of cell-free DNA (cfDNA), histones, and antimicrobial proteins. In addition to fighting off infections, these traps also exert harmful effects like triggering clotting and killing host cells. Currently, no specific anti-septic drugs exist. Studies have shown that DNase1 (a recombinant protein that digests double stranded cfDNA) or a modified form of heparin (neutralizes histones) improves survival in septic mice. Our goal was to explore the protective effects of Vasoflux, (a non-anticoagulant heparin) and DNase1 in a mouse model of sepsis. We hypothesize that the combined therapy of DNase1 and Vasoflux will improve survival. We found that Vasoflux has minimal blood thinning activity and can prevent histones from killing cells. However, Vasoflux administered into septic mice worsened organ damage and decreased survival. We hypothesize that this damage may be due to Vasoflux’s ability to displace histones from histone-DNA complexes, thereby releasing free DNA, which promotes excessive blood clotting in sepsis.

INTRODUÇÃO: O ozônio (O3) é encontrado na natureza e também pode ser produzido no corpo humano através da ativação de anticorpos. Seus efeitos anti-bactericidas são descritos na literatura, mas esses dados são controversos quanto a um potencial efeito benéfico da ozonioterapia no tratamento de certos tipos de infecção. OBJETIVO: Avaliar os efeitos da aplicação intraperitoneal (i.p.) de uma mistura gasosa de ozônio em um modelo de ligadura e punção de ceco (LPC) em ratos, através da dosagem de interleucinas (IL)-6, IL-10 e da quimiocina CINC-1 (cytokine-induced neutrophil chemoattractant), da lesão pulmonar aguda (LPA) e da análise das taxas de sobrevida. MÉTODO: Quatro grupos de ratos Wistar foram utilizados para análise de cada objetivo (CTR, LPC, LPC+O2 e LPC+O3). Os animais do grupo CTR foram submetidos somente a laparotomia. O grupo LPC foi submetido aos procedimentos de LPC. Os outros grupos foram submetidos à LPC e receberam injeção (i.p.) da mistura gasosa correspondente, administrada a cada 12 horas durante o período de observação. Os níveis séricos de IL-6, CINC-1 e IL-10 foram determinados por imuno- ensaio (enzyme linked immunosorbent assay- ELISA). A LPA foi avaliada através da histologia pulmonar e quantificada através do método do extravasamento pulmonar do Azul de Evans. Os animais da análise de sobrevivência foram observados por cinco dias. Os valores obtidos foramexpressos como médias ± erro-padrão da média (EP) ou medianas mais percentis 25 e 75(P25; P75), de acordo com a distribuição dos dados. Considerou-se significante p<0,05. RESULTADOS: Os ratos do grupo CTR exibiram os menores níveis de CINC-1 (p<0,01). O grupo LPC+O3 teve níveis menores de CINC-1 comparado a LPC+O2 e LPC (p<0,05). Os níveis de IL-10 do grupo CTR foram menores do que nos outros 3 grupos(p=0,02) . Não houve diferenças entre os outros 3 grupos (p=0,85). IL-6 foi significativamente menor para o grupo CTR (30,8± 4,8) quando comparado a todos os outros grupos (p<0,001). LPC+O3 e LPC+O2 exibiram níveis menores quando comparados ao grupo LPC (p<0,01). Não houve diferença entre os grupos LPC+O3 e LPC+O2 (p=0,54). O escore de histologia pulmonar foi menor para CTR (p=0,02). Os outros grupos não apresentaram diferenças significantes intergrupos (p=0,3). Os valores dos coeficientes de extravasamento pulmonar do Azul de Evans foram menores para LPC+O3 quando comparado aos grupos LPC+O2 e LPC (p=0,02), porém não houve diferença na comparação com CTR O grupo CTR teve o maior tempo de sobrevida (110±10h) comparado com os outros grupos, ou seja, LPC (57,3± 10,4h), LPC+O2 (71 ± 12,9h) e LPC+O3 (52,1 ± 8), os quais não apresentaram diferenças entre si quanto à sobrevida (p=0,4). CONCLUSÃO: No presente estudo experimental em ratos, a ozonioterapia teve um benefício potencial na modulação da resposta inflamatória e na LPA, mas não influenciou as taxas de sobrevida dos animais. / INTRODUCTION: Ozone (O3) is found in nature and also can be produced in the human body through activation of antibodies. Its antibacterial effect has been described in the literature, but these data are controversial regardi ng a benefic role of O3 therapy in the treatment of certain types of infection. OBJECTIVE: To evaluate the effects of intraperitoneal (i.p.) application of an O3 gas mixture in a rat model of cecal ligation and puncture (CLP), by analyzing interleukin (IL)-6, IL-10 and cytokine-induced neutrophil chemoattractant (CINC)-1 levels, acute lung injury (ALI) and survival rates. METHOD: Four animal groups were used (SHAM, CLP, CLP+O2 and CLP+O3). SHAM animals were submitted solely to laparotomy. CLP group was submitted to cecal ligation and puncture. The other groups were submitted to CLP and received injections (i.p.) of the corresponding gas mixture every 12 hours during the observation period. The serum concentrations of IL-6, CINC-1 and IL-10 were determined by the enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). ALI was evaluated with pulmonary histology and quantitated by means of the Evans blue dye (EBD) lung leakage method. For survival analysis, animals were observed for 5 days. Values were expressed as means ± SEM or medians (P25; P75), according to the data distribution. A p<0,05 was considered significant.RESULTS: SHAM rats had the lowest levels of CINC-1 compared to all other groups (p<0,01). CLP+O3 group had lower levels of CINC-1 compared to CLP+O2 and CLP (p<0,05). SHAM IL-10 levels were the lowest compared to the 3 other groups (p=0,02). There were no differences between the other 3 groups (p=0,85). IL-6 was significantly lower for SHAM compared to all groups (p<0,001). CLP+O3 and CLP+O2 had lower levels when compared to CLP (p<0,01). Comparison between groups CLP+O3 and CLP+O2 showed no significant difference (p=0,54). Pulmonary histology score was lower for SHAM (p=0,02). The other groups presented no statistical difference when compared to each other (p=0,3). EBD lung leakage values were lower to CLP+O3 compared to CLP+O2 and CLP (p=0,02). SHAM group had the longest survival time (110±10h) compared to all other groups (p=0,002). CLP (57,3± 10,4h), CLP+O2 (71 ± 12,9h) and CLP+O3 (52,1 ± 8h), which did not show difference on survival compared to each other (p=0,4). CONCLUSION: In this rat model of sepsis, ozone therapy had a potential benefit in the modulation of inflammatory response and ALI, but no improvement on survival rates was observed.

INTRODUÇÃO: O ozônio (O3) é encontrado na natureza e também pode ser produzido no corpo humano através da ativação de anticorpos. Seus efeitos anti-bactericidas são descritos na literatura, mas esses dados são controversos quanto a um potencial efeito benéfico da ozonioterapia no tratamento de certos tipos de infecção. OBJETIVO: Avaliar os efeitos da aplicação intraperitoneal (i.p.) de uma mistura gasosa de ozônio em um modelo de ligadura e punção de ceco (LPC) em ratos, através da dosagem de interleucinas (IL)-6, IL-10 e da quimiocina CINC-1 (cytokine-induced neutrophil chemoattractant), da lesão pulmonar aguda (LPA) e da análise das taxas de sobrevida. MÉTODO: Quatro grupos de ratos Wistar foram utilizados para análise de cada objetivo (CTR, LPC, LPC+O2 e LPC+O3). Os animais do grupo CTR foram submetidos somente a laparotomia. O grupo LPC foi submetido aos procedimentos de LPC. Os outros grupos foram submetidos à LPC e receberam injeção (i.p.) da mistura gasosa correspondente, administrada a cada 12 horas durante o período de observação. Os níveis séricos de IL-6, CINC-1 e IL-10 foram determinados por imuno- ensaio (enzyme linked immunosorbent assay- ELISA). A LPA foi avaliada através da histologia pulmonar e quantificada através do método do extravasamento pulmonar do Azul de Evans. Os animais da análise de sobrevivência foram observados por cinco dias. Os valores obtidos foramexpressos como médias ± erro-padrão da média (EP) ou medianas mais percentis 25 e 75(P25; P75), de acordo com a distribuição dos dados. Considerou-se significante p<0,05. RESULTADOS: Os ratos do grupo CTR exibiram os menores níveis de CINC-1 (p<0,01). O grupo LPC+O3 teve níveis menores de CINC-1 comparado a LPC+O2 e LPC (p<0,05). Os níveis de IL-10 do grupo CTR foram menores do que nos outros 3 grupos(p=0,02) . Não houve diferenças entre os outros 3 grupos (p=0,85). IL-6 foi significativamente menor para o grupo CTR (30,8± 4,8) quando comparado a todos os outros grupos (p<0,001). LPC+O3 e LPC+O2 exibiram níveis menores quando comparados ao grupo LPC (p<0,01). Não houve diferença entre os grupos LPC+O3 e LPC+O2 (p=0,54). O escore de histologia pulmonar foi menor para CTR (p=0,02). Os outros grupos não apresentaram diferenças significantes intergrupos (p=0,3). Os valores dos coeficientes de extravasamento pulmonar do Azul de Evans foram menores para LPC+O3 quando comparado aos grupos LPC+O2 e LPC (p=0,02), porém não houve diferença na comparação com CTR O grupo CTR teve o maior tempo de sobrevida (110±10h) comparado com os outros grupos, ou seja, LPC (57,3± 10,4h), LPC+O2 (71 ± 12,9h) e LPC+O3 (52,1 ± 8), os quais não apresentaram diferenças entre si quanto à sobrevida (p=0,4). CONCLUSÃO: No presente estudo experimental em ratos, a ozonioterapia teve um benefício potencial na modulação da resposta inflamatória e na LPA, mas não influenciou as taxas de sobrevida dos animais. / INTRODUCTION: Ozone (O3) is found in nature and also can be produced in the human body through activation of antibodies. Its antibacterial effect has been described in the literature, but these data are controversial regardi ng a benefic role of O3 therapy in the treatment of certain types of infection. OBJECTIVE: To evaluate the effects of intraperitoneal (i.p.) application of an O3 gas mixture in a rat model of cecal ligation and puncture (CLP), by analyzing interleukin (IL)-6, IL-10 and cytokine-induced neutrophil chemoattractant (CINC)-1 levels, acute lung injury (ALI) and survival rates. METHOD: Four animal groups were used (SHAM, CLP, CLP+O2 and CLP+O3). SHAM animals were submitted solely to laparotomy. CLP group was submitted to cecal ligation and puncture. The other groups were submitted to CLP and received injections (i.p.) of the corresponding gas mixture every 12 hours during the observation period. The serum concentrations of IL-6, CINC-1 and IL-10 were determined by the enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). ALI was evaluated with pulmonary histology and quantitated by means of the Evans blue dye (EBD) lung leakage method. For survival analysis, animals were observed for 5 days. Values were expressed as means ± SEM or medians (P25; P75), according to the data distribution. A p<0,05 was considered significant.RESULTS: SHAM rats had the lowest levels of CINC-1 compared to all other groups (p<0,01). CLP+O3 group had lower levels of CINC-1 compared to CLP+O2 and CLP (p<0,05). SHAM IL-10 levels were the lowest compared to the 3 other groups (p=0,02). There were no differences between the other 3 groups (p=0,85). IL-6 was significantly lower for SHAM compared to all groups (p<0,001). CLP+O3 and CLP+O2 had lower levels when compared to CLP (p<0,01). Comparison between groups CLP+O3 and CLP+O2 showed no significant difference (p=0,54). Pulmonary histology score was lower for SHAM (p=0,02). The other groups presented no statistical difference when compared to each other (p=0,3). EBD lung leakage values were lower to CLP+O3 compared to CLP+O2 and CLP (p=0,02). SHAM group had the longest survival time (110±10h) compared to all other groups (p=0,002). CLP (57,3± 10,4h), CLP+O2 (71 ± 12,9h) and CLP+O3 (52,1 ± 8h), which did not show difference on survival compared to each other (p=0,4). CONCLUSION: In this rat model of sepsis, ozone therapy had a potential benefit in the modulation of inflammatory response and ALI, but no improvement on survival rates was observed.

<p>Sepsis and septic shock are life-threating conditions, which resulted from a continuum of the body’s response to overwhelming infection. Elimination of bacteria through antibiotics is not sufficient, because the host is still left with a large amount of lipopolysaccharide (LPS) that prevents the host immune system from returning to normal homeostasis. Synthetic LPS antagonists that can bind to LPS via electrostatic and/or hydrophobic interactions cause systemic toxicities. Moreover, LPS elimination alone may not address already established complications of sepsis. To address these challenges, we propose to develop nanoparticle formulations of LPS antagonists (D-TZP) that can be delivered systemically. Specifically, cholecalciferol (vitamin D) was encapsulated in a self-assembly of tannic acid/Fe³⁺ coordination complex (pTA) capsule, forming a core that could be surface-modified with LPS adsorbents, such as low molecular weight succinylated chitosan (LMZWC) and polymyxin B (PMB). D-TZP suppressed pro-inflammatory effects of LPS on the engineered human monocytes with significantly less cytotoxicity than free PMB at the equivalent dose. D-TZP increased the maximum tolerated dose of PMB by both intraperitoneal and intravenous administration. In the LPS-induced mouse model of sepsis, systemic administration of D-TZP immediately after LPS challenge neutralized the lethal effect of LPS. D-TZP also reduced the mortality of mice when given 2 h after the LPS challenge. D-TZP inhibited the mortality in the cecal ligation and puncture (CLP)-induced bacteremia mouse model when given IV 2 h after the insult. In the CLP model, the D-TZP-treated animals also showed lower levels of both TNF-α and IL-10 cytokines as well as D-dimer levels, reflecting the attenuation of disseminated intravascular coagulation, compared to the vehicle-treated control group. Collectively, these results support that the D-TZP is a safe and effective systemic intervention of sepsis.<br></p>