How the ozone therapy can influence the redox metabolism and the inflammatory process of hepatocytes in murine models? A systematic review

Abstract

The hepatocyte plays an important role in the oxidative balance by its direct activation or by the indirect activation of other cells in the liver tissue, such as Kupfer cells and neutrophils. All these characteristics make liver cells an important factor to understand the main mechanisms involved in the tissue oxidative stress process. In this sense, ozone therapy is a promising tool for the treatment of liver damage, since it is known to control the release of free radicals and increase the expression of antioxidant enzymes. Thus, this work aimed to investigate the main intracellular pathways activated after exposure to ozone therapy, taking into account the measurement of antioxidant enzymes and markers of oxidative stress, secondary to the action of free radicals. This systematic review was performed based on the PRISMA guidelines and using a structured search in MEDLINE (PubMed), Scopus, and Web of Science. The included studies are limited to those that used ozone therapy to control tissue oxidative stress in liver tissue in murine models. The main activated cellular pathways, ozone dose, concentration, and the relationship between oxidative and inflammatory markers were extracted and compared when possible. Bias analysis and methodological quality assessments were examined using the SYRCLE Risk of Bias tool. Nineteen studies were selected. Our results showed that exposure to ozone therapy has a protective effect on liver tissue, promoting a decrease in inflammatory tissue, and consequently decreases oxidative stress in hepatic tissue. Regarding the control of inflammation, the main markers analyzed were TNF-α and IL1-β. Morphological changes caused in the tissue by the action of free radicals were hepatocellular degeneration, steatosis, periportal inflammation, apoptosis, and necrosis. Our results showed that Ozone treatment promoted the reduction of oxidative markers such as malondialdehyde (MDA), carbonyl protein (CP), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), 4-HDA (hydroxynonental) conjugated diene and pro-oxidant enzymes such as myeloperoxidase (MPO), xanthine oxidase (XOD), and NADPH oxidase (Nox). In addition, ozone therapy promoted an increase in the antioxidant enzymes Superoxide dismutase (SOD), Catalase (CAT), and Glutathione (GST). The morphological consequences of the control of these intracellular pathways were the reduction of the tissue inflammatory process, and consequently, the reduction of degenerations and necrosis areas after treatment with ozone therapy. We believe that ozone therapy is an effective therapy to control oxidative stress and tissue inflammation by stimulating redox balance in liver cells. Considering a detailed assessment of reports and methodological quality, the current preclinical evidence presents a high risk of bias concerning animal models, dosage, and concentration of ozone therapy. These results show that much still needs to be studied in this area so that the results found in pre-clinical models can be translated into the clinical context. However, we hope that our critical analysis will be useful in mitigating the risk of bias in future studies. This study is registered on the PROSPERO platform (CRD42021264362). Keywords: Ozone therapy. Oxidative stress. Antioxidant enzymes. Liver. Inflammation

As doenças hepáticas são responsáveis por cerca de 2 milhões de mortes por ano em todo o mundo e, entre as diferentes patogêneses podemos destacar o desequilíbrio de marcadores oxidativos. O hepatócito desempenha um papel importante no balanço oxidativo por sua ativação direta ou pela ativação indireta de outras células do tecido hepático, como células de kupfer e neutrófilos. Todas essas características tornam as células hepáticas uma importante ferramenta para entender os principais mecanismos envolvidos no processo de estresse oxidativo tecidual. Nesse sentido, a ozonioterapia é uma ferramenta promissora para o tratamento de danos hepáticos, uma vez que reconhecidamente controla a liberação de radicais livres e aumenta a expressão de enzimas antioxidantes. Assim, este trabalho teve como objetivo investigar as principais vias intra-celulares ativadas após a exposição à ozonoterapia, levando em consideração a mensuração de enzimas antioxidantes e marcadores de estresse oxidativo, secundário a ação de radicais livres. Esta revisão sistemática foi realizada com base nas diretrizes PRISMA e utilizando uma busca estruturada no MEDLINE (PubMed), Scopus e Web of Science. Os estudos incluídos são limitados àqueles que utilizaram a terapia com ozônio para controlar o estresse oxidativo tecidual no tecido hepático em modelos murinos. As principais vias celulares ativadas, dose e concentração de ozônio e a relação entre marcadores oxidativos e inflamatórios foram extraídas e comparadas quando possível. A análise de viés e as avaliações de qualidade metodológica foram examinadas por meio da ferramenta Risk of Bias do SYRCLE. Dezenove estudos foram selecionados. Nossos resultados mostraram que a exposição à ozonioterapia possui efeito protetor no tecido hepático, pois diminuiu a inflamação tecidual e consequentemente o estresse oxidativo do tecido. Em relação ao controle da inflamação marcadores inflamatórios foram os TNF-α IL1- β e as alterações teciduais causadas pela ação de radicais livres, foram degeneração hepatocelular, esteatose, inflamação periportal, apoptose e necrose. O tratamento com ozônio promoveu redução de marcadores oxidativos como malondialdeído (MDA), proteína carbonilada (CP), peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ) , 4-HDA (hidroxinonental), conjugado dieno e enzimas pró-oxidantes como mieloperoxidase (MPO), xantina oxidase(XOD), NADPH oxidase (NOX), além de promover um aumento das enzimas antioxidantes Superóxido dismutase (SOD), Catalase (CAT), e Glutationa (GST). As consequências morfológicas do controle destas vias intracelulares foi a diminuição do processo inflamatório tecidual e consequentemente a diminuição de degenerações e de áreas de necrose após o tratamento com ozonioterapia. Acreditamos que a ozonioterapia é uma terapia eficaz para controlar o estresse oxidativo e a inflamação tecidual , estimulando o equilíbrio redox nas células hepáticas. Considerando uma avaliação detalhada de relatórios e qualidade metodológica, a evidência pré-clínica atual apresenta um alto risco de viés em relação aos modelos animais, dosagem e concentração da terapia com ozônio. Estes resultados mostram que muito ainda precisa ser estudado nesta área para que os resultados encontrados em modelos pré-clinicos possam ser transladados para o contexto clínico. No entanto, esperamos que nossa análise crítica seja útil para mitigar o risco de viés em estudos futuros. Este estudo está registrado na plataforma PROSPERO (CRD42021264362). Palavras-chave: Estresse oxidativo. Enzimas antioxidantes. Fígado. Inflamação.