Beneficial Effects of Melatonin on Diaphragmatic Contractility and Fatigability in Escherichia coli Endotoxemic Rats

Summary

Sepsis impairs diaphragmatic contractility and endurance capacity and increases diaphragmatic fatigability. Several investigations have shown that administration of a number of free radical scavengers, such as N-acetylcysteine (NAC), protects the diaphragm from the development of endotoxin-mediated diaphragmatic dysfunction. The aim of this study was to evaluate the effects of melatonin (CAS 73-31-4), a naturally occurring potent antioxidant, on diaphragmatic contractility and lipid peroxidation as a marker of oxidative stress in endotoxemic rats. Rats were randomly divided into four groups: control group, endotoxemic group, melatonin group and endotoxemic plus melatonin group. Melatonin was administered by intraperitoneal injection 30 min before endotoxin inoculation to animals. Diaphragmatic function and malondialdehyde (MDA) level analysis as an indicator of lipid peroxidation were assessed 17 h after endotoxin or saline inoculation. Endotoxemia decreased the tensions generated in response to all frequencies of stimulation and increased the development of diaphragm fatigue and diaphragmatic MDA levels. The effects of endotoxemia on diaphragmatic contractions and fatigability were reversed and returned to control levels by melatonin administration. However, melatonin did not prevent the increase in muscle MDA content. In conclusion, the present study demonstrated that melatonin attenuated the endotoxin-induced impairment of diaphragm function. This effect of melatonin does not seem to be related to its antioxidant properties.

Zusammenfassung

Positive Wirkung von Melatonin auf die Diaphragma-Kontraktilität und -Ermüdung bei Escherichia coli-endotoxämischen Ratten

Eine Sepsis verschlechtert die Kontraktilität und Ausdauerkapazität des Diaphragmas und erhöht dessen Ermüdung. Mehrere Untersuchungen haben gezeigt, daβ Fänger freier Radikale, wie N-Acetylcystein (NAC), das Diaphragma vor Funktionsstörungen schützen, welche durch Endotoxine entstehen. Ziel dieser Studie ist es, die Wirkung von Melatonin (CAS 73-31-4), einem natürlichen Antioxidans, auf Diaphragma-Kontraktionen und Lipidperoxidation durch oxidativen Streβ bei endotoxämischen Ratten zu untersuchen. Die Ratten wurden randomisiert in vier Gruppen unterteilt: Kontroll-Gruppe, Endotoxämie-Gruppe, Melatonin-Gruppe und Endotoxämie-Melatonin-Gruppe. Melatonin wurde 30 min vor der Endotoxin-Applikation durch intraperitoneale Injektion verabreicht. Die Diaphragma-Funktion sowie die Malondialdehyd (MDA)-Konzentrationen als Marker für die Lipidperoxidation wurden 17 h nach der Applikation von Endotoxin bzw. 0.9%iger Kochsalzlösung bestimmt. Die Endotoxämie verringerte die Diaphragma-Spannung in allen Frequenzen der Erregung und erhöhte die Ermüdung des Diaphragmas sowie die MDA-Konzentration. Durch die Gabe von Melatonin wurde die Wirkung der Endotoxämie auf die Diaphragma-Kontraktion und dessen Ermüdung aufgehoben bzw. bis auf die Werte der Kontroll-Gruppe minimiert. Dennoch konnte Melatonin die Erhöhung der MDA-Konzentration in der Muskulatur nicht verhindern. Zusammenfassend zeigt die vorgestellte Studie, daβ eine Gabe von Melatonin die durch eine Endotoxämie verursachten Verschlechterungen der Diaphragma-Funktion vermindert. Diese Wirkung von Melatonin scheint nicht in Verbindung mit seinen antioxidativen Eigenschaften zu stehen.

Key words

Antioxidants - CAS 73-31-4 - Endotoxemia - Melatonin, effect on diaphragmatic function