The effect of oxygen and parenteral nutrition on the redox potential and bronchopulmonary dysplasia in extremely preterm infants

Abstract

Introduction: Le supplément d’oxygène et la nutrition parentérale (NP) sont les deux sources majeures de stress oxydant chez le nouveau-né. Lors de la détoxification des oxydants, le potentiel redox du glutathion s’oxyde. Notre hypothèse est que le supplément d’oxygène et la durée de la NP sont associés à un potentiel redox plus oxydé et à une augmentation de la sévérité de la dysplasie bronchopulmonaire (DBP). Patients et Méthodes: Une étude observationnelle prospective incluant des enfants de moins de 29 semaines d’âge gestationnel. Les concentrations sanguines de GSH et GSSG à jour 6-7 et à 36 semaines d’âge corrigé étaient mesurées par électrophorèse capillaire et le potentiel redox était calculé selon l’équation de Nernst. La sévérité de la DBP correspondait à la définition du NICHD. Résultats: Une FiO2≥ 25% au 7ième jour de vie ainsi que plus de 14 jours de NP sont significativement associés à un potentiel redox plus oxydé et à une DBP plus sévère. Ces relations sont indépendantes de l’âge de gestation et de la gravité de la maladie initiale. La corrélation entre le potentiel redox et la sévérité de la DBP n’est pas significative. La durée de la NP était responsable de 15% de la variation du potentiel redox ainsi que de 42% de la variation de la sévérité de la DPB. Conclusion: Ces résultats suggèrent que l’oxygène et la NP induisent un stress oxydant et que les stratégies visant une utilisation plus judicieuse de l’oxygène et de la NP devraient diminuer la sévérité de la DBP.

Introduction: oxygen supplementation and total parenteral solution (TPN) are two main clinical practices that sustain oxidative stress. Glutathione is a key molecule that detoxifies peroxides resulting in a more oxidized redox potential. We hypothesize that O2 supplementation and longer TPN duration are associated with both more oxidized redox potential and more severe bronchopulmonary dysplasia (BPD). Patients and methods: A prospective observational study including infants of less than 29 weeks gestational age. GSH and GSSG from whole blood sampled on day 6-7 and at 36 weeks of corrected age (CA) were measured by capillary electrophoresis and redox potential was calculated using Nernst equation. BPD was classified according to NICHD guidelines. Results: There was a significant association between FiO2 ≥ 25% on day 7 of life and TPN duration longer than 14 days and both more oxidized redox potential and more severe BPD. TPN duration explained both 15 % of total variation observed in redox potential and 42 % of total variation in BPD severity. These associations remained significant after adjustment for gestational age and illness severity. The relation between the severity of BPD and the redox potential in blood was not significant. The statistic power (1-β) to show an effect of redox potential on severity of BPD was 52%. Conclusion: Both redox potential of glutathione and BPD severity are both associated with early O2 supplement and TPN. Strategies targeting judicious use of O2 supplement and either decreasing the duration or using safer formulation of TPN are expected to help reducing BPD.