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Introdução: O carcinoma hepatocelular (CHC) é o câncer primário de fígado mais comum e está associado com a segunda menor taxa de sobrevida em 5 anos de todos os tipos de tumores. A melatonina (Mel) é uma potente molécula antioxidante que se tem mostrado benéfica em diversas situações patológicas, incluindo o CHC. Objetivo: Avaliar o efeito da Mel sobre marcadores de estresse oxidativo e angiogênicos no tecido hepático de ratos Wistar no modelo experimental de carcinogênese hepática induzida por dietilnitrosamina (DEN) associado ao acetilaminofluoreno (2-AAF). Métodos: 32 ratos machos Wistar (150g) foram divididos em 4 grupos: Controle (CO); Controle+Mel (CO+Mel); DEN e DEN+Mel. O DEN (50mg/kg) foi administrado por via intraperitoneal duas/uma vez por semana, associado a uma única dose de 2-AAF (100mg/kg). A Mel foi administrada na água de beber dos animais na concentração final de 20 mg/L e o tratamento teve início na 12ª semana perdurando até o fim das 19 semanas de experimento. O sangue dos animais foi coletado para as análises de AST, ALT, FA, γ-GT e amostras de fígado utilizadas para avaliar a lipoperoxidação (LPO), a atividade das enzimas antioxidantes (CAT, GPx e GST), os níveis de GSH e de metabólitos do óxido nítrico, a análise histógica e as proteínas envolvidas na angiogênese tumoral (VEGF, PI3K, p-Akt e eNOS). Resultados: O dano tecidual e o processo fibrogênico presentes no parênquima hepático estavam diminuídos no grupo DEN+Mel, assim como o nível de TBARS e a atividade da enzima GST quando comparados ao grupo DEN. A atividade da CAT mostrou-se aumentada no grupo DEN+Mel quando comparada ao grupo DEN. No processo angiogênio, a expressão de VEGF, PI3K, p-Akt mostrou-se diminuída no grupo DEN+Mel enquanto a expressão da eNOS apresentou-se aumentada quando comparado ao grupo DEN. Conclusão: Constatamos que a Mel foi capaz de minimizar os danos no parênquima hepático, de diminuir a LPO, modular a atividade da CAT, além de mostrar-se eficaz na redução de VEGF e da via PI3K/Akt no modelo experimental de carcinogênese hepática. Background: Hepatocellular carcinoma (CHC) is the most common primary liver cancer and is associated with the second lowest 5-year survival rate of all tumor types. Melatonin (Mel) is a powerful antioxidant molecule that has been demonstrated to be beneficial in various pathological conditions, including HCC. Objective: The aim of this study was to evaluate the effect of Mel on oxidative stress and angiogenic markers in liver tissue of Wistar rats in the experimental model of hepatic carcinogenesis induced by diethylnitrosamine (DEN) and acetylaminofluorene (2-AAF). Methods: 32 male Wistar rats (150g) were divided into 4 groups: Control (CO); Control+Mel (CO+Mel); DEN and DEN+Mel. DEN (50mg/kg) was administered intraperitoneally once or twice a week, associated with a single dose of 2-AAF (100mg/kg). Mel was given in drinking water at the final concentration of 20 mg/L and the treatment was started at 12th week and continued until the end of the 19 weeks of experiment. Blood samples were collected for AST, ALT, AP, γ-GT and liver samples were used to evaluate lipid peroxidation (LPO), activity of antioxidant enzymes (CAT, GPx and GST), levels of GSH and nitric oxide levels, histological analysis and expression of proteins involved in tumor angiogenesis (VEGF, PI3K, p-Akt and eNOS). Results: The tissue damage and the fibrogenic process present in the hepatic parenchyma were decreased as well as the levels of TBARS and the activity of GST in the group DEN+Mel when compared to DEN group. CAT activity was increased in DEN+Mel group when we compared with DEN group. The expression of VEGF, PI3K, p-Akt was decreased in DEN+Mel group while eNOS expression was increased when compared to DEN group. Conclusion: Mel was able to minimize damage in the hepatic parenchyma, reduce LPO, modulate the activity of CAT and reduce VEGF and the PI3K/Akt pathway in a experimental model of hepatic carcinogenesis.