Astımda oksidatif stres ve antioksidan enzimlerin genetik varyantları

Abstract

IV ÖZET Ercan H.; Astımda oksidatif stres ve antioksidan enzimlerin genetik varyantları. Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Anabilim Dalı, Uzmanlık Tezi, 2005 Oksidatif stres ve antioksidan mekanizmalar arasında, oksidatif stres lehine oluşan dengesizliğin astım gelişimine katkıda bulunan mekanizmalardan biri olduğu öne sürülmektedir. Oksidatif stres ile antioksidan mekanizmalar arasındaki dengeyi etkileyecek faktörlerden biri de antioksidan etkiden sorumlu olan enzimlerdeki genetik farklılıklardır. Astımda gözlenen sistemik oksidatif stresin klinik, laboratuvar, demografik ve genetik determinantları hakkında yeterli bilgi yoktur. Bu çalışmanın amacı oksidatif stres belirteçleri ve antioksidan savunma mekanizmaları ile astım tanısı, astım fenotipleri ve astım şiddeti arasındaki ilişkinin araştırılması; oksidatif strese etki eden klinik, laboratuvar demografik ve genetik faktörlerin belirlenmesidir. Çalışmaya 6-18 yaş arasında 191 hafif astımlı, 96 orta-ağır astımlı hasta, 187 sağlıklı çocuk alındı. Çalışmaya alman tüm çocukların sistemik oksidatif stres göstergesi olarak plazma redükte glutatyon ve malondialdehid düzeyleri ölçüldü. Total IgE, eozinofil sayısı (yalnızca astımlı grupta) ve FEVİ değerleri belirlendi. Saptanan sonuçlara etki edebilecek cins, yaş, aile öyküsü, sigara dumanı ile karşılaşma, evcil hayvan varlığı sorgulandı. PCR ve PCR-RFLP yöntemiyle glutatyon-S-transferaz enziminin GSTT1, GSTMl, GSTP1 alt grupları ve ekstrasellüler süperoksit dismutazın (ECSOD) polimorfizmleri belirlendi. Oksidan belirteçlere etki eden faktörler araştırıldı. Oksidan stresin astım hastalığına ve astım şiddetine olan etkileri analiz edildi. Astım hastalan ve kontrol grubundaki çocuklarda genotiplendirilen enzimlerin polimorfizmlerinin görülme sıklığı arasında fark bulunamadı. Ancak GSTP1 Val/Valgenotipinin orta-ağır astımlı hastalarda hafif astımlı hastalardan daha sık görüldüğü saptandı (p=0.001). Bu fark non-atopik astımlı hastalar arasında daha belirgindi. Bu genotipin astım şiddeti ile ilişkisiyle uyumlu olarak astım hastalarının FEVİ değerleri ile GSTP1 genotipleri arasında anlamlı bir ilişki gösterildi. GSTP1 Val/Val genotipine sahip astımlı hastaların FEVİ değerlerinin, sık görülen isolösin allelinin dominant olarak alındığı sistemde, diğer genotiplere göre (yani Val/Val + Val/İle), daha düşük olduğu saptandı (p=0.001). Redükte glutatyon ve malondialdehidin hafif astım, orta-ağır astım ve kontrol grubunda istatistiksel olarak farklı düzeylerde olduğu görüldü (pO.0001). Çalışmada araştırılan genotipler ile plazma glutatyon ve malondialdehid düzeyleri arasındaki ilişki incelendiğinde astım hastalarında GSTP1 genotipi ile glutatyon ve malondialdehid düzeyleri arasında anlamlı ilişki saptandı (sırasıyla p=0.003, ve p=0.017). GSTP1 Val/Val genotipine sahip olan astımlı hastaların GSTP1 İle/İle ve GSTP1 İle/Val genotipine sahip olan astımlı hastalara göre plazma glutayon düzeylerinin daha düşük, malondialdehid düzeylerinin daha yüksek olduğu görüldü. Glutayon ve malondialdehid arasında yapılan korelasyon çalışmasında bu iki belirtecin birbiri ile güçlü ve anlamlı bir ilişkisi olduğu belirlendi (p<0.0001, r =-0.75). Lojistik regresyon analizinin sonuçlan, glutatyon ve malondialdehid düzeyini etkileyen en önemli faktörün astım hastalığı (p<0.0001, OR: 106.701, %95 CI 25.709-442.845 ve p<0.0001, OR: 51.427, %95 CI 24.080-109.828) ve astımlı hastlarda da astımın ağırlık derecesi (p<0.0001, OR: 95.993, %95 CI 33.022-279.048 ve p<0.0001, OR: 47.031, %95 CI 19.102-115.792) olduğunu ortaya koydu. Redükte glutatyonda görülen azalma oksidan stresin arttığını işaret eder. Bu çalışmada da astım hastalarının plazmasında redükte glutatyon düzeyinin kontrol grubuna göre daha düşük ölçülmüş olması astımın ağırlık derecesi arttıkça oksidan strese daha fazla maruz kalındığını göstermektedir. Oksidatif stres arttıkça malondialdehid düzeyi de artmaktadır. Bu çalışmada plazma malondialdehid düzeyi astım hastalarında kontrol grubuna göre daha yüksekVI ölçülmektedir. Ayrıca orta-ağır astım hastalarının plazma malondialdehid düzeyleri hafif astım hastalarına göre daha yüksek bulunmaktadır. Bu sonuçlar astımda oksidatif stresin çok önemli bir yeri olduğunu oldukça net ve güçlü bir şekilde göstermektedir. Bu çalışmada GSTP1 Val/Val genotipinin astımın ağırlık derecesini etkilediği gösterilmektedir. GSTP1 Val/Val genotipine sahip olmak diğer faktörlerden bağımsız olarak astımın ağırlık derecesini 5.4 kat artırmaktadır. GSTP1 Val/Val genotipine sahip astım hastalarının FEVİ değerlerinin daha düşük olması da bu sonucu desteklemektedir. Benzer bir sonuç daha önce litaratürde rapor edilmemiştir. Bu sonuç, GSTP1 Val/Val genotipine sahip astımlı hastalarda oksidatif stres ile antioksidan savunma arasındaki dengenin oksidatif stres lehine daha fazla arttığım ve bu nedenle bu bireylerde daha ağır bir astım fenotipi geliştiğini düşündürmektedir. Sonuç olarak, bu çalışma astımda sağlıklı bireylere göre çok güçlü bir oksidatif stresin varlığım ve bu stresin artan astım şiddeti ile orantılı olarak daha belirgin hale geldiğini göstermektedir. Sonuçlarımız, antioksidan enzimlerden GSTPl'e ait genetik varyantların da astım tanısını etkilememekle beraber oksidatif stres üzerinden astım şiddetim etkileyebileceğini düşündürmektedir. Anahtar kelimeler: astım, glutatyon, glutatyon-S-transferaz, malondialdehid, süperokssit dismutaz, polimorfizm

vıı ABSTRACT Ercan H.; Oxidative stress and genetic variants of antioxidant enzyme in asthma. Hacettepe University School of Medicine, Department of Pediatrics, thesis of pediatrics, 2005 Asthma is a complex genetic disease. An imbalance between oxidants and antioxidants in favor of oxidants leading to oxidative stress, is known to play an important role in the pathogenesis of asthma. The aim of this study was to establish the presence of oxidant stress in asthma by comparing markers of systemic oxidation in a large number of children with and without asthma. In addition we also wanted to define the clinical, laboratory, demographic and genetic determinants of the oxidative stress observed in asthma. For this purpose, we determined plasma levels of glutathione and malondialdehyde in the study groups and searched for the determinants effecting their levels. 287 asthmatic and 187 healthy children were genotyped for the polymorphisms in the GSTT1, GSTM1, GSTP1 and ECSOD genes. Plasma levels of glutathione, malondialdehyde, and IgE, eosinophil numbers and FEV1 were determined. Multivariate logistic regression was used to determine the factors associated with glutathione, malondialdehyde levels and severity of asthma. GSTP1 Val/Val genotype was more frequent in the moderate-severe asthma group. GSTP1 Val/Val genotype was associated with a significantly increased risk of asthma severity ( OR:5.4; 95% CI, 1.981-14.811, p=0.001). In asthmatics, plasma malondialdehyde levels were higher and plasma glutathione levels were lower than controls. Asthma diagnosis was the most important determinant of plasma glutathione and malondialdehyde levels. Similarly,vıu within the asthmatic population, severity of astma was the most important determinant of plasma glutathione and malondyaldehyde levels. Our study underlines the importance of oxidative stress in asthma and indicates that genetic polymorphisms at the GSTP1 gene may be asociated with asthma severity through its effect on marker of oxidation Key words: asthma, glutathione, glutathione-S-transferase, malondialdehyde, polymorphism, superoxide dismutase