Çocukluk çağında malnutrisyonun glikozile transferrin izoformlarının dağılımına etkisi

Abstract

Golgi ve endoplazmik retikulumda bir dizi karmaşık reaksiyon sonucu oluşan protein glikozilasyonu; hücre adezyonu, migrasyonu, hücre büyümesi, hücre yüzeyinin tanınması, hücre yüzey antijenitesi gibi birçok fizyolojik durumla yakından ilişkilidir. Bu nedenle glikozilasyonun bozulması, konjenital glikozilasyon bozuklukları yanısıra inflamasyon, romatoid artrit, kanser, karaciğer hastalığı, galaktozemi, sepsis ve kronik alkol alımı gibi birçok patolojik durumla birliktelik gösterebilir. Katabolik durumla seyreden hastalıklarda da protein glikozilasyonunun etkilendiğine dair yayınlar yapılmış, fakat bu durum henüz açıklığa kavuşturulmamıştır. Bu nedenle bu çalışmada malnutrisyonlu hasta grubunda transferrin izoformlarının (glikoform) dağılımı ve bu dağılımın malnutrisyonun derecesi ve beslenme belirteçleri ile ilişkisi incelenerek malnutrisyonun glikozilasyon üzerine etkisinin araştırılması amaçlanmaktadır.Çalışma grubunu 6 ay - 5 yaşları arasında `Waterlow` sınıflamasına göre değerlendirilen 42 malnutrisyonlu (n=24 hafif, n=12 orta, n=6 ağır) ve 30 sağlıklı çocuk oluşturdu. Her iki grupta da prealbumin, insülin benzeri büyüme faktörü-1, ferritin, demir, total demir bağlama kapasitesi, çinko ve transferin düzeyleri ölçüldü. Glikozilasyondaki değişikleri değerlendirmek üzere TRF izoform analizi referans yöntem olan izoelektrik fokuslama ile gerçekleştirildi. Bu yöntem `Multiphor II` ve `Phast` sistem olmak üzere iki ayrı sistemde uygulandı ve değerlendirildi. İstatistiksel analizler için `SPSS 16.0 for Windows` programı kullanıldı. Gruplar arası karşılaştırma, t testi ve/veya `Mann-Whitney U` testi ile gerçekleştirildi. p< 0,05 anlamlı olarak değerlendirildi. Korelasyon değerlendirmesinde `Pearson` ve `Spearman` analizleri kullanıldı.`Multiphor II` sistemi ile İEF yönteminde di- ve tetrasiyalotransferrin izoformları için iki düzey kontrolde jel içi tekrarlanabilirlik < % 3,5 (n=7), jeller arası tekrarlanabilirlik ise < % 7 (n=20); `Phast` Sistemde sırasıyla < % 7 (n=8) ve < % 6 (n=10) bulundu. `Multiphor II` sistemi için % bias değerleri düşük ve yüksek düzey kontrol materyalinde disiyalotransferrin için sırasıyla 9,69 ve 9,27, tetrasiyalotransferrin için sırasıyla 1,33 ve 2,15 olarak bulundu. A-,mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, heksa- ve heptasiyalotransferrin izoformlarının oransal (%) değerleri açısından iki sistem arasında (n=40) anlamlı fark olmadığı, di- ve tetrasiyalotransferrin izoformları için korelasyon katsayılarının (r) sırası ile 0,85 ve 0,64 olduğu saptandı.Biyokimyasal beslenme parametreleri açısından hasta ve kontrol grupları karşılaştırıldığında insülin benzeri büyüme faktörü-1 ve demir düzeylerinin hasta grubunda anlamlı (sırasıyla p= 0,009 ve p= 0,006) düşük olduğu saptandı. Ağır ve orta malnutrisyonlu hasta grubunda (n=18) serum IGF-1, demir ve TRF düzeyleri kontrol olgularına göre anlamlı düşük (sırasıyla p= 0,007, p= 0,036 ve p= 0,018), ferritin düzeyleri ise anlamlı yüksek (p= 0,010) saptandı.İnsülin benzeri büyüme faktörü-1'in demir (p= 0,000, r= 0,562), transferrin (p= 0,001, r= 0,421) ve prealbumin ile (p= 0,001, r= 0,420) pozitif yönde, ferritin ile (p= 0,001, r= -0,446) negatif yönde korelasyon gösterdiği saptandı. Demir ise insülin benzeri büyüme faktörü-1 yanısıra transferrin (p= 0,027, r= 0,276), prealbumin (p= 0,006, r= 0,340) ve çinko ile (p=0,041, r= 0,254) pozitif yönde korelasyon gösterdi. Ferritin, insülin benzeri büyüme faktörü-1 yanısıra transferrin ile de (p=0,000, r= -0,484) negatif yönde korelasyon gösterdi.Transferrin izoformlarının dağılımı ve a-,mono- ve disiyalotransferrinin toplamı olarak tanımlanan `karbohidratı eksik transferrin` açısından hasta ve kontrol grupları arasında anlamlı fark bulunmadı. Ağır ve orta malnutrisyonlu hastaların serum a- ve disiyalotransferrin düzeyleri kontrol olgularına göre anlamlı yüksek (sırasıyla p= 0,040 ve p= 0,036) saptandı.`Boya göre ağırlık` indeksinin, insülin benzeri büyüme faktörü-1 (p= 0,006 ve r= 0,359) ve demir (p= 0,006, r= 0,339) ile olumlu, disiyalotransferrin (p= 0,017 ve r= -0,292) ve CDT (p= 0,007 ve r= -0,328) ile olumsuz korelasyon gösterdiği belirlendi.Transferrin ile disiyalotransferrin (p= 0,022, r= 0,283) ve karbohidratı eksik transferrin (p= 0,009, r= 0,323) arasında olumlu, tetrasiyalotransferrin (p= 0,025, r= -0,278) arasında ise olumsuz korelasyon saptandı. Transferin izoformlarının diğer biyokimyasal parametreler ile ilişkisi değerlendirildiğinde ise sadece asiyalotransferrin ile prealbumin (p= 0,021, r= 0,287) arasında olumlu korelasyon saptandı.Sonuç olarak olgu ve kontrol grupları arasında, karbohidratı eksik transferrin ve onu oluşturan izoformlar açısından anlamlı bir fark bulunmasa da olgu grubunda değerlerin daha yüksek olması ve monosiyalotransferrin izoformunun ağır malnutrisyonlu hasta grubunda hafif malnutrisyonlu hasta grubu ve kontrollere kıyasla anlamlı yüksek olması malnutrisyonun glikozilasyonu etkileyebilecek bir durum olduğuna işaret etmektedir. BGA ile disiyalotransferrin ve karbohidratı eksik transferrin arasındaki anlamlı negatif korelasyon bu görüşü desteklemektedir. Daha ağır malnutrisyonlu olgularda ya da katabolik süreç ile seyreden diğer hastalıklarda izoelektrik fokuslama ile yapılacak transferrin izoform analizinin glikozilasyon değişikliklerini ortaya koyabileceği düşünülmektedir. Katabolik süreçte protein glikozilasyonunda ortaya çıkan değişikliklerin nedenleri ve sonuçları hakkında ileri araştırmalara gereksinim vardır.Anahtar kelimeler: Glikozilasyon, malnutrisyon, transferrin izoformları, izoelektrik fokuslama

Protein glycosylation, a result of many complex reactions in golgi and endoplasmic reticulum, is closely related to physiological processes such as cell adhesion, migration, cell surface recognition and cell membran antigenity. Therefore, defects in glycosylation is associated with several pathological conditions including inflammation, rheumatoid arthritis, cancer, liver diseases, galactosemia, sepsis and chronic alcohol abuse in addition to congenital disorders of glycosylation. Moreover some studies suggested that catabolic diseases may effect protein glycosylation, yet this issue needs further clarification. The aim of this study has been to evaluate the effect of malnutrition on glycosylation by investigating the possible changes in transferin isoform (glycoform) pattern in malnutrition and its relationship to the degree of malnutrition and other nutritional parameters.The study group included 42 malnourished patients (n=24 mild, n=12 moderate, n=6 severe) and 30 healthy controls (age range: 6 months- 5 years) who were evaluated according to Waterlow classification. In both groups prealbumin, insulin like growth factor-1, ferritin, iron, total iron-binding capacity, transferrin and zinc levels were measured. Transferrin isoform analysis was performed by isoelectric focusing, the reference method, to demonstrate the changes in glycosylation. The method was applied and evaluated on two different systems (Mutiphor II and Phastsystem). Statistical analyses were performed by `SPSS 16.0 for Windows` program. The comparison between the groups was done using t test or Mann-Whitney U test. For all analyses p value less than 0.05 was considered to be stastically significant. Correlations between parameters were evaluated using `Pearson` and `Spearman` tests.In isoelectric focusing method by Multiphor II system the coefficients of variation (CV) were determined to be < 3.5 % for within run (n=7) and < 7 % for between run (n=20) imprecision considering di- and tetrasialotransferrin isoforms in two levels of control material. The same values for Phastsystem were < 7 % (n=8) and < 6 % (n=10) respectively. The bias of Multiphor II system against Phast system was 9.69% and 9.27% for disialotransferrin and 1.33% and 2.15% for tetrasialotransferrin using low and high levels of control material respectively. A-,mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa- and heptasialotransferrin isoforms (%) showed no significant difference between the two systems (n=40) and coefficients of correlation for di- ve tetrasialotransferrin isoforms were determined to be 0.85 ve 0.64 respectively.Considering the biochemical nutritional parameters, insulin like growth factor-1 and iron were determined to be significantly lower (p= 0.009 and p= 0.006 respectively) in the patient group in comparison to the control group. Significantly lower values were observed for IGF-1, iron and transferrin (p= 0.007, p= 0.036 and p= 0.018 respectively ) and higher values were observed for ferritin (p= 0.010) in moderately and severely malnourished patient group (n= 18) compared to controls.Insulin like growth factor-1 was correlated positively with iron (p= 0.000, r= 0.562), transferrin (p= 0,001, r= 0,421) and prealbumin (p= 0.001, r= 0.420) while negatively with ferritin (p= 0.001, r= -0.446). Iron was correlated positively with transferrin (p= 0.027, r= 0.276), prealbumin (p= 0.006, r= 0.340) and zinc (p=0.041, r= 0.254) along with insulin like growth factor-1. Ferritin showed a negative correlation with transferrin (p=0.000, r= -0.484) along with insulin like growth factor-1.For transferrin isoforms and for `carbohydrate deficient transferin` described as the sum of a-, mono- and disialotransferrin, no significant difference existed between patients and controls. Significantly higher values were observed for asialotransferrin and disialotransferrin (p= 0.040 and p= 0.036 respectively ) in moderately and severely malnourished patients compared to controls.`Weight for Height` was positively correlated with insulin like growth factor-1 (p= 0.006, r= 0.359) and iron (p= 0.006, r= 0.339) while negatively correlated with disialotransferrin (p= 0.017, r= -0.292) and CDT (p= 0.007, r= -0.328).Transferrin was positively correlated with disialotransferrin (p= 0.022, r= 0.283) and CDT (p= 0.009, r= 0.323) while negatively correlated with tetrasialotransferrin (p= 0.025, r= -0.278). As to the relationship of transferrin isoforms to other biochemical parameters, a positive correlation was observed only between asialotransferrin and prealbumin (p= 0.021, r= 0.287).In conclusion, the results of this study point out that malnutrition is a disease status which may effect glycosylation. Although insignificant, higher values were observed for `carbohydrate deficient transferin` and for the isoforms constituting it in malnourished patients compared to the control group and the monosialotransferrin isoform was significantly higher in severely malnourished patients compared to mildly malnourished and the control group. The significantly negative correlation between `Weight for Height` and disialotransferrin and `carbohydrate deficient transferin` further support this opinion. In a larger patient group with severe malnutrition and in other disease states with markedly increased catabolism, transferrin isoform analysis with isoelectric focusing may reveal the alterations in protein glycosylation. The mechanisms underlying the alterations in glycosylation during catabolic process and its outcomes need to be elucidated with further studies.Keywords: Glycosylation, malnutrition, transferrin isoforms, isoelectric focusing