Relapsing remitting multipl skleroz ve klinik izole sendrom tanılı hastaların beyin omurilik sıvılarının karakterizasyon ve ayırıcı tanılarınınfourier dönüşüm kızılötesi (FTIR) spektroskopi tekniği ile değerlendirilmesi

Abstract

Multipl Skleroz (MS), santral sinir sisteminin (SSS), gençlerde nörolojik özürlülüğün en sık nedeni olan, demiyelinizan, otoimmün bir hastalığıdır. Tüm MS hastalarının %85'i ataklarla seyreden relapsing remitting MS (RRMS) klinik formundadır. Hastalığın tanısında nörogörüntüleme yanı sıra beyin omurilik sıvısının(BOS) incelenmeside önemli yer tutmaktadır. Günümüzde BOS'da immünoglobülin G(IgG) artışıizoelektrik foküsleme (IEF) yöntemi %80-90 arasında duyarlılıkla kullanılmaktadır.Ancak ilk atak sırasında (klinik izole sendrom-KİS) tanı konulabilmesi için daha güçlü laboratuvar belirleyicilerine ihtiyaç vardır.Zayıflatılmış Toplam Yansıma-Fourier Dönüşüm Kızılötesi (Attenuated Total Reflectance–Fourier Transform Infrared (ATR-FTIR) Spectroscopy) Spektroskopisi biyolojik sistemde bulunan lipit, protein, karbonhidrat, nükleik asit (RNA, DNA) moleküllerinin spektral analizini yapmaya yarayan bir tekniktir. Bu çalışmada ATR-FTIR spektroskopi yöntemi ile BOS örneklerinin spektral analizinin yapılması ve RRMS ve KİS ayırıcı tanısında biyobelirleyici olarak kullanılabilecek olası spektral parametrelerin belirlenmesi amaçlanmıştır. Çalışmaya ön tanıda RRMS tanısı düşünülen 25, KİS ön tanısıyla 26 hasta alınmıştır. BOS'da oligoklonal bant (OKB) IEF yöntemi ile çalışılmış, serum ve BOS incelemeleri ile IgG indexi hesaplanmıştır. Ardından BOS örneklerinin ATR-FTIR tekniği kullanılarak kızılötesi spektrumları elde edilmiştir. Örneklere ait spektrumların bant alanı, bant genişliği ve bant frekans değerleri gibi çeşitli spektral parametreleri ölçülerek detaylı analizleri yapılmıştır. Dalga boyları ayrı ayrı incelendiğinde, temel birleşim analizide MS hastalarında C-C, C-O, C-N absorbsiyonlarındaki artışın %82 duyarlılık ve %72 özgüllük ile 1350-1150 cm-1 frekans aralığında belirgin olduğu bulunmuştur. Anlamlı çıkan bu bant aralığı incelendiğinde protein ve aminoasitten zengin olan bölge olduğu görülmüş ve bunun MS hastalarındaki daha fazla inflamasyonla ilişkili olduğu düşünülmüştür. 1742 cm-1 frekansındaki karbonil fazlalığı, MS'in immün mekanizmaları ile oluşan myelin yıkımını, lipid ve protein oksidayonu sonucunda parçalanan lipit içeriğinin BOS'a geçmiş olabileceğini bize düşündürmüştür. 795 cm−1frekansının MS grubunda KİS grubuna göre yüksek bulunması MS hastalarında Z DNA transient formunun artışının KİS hastalarına oranla fazla oldunu bize düşündürmüştür. Sonuçta MS ve KİS gruplarının BOS'larının FTIR spektroskopi analizlerinin birbirinden farklı olduğu bulunmuştur. Ancak BOS analizinin ilk kez yapılıyor olması ve hasta sayısının az olması nedeniyle kesin bir yargıya varmak mümkün değildir. Gelecekte daha geniş hasta grupları ile yapılacak kontrollü çalışmaların bu konuya ışık tutacağı düşünülmektedir.Anahtar Kelimeler: RRMS, Klinik İzole Sendrom, BOS, Oligoklonal bant, Zayıflatılmış Toplam Yansıma-Fourier Dönüşüm Kızılötesi(ATR-FTIR)

Multiple sclerosis (MS) is the most disabling, demyelinating, autoimmune disease of central nervous system in young adults. Majority (85%) of the patients have a relapsing-remitting disease course (RRMS). Cerebrospinal fluid (CSF) analysis has important diagnostic value besides neuroimaging. Isoelectric focusing (IEF) shows the increase in intrathecal immunoglobulin G (IgG) with 80-90% sensitivity in routine testing. However, there is need for methods with higher sensitivity for the diagnosis during the first clinical attack, namely clinical isolated syndrome (CIS). Attenuated Total Reflectance–Fourier Transform Infrared (ATR-FTIR) Spectroscopy is a technique analyzing spectra of molecules in a biological system, includinglipids, proteins, carbohydrates and nucleic acids (DNA, RNA). We aimed to analyze CSF of patients with MS or CIS using molecular spectral analysis and further evaluate the possible molecular spectra which could be a biological marker in between those patients.Twenty-five RRMS patients and 26 CIS were included in the study. CSF IgG oligoclonal band analysis was performed using IEF. IgG index was calculated using both serum and CSF samples. Later, ATR-FTIR was used for spectral analysis of CSF. Bandwidth, band area and band frequencies were calculated. A significant increase at 1350-1150 cm-1 frequency band in C-C, C-O and C-N absorptions was detected in MS patients with 82% sensitivity and 72% specificity. This region represents molecules, rich in proteins and aminoacids, which might indicate the increased inflammation in MS. Additionally, the increase in 1742 cm-1 frequency band indicated the increased myelin destruction and lipid molecules degraded by lipid and protein oxidation. Moreover, the other significant increase in frequency of 795 cm-1 in MS patients suggested the increase in transient Z DNA form. In conclusion, the spectral analyses of CSF from patients with MS or CIS were significantly different in specific frequency bands. However, it is not possible to proclaim a definite conclusion due to the small size of the study group and lack of reference values in the literature. Future controlled studies with larger number of samples are warranted to enlighten this issue.Keywords: RRMS, Clinical isolated syndrome, CSF, Oligoclonal band, Attenuated Total Reflectance–Fourier Transform Infrared Spectroscopy