Çocukluk çaðý bronþ astýmýnda serum eotaksin ve IL-13 düzeyleri

Transkript

1 Týp Araþtýrmalarý Dergisi 2007: 5 (3): ARAÞTIRMA Çocukluk çaðý bronþ astýmýnda serum eotaksin ve IL-13 düzeyleri Serap Teber 1, Figen Doðu 2, Yonca Eðin 1, Aydan Ýkincioðullarý 2, Ýsmail Reisli 2, Emel Babacan 2 1 Ankara Üniversitesi Týp Fakültesi, Çocuk Saðlýðý ve Hastalýklarý Anabilim Dalý. 2 Ankara Üniversitesi Týp Fakültesi, Çocuk Saðlýðý ve Hastalýklarý Pediatrik Ýmmunoloji & Allerji Bilim Dalý Özet: Amaç: Eotaksin, CC kemokin ailesinden eozinofil selektif bir kemoatraktandýr.allerjik inflamasyonda temel inflamatuar hücre olduðu düþünülen eozinofillerin hedef dokuda toplanmasýndan eotaksin ve benzeri kemokinlerin sorumlu olduðu düþünülmektedir. Bu çalýþmada atopik ve nonatopik astýmlý çocuklarda ve benzer yaþ grubundan saðlýklý kontrollerde serum eotaxin ve IL-13 düzeyleri ölçülerek astým patogenezine katkýsý araþtýrýldý. Gereç ve yöntem: Çalýþmaya 33 stabil astýmlý olgu alýndý. Olgular atopik ( n:17, 5-13 yaþ, median 10 yaþ) ve nonatopik (n:16, 3-11 yaþ, median 9 yaþ) olarak iki gruba ayrýldý. Kontrol grubu astým ve alerjik hastalýk öyküsü bulunmayan yaþlarý 3-11 yaþ arasýnda deðiþen 10 saðlýklý çocuktan oluþtu. Bulgular: Atopik- nonatopik astýmlýlarda saðlýklý çocuklara göre serum eotaksin ve IL-13 düzeyleri yüksek olmasýna karþýn, bu farklýlýk istatistiksel olarak anlamlý bulunmadý.eotaksin ve IL-13 düzeyleri arasýnda korelasyon tespit edilemedi.. Sonuç: Sonuç olarak çalýþma klinik olarak stabil hastalarda yapýldýðý için, astýmlý hastalarda kontrollere göre serum eotaksin ve IL-13 düzeyleri açýsýndan anlamlý bir yükseklik saptanmadý. Eotaksin ve IL-13'ün çocukluk çaðý astýmýnda Yazýþma Adresi: Dr. Serap Teber Ankara Üniversitesi Týp Fakültesi Çocuk Saðlýðý ve Hastalýklarý Anabilim Dalý Cebeci/ Ankara serapteber@hotmail.com Tel: / 6327 GSM: Faks: rolünün belirlenebilmesi için dokuda ve hastalýðýn aktivasyonunda bu mediatörlerin deðerlendirilmesi gerektiði düþünüldü. Anahtar kelimeler: Çocuk, astým, eotaksin, IL-13. Serum levels of eotaxin and IL-13 in childhood asthma Purpose: Eotaxin is a selective chemo-attractant for eosinophils from CC chemokine family. Eotaxin and similar chemokines are responsible from chemotaxis of eosinophils which are basic inflammatory cells in allergic iflammation to the target tissue. In the present study we investigated the serum levels of eotaxin, IL-13 in children with atopic and non atopic asthma and healthy controls in order to investigate ýts' contribution to the pathogenesis of astma. Methods: Thirty three patients with stable asthma were included to the study. The patients were divided into two groups as atopic (n: 17, age range 5-13 years, median 10 years) and non atopic (n:16, age range3-11 years, median 9 years). Ten healthy children aged between 3 and 11 years without a history of asthma and any other allergic diseases served as controls. Results: Atopic and non atopic asthmatic children have higher serum eotaxin and IL-13 levels compared to healthy children, but the difference was not significant. There was no correlation between serum eotaxin and IL-13 levels. Conclusion: As a conclusion, as this study was performed on stable asthma patients, further studies which are conducted on tissue and asthma attack are required in order to determine the roles of eotaxin and IL-13 in childhood asthma. Key words: childhood asthma, eotaxin, IL-13.

2 Çocukluk çaðý bronþ astýmýnda serum eotaksin ve IL-13 düzeyleri Astým, tekrarlayan öksürük, hýþýltý, nefes darlýðý ataklarý ile karakterize hava yollarýnýn kronik inflamatuar hastalýðýdýr. Astýmda hava yolu inflamasyonunun geliþiminde eozinofil, mast hücre ve T lenfositlerle birlikte kemokin ve sitokinler rol oynar (1). Kemokinler immün sistemde yer alan hücrelerin (dendritik hücreler, Th1 ve Th2 hücreler, eozinofiller, nötrofiller, vs) deðiþik anatomik lokalizasyonlara göçünden sorumlu küçük kemotaktik sitokinlerdir (2-6). Eotaksin CC kemokin ailesinden olup eozinofiller için son derece spesifik ve güçlü bir kemoatraktandýr. Yapýlan son çalýþmalarda eotaksin genindeki polimorfizmlerin (EOT A>G, EOT1+123Ala>Thr) astým geliþimiyle ilgili olabileceði gösterilmiþtir (7). Eotaksin diðer kemokinlerin aksine sadece CCR3 reseptörüne baðlanýr bu reseptör astým geliþiminde birinci derecede öneme sahip olan eozinofiller ve Th2 hücreler üzerinde bulunur (1,8,9). Astýmlý eriþkin hastalarýn bronþ mukozalarýnda; eozinofil sayýsý ve astýmýn ciddiyeti ile uyumlu olarak eotaksin ekspresyonunun arttýðý gösterilmiþtir (10). Ancak dolaþýmdaki eotaksin düzeyi ile ilgili çalýþmalar özellikle çocuklarda son derece azdýr (11). IL-13; havayolu inflamasyonuna, mukus sekresyon artýmýna, subepitelyal fibrozise, havayolu hiperreaktivitesine ve eotaksin üretimine yol açan Th2 kaynaklý bir sitokinidir ve eotaksinin en kuvvetli indükleyicisidir (12,13). IL-13 astýmlý hastalarýn alýnan akciðer biyopsilerinde yüksek seviyede bulunur ve astým geliþiminde kemokinlerle özellikle de eotaksinle birlikte santral bir rol oynar (14,15). Biz bu çalýþmamýzda atopik ve nonatopik astýmlý çocuklarda stabil dönemde ve saðlýklý kontrollerde serum eotaksin ve eotaksin salýnýmýný artýrdýðý bilinen IL-13 düzeylerini ölçerek astýmýn deðiþik formlarýnda patogenezdeki rollerini araþtýrmayý amaçladýk. Gereç ve Yöntem Çalýþmaya Ankara Üniversitesi Týp Fakültesi Pediatrik Ýmmünoloji-Alerji Bilim Dalý'nda Uluslararasý Astým taný ve tedavi rehberleri (GINA 2002) (16) doðrultusunda taný almýþ tedavilerini düzenli kullanan atak dýþý dönemde olan, hafif-orta persistan astýmlý çocuklar ve benzer yaþ grubundaki saðlýklý kontroller alýndý. Hastalar çalýþma öncesindeki son bir ayda enfeksiyon ya da astým ataðý geçirmemiþlerdi. Atopi tanýsý, ailede atopik hastalýk (alerjik astým, atopik dermatit, alerjik rhinokonjonktivit) öyküsünün olmasý, cilt testi ve /veya sýk karþýlaþýlan alerjenlere karþý spesifik IgE pozitifliðinin varlýðý ile konuldu. Non atopik hastalarda ise alerji yönünden pozitif aile öyküsü, cilt testi ve/veya sýk karþýlaþýlan alerjenlere karþý spesifik Ig E pozitifliði yoktu. Astýmlý hastalarýn 17'si atopik, 16'sý non atopikti. Atopik astýmlý hastalarýn 13'ü erkek, 4'ü kýz ve yaþlarý 5-13 (median:10 yýl) arasýnda deðiþiyordu. Nonatopik astýmlý olgularýn 12'si erkek, 4'ü kýz ve yaþlarý 3-11 (median:6.5 yýl ) arasýndaydý. Kontrol grubu, astým ve allerjik hastalýk öyküsü olmayan, yaþlarý 3-11 (median:9) arasýnda deðiþen 5 erkek, 5 kýz olgudan oluþturuldu. Astýmlý hastalarýn ve kontrol grubunun genel özellikleri Tablo 1' de özetlenmiþtir. Atopik astýmlý hastalarýn 12'si ve non atopik astýmlý hastalarýn da 9 tanesi steroid tedavisi almaktaydý. Serum Eotaksin ve IL-13 Düzeyi Ölçümü: Hastalardan alýnan 5'er ml'lik venöz kan örnekleri 2000 rpm'de santrifüj edilip serumlarý ayrýldý ve çalýþma gününe kadar -20 derecede saklandý. Serum örneklerinde eotaksin (Biosource, California, USA) ve IL-13 (Cytimmre, Maryland, USA) düzeyleri ELISA yöntemiyle ölçüldü. Ýstatiksel Deðerlendirme: Çalýþmanýn istatistik analizi SPSS Ýstatistik Paket programý kullanýlarak yapýldý. Eotaksin ve IL-13'ün gruplar arasý karþýlaþtýrýlmasýnda Kruscal Wallis varyans analizi, eotaksin ve IL-13 düzeyleri ile tedavi (steroid) alýp almama ve dozu arasýndaki iliþki Mann Witney U testi ile karþýlaþtýrýldý. Bulgular Astýmlý olgularýn serum eotaksin ve IL-13 düzeyleri ile kontrol grubunun deðerleri arasýnda anlamlý bir fark tesbit edilmedi (Tablo 2). Atopik astým (AA) ve non atopik astýmlý (NAA) olgularla saðlýklý kontrollerin serum eotaksin düzeyi karþýlaþtýrýldýðýnda non atopik astýmlýlarýn serum eotaksin düzeyi diðer iki gruba göre yüksekti, ancak her üç grup arasýnda istatistiksel olarak anlamlý bir fark yoktu (Tablo 3). Atopik ve nonatopik astýmlý olgularla saðlýklý kontrollerin serum IL-13 düzeyi karþýlaþtýrýldýðýnda atopik astýmlýlarýn serum IL-13 düzeyi diðer iki gruba göre yüksekti, ancak her üç grup arasýnda istatiksel olarak anlamlý farklýlýk yoktu (AA: 48.70±72.24pg/ml, NAA: 52,68±85.92 pg/ml, kontroller: 38.5±29.3 pg/ml p>0.05) (Tablo 3). Tüm gruplarýn serum eotaksin ve serum IL-13 düzeyleri arasýnda anlamlý bir korelasyon tesbit edilmedi (p>0.05). Atopik astým ve non atopik astýmlý hasta grubunda olgularýn steroid tedavisi alýp almamalarý ile serum IL-13 düzeyleri arasýnda bir iliþki saptanmadý, eotaksin ise steroid alanlarda daha düþüktü ancak istatiksel olarak anlamlý fark yoktu (p>0.05) (Tablo 4). Tartýþma 101 Astým prevalansý giderek artan, solunum yollarýnýn kronik inflamatuvar bir hastalýðýdýr. Astýmdaki semptomlardan sorumlu olan bronþ obstriksiyonu ve hiperreaktivitesi, havayolu enflamasyonunun bir sonucudur. Enflamasyonda rol alan eozinofil, Th2 hücreler, mast hücre ve bazofilleri akciðer dokusuna toplayan en önemli medyatörlerden biri kemokinlerdir (4,5,6,8,17,18).

3 102 Teber ve ark Tablo 1. Atopik ve Nonatopik Astýmlý Olgularýn ve Kontrol Grubunun Genel Özellikleri Tablo 2: Astýmlý Olgularýn ve Kontrol Grubunun Serum Eotaksin ve IL-13 Düzeyleri Tablo 3: Atopik ve Nonatopik Astým ile Kontrol Grubunun Serum Eotaksin ve IL-13 Düzeyleri Tablo 4: Astýmlý Hastalarda Steroid tedavisi ile Serum Eotaksin Arasýndaki Ýliþki: Eotaksin eozinofiller için en spesifik kemokindir. Astýmda eotaksin akciðerde fazla miktarda üretilir ve havayolu epitelinde yerleþir. Astýmlý olgularda plazma veya serumda eotaksin düzeylerinin ölçüldüðü çalýþmalarda (1,19,20) hastalar atopik ve nonatopik diye ayrýlmamýþlar ve çalýþmalarýn pek çoðu eriþkin hastalar üzerinde yapýlmýþtýr. Astýmlý hastalarýn bronþ mukozasýnda eotaksin ekspresyonu artmýþtýr ve bu artýþ bronþ dokusundaki eozinofil sayýsý ve hastalýðýn ciddiyeti ile koreledir (1,8,9,10). Bügüne kadar pek çok çalýþmada eriþkin astýmlý hastalarýn bronkoalveolar (BAL) sývýsýnda ve akciðer biyopsi örneklerinde eotaksin ekspresyonu yüksek olarak bulunmuþtur (9, 10, 17, 21).Atopik astýmlý hastalarda allerjen temasýndan sonra BAL eotaksin seviyelerinin arttýðý gösterilmiþtir (22). Plazma eotaksin düzeyi ile ilgili yapýlmýþ ilk çalýþma

4 Çocukluk çaðý bronþ astýmýnda serum eotaksin ve IL-13 düzeyleri yýlýnda Nakamura ve ark. (20) tarafýndan gerçekleþtirilmiþtir. Çalýþmanýn sonunda plazma eotaksin düzeyi steroid almayan astýmlý hastalarda kontrollere göre anlamlý düzeyde yüksek bulunmuþtur. Ayrýca plazma eotaksin düzeyi akciðer fonksiyonlarýyla ters, total eozinofil sayýsý ile direk olarak iliþkili olduðu saptanmýþtýr. Bizim çalýþmamýzda astýmlý hastalarýn serum eotaksin düzeyleri kontrollere göre yüksek olmakla birlikte istatiksel olarak anlamlý deðildi. Ancak 33 astýmlý hastadan 21 'i steroid tedavisi almaktaydý. Her ne kadar istatiksel olarak anlamlý olmasa da steroid tedavisi alan hastalarýn eotaksin düzeyleri daha düþüktü. Steroidin akciðerde kemokinlerin ekspresyonunu azalttýðý bilinmektedir. Glukokortikoidler alerjenle indüklenen havayolu eozinofilisini ve havayolu hiperreaktivitesini kemokinlerin ekspresyonunu azaltarak engellerler (23). Leung ve arkadaþlarý da steroid alan persistan astýmlý çocuklarda kemokin düzeylerinin baskýlandýðýný göstermiþlerdir (24). Dolayýsýyla astýmlý hastalarýmýzda eotaksin düzeylerini, kontrollere göre anlamlý yüksek bulmayýþýmýzýn sebebi büyük bir kýsmýnýn steroid tedavisi alýyor olmalarýdýr. Lilly ve ark. (1) acil servise astým ataðý ile baþvuran 46 eriþkin hastanýn plazma eotaksin düzeyleriyle 133 stabil astýmlý hastanýn plazma eotaksin düzeyini karþýlaþtýrmýþlardýr. Astým ataðý ile baþvuran hastalarýn plazma eotaksin düzeyleri anlamlý düzeyde yüksek bulunmuþtur. Bizim çalýþmamýzda da; plazma eotaksin düzeyini anlamlý yüksek bulamayýþýmýzýn nedeni sadece stabil astýmlý çocuklarý çalýþmaya almamýzdýr. Janz-Ro ve ark.(19) 2000 yýlýnda 19 eriþkin stabil atopik astýmlý ve 10 saðlýklý kontrolde plazma eotaksin ve ECP (eozinofilik katyonik protein) düzeyi çalýþmýþ ve plazma eotaksin düzeyini astýmlý hastalarda kontrollere göre anlamlý yüksek bulmuþlardýr. Stabil astýmlý çocuklarda yapýlan bir çalýþmada nazal lavaj sývýsýnda kemokin düzeyleri ölçülmüþ ve eotaksin düzeyi kontrollere göre yüksek olarak bulunmuþtur (25). Rojas Ramos ve ark.(26) yaþlarý 6-10 arasýnda deðiþen 10 astýmlý çocuðun BAL örneklerinde; RANTES, MCP-3 ve -4, eotaksin-1 ve -2 'nin saðlýklý çocuklarla karþýlaþtýrýldýðýnda anlamlý olarak yüksek olduðunu saptamýþlardýr. Th 2 sitokinleri bronþ epitel hücrelerinde eotaksin üretimini indükler. Bunlardan en önemlileri IL-13, IL-4 ve TNF-alfa'dýr. IL-13 eotaksinin en kuvvetli indükleyicisidir(12,27). Literatürde atopik ve nonatopik astýmlý hastalarla kontrol grubu arasýnda IL-13 seviyesinin karþýlaþtýrýldýðý sadece bir çalýþmaya rastladýk. Humbert ve ark. (28) 1997 yýlýnda yaptýklarý bu çalýþmada eriþkin 10 atopik ve 10 non atopik astýmlý hasta ile 9 atopik ve 8 non atopik kontrol olgunun bronþ biyopsisinde IL-13 m-rna ekspresyonunu karþýlaþtýrmýþlar ve astýmlý hastalarda IL-13 ekspresyonunu atopik ve non atopik kontrollere göre yüksek bulmakla beraber atopik ve nonatopik astýmlý hastalar arasýnda bir fark bulamamýþladýr. Ly ve ark. (29) ailesinde alerji veya astým öyküsü bulunan ve yaþlarý 2-5 arasýnda deðiþen 151 çocuðun periferik kan mononükleer hücrelerinde allerjen ile temastan sonra IL-13 sekresyonunda belirgin artýþ olduðunu göstermiþler ve artmýþ Ig E düzeyi ile iliþkili bulmuþlardýr. Bizim çalýþmamýzda IL-13, astýmda ve atopik astýmda kontrollere ve non atopiklere kýyasla yüksek bulunmuþtur ancak aradaki fark istatiksel olarak anlam taþýmamaktadýr. Bunun sebebi; hastalarýmýzýn klinik olarak stabil dönemde oluþu, eotaxin ve IL-13 düzeyinin steroid tedavisinden etkileniyor olmasý (30) veya çalýþma örneðimizin doku kaynaklý olmayýþý ile açýklanabilir. Sonuç olarak eotaksin ve IL-13'ün astým patogenezindeki rolünü, taný ve takipte kullanýlabilirliðini görmek için daha çok hasta içeren çalýþmalara, akut atakla baþvuran hastalar üzerinde yapýlacak araþtýrmalara ve eðer mümkünse doku düzeyinde yapýlacak çalýþmalara ihtiyaç vardýr. Kaynaklar 1. Lilly CM, Woodruff PG, Camargo CA et al. Elevated plasma eotaxin levels in patients with acute asthma. J Allergy Clýn Immunol 1999; 104: Nickel R, Beck LA, Stellato C, Schleimer RP. Chemokines and allergic disease. J Allergy Clýn Immunol 1999; 104: Baggiolini M, Loetscher P. Chemokines in inflammation and immünity. Immunology Today 2000; 21: Teran LM. CCL Chemokines and asthma. Immunology Today 2000; 21: Homey B, Zlotnik A. Chemokines in allergy. Current Opinion in Immunology 1999; 11: Charo I.R, Randsohoff R.M. The many roles of chemokines and chemokine receptors in inflammation. N. Eng J Med.2006;354: Hyoung Doo Shýn, Lyoung Hyo, Byung Lae Park et al. Association of Eotaxin gene family with asthma and serum total Ig E. Human Molecular Genetýcs, 2003,12: Lukacs NW, Oliveira SHP, Hogaboam CM. Chemokines and asthma: redundancy of function or a coordinated effort? The Journal of Clinical Investigation 1999; 104: Ying S, Robinson DS, Meng Q. et al. Enhanced expression of eotaxin and CCR3 mrna and protein in atopic asthma. Association with airway hyperresponsiveness and predominant co-localization of eotaxin mrna to bronchial epithelial and endothelial cells. Eur J Immunol 1997; 27: Mattoli S, Stacey MA, Sun G, Bellini A, Marini M. Eotaxin expression and eosinophilic inflammation in asthma. Biochem Biophys Res Commun 1997; 236: Tahan F, Karaaslan C, Aslan A, Kiper N, Kalayci O. The Role Of Chemokines Ýn Exercise Ýnduced Asthma.

5 104 Teber ve ark Ann Allergy Asthma Immunol Jun;96(6): Li L, Xia Y, Nguyen A et al. Effects of Th2 cytokines on chemokine expression in the lung: IL-13 potently induces eotaxin expression by airway epithelial cells. The Journal of Immunology 1999; 162: Zhu Z, Homer RJ, Wang Z et al. Pulmonary expression of interleukin-13 causes inflammation, mucus hypersecretion, subepithelial fibrosis, physiologic abnormalites, and eotaxin production. J Clýn Invest 1999; 103: Zimmerman N, Hershey GK, Foster PS, Rothenberg ME. Chemokines in asthma: cooperative interaction between chemokines and IL-13.J Allergy Clin Immunol.2003; 111(2): Vladich F. D, Brazille SM, Stern D. IL-13 R130Q, a common variant associated with allergy and asthma, enhances effector mechanisms essential for human allergic inflammation. The Journal Of Clinical Ýnvestigation : Global Initiative for Asthma. GINA Workshop Report, Global Strategy for Asthma Management and Prevention, April Taha RA, Minshall EM, Miotto D et al. Eotaxin and monocyte chemotactic protein-4 mrna expression in small airways of asthmatic and nonasthmatic individuals. J Allergy Clin Immunol 1999; 103: Sampson AP. The role of eosinophils and neutrophils in inflammation. Clinical and Experimental Allergy 2000; 30: Jahnz-Ro K, Plusa T, Mierzejewska J. Eotaxin in serum of patients with asthma or chronic obstructive pulmonary disease: relationship with eosinophil cationic protein and lung function. Mediators Inflamm 2000; 9: Nakamura H, Weiss ST, Israel E, Luster AD, Drazen J and Lilly C. Eotaxin and impaired lung function in asthma. Am. J. Respýr. Crýt. Care Med 1999; 160: Zeibecoglou K, Ying S, Yamada T et al. Increased mature and immature CCR3 messenger RNA eosinophils in bone marrow from patients with atopic asthma compared with atopic and nonatopic control subjects. J Allergy Clin Immunol 1999; 103: Craig M.Lýlly, Hýdetoshi Nakamura, Olga I et al. Eotaxin expression after segmental allergen challenge in subjects with atopic asthma. Am J Respýr Crit Care Med 2001;163: Eum SY, Maghni K, Hamid Q et al. Inhibition of allergic airways inflammation and airway hyperresponsiveness in mice by dexamethasone: role of eozinophils, IL-5, eotaxin and IL-13. J Allergy Clin Immunol. 2003; 111(5): Leung TF, Wong GW, Ko FW, Lam CW, Fok TF.Increased macrophage-derived chemokine in exhaled breath condensate and plasma from children with asthma Clin Exp Allergy May;34(5): Noah TL, Tudor GE, Ivins SS, Murphy PC, Peden DB, Henderson FW.Repeated measurement of nasal lavage fluid chemokines in school-age children with asthma. Ann Allergy Asthma Immunol Feb;96(2): Rojas-Ramos EAvalos AF, Perez-Fernandez L Role of the chemokines RANTES, monocyte chemotactic proteins-3 and -4, and eotaxins-1 and -2 in childhood asthma Eur Respir J Aug;22(2): Fujisawa T, Kato Y, Atsuta J, Terada A, Iguchi K, Kamiya H, et al. Chemokine production by the BEAS- 2B human bronchial regulation of eotaxin, IL-8, and RANTES by TH2- and TH1- derived cytokines. J Allergy Clin Immunol 2000; 105: Humbert M, Durham SR, Kimmitt P et al. Elevated expression of mesenger ribonucleic acid encoding IL- 13 in the bronchial mucosa of atopic and nonatopic subjects with asthma. J Allergy Clin Immunol 1997; 99: Ly NP, Li Y, Sredl DL Elevated allergen-induced IL-13 secretion predicts IgE elevation in children ages 2-5 years. J Clin Immunol Jul;25(4): Wang L, Zhang X, Xue YW. Changes of serum interleukin (IL)-12 and IL-13 in asthmatic patients and regulatory effects of glucocorticoids on them Zhonghua Nei Ke Za Zhi Jan;42(1):24-6.