KOAH'da nflamatuar Belirteçler Hakan GÜNEN *, Süleyman Savafl HACIEVL YAG L * * nönü Üniversitesi T p Fakültesi, Gö üs Hastal klar Anabilim Dal, MALATYA KOAH'ta inflamasyon çok önemlidir. Birçok inflamatuar hücre ve belirteç KOAH patogenezinde yer almaktad r ve de iflik yöntemlerle bu inflamasyon gösterilmektedir. Bronfl biyopsileri özellikle havayolu duvar ndaki inflamatuar olaylar gösterir, ancak akci er periferi hakk nda tüm patolojik de iflikleri göstermez ve invaziv bir ifllem oldu u için tekrarlanamaz. BAL, KOAH'ta periferal inflamasyon hakk nda daha çok bilgi verse de, baz belirteçlerin de iflik dilüsyonlar kullan larak ölçülmesinde ve de erlendirmesinde sorunlar vard r. ndükte balgamda hücre ve belirteç ölçümleri de erlidir, ancak bu belirteçlerin ölçümlerindeki de iflkenli i azaltmak için tekni in standartizasyonu gereklidir. Ayr ca da oksidatif stres hakk nda önemli bilgiler veren bir yöntemdir. Bu teknikle daha çok proksimal havayollar örneklenmekte olup, akci er periferindeki inflamasyonu yeterli flekilde göstermez. Ekshalasyon havas nda belirteç ölçümleri invazif olmad ve kolay tekrarlanabilir oldu u için iyi bir yöntem gibi görünmekle beraber, belirteçlerin ölçümlerinde yaflanan yüksek de iflkenliklerin azalt labilmesine yönelik tekni in standardizasyonu gereklidir. Ayn zamanda bu belirteçlerin KOAH'ta FEV 1 düflüfl h z, alevlenme s kl ve mortalite gibi sonuç göstergeleri ile iliflkisi hakk nda bilgiler de k s tl d r. Sonuç olarak, birçok belirteç KOAH'ta tan mlanmas na ra men henüz klinik anlaml l ktan uzakt r. Bu belirteçlerin KOAH tan s nda rutin kullan lmas n n ve hastal n progresyonu ile tedavi yan t n öngörmesini söylemek için erken oldu u yönünde görüfl birli i mevcuttur. Dispne 2007;2:65-71 Anahtar kelimeler KOAH, inflamasyon, sitokin, belirteç Inflammatory Markers in COPD Inflammation is the most important component of pathological process in chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Many inflammatory cells and markers play role in COPD pathogenesis, and the inflammation has been shown with various methods. The bronchial biopsies specifically show the inflammation in the bronchial wall, however, it does not show pathological changes in the peripheral lung and can not be repeated due to its being invasive procedure. While bronchoalveolar lavage provides much information about the inflammation in the periphery, there are problems in its evaluations and measuremets using different dilutions of some indicators. Although cytological and marker measurements in induced sputum are valuable, standardization of the technique is necessary to minimize the variability between the measurements. Additionaly, it provides important information about oxidative stress. This technique also samples mainly the proximal airways and does not show the inflammation in the peripheral lung. Although the marker measurements in the breath exhalate seem to be a virtual technique due to its being non-invasive and easily repeatable, it also necessitates standardization to minimize the high variability between the measurements. Meanwhile, there is limited data regarding the relationship between these markers and primary end points like FEV1 decline in COPD, exacerbation rate and mortality. In conclusion, although described, majority of the inflammatory markers are far from clinical relevance. There is consensus that it is still too early for routine use of these markers in determining the diagnosis and progression of COPD and in predicting the response to the treatment. Dispne 2007;2:65-71 Anahtar kelimeler COPD, inflammation, cytokine, marker B Yaz flma adresi: Doç.Dr. Hakan GÜNEN Turgut Özal T p Merkezi, Gö üs Hastal klar Anabilim Dal, 44069, MALATYA E-mail: hgunen@yahoo.com irçok inflamatuar hücre, sitokin ve enzimin kronik obstrüktif akci er hastal n n (KOAH) de iflik aflamalar nda yer ald n n gösterilmesiyle, hastal n patofizyolojisinde inflamasyonun yeri ve önemi son y llarda daha iyi anlafl lm flt r. Bu konudaki geliflmeler ayn zamanda hastal n tedavisine yönelik yeni yaklafl mlar n ortaya ç kmas na da yard mc olacakt r 1-3. Bu derlemede KOAH'ta inflamatuar belirteçlerin rolü yay mlanan son araflt rmalar fl nda detayl flekilde tart fl lacakt r. nflamatuar Belirteçler Nötrofil ve di er hücreler: KOAH'l hastalar n bronkoalveolar lavaj (BAL) s v s ve indükte balgamlar nda nötrofil ve makrofajlar n oran 65
Dispne 2007;2:65-71 artmaktad r. Nötrofiller KOAH'ta nötrofil elastaz ve matriks metalloproteinaz (MMP) gibi proteazlar ile oksidan ve defensinler gibi toksik peptidlerin sal n m artt rmaktad r. Bronfl biyopsileri ve indükte balgamdaki nötrofil oranlar, bir yandan hastal n fliddeti ile korelasyon gösterirken, di er yandan solunum fonksiyon testlerindeki düflüfl h z yla da parellellik gösterirler 4-6. Makrofajlar hava yollar nda, akci er parenkimi, BAL s v s ve balgamda belirgin flekilde artmaktad r. Makrofajlar KOAH'ta özellikle sigaran n etkisiyle tümör nekroz faktör-α (TNF-α) ve baz monositlere duyarl kemokinlerin sal n m n art r r. Makrofajlar ayn zamanda MMP-1, MMP-9 ve MMP-12 gibi birçok MMP'nin sal m na da yol açmaktad r 4,7,8. Stabil KOAH'l larda makrofaj ve özellikle CD-8 T-lenfositler gibi aktive T-lenfositlerden, interferon (IFN)-γ, CXCL10 (IFN-γ taraf ndan indüklenen protein [IP-10]), interlökin (IL)-4 ve IL- 9 sal n r. CD-8 T-hücreler çeflitli inflamatuar de iflikliklere yol açmaktad r. CD-8 T-hücrelerinin KOAH'l hastalar n havayollar nda artt kan tlanm flt r ve KOAH'ta CD-4/CD-8 oran n n ters döndü ü bilinmektedir 1,2,9-11. Do al öldürücü (natural killer - NK) hücreler KOAH'l hastalarda say sal olarak ve fagositoz yetene i aç s ndan düflük oranlarda art fl göstermektedir. Bununla birlikte, KOAH hastalar n n balgam nda -özellikle akut atak dönemlerinde- NK hücre say lar nda daha belirgin art fllar saptanm flt r 1,4. Sitokinler: Sitokinler, genellikle 80 kilodaltondan daha küçük boyutlarda olan ve hücreler aras iletiflimi sa layan proteinlerdir. Sitokinlerin inflamasyonda önemli görevleri olup, kendilerine yüksek affinitesi bulunan yüzey reseptörleriyle görevlerini yaparlar. Sitokinler genellikle yak n hücrelere parakrin etkiler gösterseler de, köken ald klar hücrelere (otokrin) ve uzak organlara da (endokrin) etkide bulunmaktad rlar. Sitokinler etkileri bak - m ndan genifl bir yelpazeye sahiptirler ve fonksiyonlar birbirlerine geçifl gösterebilir. Örne in birkaç sitokin ayn ifli yapabilirken, bir fonksiyonun gerçekleflmesinde birçok sitokinin birden fazla rolü olabilir. Di er bir genel özellik olarakda, sitokinler bir baflka sitokinin görevine sinerjistik veya antagonist etki gösterebilir 2,3. Sitokinler; pro-inflamatuar sitokinler, T hücre kökenli sitokinler, eozinofil, nötrofil, monosit/makrofaj ve T- hücrelere kemoattraktan (ilgili hücrelerin dolafl m n art rarak bir bölgede toplanmas n sa layan) sitokinler (kemokinler), anti-inflamatuar sitokinler ve büyüme faktörleri fleklinde alt gruplara ayr lmaktad r 2,3. IL-1, TNF-α, IL-6, granülosit-makrofaj koloni stimülan faktör (GM-CSF) ve granülosit koloni stimülan faktör (G-CSF) pro-inflamatuar sitokinleri oluflturur. IL-1 monosit, makrofajlar baflta olmak üzere fibroblast, T-hücre, nötrofil ve havayolu epitel hücrelerinden üretilmektedir. IL-1, TNF ve IL-6 ayn zamanda endojen pirojendir. IL-1 kemik ili inden nötrofillerin sal n m n art r r ve IL-6, IL-8, GM-CSF, TNF-α ile T-hücrelerin sal n - m n ve sekresyonunu düzenleyen kemokinlerin (regulated on activation, normal T-cell expressed and secreted [RANTES]) yap m n art r r. IL-1 ayn zamanda hücreler ve damar hücreleri aras nda görev yapan adezyon moleküllerinin (ICAM-1, VCAM-1) sal n m art rarak nötrofil ve eozinofillerin damar endoteli ve solunum epitelinde birikmesine neden olur. IL-1β'n n birçok etkisi TNF-α'ya benzemektedir ve hava yolu epitel hücrelerinde sitokin, RANTES, IL-8 ve GM-CSF üretimini art rmaktad r. Hem TNF-α hem de IL-1β fibroblast proliferasyonu art r rken, IL-1β ayr ca fibronektin ve kollajen sentezini art rmaktad r. G-CSF, dolaflan granülosit say s n ve infeksiyonlara nötrofil yan t n düzenleyici rol oynar. G-CSF, IL-8 ile birlikte, nötrofil matürasyonu ve proliferasyonunu art rarak, dolafl mda matür hücre ve dolaflan nötrofil say lar n art rmaktad r. G-CSF CD11 β /CD18 ekspresyonunu sa layarak, endotelde hücre adezyonunu ve fagositozu art rarak nötrofil elastaz ile birlikte nötrofil fonksiyonlar n düzenler. GM-CSF, nötrofil ve eozinofil gibi inflamatuar hücreleri etkilemektedir. GM-CSF, monositlerden IL-1 ve TNF-α sentez ve sal n m artmaktad r. Trombosit kökenli büyüme faktörleri (plateletderived growth factor [PDGF]), transforming growth factor-β (TGF-β), epidermal growth factor (EGF) gibi büyüme faktörleri KOAH'l hastalarda fibroblast ve havayolu düz kas hücresi ve matriks proteinleri gibi birçok yap sal hücre proliferasyonunu etkilemektedir 2. TNF-α, makrofajlardan daha fazla olmak üzere, T hücreleri, mast ve epitel hücrelerinden sal nmaktad r. IL-1, GM-CSF ve IFN-γ gibi sitokinler, monosit ve makrofajlardan TNF-α sal n m n artt r rlar. TNF-α, nükleer faktör-κb transkripsiyon faktörünü (NF-κB) art rarak IL-8 gen transkripsiyonunu art r r. Böylece havayolu epiteli ve nötrofillerden IL-8 sal n m n indükler. TNF-α KOAH'l hastalarda ICAM-1 adezyon moleküllerini art r rken, makrofajlar da aktive ederek MMP oluflumuna yol açar. TNF-α bronfl epitel hücrelerinde hücre d fl matriks glikoproteini olan tenaskin üretimi üzerinde de önemli rol oynar. Artan serum TNF-α konsantrasyonlar - n n KOAH'ta kilo kayb yla iliflkili oldu u gösterilmifltir. TNF-α ve TNF reseptörleri KOAH'l larda, KOAH'l olmayan sigara içenlere göre daha yüksek saptanm flt r 3, 12-15. IL-8, CXC kemokini olup, nötrofillere özgü kemotaktik faktördür. IL-8 lökotrien-b 4 (LTB 4 ) ve nötrofil 5-lipoksijenaz aktive eder. LTB 4 'ün KOAH'l hastalar n balgamlar nda kemotaktik aktiviteyi sa lad bilinmektedir. IL-8 ayn zamanda T-hücreleri için de kemotaktik ifllev görür. IL-8 KOAH'l lar n indükte balgam nda KOAH' olmayan sigara içenlere ve kontrol grubuna göre daha 66
H. GÜNEN ve S. S. HACIEVL YAG L yüksek bulunmufltur. IL-8 de eri, FEV 1 de erlerindeki a- zalman n fliddetine göre daha da yükselmekte ve bu durum ataklarda daha belirgin hale gelmektedir 2, 15-17. Kemokinler dokulara lökositlerin yay l m n sa layan 8-10 kda büyüklü ünde kemoattraktan (kemotaktik) sitokinlerdir. Kemokinler sistein içeriklerine göre isimlendirilir 2. CXC kemokinlerden IL-8, büyümeyle ilgili onkojen-α [growth related oncogene-α (GRO-α)] ve epitelden köken alan nötrofil aktivatörü [epithelial-derived neutrophil activator (ENA-78)] nötrofillerin ça r lmas nda etkili olup, nötrofillerin aktivasyonunu sa lamaktad r 2. RANTES, makrofaj inflamatuar protein-1α, monosit kemotaktik protein (MCP)-1, MCP-3, MCP-4 ile eozinofillerin dolafl m n düzenleyen eotaksinler ile C kemokin ailesini oluflturmaktad r ve bu hücreleri etkilemektedir 2,3. Lenfositlere özgü kemokin olan lenfokinler CD-4 T hücreler baflta olmak üzere aktif lenfositlerden ortama sal nmaktad r. Bu hücrelerden KOAH patofizyolojisi için önemli olan IL-2, IFN ve TNF-α sal n m gerçekleflir 2. Hücre d fl matriksin bileflenlerinden hyalüronan KOAH'l hastalar n balgamlar nda, KOAH' olmayan sigara içen ve içmeyenlere göre daha yüksek konsantrasyonlarda bulunmufltur. Hyalüronan ise, hücre d fl duvar yap lar nda bozulman n göstergesi olarak kabul edilir 2. Havayolu remodeling mekanizmalar nda da sitokinlerin rolü vard r. IL-13 akci- erlerde eozinofilik ve mononükleer inflamasyona neden olarak goblet hücre hiperplazisi, subepitelyal fibrozis, hava yolu obstrüksiyonu ve afl r duyarl l a neden olur. IL-4, IL-5 ve IL-9'un afl r yap m mukozal metaplaziye neden olurken, IL-5 ve IL-9'un afl r üretimi ayr ca subepitelyal fibrozisi ve hava yolu afl r duyarl l n art r r. IL-11 hava yolu düz kas hiperplazisine yol açmaktad r. PDGF ve TGF-β gibi büyüme faktörlerinin etkisiyle miyofibroblast proliferasyonu ve havayolu düz kas hiperplazisi gerçekleflir. Epitel hücreleri havayolu epiteli bazal membran nda kollajen depolanmas n sa layan büyüme faktörlerini salg larlar. KOAH'l hastalar n alveolar makrofajlar ndan TGF-β ve fibronektin sal n m artmaktad r. Büyüme faktörleri trozin kinaz ve protein kinaz C'nin aktivasyonu ile havayolu düz kas hücrelerinde afl r proliferasyon meydana gelir. TNFα ve fibroblast büyüme faktörlerinin (FGF) anjiyogenezde önemli rolleri oldu u bilinmektedir. KOAH'l hastalar n epitel ve submukoza hücrelerinde TGF-β ve EGF sal n m - n n artt gösterilmifltir. KOAH'l hastalar n bronfl ve alveol epitellerindeki TGF-β1 ekspresyonu yoluyla mrna oran yükselir, ve bu art fl n da intra-epitelyal makrofajlar n say s ile korelasyon gösterdi i düflünülmektedir 2. Di er bir önemli sitokin olan Leptin, KOAH'l hastalar n indükte balgamlar nda saptanmaktad r ve TNF-α ile C-reaktif protein (CRP) gibi di er inflamatuar belirteçlerle de korelasyon göstermektedir 18. Sigara ve nflamasyon Sigaran n bronfl lavaj nda artan nötrofil say lar yla iliflkili oldu u bilinmektedir. Sigara içimi alveolar makrofajlarda TNF-α ve IL-6, bronfl epitel hücrelerinde ise IL-8 gen ekspresyonu ve sal n m n art rmaktad r 19,20. Sigara duman n n akci er epitel hücrelerini etkilemesiyle, nötrofilik ve monositik kemotaktik aktivitede art fl görülmektedir. IL-8 ve G-CSF sal n m nötrofilik aktiviteye, MCP- 1 sal n m ise monositik aktiviteye neden olur. Akut sigara maruziyeti ayr ca süperokside ba ml mekanizmalarla NF-κB gibi transkripsiyon faktörlerinin sal n - m n art rarak havayollar ndaki nötrofilik infiltrasyona katk da bulunur. KOAH'l sigara içenlerde sigara içmeyenlere göre bronfl epitellerinden sal nan MCP-1, TGFβ1 ve IL-8 miktarlar nda art fl oldu u gösterilmifltir 2. IL-8, IL-1 ve TNF-α gibi pro-inflamatuar sitokinler ile anti-inflamatuar sitokinlerden IL-10'un sigara içen ve KOAH'l hastalar n alveoler makrofajlar nda artt gözlemlenmektedir. TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-8 ve MCP-1 sigara içenlerin BAL s v s nda sigara içmeyenlere göre daha yüksek bulunmufltur. Sigara içenlerin alveoler makrofajlar nda IL-8'in yan s ra GRO-α ve ENA-78 gibi di er CXC kemokinlerde de art fl görülmektedir 2,21,22. nflamatuar Belirteçlerin Çal fl ld Örnekler KOAH ve di er solunum sistemi hastal klar nda inflamasyonu göstermek amac yla; bronfl biyopsisi, indükte balgam, BAL s v s ve ekspirasyon havas örneklerinde ölçümler yap lmaktad r 1. Bronfl Biyopsileri Bronfl biyopsileri, epitel, bazal membran, damar, konnektif yap lar, bazen düz kas ve submukozal bezler gibi havayollar bileflenlerini ve dokular n do rudan örnekleyebilmektedir 23. Balgam ve BAL'dan farkl olarak, dokular n de erlendirilmesini sa lar. Ancak bronfl biyopsilerinin de erlendirilmesi ile ilgili birçok sorun bulunmaktad r. Al nan proksimal hava yolu biyopsileri, periferal havayollar n ve akci er parenkimini tam anlam yla yans tmayabilir. Bronkoskopi invazif bir ifllem oldu u için çal flmalarda hastalar grupland rmak zordur. Özellikle tedavi etkilerini araflt ran çal flmalarda tedavi öncesi ve sonras iki biyopsi ifllemi gerektirdi i için her hastaya yap lmas kolay olmamaktad r 1. Bronfl biyopsileri esnas nda belirgin oksijen desatürasyonu ve hiperkapni görülebilece inden, kardiyak hastal klar gibi efllik eden hastal klar olanlarda bu ifllemleri yapmak risklidir 24. 67
Dispne 2007;2:65-71 KOAH'l hastalar n bronfl epitel hücrelerinde hastal n fliddetine paralel olarak NF-κB transkripsiyon faktörü aktivasyonu artmaktad r 25. KOAH hastalar n n bronfl biyopsilerinde histon deasetilaz (HDAC) aktivitesi ve sal n m KOAH' olmayan sigara içen ve içmeyen kiflilere göre daha düflüktür 26. Bronkoalveolar lavaj (BAL) BAL periferik akci er parenkimindeki inflamasyonu göstermektedir 24. KOAH'l hastalar n BAL hücre bileflenlerinde bask n olarak alveolar makrofajlar, nötrofiller, T lenfositler ve baz hastalarda da eozinofiller artmaktad r. Genel olarak, makrofaj ve nötrofil yüzdeleri KOAH' l larda, KOAH' olmayan sigara içen ve sigara içmeyenlere göre daha yüksek saptanmaktad r 1,27. BAL s v s nda birçok inflamatuar belirteç ölçülebilmektedir. Eozinofil katyonik protein (ECP), miyeloperoksidaz ve IL-8 seviyeleri KOAH'l larda ve sigara içen ancak KOAH'l olmayanlarda, sa l kl sigara içmeyenlere göre daha yüksektir. Bu çal flmalarda KOAH'dan ziyade sigaran n bu de iflikleri ortaya ç kard düflünülmektedir 1,2. Proteaz ve antiproteazlar BAL s v s nda saptanabilir. KOAH' ta normal sigara içenlere göre proteaz-antiproteaz dengesizli ini ortaya koyan total elastaz aktivitesinde art fl ve antielastaz aktivitesinde azalma görülmektedir 28. Tedavi etkinli ini araflt ran KOAH çal flmalar nda, inhale kortikosteroid tedavisiyle nötrofil ve lenfosit oranlar nda düflüfller görülmüfltür. Bununla beraber, uzun dönem takipleri kapsayan daha genifl çal flmalara ihtiyaç vard r 1. BAL sonuç olarak invazif bir ifllemdir ve bazen bronfl biyopsisinden daha fazla rahats zl a yol açabilir. Geçici atefl ve infeksiyon durumlar ortaya ç kabilir. S v n n geri al m KOAH'l larda genellikle daha az olmakta ve bazen ölçümler için yetersiz kalmaktad r. Bazen BAL ile elde edilen örneklerin supernatant kantifikasyonu ve BAL dilüsyonunda yap lan de iflikler sonuçlar etkileyebilmektedir 1,24. ndükte Balgam Birçok KOAH'l hasta spontan olarak uygun balgam ç - karabilmekle beraber, bu örneklerde ölü hücre oranlar yüksek olabilmektedir. Bu da yanl fl hücre say m ve hatal belirteç ölçüm sonucu verebilmektedir 29,30. Nebülize hipertonik SF inhalasyonundan sonra al nan indükte balgam örnekleri, proksimal havayolu BAL örneklerine benzer özelliktedir. fllem, beklenen FEV 1 'i % 30'dan daha düflük hastalarda bile tolere edilmekle beraber, beta-2 agonist premedikasyonuna ra men tamamen önlemeyen nefes darl klar görülebilmektedir 31,32. KOAH'l hastalar n indükte balgam nda nötrofiller, CD-8 T hücreleri, bazen de eozinofil say lar nda art fllar görülmektedir 33,34. Eozinofillerdeki art fl, efllik eden ast m birlikteli ini veya daha yüksek bronkodilatör cevab ve kortikosteroidden fayda görecek hasta alt gruplar n belirlemeye yard mc olmaktad r 1. KOAH'l hastalar n balgam nda artan IL-8 seviyeleri, havayollar nda bakteri yükü ve aktive nötrofillerden sal nan miyeloperoksidaz ile korelasyon gösterir. Nötrofillerden sal nan elastaz, epitel hücrelerinden IL-8 ve LT-B4 üretimini art r r 12. ndükte balgamda IL-6, IL-1β, TNF-α ve IL-8 artmaktad r ve bronfl epitellerinde monosit kemotaktik faktör- 1 (MCF-1) ve IL-8 sal n m art rmaktad r 16,17,33. Bizim çal flmam zda ise a r ve çok a r evre KOAH'l lar n indükte balgamlar nda IL-6, IL-8 ve TNF-α seviyeleri hafif ve orta evredeki hastalara göre anlaml oranda yüksek bulunmufltur 35. Bunun yan s ra, nötrofil elastaz, MMP-8 ve -9, ve MMP-12 gibi proteazlar da KOAH'l hastalar n indükte balgamlar nda artmaktad r 1. Her ne kadar indükte balgam örneklerini KOAH'l larda elde etmek göreceli olarak kolaysa da, inflamatuar hücre ve belirteç çal fl rken yaflanan sorunlar gözard edilemez. ndükte balgam öncelikle büyük havayollar n göstermektedir ve KOAH'ta görülen periferik bulgular tam olarak yans tmamaktad r. Hipertonik serum inhalasyonu havayollar nda nötrofilik inflamasyonu indükler, bazen bu etki 24 saate kadar uzayabilir. Bu dönemde tekrarlanan örnekler almak sonuçlar etkileyebilir. Balgam incelemesinde kullan lan, dithiothreitol balgamdaki sülfidril zincirlerini bozarak protein de iflikliklerine yol açabilir. Dithiothreitol ve proteaz inhibitörleri kullan m n n, KOAH' l lar n indükte balgamlar nda ölçülen birçok sitokin konsantrasyonlar nda belirgin yükselmelere neden oldu u gösterilmifltir 1,36,37. Ekshale Gazlar Ekspirasyon havas ndaki belirteçlerin ölçümü non-invazif olmas ve kolay tekrarlanabilir olmas nedeniyle tercih edilmektedir 38. Ekspirasyon havas ndaki nitrik oksid (eno, FeNO) ast mda genifl flekilde araflt r lm fl, havayolu inflamasyonuyla iliflkili oldu u ve kortikosteroid tedavisiyle azald gösterilmifltir. Bu yöntemle ilgili Avrupa ve Amerikan Solunum Derneklerinin k lavuzlar bulunmaktad r 39. Ancak KOAH'ta eno ölçümünün klinik yarar k s tl olup, alevlenme dönemleri d fl nda normal veya hafif yükselmeler görülebilmektedir. KOAH' ta eno art fl t pk eozinofillerdeki art fl gibi bronkodilatör ve kortikosteroid yan t ndaki art fl ile korelasyon gösterir. Son y llarda alveol ve özellikle küçük havayollar ndan sal nan periferik NO ölçümleri yap lmaktad r. Ancak bu yönteminde KOAH'ta inflamasyon ile hastal k fliddeti iliflkisi ve tedavi etkinli ini göstermesi aç s ndan daha ileri çal flmalara ihtiyac vard r 1,40,41. Karbon monoksit (CO) ölçümü ekspirasyon havas nda 68
H. GÜNEN ve S. S. HACIEVL YAG L kolay olmas na ra men, çevresel CO düzeyleri ve pasif sigaran n etkilerinden dolay yüksek oranda de iflken oldu undan pratik kullan m için kullan fll de ildir. E- tan, pentan gibi uçucu hidrokarbonlar ekshalasyon havas nda tespit edilebilir ve oksidatif stresin sonucu olarak lipid peroksidasyon belirteçleri olarak ortaya ç kar. Etan konsantrasyonlar KOAH'l larda hastal n derecesine parelel olarak artmaktad r. Ancak etan n ölçüm tekni i zor oldu u için klinik çal flmalarda kullan lacak kadar pratik de ildir 42. Konsantre edilmifl ekspirasyon havas (exhaled breath condensate [EBC]) yap lmas kolay olmas ve non-invazif olmas nedeniyle son y llarda s kl kla tercih edilmektedir. Bu yöntemle ilgili Avrupa Solunum Derne i k lavuz ç karm flt r 43. Ancak çok düflük belirteç konsantrasyonlar n n ölçümlerindeki de iflkenlikler bu tekni in de k s tlay c yönünü oluflturmaktad r. Oksidatif stres belirteçlerinden hidrojen peroksid (H 2 O 2 ) ve 8-isoprostane KOAH'l hastalar n EBC'lerinde yüksek saptanmaktad r. Lipid peroksidasyonundan elde edilen bir aldehid olan malonildialdehid KOAH'l larda KOAH' olmayan sigara içenlere göre daha yüksek saptanmaktad r. nflamasyon dokuyu daha asidik hale getirdi inden, KO- AH'l hastalar n ekshalasyon havalar nda ph daha düflük saptanmaktad r. IL-1, IL-6, and TNF-α'y içeren pro-inflamatuar sitokinler KOAH' n alevlenme dönemlerinde ekshalasyon havas nda daha yüksek tespit edilirken, baz önemli belirteçler EBC'lerde tam anlam yla ölçülememektedir. EBC ölçümlerinde yo unlaflt rma s ras nda su buhar n n yol açt farkl dilüsyonlar n, belirteç ölçüm sonuçlar nda oldukça yüksek oranlarda de iflkenliklere yol açt düflünülmektedir 1,44. KOAH Akut Ataklar nda nflamasyon KOAH akut ataklar esnas nda, balgam ve bronfl biyopsilerinde eozinofiller yüksek oranlarda saptanmaktad r. ndükte balgamda IL-6 ve IL-8 düzeyleri üç ve daha fazla atak geçirenlerde, iki ve daha az atak geçiren hastalara göre daha yüksektir. KOAH ata ndaki hastalarda RANTES mrna ekspresyonu, yüzey epiteli ve subepitelyal lenfomononükleer hücrelerde artmaktad r. Eotaksin ve RANTES gibi CC kemokinlerin artan sal n m KOAH ataklar nda eozinofiliyi art r r. KOAH'ta yüksek eozinofili kortikosteroid tedavisine iyi yan t ve efllik eden ast m varl n gösterebilmektedir 1,2,45. KOAH ve Ast m nflamasyonlar Aras ndaki Farkl l klar KOAH ve ast mdaki inflamatuar hücre ve belirteç da - l m yönünden farkl l klar vard r. Ast mda eozinofil ve CD-4 T (Th2) hücreler, KOAH'ta nötrofiller ve CD-8 T (Th1) hücreler ön plandad r. Ast mda IL-4, IL-5, IL-10 ve IL-13 gibi sitokinler, KOAH'ta IL-8, IL-1, IL-2, IFN, ve TNF-α salg lanmaktad r. Ancak baz KOAH hastalar nda eozinofilik inflamasyon da gözlenebilmektedir 1-3,46. KOAH'ta nflamasyona Yönelik laç Çal flmalar Kortikosteroidler KOAH'ta sitokin, kemokin ve proteazlar içeren inflamasyona etkili de ildir. Anti-inflamatuar tedavinin etkinli ini bronfl biyopsileri ile ölçen çal flmalar, inhale kortikosteroidlerin KOAH'ta havayolu inflamasyonu üzerindeki etkilerinin az oldu unu göstermifltir. Fosfodiesteraz-4 inhibitorleri veya kortikosteroid ve uzun etkili beta 2-agonist kombinasyonuyla elde edilen anti-inflamatuar tedavinin belli oranlarda etkili oldu u gösterilmiflse de, bu iyileflmenin fonksiyonel veya klinik iyileflme ile ba lant s gösterilememifltir 47-50. KOAH'ta inflamasyona yönelik birçok yeni ilaç çal flmas yap lmas na ra men, bu yeni ilaçlar n faz 3 ilaç gelifltirme çal flmalar nda etkinli ini henüz kan tlanamam flt r. Buna ra men özenle seçilen belirteçlerle hasta kontrollü klinik çal flmalar, erken faz çal flmalar, kan tsonuç ve ilaç gelifltirme çal flmalar sonucunda elde edilecek anlaml klinik bulgular eflli inde yap lacak faz 3 çal flmalar, ilaç gelifltirme çal flmalar na son noktay koyacakt r 1,50,51. Sonuç KOAH'ta akci erlerde inflamasyon süreciyle ilgili birçok çal flma yap lm fl ve her çal flmada birçok inflamatuar belirteç kullan lm flt r. Tüm bu çal flmalarda yüzbinlerce KOAH hastas n kapsayan verilere dayanarak, mevcut inflamatuar belirteçlerin önemli bir k sm n n klinik durumu ve tedavinin etkinli ini belirlemede duyarl l düflük bulunmufltur. Klinik kullan ma girecek belirteçlerin duyarl l yüksek olmal, kolay ölçülebilir olmal, ölçümler güvenilir ve tekrarlanabilir olmal d r. Ayn zamanda bu belirteçlerin, hastal n fliddeti ile iliflkisi ve tedavi etkinli ini belirlemede etkisi de olmal d r. Bu çal flmalar n sonucunda, sadece birkaç inflamasyon belirteçinin (balgamda nötrofil oran, balgamda IL-8 seviyesi ve TNF-α) hastal n geliflimi, a rl ve progresyonuyla iliflkisi saptanm flt r ve klinik kullan mda kullan labilece i yönünde bilgiler elde edilmifltir. nflamatuar belirteçlerin klinik çal flmalarda uygulanabilir olabilmesi için birçok hastay kapsayan çok merkezli çal flmalar n yap lmas gereklidir. 69
Dispne 2007;2:65-71 Kaynaklar 1. Barnes PJ, Chowdhury B, Kharitonov SA, et al. Pulmonary biomarkers in chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 2006; 174: 6-14. 2. Chung KF. Cytokines in chronic obstructive pulmonary disease. Eur Respir J 2001; 18: 50s-59s. 3. Chung KF. Cytokines. In: Barnes PJ, Drazen JM, Rennard S, Thomson NC, editors. Asthma and COPD: basic mechanisms and clinical management. London: Academic Press; 2002: 260-271. 4. Barnes PJ, Shapiro SD, Pauwels RA. Chronic obstructive pulmonary disease: molecular and cellular mechanisms. Eur Respir J 2003; 22: 672-688. 5. Qiu Y, Zhu J, Bandi V, et al. Biopsy neutrophilia, chemokine and receptor gene expression in severe exacerbations of COPD. Am J Respir Crit Care Med 2003; 168: 968-975. 6. Saetta M, Di Stefano A, Turato G, et al. CD8+ T-lymphocytes in peripheral airways of smokers with chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 1998; 157: 822-826. 7. Shapiro SD. The macrophage in chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 1999; 160: 29-32. 8. Finlay GA, O'Driscoll LR, Russell KJ, et al. Matrix metalloproteinase expression and production by alveolar macrophages in emphysema. Am J Respir Crit Care Med 1997; 156: 240-247. 9. O'Shaughnessy TC, Ansari TW, Barnes NC, Jeffery PK. Inflammation in bronchial biopsies of subjects with chronic bronchitis: inverse relationship of CD8- T lymphocytes with FEV 1. Am J Respir Crit Care Med 1997; 155: 852-857. 10. Saetta M, Di Stefano A, Maestrelli P, et al. Activated T- lymphocytes and macrophages in bronchial mucosa of subjects with chronic bronchitis. Am Rev Respir Dis 1993; 147: 301-306. 11. Panzner P, Lafitte JJ, Tsicopoulos A, et al. Marked upregulation of T lymphocytes and expression of interleukin- 9 in bronchial biopsies from patients with chronic bronchitis with obstruction. Chest 2003; 124: 1909-1915. 12. Riise GC, Larsson S, Lofdahl CG, Andersson BA. Circulating cell adhesion molecules in bronchial lavage and serum in COPD patients with chronic bronchitis. Eur Respir J 1994; 7: 1673-1677. 13. Schols AM, Buurman WA, Staal van den Brekel AJ, et al. Evidence for a relation between metabolic derangements and increased levels of inflammatory mediators in a subgroup of patients with chronic obstructive pulmonary disease. Thorax 1996; 51: 819-824. 14. Di FM, Barbier D, Mege JL, Orehek J. Tumor necrosis factor-alpha levels and weight loss in chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 1994; 150: 1453-1455. 15. Vernooy JH, Kucukaycan M, Jacobs JA, et al. Local and systemic inflammation in patients with chronic obstructive pulmonary disease: soluble tumor necrosis factor receptors are increased in sputum. Am J Respir Crit Care Med 2002; 166: 1218-1224. 16. Yamamoto C, Yoneda T, Yoshikawa M, et al. Airway inflammation in COPD assessed by sputum levels of interleukin- 8. Chest 1997; 112: 505-510. 17. Aaron SD, Angel JB, Lunau M, et al.granulocyte inflammatory markers and airway infection during acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 2001; 163: 349-355. 18. Broekhuizen R, Vernooy JH, Schols AM, et al. Leptin as local inflammatory marker in COPD. Respir Med 2005; 99: 70-74. 19. Mio T, Romberger DJ, Thompson AB, et al. Cigarette smoke induces interleukin-8 release from human bronchial epithelial cells. Am J Respir Crit Care Med 1997; 155: 1770-1776. 20. Dubar V, Gosset P, Aerts C, et al. In vitro acute effects of tobacco smoke on tumor necrosis factor-α and interleukin- 6 production by alveolar macrophages. Exp Lung Res 1993; 19: 345-359. 21. Kuschner WG, D'Alessandro A, Wong H, Blanc PD. Dosedependent cigarette smoking-related inflammatory responses in healthy adults. Eur Respir J 1996; 9: 1989-1994. 22. Morrison D, Strieter RM, Donnelly SC, et al. Neutrophil chemokines in bronchoalveolar lavage fluid and leukocyte conditioned medium from nonsmokers and smokers. Eur Respir J 1998; 12: 1067-1072. 23. Jeffery PK, Holgate SH, Wenzel SE. Methods for the assessment of endobronchial biopsies in clinical research: application to studies of pathogenesis and the effects of treatment. Am J Respir Crit Care Med 2003; 168: 1-17. 24. Hattotuwa K, Gamble EA, O'Shaughnessy T, Jeffery PK, Barnes NC. Safety of bronchoscopy, biopsy, and BAL in research patients with COPD. Chest 2002; 122: 1909-1912. 25. Di Stefano A, Caramori G, Capelli A, et al. Increased expression of NF-κB in bronchial biopsies from smokers and patients with COPD. Eur Respir J 2002; 20: 556-563. 26. Ito K, Ito M, Elliott WM, et al. Decreased histone deacetylase activity in chronic obstructive pulmonary disease. N Engl J Med 2005; 352: 1967-1976. 27. Pesci A, Balbi B, Majori M, et al. Inflammatory cells and mediators in bronchial lavage of patients with chronic obstructive pulmonary disease. Eur Respir J 1998; 12: 380-386. 28. Fujita J, Nelson NL, Daughton DM, et al. Evaluation of elastase and antielastase balance in patients with chronic bronchitis and pulmonary emphysema. Am Rev Respir Dis 1990; 142: 57-62. 70
H. GÜNEN ve S. S. HACIEVL YAG L 29. Bhowmik A, Seemungal TA, Sapsford RJ, et al. Comparison of spontaneous and induced sputum for investigation of airway inflammation in chronic obstructive pulmonary disease. Thorax 1998; 53: 953-956. 30. Tsoumakidou M, Tzanakis N, Siafakas NM. Induced sputum in the investigation of airway inflammation of COPD. Respir Med 2003; 97: 863-871. 31. Rytila PH, Lindqvist AE, Laitinen LA. Safety of sputum induction in chronic obstructive pulmonary disease. Eur Respir J 2000; 15: 1116-1119. 32. Paggiaro PL, Chanez P, Holz O, et al. Sputum induction. Eur Respir J 2002; 20: 3s-8s. 33. Keatings VM, Collins PD, Scott DM, Barnes PJ. Differences in interleukin-8 and tumor necrosis factor-α in induced sputum from patients with chronic obstructive pulmonary disease or asthma. Am J Respir Crit Care Med 1996; 153: 530-534. 34. Brightling CE, Monteiro W, Ward R, et al. Sputum eosinophilia and short-term response to prednisolone in chronic obstructive pulmonary disease: a randomized controlled trial. Lancet 2000; 356: 1480-1485. 35. Hacievliyagil SS, Gunen H, Mutlu LC, et al. Association between cytokines in induced sputum and severity of chronic obstructive pulmonary disease. Respir Med 2006; 100: 846-854. 36. Nightingale JA,Rogers DF, Barnes PJ. Effect of repeated sputum induction on cell counts in normal volunteers. Thorax 1998; 53: 87-90. 37. Kelly MM, Keatings V, Leigh R, et al. Analysis of fluidphase mediators. Eur Respir J 2002; 20: 24s-39s. 38. Kharitonov SA, Barnes PJ. Exhaled markers of pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 2001; 163: 1693-1772. 39. ATS/ERS. Recommendations for standardized procedures for the online and offline measurement of exhaled lower respiratory nitric oxide and nasal nitric oxide, 2005. Am J Respir Crit Care Med 2005; 171: 912-930. 40. Maziak W, Loukides S, Culpitt S, et al. Exhaled nitric oxide in chronic obstructive pulmonary disease.am J Respir Crit Care Med 1998; 157: 998-1002. 41. Agusti AG, Villaverde JM, Togores B, Bosch M. Serial measurements of exhaled nitric oxide during exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease. Eur Respir J 1999; 14: 523-528. 42. Paredi P, Kharitonov SA, Leak D, et al. Exhaled ethane, a marker of lipid peroxidation, is elevated in chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 2000; 162: 369-373. 43. Horvath I, Hunt J, Barnes PJ. ERS/ATS Task Force. Exhaled breath condensate: methodological recommendations and unresolved questions. Eur Respir J 2005; 26: 523-548. 44. Gessner C, Scheibe R, Wotzel M, et al. Exhaled breath condensate cytokine patterns in chronic obstructive pulmonary disease. Respir Med 2005; 99: 1229-1240. 45. Wedzicha JA, Seemungal TA, MacCallum PK, et al. Acute exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease are accompanied by elevations of plasma fibrinogen and serum IL-6 levels. Thromb Haemost 2000; 84: 210-215. 46. Jeffery PK. Structural and inflammatory changes in COPD: a comparison with asthma. Thorax 1998; 53:129-136. 47. Hattotuwa KL, Gizycki MJ, Ansari TW, et al. The effects of inhaled fluticasone on airway inflammation in chronic obstructive pulmonary disease: a double-blind, placebocontrolled biopsy study. Am J Respir Crit Care Med 2002; 165: 1592-1596. 48. Verhoeven GT, Hegmans JP, Mulder PG, et al. Effects of fluticasone propionate in COPD patients with bronchial hyperresponsiveness. Thorax 2002; 57: 694-700. 49. Gamble E, Grootendorst DC, Brightling CE, et al. Antiinflammatory effects of the phosphodiesterase 4 inhibitor cilomilast (Ariflo) in chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 2003; 168: 976-982. 50. Barnes PJ. Future therapies. In: Barnes PJ, Drazen JM, Rennard S, Thomson NC, editors. Asthma and COPD: basic mechanisms and clinical management. London: Academic Press; 2002. 641-656. 51. Franciosi LG, Page CP, Celli BR, et al. Markers of exacerbation severity in chronic obstructive pulmonary disease. Respir Res 2006; 7: 74. (http://respiratory research.com/ content/7/1/74). 71