Astımlı Olgularda Konvansiyonel Tedavinin ve Erdosteinin Oksidatif Stres Üzerine Etkisi Adil Can GÜNGEN, Figen ATALAY, H. Canan HASANOĞLU, Ayşegül KARALEZLİ Atatürk Göğüs Hastalıkları ve Göğüs Cerrahisi Eğitim ve Araştırma Hastanesi, ANKARA ÖZET Çalışmamızda astım olgularında, tedavi öncesi ve sonrasında oksidatif stresin düzeyini ve bu düzeye mukolitik bir ilaç olup aynı zamanda da antioksidan aktivitesi olduğu düşünülen erdosteinin ek bir katkısı olup olmadığını araştırmayı amaçladık. Oksidatif stresi malondialdehid (MDA) düzeyi ile, antioksidan savunma sistemini de süperoksid dismutaz (SOD) aktivitesi ile değerlendirdik. Çalışmaya Ağustos 2003-Şubat 2004 tarihleri arasında hastanemize başvuran hafif ve orta derecede astımı olan 9 (%21.9) u erkek, 32 (%78.1) si kadın toplam 41 hasta alındı. Çalışma plasebo kontrollü çift-kör olarak yapıldı. Olguların tedavi öncesi ve sonrası 15. günde serumlarında MDA ve SOD düzeylerine bakıldı. Tedavi öncesi ve sonrası MDA düzeyleri sırasıyla 13.32 ± 8.43 ve 11.19 ± 8.76 nmol/ml; SOD düzeyleri 7.71 ± 4.04 ve 8.20 ± 3.60 U/mL idi. Tedavi sonrasındaki SOD düzeylerindeki artış anlamlı bulunmazken, MDA düzeylerindeki düşme istatistiksel olarak anlamlı bulundu (p< 0.05). Çalışmaya alınan olgular randomize olarak iki gruba ayrıldı. Grup 1 de (erdostein alan) tedavi öncesi ve sonrası SOD farkı 0.46 ± 2.59, grup 2 de (plasebo alan) 0.52 ± 2.77 (p= 0.611); grup 1 de MDA farkı 2.22 ± 5.02, grup 2 de 2.03 ± 4.43 (p= 0.72) olarak bulundu. Sonuç olarak; astımlı hastalarda tedavi ile oksidatif streste azalma, antioksidan aktivitede ise artış olduğu belirlendi. Tedaviye ek olarak verilen iki haftalık erdostein tedavisinin antioksidan aktivite açısından bir katkı sağlamadığı belirlendi. ANAHTAR KELİMELER: Astım, erdostein, antioksidan, oksidatif stres SUMMARY THE EFFECT OF CONVENTIONAL TREATMENT AND ERDOSTEINE ON OXIDATIVE STRESS IN ASTHMA PATIENTS The purpose of this study was to evaluate the level of oxidative stress before and after treatment in asthma patients, and also to define whether erdosteine, a mucolytic agent with antioxidant activity, has an additional benefit to treatment. We analyzed oxidative stress by using malondialdehyde (MDA) level and antioxidant defense system by using superoxide dismutase (SOD) activation. We prospectively studied 41 (9 male, 32 female) consecutive mild to moderate asthma patients who were treated in our hospital between August 2003 and February 2004. Patients were divided into two groups randomly. The study was planned as double-blinded placebo confirmed study. MDA levels and SOD activity were detected in serum of patients before and after 15 day period of treatment. MDA levels at baseline and after the therapy were found 13.32 ± 8.43 and 11.19 ± 8.76 nmol/ml, and SOD activity were found 7.71 ± 4.04 and 8.20 ± 3.60 U/mL, respectively. Although there was no significant increase in the SOD activity after the therapy, we found statistically significant reduction in the level of MDA in each group (p< 0.05). In the patients of group 1 who had taken erdostein and group 2, the differences in SOD activity at baseline and after the therapy were 0.46 ± 2.59 and 0.52 ± 2.77 (p= 0.611), respectively and the differences in MDA level were 2.22 ± 5.02 and 2.03 ± 4.43 (p= 0.72), respectively. As a conclusion; we found 103
Güngen AC, Atalay F, Hasanoğlu HC, Karalezli A. a reduction in oxidative stress and increase in antioxidant activity with treatment in asthma patients. It is shown that; erdosteine,that was given additional to standard therapy for two weeks, did not have any significant advantage on antioxidant activity. KEY WORDS: Bronchial asthma, erdosteine, antioxidant, oxidative stress GİRİŞ Astım hava yollarının etyolojisi bilinmeyen inflamatuvar bir hastalığıdır. Son zamanlarda astımlı hastalarda hava yollarında oksidatif stres ve serbest oksijen radikallerinde artış ile birlikte olan spesifik inflamatuvar anormallikler saptanmıştır (1,2). Oksidatif stres, oksidanlara karşı antioksidan kapasitenin azalması ve/veya oksidanların artması olarak tarif edilmektedir. Biyolojik sistemlerde elektron alan moleküllere oksidan veya serbest oksijen radikali denir (3). Serbest radikallerin hücresel hasar oluşturma mekanizmalarından biri ve en önemlisi hücre membranlarında neden oldukları lipid peroksidasyonudur. Malondialdehid (MDA) bir lipid peroksidasyon ürünüdür. MDA nın proteinlerle, RNA, DNA ve fosfolipidlerle ilişkisi hem plazma membranları hem de intraselüler harabiyete neden olabilir (3,4). Astımlı hastaların plazmasında, ekshalasyon havasında ve bronkoalveoler lavaj (BAL) sıvısında lipid peroksidasyon ürünlerinde artış saptanmaktadır (5-7). Serbest oksijen radikallerinin meydana getirdiği hasarı önlemek için birçok savunma mekanizması gelişmiştir. Bunlar antioksidan savunma sistemleri olarak bilinir. Süperoksid dismutaz (SOD) serbest radikal birikimini önleyen başlıca antioksidan sistemdir. Astımlı hastalarda akciğerde SOD aktivitesinde azalma vardır (7-10). Şimdiye kadar astımlı hastalarda iyi biyoyararlanımı olan, etkili bir antioksidan tedavi bulunamamıştır. Erdostein; asetil sistein ile aynı gruptan bir tiyol derivesidir. Mukoaktif bir ilaç olan erdosteinin aynı zamanda antioksidan aktivitesi olduğu da düşünülmektedir (11). Çalışmamızda astım olgularında, tedavi öncesi ve sonrasında oksidatif stresin düzeyini ve oksidatif strese, mukolitik bir ilaç olup aynı zamanda da antioksidan aktivitesi olduğu düşünülen, erdosteinin ek bir katkısı olup olmadığını araştırmayı amaçladık. Oksidatif stresi MDA düzeyi ile, antioksidan savunma sistemini de SOD aktivitesi ile değerlendirdik. GEREÇ ve YÖNTEM Çalışmamız prospektif olarak Ağustos 2003-Şubat 2004 tarihleri arasında Atatürk Göğüs Hastalıkları ve Göğüs Cerrahisi Eğitim ve Araştırma Hastanesi ne başvuran yatarak ya da ayaktan tedavi gören daha önce tanı almış ya da yeni tanı konan, 9 (%21.9) u erkek, 32 (%78.1) si kadın toplam 41 gönüllü astım hastasında yapıldı. Çalışma plasebo kontrollü çift-kör tasarlandı. Astım tanısı; öykü, semptomlar, fizik muayene, atopinin varlığı, solunum fonksiyon testleri (SFT) ve reversibilite testi ile konuldu. Çalışmaya alınan astımlı hastalarda başka bir sistemik hastalık, aktif sigara içimi, gebelik, laktasyon ve sistemik steroid kullanımı olmamasına dikkat edildi. Tedavi başlangıcında total IgE ve total eozinofil düzeyleri ölçüldü. SFT ler yapıldı, akciğer grafisi çekildi. Tedavi başlangıcında ve tedavinin 15. gününde tüm olgularda serumda SOD ve MDA düzeyleri bakıldı. Çalışmaya alınan olgular randomize olarak iki gruba ayrıldı. Olgulara iki hafta süresince günde iki kez üzerinde A ve B yazan kutulardan alınan her ikisi de erdostein 300 mg ambalajında görünen kapsüllerden verildi. A kutusundaki ilaç grup 1 e, B kutusundaki ilaç grup 2 ye uygulandı. Olgularımıza astım ağırlık derecelerine göre inhaler steroid, β 2 -agonist ve antibiyotik tedavisi başlandı. Çalışmaya alınan olgulara çalışma hakkında bilgi verildi ve onay alındı. SFT ler aynı teknisyen tarafından, oturur pozisyonda, Vmax 229 (sensormedics, USA) marka spirometri cihazı ile ATS kurallarına uygun olarak yapıldı. Zorlu ekspirasyon manevrası üç kez tekrarlandı ve içlerinde en iyi değerler seçildi. Serum total IgE, Pharmacia CAP cihazı kullanılarak floresan enzim immünassay yöntemi ile ölçüldü. IgE için üst sınır 100 IU/mL olarak kabul edildi. MDA ve SOD Olgulardan tedavi öncesi ve tedavinin 15. gününde SOD ve MDA düzeylerini değerlendirmek için 5 cc venöz kan alındı. Santrifüj edilerek serumlar -40 C lik 104
Astımlı Olgularda Konvansiyonel Tedavinin ve Erdosteinin Oksidatif Stres Üzerine Etkisi soğutucuda saklanarak Gazi Üniversitesi Tıp Fakültesi Biyokimya Anabilim Dalı nda çalışıldı. Serum MDA düzeyleri Yoshioka nın tiobarbitürik asit (TBA) metodu kullanılarak spektrofotometre ile tespit edildi (12). SOD (SOD activity tool, Cayman Chemical Company, USA) aktivitesi, ksantin-ksantin oksidaz sistemi ile üretilen süperoksidin, nitroblue tetrazoliumu (NBT) indirgemesi esasına dayanarak ölçüldü. Oluşan süperoksid radikalleri NBT yi indirgeyerek renkli formazan boyayı oluşturur. Bu kompleks 560 nm de maksimum absorbans verir (13). İstatistiksel Değerlendirme İstatistiksel analiz için SPSS 10.0 istatistik programı kullanıldı. Ortalama değerler, standart sapma, x 2 testi, Wilcoxon iki örnek testi ve Mann-Whitney U testi kullanıldı. SONUÇLAR Çalışmaya alınan ve inhaler steroid, β 2 -agonist, gereğinde antibiyotik tedavisine ek olarak erdostein tedavisi alan gruptaki (grup 1) 21 olgunun 4 (%19.05) ü erkek, 17 (%80.95) si kadındı. Erdostein tedavisi yerine plasebo kapsül alan gruptaki (grup 2) 20 olgunun 5 (%25) i erkek, 15 (%75) i kadındı. Olguların genel özellikleri Tablo 1 de izlenmektedir. İki grup arasında bu özellikler yönünden anlamlı bir fark saptanmadı (p> 0.05). Tablo 2 de olguların başlangıç ve tedavi sonrası SOD ve MDA düzeyleri izlenmektedir. Tedavi sonrasındaki SOD düzeylerindeki artış anlamlı bulunmazken, MDA düzeylerindeki düşme istatistiksel olarak anlamlı bulundu. İki grup karşılaştırıldığında ise anlamlı fark saptanmadı. Grup 1 ve grup 2 olgular tedavi sonrası tedavi öncesine göre ortaya çıkan SOD ve MDA düzeylerinin farkları yönünden karşılaştırıldığında ise her iki grup arasında anlamlı fark saptanmadı (p> 0.05) (Tablo 3). Eozinofilisi olan ve olmayan gruplar arasında SOD artışı (x 2, p= 0.848) ve MDA da düşme açısından (x 2, p= 0.489) istatistiksel olarak anlamlı bir fark saptanmadı. Astımın derecesi (hafif-orta) ile SOD düzeyinde artış açısından (x 2, p= 0.646) bir fark saptanmazken, MDA düzeyinde azalış (x 2, p= 0.02) açısından istatistiksel olarak anlamlı fark saptandı. Tablo 1. Olguların genel özellikleri. Grup 1 Grup 2 Özellikler (n= 21) (n= 20) p Yaş ortalaması (yıl) 39.8 ± 11.96 43.05 ± 11.01 0.981 Kanda eozinofil yüksekliği ( 300/mm 3 ) 8 5 0.505 IgE yüksekliği (IU/mL) 7 10 0.350 Ailede atopi ve astım 13 13 1 Sigara öyküsü 3 8 0.08 FEV 1 (%) 76.9 ± 16.8 82.7 ± 15.9 0.265 FVC (%) 82.8 ± 14.6 90.1 ± 19.7 0.194 PEF (%) 67.09 ± 13.3 77.80 ± 16.2 0.028 Tablo 2. Grup 1 ve grup 2 olgularda başlangıç ve tedavi sonrası SOD ve MDA düzeylerinin karşılaştırılması. Tedavi başlangıcı Tedavi sonrası p Grup 1 SOD ortalama (U/mL) 7.67 ± 4.45 8.13 ± 3.71 0.121 MDA ortalama (nmol/ml) 12.24 ± 6.50 10.01 ± 7.09 0.03 Grup 2 SOD ortalama (U/mL) 7.75 ± 3.69 8.28 ± 3.57 0.376 MDA ortalama (nmol/ml) 14.46 ± 10.06 12.42 ± 10.28 0.014 105
Güngen AC, Atalay F, Hasanoğlu HC, Karalezli A. Tablo 3. Grup 1 ve grup 2 olgularının tedavi sonrasının tedavi öncesine göre ortaya çıkan SOD ve MDA farklarının karşılaştırılması. Ortalama farkı Grup 1 Grup 2 p SOD 0.4638 ± 2.59 0.5240 ± 2.77 0.611 MDA 2.2248 ± 5.02 2.0365 ± 4.43 0.725 TARTIŞMA Astımda artmış oksidatif stres varlığı ve hastalığın patogenezinde oksidanların potansiyel rol oynadığı birçok çalışmada gösterilmiştir (2,14,15). Serbest oksijen radikalleri lipid peroksidasyonunu başlatarak, protein yapısını bozarak ve hücre membranlarından araşidonik asit salınımını arttırarak hem direkt hem de indirekt yollardan hava yolu düz kaslarının kasılmasına yol açar. Ayrıca, sekresyonları ve vasküler permeabiliteyi, kemoatraktanların salınımını artırır. Beta-adrenerjik reseptör fonksiyonunu bozarak ve epitelyum harabiyetine yol açarak hava yolu reaktivitesini artırır (1). MDA organizmada lipid peroksidasyonunun en önemli göstergelerinden birisidir. Oluşan lipid peroksitlerinin serum düzeylerinin astımlı hastalarda kontrol grubuna göre belirgin olarak arttığı pek çok çalışmada gösterilmiştir. Lipid peroksitlerdeki yükselme oksidatif stresin arttığının en önemli göstergelerinden biridir (15). Astım akut atakları artmış hava yolu inflamasyonu ile ilişkilidir. Hem sistemik hem de lokal olarak atak sırasında oksidatif stresin arttığına dair kanıtlar mevcuttur (16). Yapılan çalışmalarda akut atak sırasında MDA düzeyleri stabil döneme göre yüksek bulunmuştur (17). Bizim olgularımızda da tedavi öncesi MDA değerleri yüksekti ve tedavi sonrasında düşme saptandı (p< 0.05). Astımlı hastaların akciğer hücrelerini oksidan hasardan koruyan antioksidan defans mekanizması vardır (2,18). Ataklar sırasında antioksidan kapasitede belirgin azalma görülmektedir (16). Antioksidan enzim aktivitesinin göstergelerinden SOD aktivitesi bronşiyal epitelde %50, BAL hücrelerinde %25, bronşiyal fırçalamada %50 oranında azalma göstermektedir (10). Yine astımlı çocuklarda yapılan bir çalışmada atak sırasında SOD düzeylerinin düşük olduğu bildirilmiştir (19). Amatini ve Safarian yaptıkları üç ayrı çalışmada serum SOD aktiviteleri açısından astımlılarda kontrol grubuna göre bir fark saptamamışlardır (20). Bizim olgularımızın SOD düzeyi her ne kadar tedavi sonrası dönemde tedavi öncesi değere göre yükselmiş olsa da bu istatistiksel olarak anlamlı bulunmadı. Oksidan-antioksidan denge üzerine astım ilaçlarının etkileri araştırılmıştır. Glikokortikoidler in vitro ortamda eozinofillerden oksidan üretimini inhibe etmeseler de inhale glikokortikoidler astımlı hastaların ekshalasyon havasında H 2 O 2 düzeyini azaltmaktadır (21,22). Hanta ve arkadaşlarının çalışmalarında hafif astımlı olgularda inhale steroidlerin oksidan-antioksidan denge üzerine etkileri araştırılmış; MDA ve SOD düzeyleri arasında bir fark bulunamamıştır (23). Mevcut çalışmalara rağmen glikokortikoid tedavisinin astımlı bireylerde oksidanantioksidan denge üzerine etkisi olup olmadığı anlaşılamamıştır (1). İn vitro ortamda kısa ve uzun etkili β 2 -agonistlerin; nötrofil ve eozinofiller üzerinden antioksidan etkiye sahip olduğu görülmüş, fakat bu antioksidan etkiye ulaşmak için çok yüksek konsantrasyonlara gereksinim duyulmuştur. Bu nedenle bu etkinin klinik önemi belirsizdir (24). Bugün için piyasadaki astım ilaçları hastalığın tedavisinde genel olarak etkilidir, fakat oksidatif stres üzerindeki etkileri tam olarak kanıtlanamamıştır (1). Biz çalışmamızda; tüm hastalarımızda tedavi sonrasında MDA düzeylerinde azalma, SOD düzeyinde de istatistiksel olarak anlamlı olmasa da yükselme olduğunu saptadık. Bu da oksidatif streste azalma ile antioksidan aktivitede düzelmeyi göstermektedir. Tedavi profilimizde β 2 -agonist, inhaler steroid ve antibiyotik olduğu için bu ilaçların kombine etkileri ile hastalığın bizzat kontrol altına alınmış olmasının oksidatif stresi azaltan etkenler olduğu düşünüldü. Çalışmada kullanılan erdostein KOAH tedavisi için geliştirilmiş asetil sistein ile aynı gruptan olan bir tiyol derivesidir. Üç aktif metabolit içerir ve bunlardan Met I diğer iki metabolite göre daha fazla mukolitik ve antioksidan aktiviteye sahiptir. Braga ve arkadaşları Met I in 2.5-10.20 µg/ml konsantrasyonda anlamlı olarak oksidatif patlamayı inhibe ettiğini ve bu etkisini N-asetil sistein gibi gerçekleştirdiğini göstermişlerdir (25). Diğer bir çalışmada da 106
Astımlı Olgularda Konvansiyonel Tedavinin ve Erdosteinin Oksidatif Stres Üzerine Etkisi erdostein Met I in 5-10 µg/ml lik konsantrasyonlarının β 2 -agonistler ile birlikte uygulandığında oksidatif streste azalmaya yol açtığı gösterilmiştir (26). Biz çalışmamızda erdostein tedavisi alan ve almayan iki grup arasında oksidatif stres göstergesi olan SOD ve MDA düzeylerinde istatistiksel olarak anlamlı bir fark saptamadık. Bu nedenle iki haftalık erdostein tedavisinin astım tedavisinde semptomatik iyilik dışında antioksidan aktivite açısından ek bir faydasının olmadığı düşünüldü. Sonuç olarak; astımlı hastalarda tedavi ile oksidatif streste azalma, antioksidan aktivitede ise artış olduğu belirlendi. Henüz astım patogenezinde oksidanantioksidan dengesizliğine ilişkin görüş birliği bulunmasa da çalışmamızın sonuçları bu dengesizliği destekler niteliktedir. Ancak tedaviye ek olarak verilen iki haftalık erdostein tedavisinin antioksidan aktivite açısından bir katkı sağlamadığı düşünüldü. Daha uzun süreli erdostein tedavisinin antioksidan etkinliğinin araştırılması için yeni çalışmalar gerekmektedir. KAYNAKLAR 1. Caramori G, Papi A. Oxidants and asthma. Thorax 2004; 59:170-3. 2. Barnes PJ. Reactive oxygen species and airway inflammation. Free Radic Biol Med 1990;9:235-43. 3. Cohrane CG. Cellular injury by oxidants. Am J Med 1991; Suppl 3:23-9. 4. Niki E. Antioxidants in relation to lipid peroxidation. Chem Phys Lipids 1987;44:227-53. 5. Calhoun WJ, Reed HE, Moest DR, Stevens CA. Enhanced superoxide production by alveolar macrophages and air-space cells, airway inflammation, and alveolar macrophage density changes after segmental antigen bronchoprovacation in allergic subjects. Am Rev Respir Dis 1992;145:317-25. 6. Kanazawa H, Kurihara N, Hirata K, Takeda T. The role of free radicals in airway obstruction in asthmatic patients. Chest 1991;100:1319-22. 7. MacNee W. Oxidative stres and lung inflammation in airway disease. Eur J Pharmacol 2001;429:195-207. 8. Joseph BZ, Routes JM, Borish L. Activites of superoxide dismutases and NADPH oxidase in neutrophils obtained from asthmatic and normal donors. Inflammation 1993; 17:361-70. 9. Vachier I, Diamon M, Doveen C. Increased oxygen species generation in blood monocytes of asthmatic patients. Am Rev Respir Dis 1992;146:1161-6. 10. Comhair SA, Bhathena PR, Dweik RA, et al. Rapid loss of SOD activity during antigen induced asthmatic response. Lancet 2000;355:624. 11. Kerry L. Erdosteine. Drugs 1996;52:875-81. 12. Yoshioka T, Kawada K, Shimoda T, Mori M. Lipid peroxidation in maternal and cord blood and protective mechanism against activated oxygen toxicity in the blood. Am J Obstet Gynecol 1979;135:372-6. 13. Sun Y, Oberley LW, Li Y. A simple method for clinical assay of superoxide dismutase. Clin Chem 1988;34:497-500. 14. Smith LS, Houston M, Anderson J. Increased levels of glutathione in bronchoalveolar lavage fluid from patients with asthma. Am Rev Respir Dis 1993;147:1461-4. 15. Rahman I, Mac Nee W. Reactive oxygen species. In: Barnes PJ, Drazen J, Rennard S, et al (eds). Asthma and COPD. London: Academic Press, 2002;243-54. 16. Global Initiative for Asthma. Global strategy for asthma management and prevention. NHLBI/WHO Workshop Report. NIH publication 02-3659. Bethesda MD: NHLBI, 2002. 17. Rahman I, Marrison D, Donaldson K, Mac Nee W. Systemic oxidative stres in asthma, COPD, and smokers. Am J Respir Crit Care Med 1996;154:1055-60. 18. Drowski R. Oxidant stress in asthma. Thorax 2000;55: 51-3. 19. Shanmugasundaram KR, Kumar SS, Rajajee S. Excessive free radical generation in the blood of children suffering from asthma. Clin Chim Acta 2001;305:107-14. 20. Amatuni VG, Safarian MD. Metabolic aspects of differential diagnosis of chronic asthmatic bronchitis and asthma. Ter Arkh 1986;58:12-4. 21. Kharitonov SA, Barnes PJ. Exhaled markers of pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 2001;163:1693-722. 22. Kharitonov SA, Barnes PJ. Biomarkers of some pulmonary diseases in exhaled breath. Biomarkers 2002;7:1-32. 23. Hanta I, Kuleci S, Canacankatan N, Kocabaş A. The oxidant-antioxidant balance in mild asthmatic patients. Lung 2003;181:347-52. 24. Gillissen A, Wickenburg D, van Zwoll D, Schultze-Werninghaus G. Beta2 agonist have antioxidant function in vitro 2. The effect of beta2 agonists on oxidant mediated cytotoxicity and on superoxide anion generated by human PMNL. Respiration 1997;64:23-8. 25. Braga PC, Sasso DM, Zuccotti T. Assessment of the antioxidant activity of the SH metabolite I of erdosteine on human neutrophil oxidative bursts. Drug Res 2000;50: 739-46. 26. Sasso D, Bovio C, Culici M, et al. Antioxidant effect of salbutamol increased by Met I erdosteine. Drug Expt Clin Res 2002;28:147-54. Yazışma Adresi Figen ATALAY Atatürk Göğüs Hastalıkları ve Göğüs Cerrahisi Eğitim ve Araştırma Hastanesi Keçiören/ANKARA e-mail: figendr@hotmail.com 107