Οξειδωτική βλάβη του DNA στο άσθμα

Abstract

Background: Lung cytotoxic mechanisms trigger the release of perforin and granzymes, causing oxidative DNA damage that ultimately leads to apoptosis. These effects, although demonstrated in COPD, have not been investigated in patients with asthma and in particular in patients with asthma who smoke. Our aim was to measure perforin, granzyme A, granzyme B, and 8-OHdG expression in sputum from smoking and nonsmoking patients with asthma, compared with smoking and nonsmoking control subjects. Methods: Perforin, granzyme A, granzyme B, and 8-OHdG expression levels were detected by enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA) in induced sputum specimens. Results: Perforin expression was increased in 40% of smokers and 45% of smoking patients with asthma and in only 7% of nonsmoking patients with asthma (p=0,004), compared with control subjects’ values. In contrast, granzymes A and B levels were increased in 40% of patients in all three groups vs control subjects. Finally, 8-OHdG levels were elevated in 35% of smoking patients with asthma, in 20% of smokers, and in only 10% of nonsmoking patients with asthma. Statistical analysis revealed a positive correlation between granzyme A (p=0,001) and granzyme B (p= 0,006) expression levels and the number of pack-years in smoking patients with asthma. Conclusions: Asthma cytotoxic immune response is mainly represented by granzymes A and B, whereas in smoking patients with asthma perforin and 8-OHdG are additionally involved, resembling the immune response in COPD.

Εισαγωγή: Η οξειδωτική βλάβη του DNA και ο αποπτωτικός μηχανισμός μέσω της απελευθέρωσης περφορίνης και γκρανζυμών από τα κυτταροτοξικά κύτταρα, αποτελούν μηχανισμούς που ήδη έχουν αποδειχθεί σε ασθενείς με Χρόνια Αποφρακτική Πνευμονοπάθεια (ΧΑΠ). Παρόμοιοι μηχανισμοί ωστόσο δεν έχουν διερευνηθεί σε ασθενείς με άσθμα και ειδικότερα σε καπνιστές ασθματικούς.Σκοπός: Ο προσδιορισμός επιπέδων της περφορίνης ,των γκρανζυμών Α, και Β και της 8-OHdG στο υπερκείμενο πτυέλων ασθενών με ήπιο και μέτριο επιμένον άσθμα (καπνιστών και μη καπνιστών) σε σύγκριση με υγιείς (καπνιστές και μη καπνιστές). Μέθοδοι: Τις κύριες ομάδες μελέτης αποτέλεσαν 50 ασθενείς με διάγνωση Χρόνιου Βρογχικού Άσθματος με βάση τα κριτήρια και την ταξινόμηση των Παγκόσμιων Οδηγιών για το Άσθμα, (GINA), καθώς και μια κύρια ομάδα ελέγχου, 20 υγιών μαρτύρων.Η ομάδα των ασθματικών αποτελούνταν από μια υποομάδα 20 καπνιστών ασθματικών, ηλικίας 41.3 ± 11.6 έτη και μια υποομάδα 30 μη καπνιστών με άσθμα, ηλικίας 47.4 ± 21 έτη. Την ομάδα ελέγχου αποτέλεσαν δέκα ενεργείς καπνιστές και δέκα μη καπνιστές υγιείς εθελοντές χωρίς γνωστή νόσο αεραγωγών και με φυσιολογικές λειτουργικές δοκιμασίες πνευμόνων.Σε όλους τους μετέχοντες στη μελέτη πραγματοποιήθηκαν λειτουργικές δοκιμασίες πνευμόνων. Επιπλέον έγινε λήψη επαγόμενων πτυέλων στο υπερκείμενο των οποίων μελετήθηκαν τα επίπεδα έκφρασης περφορίνης, γκρανζύμης Α, Β και 8-OHdG με δοκιμασία ELISA.Αποτελέσματα: Στατιστικά σημαντικά αυξημένη βρέθηκε η έκφραση της περφορίνης στην ομάδα των καπνιστών ασθματικών συγκριτικά με όλες τις υπόλοιπες τρεις ομάδες (p=0,015). Στατιστικά σημαντικά αυξημένη βρέθηκε η έκφραση της γκρανζύμης Α (p=0.049) και της γκρανζύμης Β (p =0.028) στους ασθματικούς σε σύγκριση με τους υγιείς μάρτυρες. Επιπλέον, στατιστικά σημαντική διαφορά βρέθηκε όσον αφορά στα επίπεδα έκφρασης της γκρανζύμης Β (p = 0016), της περφορίνης (p =0,026) και της 8-OHdG (p = 0,021) μεταξύ των ασθματικών καπνιστών και των μη καπνιστών. Τέλος, στατιστικά σημαντική διαφορά βρέθηκε μόνο στα επίπεδα έκφρασης της γκρανζύμης Β (p=0,014) μεταξύ των καπνιστών σε σύγκριση με τους μη καπνιστές της ομάδας ελέγχου.Στην ανάλυση κατά στρώματα, αυξημένα βρέθηκαν τα ποσοστά έκφρασης της περφορίνης στο 40-45% των δειγμάτων στις 2 ομάδες του καπνίσματος, και μόνο στο 7% στους ασθενείς με άσθμα (p 0,004). Σε αντίθεση, τα επίπεδα των γκρανζυμών Α και Β ήταν αυξημένα σε όλες τις τρεις ομάδες, αν και το ποσοστό των καπνιστών ασθματικών με αυξημένες τιμές ήταν ελαφρώς υψηλότερο από ότι στους ασθενείς με άσθμα. Τέλος, τα επίπεδα της 8-OHdG ήταν αυξημένα στο 35% των καπνιστών ασθματικών και σε χαμηλότερα ποσοστά στους μη καπνιστές ασθματικούς και στους καπνιστές (10% και 20% αντίστοιχα).Συμπεράσματα: Σύμφωνα με την αρχική μας υπόθεση, δείξαμε ότι το άσθμα στους καπνιστές εμφανίζει διαφορετική κυτταροτοξική δραστηριότητα από το άσθμα στους μη καπνιστές. Προηγούμενες μελέτες αναφέρουν αυξημένη δραστικότητα των CD8 + Τ-λεμφοκυττάρων και της περφορίνης σε δείγματα πτυέλων καπνιστών με ή χωρίς ΧΑΠ σε σύγκριση με υγιείς μη καπνιστές. Επιπλέον, πρόσφατες μελέτες ανέδειξαν αυξημένη οξειδωτική βλάβη του DNA σε ασθενείς με ΧΑΠ. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι η κυτταροτοξική δραστικότητα στους πνεύμονες των καπνιστών ασθματικών αυξάνεται μαζί με την οξειδωτική βλάβη του DNA, κάτι που παρατηρείται και στην ΧΑΠ. Εν κατακλείδι, δείξαμε ότι, οι καπνιστές ασθματικοί φαίνεται να παρουσιάζουν μια διαφορετική απάντηση, με τη συμμετοχή όχι μόνο των γκρανζυμών αλλά και της περφορίνης και της 8-OHdG προσομοιάζοντας τους μηχανισμούς της ΧΑΠ.