Αλληλεπιδράσεις ενδοθηλιακής διαταραχής, φλεγμονής και αγγειογένεσης σε ασθενείς με δρεπανοκυτταρική νόσο

Abstract

The phenotypic diversity of the disease presents a remarkable degree of clinical heterogeneity as the frequency of clinical complications varies significantly either with the person itself during a period of time or between different people. Multiple studies have led to the definition of a complex process involving multiple cells, inflammatory stimuli and vascular endothelium. The main feature responsible for all the complications of sickle cell disease is the intracellular polymerization of HbS, in conditions of oxygen deficiency during the passage of red cells through microcirculation.The purpose of this study is to evaluate angiogenesis, the level of endothelial dysfunction, inflammation, coagulation and iron overload in patients with HbS/βthal, their dynamics under the influence of hydroxyurea and to assess possible correlations.We included in our study 89 patients with HbS/ βthal in steady state selected from the Thalassemia and Sickle Cell Center ‘LAIKON’ University General Hospital. Twenty healthy individuals were included in the control group. Immuno-enzymatic immunoturbidimetric assays performed in the Biochemistry Laboratory of Agia Sofia Children’s Hospital, were used to measure the serum levels of GDF-15, Hepcidin-25, PlGF, vWF, Adamts-13, LDH, hs-CRP, ferritin and D-Dimer. We used Statgrafics Plus Centurion XV 5.1 for Windows for the statistic analysis of our results.The levels of GDF-15, PLGF, vWF, LDH, hs-CRP, ferritin, and D-dimers were elevated compared to healthy controls, reflecting the inflammatory, hemolytic and hypercoagulable state of the disease. Conversely, the levels of Hepcidin-25 and Adamts-13 were lower in patients compared to the controls. No significant differences were observed in the measured markers under the effect of hydroxyurea, with the exception of the levels of GDF-15 and Hepcidin-25 which showed a significant increase in hydroxyurea treated patients. This could be attributed to the higher proportion of HbS/β0 patients in this group, where HU has only partially suppressed ineffective erythropoiesis.Significant level of endothelial dysfunction and coagulation activation was found. GDF-15 levels correlated with markers of hemolysis, iron overload, inflammation, coagulation, endothelial dysfunction, angiogenesis and pulmonary hypertension.Our study highlights the interplay among endothelial dysfunction, tissue ischemia, ineffective erythropoiesis and inflammation in HbS/βthal patients even at a prolonged steady state. Our findings demonstrate for the first time an important multi-factorial role of GDF-15 in patients with HbS/βthal, strengthening the importance of GDF-15 in the pathophysiology of the disease.

Η φαινοτυπική έκφραση της νόσου παρουσιάζει αξιοσημείωτο βαθμό κλινικής ετερογένειας καθώς η συχνότητα εμφάνισης των περισσότερων κλινικών επιπλοκών ποικίλλει σημαντικά τόσο με το χρόνο στο ίδιο άτομο όσο και μεταξύ διαφορετικών ατόμων. Πολλαπλές και δυναμικές έρευνες οδήγησαν στην οριοθέτηση σήμερα μιας πολύπλοκης διαδικασίας στην οποία συμμετέχουν πολλαπλά κύτταρα, φλεγμονώδη ερεθίσματα και το αγγειακό ενδοθήλιο. Το κύριο γεγονός, υπεύθυνο για όλες τις επιπλοκές της δρεπανοκυτταρικής νόσου είναι ο ενδοκυτταρικός πολυμερισμός της HbS, σε συνθήκες έλλειψης οξυγόνου κατά την διέλευση των ερυθρών από την μικροκυκλοφορία. Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν να αξιολογηθούν η αγγειογένεση, ο βαθμός ενδοθηλιακής δυσλειτουργίας, φλεγμονής και αναποτελεσματικής ερυθροποίησης, ο πηκτικός μηχανισμός και η επίδραση του φορτίου σιδήρου σε ασθενείς διπλούς ετεροζυγώτες για την ΔΝ και τη β-θαλασσαιμία, η δυναμική τους υπό την επίδραση της υδροξυουρίας και η μελέτη των μεταξύ τους συσχετίσεων. Στη μελέτη εντάχθηκαν 89 ασθενείς διπλοί ετεροζυγώτες για την δρεπανοκυτταρική νόσο και μεσογειακή αναιμία (HbS/βthal) σε φάση ηρεμίας, προερχόμενοι από το Κέντρο Αναφοράς Πρόληψης Θαλασσαιμίας και Δρεπανοκυτταρικής Νόσου του ΓΝΑ “ΛΑΙΚΟ”. Συμμετείχαν επίσης 20 υγιή άτομα. Μελετήθηκαν τα επίπεδα στον ορό των GDF-15, Hepcidin-25, PlGF, vWF, Adamts-13, LDH, hs-CRP, φερριτίνη και D-Dimer. Ο προσδιορισμός των επιπέδων των μορίων έγινε με ανοσοενζυματικές και ανοσοθολοσιμετρικές μεθόδους στο Εργαστήριο Βιοχημείας του Νοσοκομείου Παίδων “ Αγία Σοφία” και στο Τμήμα Αιμοδοσίας του Νοσοκομείου “Αρεταίειο”. Όλες οι στατιστικές διαδικασίες εκτελέστηκαν χρησιμοποιώντας την έκδοση 5.1 του Statgrafics Plus Centurion XV για Windows (Graphic Software System). Στους ασθενείς σε φάση ηρεμία τα επίπεδα των GDF-15, PlGF, vWF, LDH, hs-CRP, φερριτίνη και D-Dimers βρέθηκαν αυξημένα σε σχέση με τους υγιείς μάρτυρες αντικατοπτρίζοντας το φλεγμονώδη, αιμολυτικό και υπερπηκτικό χαρακτήρα της νόσου. Αντίθετα τα επίπεδα των Hepcidin-25 και Adamts-13 στους ασθενείς βρέθηκαν μειωμένα σε σχέση με την ομάδα ελέγχου. Δεν παρατηρήθηκαν ουσιαστικές διαφορές στα υπό μελέτη μόρια υπό την επίδραση της υδροξυουρίας με εξαίρεση τα επίπεδα των GDF-15 και Hepcidin-25 τα οποία παρουσίασαν σημαντική αύξηση στους ασθενείς με υδροξυουρία, πιθανότατα λόγω μεγαλύτερης αναλογίας HbS/β0 ασθενών σε αυτή την ομάδα στην οποία η HU καταστέλλει εν μέρει την μη αποδοτική ερυθροποίηση. Βρέθηκε σημαντικού βαθμού ενδοθηλιακή δυσλειτουργία και ενεργοποίηση της πήξης. Διαπιστώθηκε συσχέτιση του GDF-15 με δείκτες της αιμόλυσης, του φορτίου σιδήρου, τη φλεγμονής, τη πήξης, της ενδοθηλιακής δυσλειτουργίας, της αγγειογένεσης καθώς και με την πνευμονική υπέρταση. Η μελέτη μας τονίζει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ ενδοθηλιακής δυσλειτουργίας, ιστικής ισχαιμίας, μη αποδοτικής ερυθροποίησης και φλεγμονής σε ασθενείς με HbS/βthal σε παρατεταμένη φάση ηρεμίας ενώ για πρώτη φορά διαπιστώνεται ο πολυπαραγοντικός ρόλος του GDF-15 και ενισχύεται η σημασία του στη παθοφυσιολογία της νόσου.