ÖZET
Anemi olmadan demir eksikliği olan hastalar ile oksidatif durumu etkileyen tiyol disülfid dengesi arasındaki ilişkinin ortaya konulması amaçlanmıştır.
Pediatri polikliniğinde başvuran 5-15 yaş aralığı demir eksikliği (n=35) olan grup ile yaş ve cinsiyet uyumlu sağlıklı kontrol grubunun (n=36) oluşturduğu toplam 71 olgu çalışmaya dahil edildi. Demir eksikliği tanısı, yaş ve cinsiyete göre normal hemoglobin seviyesine sahip olup, ferritin değeri <12 ng/mL altında olan hastalara konuldu.
Demir eksikliği grubunda ferritin düzeyi 11,01±0,89 ng/mL iken, kontrol grubunda ise 25,27±2,57 ng/mL idi (p<0,001). Demir eksikliği grubunda nativ tiyol ve total tiyol değerleri anlamlı olarak düşükken (p<0,001 ve p<0,001, sırasıyla), disülfid, disülfid/nativ tiyol ve disülfid/total tiyol değerleri anlamlı olarak yüksekti (p<0,001, p<0,001 ve p<0,001, sırasıyla). Ferritin düzeyi ile sadece total tiyol düzeyi arasında pozitif korelasyon mevcuttu (r=0,330, p=0,049).
Bu çalışmada anemi olmadan da demir eksikliğinin oksidatif strese neden olduğu izlendi.
Giriş
Demir dünyada en sık bulunan element olmasına rağmen demir eksikliği (DE) dünyada en sık karşılaşılan beslenme sorunudur ve çocukluk çağı anemisinin en sık nedenidir. Çocuklarda DE daha çok yetersiz beslenmeden kaynaklanmaktadır (1,2). Çocukluk çağında büyümenin ve gelişmenin devam etmesi, özellikle belli yaş gruplarında (büyümenin hızlı olduğu dönemler, kız çocuklarda ergenlikteki fizyolojik kayıplar) demir gereksinimde artış gözlenmesi nedeniyle DE ile sık olarak karşılaşılmaktadır. Dünya’da en sık süt çocukluğu döneminde, özellikle 6-24 aylar arasında, ikinci ve üçüncü sıklıkta ise okul çağı ve preadölesan dönemde görülmektedir (3). Dünya Sağlık Örgütü’nün raporuna göre DE anemisi, gelişmekte olan ülkelerde yaklaşık 3,5 milyar insanı etkilemektedir (4). DE; tüm vücut demir düzeyinin, normal hemoglobin (Hb) yapımı yanında, demir içeren enzimleri oluşturabilmesi ve diğer görevlerinin yerine getirilmesi için gerekli olan demir düzeyinden daha az olması durumudur. DE anemisi ise ağır DE sonucu oluşur ve son basamaktır. DE anemisi çocukluk çağı hematolojik hastalıklarının en yaygınıdır (5-7).
Genelde DE ve DE anemisi kavramları karıştırılmaktadır. Anemi gelişmeden de DE’den söz edilebilir. Bir kişide demir durumunun ortaya konulması için depo demirin durumu bilinmesi gereklidir. DE anemisinde hem oksidan miktarının artması hem de antioksidan enzim kapasitesinin azalmasına bağlı olarak oksidatif stresin arttığı kabul edilmektedir (8). DE sadece Hb üretimini etkilemekle kalmaz aynı zamanda sitokrom, miyoglobin, katalaz ve peroksidaz gibi demir içeren diğer proteinlerin üretimine de etki eder. İn vitro yapılan çalışmalarda DE olan kişilerin eritrositlerinin hidrojen perokside maruz bırakıldığında normal hücrelerden daha kolay parçalandığı saptanmıştır. Bu durum DE olan kişilerin eritrositlerinde oksidatif hasara karşı koruyucu mekanizmalarda bozukluk olduğunu gösterir (9). Ferritin bir taraftan serbest demir şelasyonu yaparak oksidatif strese karşı koruyucu iken diğer taraftan ortama serbest demir salarak oksidatif stresi artırır (10).
Dinamik tiyol-disülfid dengesi (TDD) tiyol düzeyindeki artış ve disülfid düzeylerindeki azalma antioksidan aktivite yönünde değerlendirilirken, tam tersi değişiklikler ise oksidan aktivitenin artması lehine değerlendirilir. TDD dengesindeki değişiklikler antioksidan koruma, detoksifikasyon, uyarı iletimi, apopitoz, enzimatik aktivite regülasyonu, transkripsiyon faktörlerinin regülasyonu ve hücresel sinyal mekanizmalarında önemli ve kritik rolü vardır (11,12). Ayrıca, dinamik TDD’nin birçok hastalık için önemi ortaya konulmakta olup ve TDD’nin birçok hastalığın patogenezinde etkisi olduğunun kanıtları gösterilmeye başlamıştır. Bu hastalıklar diabetes mellitus (DM), kardiyovasküler hastalıklar (KVH), kanser, romatoid artrit, kronik böbrek yetersizliği, kazanılmış immün yetmezlik sendromu, Parkinson, Alzheimer hastalığı, Friedreich ataksisi, multipl skleroz, amyotrofik lateral skleroz ve karaciğer hastalıklarıdır (13-22). Son yıllarda yayınlanan Erel ve ark.’nın (23) bulduğu bir yöntem ile TDD değerlendirmeleri otomatik metodlarla yapılabilmektedir.
Bu çalışmada 5-15 yaş DE tespit edilip, anemi tespit edilmeyen hastalarda enflamasyon ve oksidatif durumu gösteren hematolojik ve biyokimyasal parametrelerin karşılaştırılması amaçlanmıştır.
Gereç ve Yöntem
Beş-on beş yaş DE tespit edilip anemi tespit edilmeyen hastalar ile yaş uyumlu sağlıklı kontroller arasındaki enflamasyon ve oksidatif durumu gösteren TDD’nin karşılaştırılmasını amaçlayan bu çalışma Nisan 2015-Eylül 2015 ayları arasında yapılmıştır.
Çalışma Gruplarının Seçimi
Pediatri anabilim dalı polikliniğinde izleme alınan DE (n=35) olan ve sağlam çocuk polikliniğine sünnet ve adenoid cerrahisi öncesi başvuran kan alınması gereken sağlıklı kontrol grubunun (n=36) oluşturduğu toplam 71 olgu alındı. Çalışmaya alınan hastaların yaş aralığı 5-15 yaş olarak belirlendi. DE tanısı; yaş ve cinsiyete göre normal Hb seviyesine sahip olup, ferritin değeri <12 ng/mL altında olan hastalara konuldu (24).
Çalışmadan Dışlanma Kriterleri
Aşağıdaki özelliklere sahip olgular çalışma kapsamından çıkarıldı (25,26).
1. Kronik veya geçirilen enfeksiyonu olan, parazitoz tanısı almış ve tedavisi henüz tamamlanmamış hastalar,
2. Anemisi olup vitamin B12 veya folik asit vitamini eksikliği saptanan hastalar,
3. Demir tedavisi ile allerjik reaksiyon gelişen veya bu şekilde öyküsü olanlar,
4. Çalışma öncesi herhangi bir demir preperatı kullanmış olan, oral demir tedavisini son 3 ayda, parenteral demir tedavisini son 1 ayda alan hastalar,
5. Vitamin kullanan hastalardır.
Laboratuvar Analizi
Çalışmaya katılan tüm çocuklardan tam kan sayımı için EDTA’lı tüpe 2 mL venöz kan örneği alındı. Ferritin düzeyi, TDD değerlerinin tespiti için düz polistren tüpe 4 mL venöz kan örneği alındı. Serum demirinin sabahları yüksek, akşamları düşük olarak saptanması nedeniyle kan örnekleri sabah 09-10 saatleri arasında alındı. Kan örneklerinden tam kan sayım ve ferritin değerleri aynı gün çalışıldı. TDD çalışmaları için düz tüpe alınan kanlar 4000 devirde 5 dakika santrifüj edildi, ayrılan serumları -20 °C’de çalışmanın yapıldığı güne kadar saklandı.
Tam kan sayımı Coulter Gen-S system (Coulter Corp, Miami, USA) ile ferritin düzeyi immulite 2000 cihazında immulite 2000 F kiti (DPC, Los Angeles, USA) ile bakıldı (27).
Etik Kurul İzni
31.11.2015 tarihli Ufuk Üniversitesi Yerel Etik Kurul kararı ile “5-15 yaş DE tespit edilip anemi tespit edilmeyen hastalar ile yaş uyumlu sağlıklı kontroller arasındaki enflamasyon ve oksidatif durumu gösteren hematolojik ve biyokimyasal parametrelerin karşılaştırılması” isimli çalışma etik kurulca incelenerek uygun bulunmuştur (karar no: 31.11.2015).
İstatistiksel Analiz
Sonuçların istatistiksel değerlendirilmesi için Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) 17 (SPSS, Chicago, IL) paket programı kullanıldı. Verilerin normal dağılıma uygunluğu “Kolmogorov-Smirnov” normallik testi ile incelendi. Sonuçlar ortalama±standart sapma şeklinde verildi. Normal dağılıma sahip olmayan özellikler ise ortalama değer (minimum-maksimum değer) şeklinde verilmiştir. Normal dağılıma uyan sürekli değişkenleri karşılaştırmak için parametrik test (bağımsız Student’s t-testi) kullanıldı. Katerorik değişkenler sayı ve yüzde olarak verilmiştir. Kategorik verileri karşılaştırmak için ki-kare veya Fisher’s Exact test kullanılmıştır. Ferritin düzeyinin düşüklüğü ile korele olabilecek TDD parametreleri değerlendirbilmek amacıyla Pearson korelasyon analizi kullanıldı. P<0,05 düzeyi istatistiksel olarak anlamlı kabul edildi.
Bulgular
Çalışmaya yaşları 5-15 yaş arasında, DE tanısı alan 35 çocuk ile sağlıklı 36 çocuk olmak üzere toplam 71 çocuk alındı. DE grubunda olan çocukların yaş ortalaması, cinsiyet dağılımı ve vücut kitle indeksi açısından, kontrol grubundaki bu parametreler açısından farklılık saptanmadı (p=0,622, p=0,806 ve p=0,948, sırasıyla). Her iki grubun demografik özellikleri Tablo 1’de gösterilmiştir.
Her iki grup arasında Hb, hematokrit, beyaz küre sayısı ve kırmızı hücre sayısı açısından anlamlı farklılık yoktu (p=0,654, p=0,387, p=0,279, p=0,685, sırasıyla). DE grubunda ferritin düzeyi 11,01±0,89 ng/mL iken, kontrol grubunda ise 25,27±2,57 ng/mL idi (p<0,001). Grupların tam kan sayımları ve ferritin parametreleri Tablo 1’de gösterilmiştir.
Tablo 1’de ise DE olan hasta grubu ile kontrol grubu arasındaki tiyol disülfid parametreleri gösterilip, gruplararası karşılaştırmalar gösterilmiştir. Nativ tiyol (Şekil 1) ve total tiyol (Şekil 2) değerleri anlamlı olarak düşükken (p<0,001 ve p<0,001, sırasıyla), disülfid (Şekil 3), disülfid/nativ tiyol ve disülfid/total tiyol değerleri anlamlı olarak yüksekti (p<0,001, p<0,001 ve p<0,001, sırasıyla).
Tablo 2’de ise ferritin düşüklüğü ile korele olabilecek TDD değişkenlerinin analizi gösterilmiştir. Ferritin düşüklüğü ile sadece total tiyol düzeyi ile pozitif korelasyon mevcutken (r=0,330, p=0,049); nativ tiyol, disülfid, disülfid/nativ tiyol, disülfid/total tiyol ve nativ tiyol/total tiyol değerleri için korelasyon analizi açısından anlamlılık yoktu (r=0,306, p=0,070; r=-0,251, p=0,140; r=-0,282, p=0,095; r=-0,287, p=0,090; r=-0,042, p=0,807, sırasıyla).
Tartışma
DE anemisi gelişmekte olan ülkelerde daha sık olmakla beraber, gelişmiş ülkeler için de halen sorun olmaya devam etmektedir. Klinik olarak DE’nin bulguları dokulara oksijenin ulaşmasındaki eksikliğe ve dokudaki demir deposunun yetersizliğine bağlı oluşmaktadır. Çocuklarda DE ve DE anemisi gelişme geriliğine, davranış bozukluklarına ve geri dönüşümsüz öğrenme yetisinde bozulmalara neden olmaktadır. DE anemisi tedavi edilse bile bilişsel yetilerdeki değişiklikler düzelmemektedir. Bu nedenle demir profilaksisi ve anemi gelişmeden DE’nin erken dönemde tanınması ve tedavisi nörokognitif bozuklukları önlemede son derece önemlidir (1). DE anemisi tanısında kullanılan klasik parametreler içinde en değerli kabul edilen ferritin, akut faz reaktanı olarak yükseldiği için özellikle hem DE anemisi hem de enflamatuvar durumların birlikte olduğu olgularda tanıda güçlük yaşanmaktadır. Plazmadaki serbest demirin hücre membranları üzerinde doğrudan ya da dolaylı olarak oksidan stres etkisi bulunmaktadır (28).
Oksidatif stres, serbest radikal ile antioksidan sistem arasındaki dengenin bozulması olarak tanımlanır. Karbonhidrat, yağ ve protein metabolizması üzerine olumsuz etkisi vardır. Oksidatif stres KVH ve enfeksiyöz hastalıklar, kanser, diyabet ve nörodejeneratif patolojilerle bağlantılıdır. DE anemisinin oksidan-antioksidan sistemi etkileyebileceği belirtilmiştir. Bu radikaller hücre için çok toksik olup bugün için pek çok hastalığın (ateroskleroz, iskemi-reperfüzyon hasarı, gastrit, kanser, akut ve kronik akciğer hastalıkları) patogenezinde rol oynadığına inanılan reaktif moleküllerdir. Ortamda oksijen redüksiyon ürünleri ve yüksek miktarda demir olması durumu prooksidan durum olarak yorumlanabilir ve hücrenin oksidan strese açık olduğunun göstergesidir (29). Bu değişiklikler demir tedavisi ile düzeltilebilir. Literatürde DE anemisi olan hastalarda görülen oksidatif stres ve antioksidan savunma mekanizması hakkında çok az bilgi bulunmaktadır, bazı çalışmalarda oksidatif stresin negatif yönde bozulduğu gösterilirken, bazı çalışmalarda ise değişikliğe uğramadığı gösterilmiştir (30-36).
Aslan ve ark.’nın (8) yaptığı başka bir çalışmada DE anemisi olan 22 kadın ve sağlıklı 22 kadında periferal DNA hasarı ve plazma total antioksidan kapasite araştırılmıştır. DE anemisinde lenfosit DNA hasarı kontrol grubundan daha yüksek, total antioksidan kapasite daha düşük bulunmuştur. Oksidatif stresin artmasının DNA hasarına neden olması DE anemisinin patogenezinde oksidatif stres ve DNA hasarının rol aldığını göstermektedir (8).
McAnulty ve ark.’nın (37) yaptıkları çalışmada anemik olmayan fakat düşük demir depoları olan ve demir depoları normal olan hastalara demir tedavisi verilmiştir. Serum selenyum ve glutatyon peroksidaz konsantrasyonları düşük demir depoları olan olgularda yeterli demir depoları olan olgulardan farklı bulunmamıştır. Düşük demir depoları olan olgularda serum selenyum ve glutatyon peroksidaz konsantrasyonları tedavi öncesi ve sonrası değişiklik göstermemiştir (37). Gropper ve ark. (38) ise anemik olmayan DE olan hastalarda demir tedavisi öncesi ve tedaviden 8 hafta sonra oksidatif hasarı değerlendirmişlerdir. DE olan grupta tedavi öncesi lipid hidroperoksit ve protein karbonil düzeyinin kontrol grubundan farklı olmadığı görülmüştür. Oral demir tedavisinden 8 hafta sonra da plazma lipit hidroperoksit ve protein karbonil konsantrasyonunda önemli değişiklik olmadığı saptanmıştır. Çalışmada oral demir tedavisinin oksidatif hasarla ilişkili olmadığı bulunmuştur (38). Hamed ve ark. (39) yaptığı çalışmada anemi gelişmeden demir tedavisinin verilmesinin, bu hastalardaki oksidatif durumu düzelttiği gösterilmiştir. Bizim hasta popülasyonumuza benzer hasta grubunda yapılan üstte belirtilen makalenin aksine, bizim çalışma popülasyonumuzda nativ tiyol, total tiyol ve disülfid değerlerindeki değişiklikler, anemisi olmayan kontrol grubuna göre oksidatif stresin değiştiğini öne sürecek nitelikteydi.
Bektas ve ark. (40) yaptığı bir çalışma da TDD’nin inme ve ciddiyeti ile ilişkili oldığu gösterilmiştir. Ates ve ark. (41) yaptığı bir çalışmada tip 1 DM olan hastalarda kontrol grubuna göre tiyol oksidasyonunun arttığı gösterilmiş olup, bu durum kronik enflamasyon ve hiperglisemiye bağlanmıştır. Topal ve ark. (42) yaptığı bir çalışmada, DE anemisi olan çocuklarda TDD bozukduğu gösterilmiştir. Bizim çalışmamızda da DE olan grupta nativ tiyol ve total tiyol değerleri belirgin olarak düşükken, disülfid düzeyleri belirgin olarak yüksekti. Bu tablo da, anemi oluşmadan da DE’de tiyol oksidasyonun değiştiğini yani oksidatif stresin ortaya çıktığını göstermektedir.
Ferritin bir taraftan serbest demir şelasyonu yaparak oksidatif strese karşı koruyucu iken diğer taraftan ortama serbest demir salarak oksidatif stresi artırır. Yapılan bir çalışmada serum ferritin konsantrasyonu ile idrarda oksidatif hasar ve onarımı gösteren biomarker olan 8-hidroksideoksiguanozin ilişkisi incelenmiş ve serum ferritin seviyesi ile 8-hidroksideoksiguanozin konsantrasyonu arasında pozitif ilişki gösterilmiştir (10). Bizim çalışmamızda da ferritin düşüklüğünün TDD’yi gösteren değişkenler arasında sadece total tiyol düzeyi ile pozitif korelasyonu mevcutken, TDD’nin diğer değişkenleri açısından korelasyonu mevcut değildi.
Çalışma Kısıtlılıkları
Tek merkezli yapılmasından dolayı çalışmaya alınan hasta sayısının az olması ve demir eksikliği anemisi tanısına sahip çocuklardan oluşan bir grup ile karşılaştırma yapılamaması çalışmanın kısıtlılıklarındandır. Ayrıca, oksidatif stresin diğer laboratuvar parametreleri ile kıyaslanamaması da ayrı bir kısıtlıklıktır.
Sonuç
Sonuç olarak bu çalışmada anemi olmadan da DE’nin TDD üzerinden gösterilerek oksidatif strese neden olduğu izlendi. Çalışmamız çocukluk çağı ani olmayan DE anemisinde TDD’nin nasıl değiştiğini gösteren ilk çalışma olduğu için önem taşımaktadır. TDD parametre ölçümleri güvenilir, pratik ve maliyeti ucuz metodlardır. Bu sayede oksidatif durumu gösteren birçok parametrenin ölçümüne gerek kalmamaktadır. Olgu sayısının artırılması ve düşük Hb seviyesine sahip DE anemilerinin incelenmesi ile farklı sonuçlara ulaşılabileceğini düşünmekteyiz.
Etik
Etik Kurul Onayı: 31.11.2015 tarihli Ufuk Üniversitesi Yerel Etik Kurul kararı ile “5-15 yaş DE tespit edilip anemi tespit edilmeyen hastalar ile yaş uyumlu sağlıklı kontroller arasındaki enflamasyon ve oksidatif durumu gösteren hematolojik ve biyokimyasal parametrelerin karşılaştırılması” isimli çalışma etik kurulca incelenerek uygun bulunmuştur (karar no: 31.11.2015).
Hasta Onayı: Çalışmamıza dahil edilen tüm hastalardan bilgilendirilmiş onam formu alınmıştır.
Hakem Değerlendirmesi: Editörler kurulu dışından olan kişiler tarafından değerlendirilmiştir.
Yazarlık Katkıları
Cerrahi ve Medikal Uygulama: Ş.E., C.E., Ö.E., Konsept: Ş.E., C.E., Ö.E., Dizayn: Ş.E., C.E., Ö.E., Veri Toplama veya İşleme: Ş.E., C.E., Ö.E., Analiz veya Yorumlama: Ş.E., C.E., Ö.E., Literatür Arama: Ş.E., C.E., Ö.E., Yazan: Ş.E., C.E., Ö.E.
Çıkar Çatışması: Yazarlar bu makale ile ilgili olarak herhangi bir çıkar çatışması bildirmemiştir.
Finansal Destek: Çalışmamız için hiçbir kurum ya da kişiden finansal destek alınmamıştır.