Study of endothelial adhesion molecules in patients with haemoglobinopathies

Abstract

Hemoglobinopathies are the most common single gene disorders worldwide, characterised by decreased (Thalassaemias) or abnormal (i.e. Sickle Cell Disease) globin chain synthesis. The role of endothelial activation in Sickle Cell Disease has been shown through many studies. However, there are only few in vitro studies concerning Thalassaemia. The purpose of this study was to determine the levels of certain endothelial activation markers which possibly interfere in the pathophysiology of Sickle Cell Disease and Thalassaemias. We included in our study 35 patients with Thalassaemia Intermedia (TI) and 28 patients with Sickle Cell Disease (SCD), selected from the Laboratory of Human Genetics of Athens University (Choremio Laboratory) and the First Department of Internal Medicine of the Medical School of Athens. 20 healthy individuals were included in the control group. Immuno-enzymatic assays, performed in the Biochemistry Laboratory of “Aghia Sophia” Children’s Hospital, were used to measure the serum levels of sICAM-1, sVCAM-1, thrombomoduline (sTM), P and E selectin, as well as the levels of two inflammation markers, CRP and serum amyloid (SAA). We used STATGRAFICS PLUS 5.1 for Windows (Graphic Software System) for the statistic analysis of our results. In the group of patients with SCD in steady state, the levels of endothelial activation markers were increased, confirming the activation and malfunction of the endothelium layer. Levels of CRP and SAA were also increased, reflecting the inflammation state of these patients. Treatment with hydroxyuria helped decrease the levels of sICAM, sVCAM και sΤΜ, but not significantly, whereas venesections did not result in any change. Furthermore, we did not observe any correlation of the levels of the above mentioned molecules with the degree of patients’ anemia. In the group of patients with TI, the levels of endothelial activation markers were increased, showing, as in the SCD group, endothelial activation. Levels of CRP and SAA were also increased, as a result of chronic inflammation of these patients. Treatment with hydroxyuria or splenectomy did not decrease the levels of the above mentioned molecules. Finally, as in the SCD group, we did not observe any correlation with the degree of patients’ anemia. As a conclusion, the results of this study confirm the role of endothelial activation in the pathophysiology of SCD and indicate that similar mechanisms, which have previously been described in patients with β-Thalassaemia Major, are implied in the pathogenesis of TI.Οι αιμοσφαιρινοπάθειες αποτελούν αυτοσωμικά κληρονομικά νοσήματα που προκαλούν κυρίως ποσοτικές (Μεσογειακά Σύνδρομα) αλλά και ποιοτικές (πχ ρεπανοκυτταρική Νόσος) διαταραχές της σύνθεσης των πολυπεπτιδικών αλυσίδων της αιμοσφαιρίνης. Ο ρόλος του ενεργοποιημένου ενδοθηλίου στη ρεπανοκυτταρική Νόσο έχει αποδειχτεί μέσα από πολυάριθμες μελέτες. Σε ό,τι αφορά τα Μεσογειακά Σύνδρομα, οι αντίστοιχες μελέτες είναι πιο περιορισμένες και παραμένουν κυρίως σε εργαστηριακό επίπεδο. Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν ο προσδιορισμός των επιπέδων των μορίων-δεικτών ενεργοποίησης του ενδοθηλίου που πιθανά να εμπλέκονται στην παθοφυσιολογία της ρεπανοκυτταρικής Νόσου και των Μεσογειακών Συνδρόμων και η μελέτη των μεταξύ τους συσχετίσεων. Στη μελέτη περιελήφθησαν 35 ασθενείς με Ενδιάμεση Μεσογειακή Αναιμία (ΕΜΑ) και 28 ασθενείς με ρεπανοκυτταρική Νόσο ( Ν), προερχόμενοι από τη Μονάδα Αναιμιών του Εργαστηρίου Ιατρικής Γενετικής του Πανεπιστημίου Αθηνών (Χωρέμειο Εργαστήριο) και της Α Παθολογικής Κλινικής του Πανεπιστημίου Αθηνών. Συμμετείχαν επίσης 20 υγιείς μάρτυρες. Μελετήθηκαν τα επίπεδα στον ορό των sICAM-1, sVCAM-1, θρομβομοντουλίνης (sTM), P και E σελεκτίνης, όπως και τα επίπεδα των CRP και S-αμυλοειδούς (SAA) ως δείκτες φλεγμονης. Ο προσδιορισμός των επιπέδων των μορίων έγινε με ανοσοενζυματικές μεθόδους στο Εργαστήριο Βιοχημείας του Νοσοκομείου Παίδων « Αγία Σοφία ». Για τη στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα STATGRAFICS PLUS 5.1 for Windows (Graphic Software System). Στους ασθενείς με Ν τα επίπεδα των μορίων προσκόλλησης του ενδοθηλίου στον ορό, σε συνθήκες ηρεμίας («steady state»), βρέθηκαν αυξημένα σε σχέση με τους υγιείς μάρτυρες, επιβεβαιώνοντας την ενεργοποίηση και τη δυσλειτουργία του ενδοθηλίου ακόμα και στους ασθενείς που βρίσκονται εκτός περιόδου ενεργού κρίσης. Αυξημένα βρέθηκαν επίσης τα επίπεδα CRP και SAA, αντικατοπτρίζοντας το φλεγμονώδη χαρακτήρα της νόσου. Η λήψη υδροξυουρίας πιθανά να βελτιώνει το βιολογικό προφίλ των ασθενών, καθώς στην αντίστοιχη ομάδα τα επίπεδα sICAM, sVCAM και sΤΜ βρέθηκα ελαττωμένα, αλλά όχι σε στατιστικά σημαντικό επίπεδο, ενώ οι θεραπευτικού χαρακτήρα αφαιμάξεις δεν επέφεραν κάποια αλλαγή στην έκφραση των παραπάνω μορίων προσκόλλησης. Τέλος, τα επίπεδα των μορίων προσκόλλησης του ενδοθηλίου δε βρέθηκαν να συσχετίζονται με το βαθμό αναιμίας των ασθενών. Όπως και στους ασθενείς με Ν, έτσι και στους ασθενείς με ΕΜΑ παρατηρήθηκε αύξηση των επιπέδων των μορίων προσκόλλησης του ενδοθηλίου στον ορό σε σχέση με τους υγιείς μάρτυρες. Επιπλέον, τόσο η CRP όσο και το SAA βρέθηκαν αυξημένα σε σχέση με τον υγιή πληθυσμό, ως αποτέλεσμα της χρόνιας φλεγμονής η οποία παρατηρείται σε αυτούς τους ασθενείς. Σε σχέση με τη θεραπεία, δεν παρατηρούνται στατιστικά σημαντικές διαφορές στα επίπεδα των μορίων αυτών μεταξύ των ασθενών που λαμβάνουν υδροξυουρία και εκείνων που δεν υπόκεινται στην ίδια αγωγή, όπως επίσης δεν παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική διαφορά στα επίπεδα των αντίστοιχων μορίων στους ασθενείς που έχουν υποβληθεί σε σπληνεκτομή. Τέλος, όπως και στους πάσχοντες από Ν, τα επίπεδα των μορίων προσκόλλησης του ενδοθηλίου δε βρέθηκαν να συσχετίζονται με το βαθμό αναιμίας των ασθενών. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης επιβεβαιώνουν τη συμμετοχή του ενεργοποιημένου ενδοθηλίου στην παθοφυσιολογία της Ν, ενώ αποδεικνύουν ότι παρόμοιες παθοφυσιολογικές διαταραχές, οι οποίες έχουν ήδη περιγραφεί νωρίτερα στους ασθενείς με μείζονα μεσογειακή αναιμία, ισχύουν και για τους ασθενείς με ΕΜΑ