Jadwiga Nowicka1, 2, Wiesława Nahaczewska2, Iwona Urbanowicz2, Mieczysław Woźniak3
Neopteryna jako wskaźnik stanu zapalnego i rozrostu nowotworowego w ostrych białaczkach
Neopterin as an inflammatory and neoplastic marker in acute leukemias
1Katedra i Klinika Hematologii, Nowotworów Krwi i Transplantacji Szpiku, Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
2Zakład Hematologii Laboratoryjnej, Katedra Analityki Medycznej, Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
3Zakład Chemii Klinicznej, Katedra Analityki Medycznej, Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
Summary
Introduction. Neopterin (NPT) is a sensitive marker for cellular immune responses. It is a pteridine group compound as a dye substance in insects, lower vertebrata and mammals. Neopterin is released from human monocytes, macrophages and dendritic cells upon stimulation by interferon gamma produced by T-lymphocytes. High neopterin concentrations in serum and urine were shown to be a reliable indicator for the severity of bacterial, viral infections including autoimmune diseases, allograft rejections and various malignant disorders.
Aim. The aim of the study was the concentration of the neopterin in acute leukemias may be an endogenous marker of unfavorable processes in acute leukemia for which the growth of the tumor, the coexistence of inflammation.
Material and methods. The studies involved 80 patients suffering from acute leukemias including 53 patients with acute myeloid leukemia, 21 patients with acute lymphoblastic leukemia and 6 patients with mixed phenotype acute leukemia. The patients with acute leukemia was analyzed as a group with inflammatory condition and a group without inflammatory condition. The quantitative assessment of serum neopterin level was performed by means of immunoenzymatic test ELISA.
Results. Patients with all types of leukemia showed elevated serum neopterin levels in comparison to the control group and significantly elevated neopterin levels in patients with coexisting inflammation compared to the values of these parameters in patients without inflammation. The neopterin concentration was highest in the group of patients diagnosed with acute M4 and M5 leukemia, both without inflammation (32.8 ± 13.6 nmol/l) and with co-existing inflammation (116.57 ± 97.0 nmol/l) (p = 0.00024).
Conclusions. Neopterin as a marker of malignant hyperplasia may be used only in cases where inflammation does not occur.
Wstęp
Neopteryna (NPT) jest czułym wskaźnikiem nieswoistej odpowiedzi immunologicznej typu komórkowego. Należy do grupy związków o charakterze barwników nazywanych pterydynami, z których neopteryna jest najczęściej oznaczanym związkiem. Synteza neopteryny odbywa się w monocytach, makrofagach oraz komórkach dendrytycznych. Czynnikiem stymulującym syntezę neopteryny jest interferon gamma (INF-γ), którego źródłem są limfocyty T: CD4+, CD8+ oraz NK (1, 2). Przyjmuje się, że limfocyty T po rozpoznaniu zmienionej lub nieznanego pochodzenia cząsteczki rozpoczynają syntezę limfokin, z których interferon gamma pobudza najsilniej aktywność enzymu GTP – cyklohydrolazy I w kierunku przekształcenia guanozyno-trójfosforanu (GTP) do trójfosforanu 7,8-dihydroneopteryny (7,8-NH2TP). Ten pośredni związek na drodze kolejnych przemian z udziałem m.in. syntetazy pirogronylotetrahydrobiopteryny (PTPS) tworzy 5,6,7,8-tetrahydrobiopterynę (BH4). Związek ten jest m.in. zasadniczym kofaktorem hydroksylacji fenyloalaniny do tyrozyny i tryptofanu do 5-hydroksytryptofanu, co stanowi istotny element w procesie syntezy neurotransmiterów typu dopamina i serotonina (2, 3).
Prawie wszystkie komórki ludzkiego organizmu syntezują tetrahydrobiopterynę z wyjątkiem monocytów i komórek dendrytycznych, gdzie ilość enzymu syntetazy PTPS jest nieznaczna (2, 3). W komórkach tych nieenzymatyczny cykl przemian 7,8-dihydroneopteryny poprzez defosforylację i oksydację prowadzi do powstania neopteryny. Przyjmuje się, że stosunek ilości neopteryny do 7,8-dihydroneopteryny wynosi 1:2 i fizjologicznie jest stały w surowicy, płynie mózgowo-rdzeniowym, jak również w moczu, co sugeruje, że neopteryna jest wydalana przez nerki w postaci niezmienionej (2, 3). Najsilniejszym induktorem produkcji neopteryny jest IFN-γ, którego efekt działania może być potęgowany przez czynnik martwicy guza alfa (ang. tumor necrosis factor – TNFα). Z kolei neopteryna może amplifikować wydzielanie TNFα z komórek monocytowych poprzez stymulowanie lipopolisacharydami (LPS), IFN-γ i IL-2 (3, 4).
W szerokim panelu chorób o podłożu autoimmunologicznym typu reumatoidalne zapalenie stawów (RZS), toczeń układowy (SLE), podwyższone stężenie neopteryny może służyć jako marker diagnostyczno-prognostyczny (5, 6). U dzieci z młodzieńczym idiopatycznym zapaleniem stawów (JIR) spektakularnie wysokie stężenie neopteryny w płynie maziówkowym potwierdza rozpoznanie choroby. Z kolei wysokie stężenie neopteryny w surowicy zwykle koreluje dodatnio z podwyższoną wartością OB i stopniem aktywności JIR (6). Podobnie u chorych z rozpoznaniem stwardnienia rozsianego neopteryna jest wykorzystywana jako przydatny marker w ocenie stopnia zaawansowania choroby (7).
W patogenezie chorób sercowo-naczyniowych zastosowanie znalazło wiele markerów biochemicznych. Wykazano m.in., że wysokie stężenie neopteryny może być stymulatorem zwiększonej ekspresji genu syntazy tlenku azotu (iNOS), co prowadzi do zwiększonej produkcji NO w komórkach mięśni gładkich i wskazuje na rolę neopteryny jako silnego modulatora stresu oksydacyjnego i rozwoju miażdżycy (8). W chorobie niedokrwiennej serca neopteryna uważana jest za wyznacznik uszkodzenia śródbłonka naczyń krwionośnych w wyniku wzrostu aktywności komórek linii monocytowej (9).
Rozrosty nowotworowe pod postacią guzów litych o różnej lokalizacji, jak również reakcje odrzucenia przeszczepu manifestują się także podwyższonym stężeniem neopteryny w surowicy lub zwiększonym jej wydalaniem z moczem (10-12). Biorcy nerki, u których wystąpiło ostre odrzucenie przeszczepu, zwykle wykazywali znamiennie wysokie stężenie neopteryny we wczesnej fazie po przeszczepie, którego nie obserwuje się w późniejszej fazie odrzucenia narządu (13, 14).
Szczególne znaczenie diagnostyczno-terapeutyczne przypisuje się neopterynie w przebiegu zakażeń. Wykazano wysokie stężenie tego parametru w zakażeniach wirusowych, bakteryjnych z sepsą włącznie, pierwotniakowych i grzybiczych (14, 15). W przypadku zakażeń bakteryjnych Murr i wsp. (14) podkreślają wzrost stężenia neopteryny jedynie w zakażeniach bakteryjnych wewnątrzkomórkowych, gdzie ma miejsce efekt odpowiedzi komórkowej stymulowanej IFN-gamma. Z kolei w przypadku pacjentów zakażonych wirusem HIV wzrost stężenia NPT zwykle wyprzedza zmniejszenie subpopulacji limfocytów T CD4+, co koresponduje ze złą prognozą i krótkim czasem przeżycia (14).
Stany zapalne i posocznica wikłające ostrą białaczkę stanowią trudny problem diagnostyczny i leczniczy, a neutropenia będąca skutkiem ostrej białaczki utrudnia ocenę nasilenia procesu chorobowego (16). Podwyższone wartości stężeń neopteryny zarówno w rozrostach nowotworowych, jak i stanach zapalnych mogą być ważnym i przydatnym wskaźnikiem diagnostycznym w ostrych białaczkach, zwłaszcza że monocyty z krwi obwodowej szybko migrują do tkanek, gdzie ich czas przeżycia określa się na 2-3 miesiące (17).
Cel pracy
Celem pracy była ocena stężenia neopteryny w surowicy chorych na ostre białaczki jako potencjalnego markera rozrostu nowotworowego oraz wskaźnika stanu zapalnego w tych schorzeniach.
Materiał i metody
Badaniem objęto 80 chorych na ostre białaczki (ang. acute leukemia – AL): 37 kobiet i 43 mężczyzn w wieku od 22 do 80 lat. U 53 chorych zdiagnozowano ostrą białaczkę szpikową (ang. acute myeloid leukemia – AML), u 21 – ostrą białaczkę limfoblastyczną (ang. acute lymphoblastic leukemia – ALL), u 6 pacjentów ostrą białaczkę o mieszanym fenotypie (ang. mixed phenotype acute leukemia – MPAL). Ponadto w grupie pacjentów na ostre białaczki szpikowe wyróżniono grupę chorych z ostrą białaczką mielomonocytową (M4 wg FAB) oraz ostrą monoblastyczną (M5 wg FAB), w których dominuje klonalny rozrost linii monocytowej. W analizie statystycznej nie uwzględniono chorych na MPAL jako oddzielnej grupy ze względu na ich małą liczbę, jedynie wprowadzono do oceny grup z infekcją i bez niej.
Do grupy chorych z ostrą białaczką bez stanu zapalnego zaliczono 33 chorych, w tym 21 z AML, 10 z ALL i 2 z MPAL. Grupa chorych z ostrą białaczką i współistniejącym stanem zapalnym liczyła 47 chorych, w tym 32 z AML, 11 z ALL i 4 z MPAL. Stan zapalny (infekcja) był określany na podstawie badań radiologicznych, mikrobiologicznych oraz oceny klinicznej pacjenta. U 15 chorych rozpoznano infekcje układu oddechowego w postaci: zapalenia zatok szczękowych – 1 chory, anginy ropnej – 1 chory, zapalenia oskrzeli – 6 chorych, zapalenia płuc – 7 chorych. W infekcjach przewodu pokarmowego rozpoznano zapalenie śluzówki przewodu pokarmowego – 6 chorych, zapalenie pęcherzyka żółciowego w przebiegu kamicy – 2 chorych, ropień okołoodbytniczy – 4 chorych, szczelinę odbytu – 1 chory. Zakażenie układu moczowego stwierdzono u 10 chorych, zapalenie żył – 2 chorych, obecny stan septyczny – 2 chorych oraz zmiany skórne w postaci opryszczki, grzybicy lub zmian ropnych na skórze – u 5 chorych. W całej badanej grupie chorych przeważały zakażenia bakteryjne, u 12 osób stwierdzono infekcje grzybicze.
Grupę kontrolną stanowiło 15 osób subiektywnie zdrowych: 8 kobiet i 7 mężczyzn w wieku 33-54 lat.
Materiałem do badań były próbki krwi pobrane na skrzep, z której po odwirowaniu zbierano surowicę i zamrażano w temperaturze -20°C. Stężenie neopteryny w surowicy krwi oznaczano przy użyciu enzymoimmunochemicznego testu fazy stałej – ELISA, stosując zestaw odczynnikowy firmy IBL Hamburg. Pomiarów dokonano przy użyciu czytnika płytek ELISA. Wykonywano również oznaczenie morfologii krwi na analizatorze hematologicznym Sysmex 4500 oraz manualny rozmaz krwi obwodowej, barwiony metodą Maya-Grünwalda i Giemzy (MGG). Analiza statystyczna obejmowała obliczenie średniej arytmetycznej, odchylenia standardowego oraz ocenę istotności statystycznej różnic między badanymi grupami. Badane zmienne nie podlegały rozkładowi normalnemu, dlatego zastosowano test Manna-Whitneya U. Kierunek i siłę związku pomiędzy zmiennymi badano, obliczając współczynnik korelacji porządku rang Spearmana. Wyniki testów statystycznych o poziomie istotności p < 0,05 przyjęto jako znamienne.
Na wykonanie badań uzyskano zgodę Komisji Bioetycznej przy Uniwersytecie Medycznym im. Piastów Śląskich we Wrocławiu nr KB 157/2016.
Wyniki
U wszystkich chorych na ostre białaczki, zarówno ostre szpikowe: bez M4 i M5 oraz M4 i M5, jak i ostrą białaczkę limfoblastyczną (ALL) stwierdzono podwyższone stężenie neopteryny (NPT) z różnicą znamiennie statystyczną w odniesieniu do wartości referencyjnej tego parametru (odpowiednio p < 0,00013, p < 0,0000001, p < 0,000001). Fakt ten może sugerować, że sam proces nowotworowy implikuje wyższe wartości stężeń tego parametru. Najwyższą wartość stężenia NPT uzyskano w grupie chorych z rozpoznaniem ostrej białaczki mielomonocytowej (M4) i ostrej białaczki monoblastycznej (M5) (tab. 1).
Tab. 1. Stężenie neopteryny w poszczególnych grupach chorych na ostre białaczki
| Grupa | Liczba
badanych (n) | Stężenie neopteryny
X ± SD [nmol/l] | Poziom
istotności (p) |
| AML bez M4 i M5 | 32 | 77,13 ± 96,80 | p < 0,00013 |
| M4 i M5 | 21 | 89,80 ± 75,86 | p < 0,0000001 |
| ALL | 21 | 59,15 ± 60,10 | p < 0,0000001 |
| Grupa kontrolna | 15 | 8,67 ± 4,19 | |
AML – ostra białaczka szpikowa; ALL – ostra białaczka limfoblastyczna
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
24 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
59 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
119 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 28 zł
Piśmiennictwo
1. Kozłowska-Murawska J, Obuchowicz A: Przydatność kliniczna oznaczenia neopteryny. Wiad Lek 2008; 61: 269-272.
2. Hoffmann G, Wirleitner B, Fuchs D: Potential role of immune system activation-associated production of neopterin derivatives in humans. Inflamm Res 2003; 52(8): 313-321.
3. Sucher R, Schroecksnadel K, Weiss G et al.: Neopterin, a prognostic marker in human malignancies. Cancer Letters 2010; 287: 13-22.
4. Schroecksnadel S, Jenny M, Kurz K et al.: ULPS-induced NF-kappaB expression in THP-1Blue cells correlates with neopterin production and activity of indoleamine 2,3-dioxygenase. Biochem Biophys Res Commun 2010; 399: 642-646.
5. D’agostino LE, Ventimiglia F, Verna JA: Correlation between DAS-28 and neopterin as a biochemical marker of immune system activation in early rheumatoid arthritis. Autoimmunity 2013; 46(1): 44-49.
6. Shady MM, Fathy HA, Ali A: Association of neopterin as a marker of immune system activation and juvenile rheumatoid arthritis activity. J Pediatr (Rio J) 2015; 91(4): 352-357.
7. Durastanti V, Lugaresi A, Bramanti P et al.: Neopterin production and tryptophan degradation during 24-months therapy with interferon beta-1a in multiple sclerosis patients. J Trans Med 2011; 18: 9-24.
8. Mangge H, Becker K, Fuchs D: Antioxidants inflammation and cardiovascular disease. World J Cardiol 2014; 6: 462-477.
9. Cojocaru IM, Cojocaru M, Burcin C, Atanasiu A: Detection of neopterin as parameter of potential monocyte activation in patients with acute ischemic stroke. Rom J Intern Med 2007; 45(4): 365-369.
10. Kalábová H, Krcmová L, Kasparová M et al.: Prognostic significance of increased urinary neopterin concentrations in patients with breast carcinoma. Eur J Gynaecol Oncol 2011; 32(5): 525-529.
11. El-Akawi ZJ, Abu-Awad AM, Sharra AM, Khader Y: The importance of alpha-1 antitrypsin (alpha1-AT) and neopterin serum levels in the evaluation of non-small cell lung and prostate cancer patients. Neuro Endocrinol Lett 2010; 1: 113-116.
12. Unal B, Kocer B, Altun B et al.: Serum neopterin as a prognostic indicator in patients with gastric carcinoma. J Invest Surg 2009; 22(6): 419-425.
13. Chin GK, Adams CL, Carey BS et al.: The value of serum neopterin, interferon-gamma levels and interleukin-12B polymorphisms in predicting acute renal allograft rejection. Clin Exp Immunol 2008; 152: 239-244.
14. Murr C, Widner B, Wirleitner B, Fuchs D: Neopterin as a marker for immune system activation. Curr Drug Metab 2002; 3(2): 175-187.
15. Bavunoglu I, Genc H, Konukoglu D et al.: Oxidative stress parameters and inflammatory and immune mediators as markers of the severity of sepsis. J Infect Dev Ctries 2016; 10(10): 1045-1052.
16. Kurz K, Garimorth K, Joannidis M et al.: Altered immune responses during septicaemia in patients suffering from haematological malignancies. Int J Immunopathol Pharmacol 2012; 25(1): 147-156.
17. Rieder J, Lirk P, Hoffmann G: Neopterin as a potential modulator of tumor cell growth and proliferation. Med Hypothese 2003; 60: 531-534.
18. Kanbe E, Hatta Y, Tsuboi I et al.: Effects of neopterin on the hematopoietic microenvironment of senescence-accelerated mice (SAM). Biol Pharm Bull 2006; 29(1): 43-48.
19. Belen FB, Kocak U, Albayrak M et al.: Diagnostic value of neopterin during neutropenic fever and determination of disease activity in childhood leukemias. Disease Markers 2012; 33: 11-18.
20. Tomandl J, Palyza V, Tallová J, Drbal J: Time course of urinary neopterin in a non-Hodgkin’s lymphoma patient during chemotherapy and radiotherapy. J Exp Clin Cancer Res 2004; 23(1): 157-161.
21. Boccadoro M, Battaglio S, Omedè P et al.: Increased serum neopterin concentration as indicator of disease severity and poor survival in multiple myeloma. Eur J Haematol 1991; 47(4): 305-309.
22. Viaccoz A, Ducray F, Tholance Y et al.: CSF neopterin level as a diagnostic marker in primary central nervous system lymphoma. Neuro Oncol 2015; 17(11): 1497-503.
23. Nowicka J, Nawrot U, Sowa M, Nahaczewska W: Mannan antigen of Candida, galactomannan antigen of Aspergillus and neopterin concentrations in serum of acute leukaemia patients. 6th Congress of the European Confederation of Medical Mycology Societies. P3-009. Rev Iberoamericana Micologia 2000; 17: 131.
24. Nowicka J, Milczarska J: IL-6, IL-8 and C-reactive protein serum concentrations in patients without and with clinical symptoms of infection. International Symposium: Acute Leukemias IX, Basic Research, Experimental Approaches and Novel Therapies. February 24-28, 2001, Munich, Germany. Abstracts. Ann Hematol 2001; 80 (suppl. II): 100.
25. Eisenhut M: Neopterin in diagnosis and monitoring of infectious diseases. J Biomark 2013; 2013(196432): 1-10.
26. Denz H, Fuchs D, Huber N et al.: Correlation between neopterin, interferon gamma and hemoglobin in patients with hematological disorders. Eur J Haematol 1990; 44: 186-189.
