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Zusammenfassung:
Hintergrund, Ziele und Methode: Eine der wichtigsten schlafbezogenen Atmungsstörungen stellt das obstruktive Schlafapnoe-Syndrom (OSAS) dar, das durch chronisch intermittierende Hypoxie (CIH) zu Entzündungen und Endothelschädigungen sowie Insulinresistenz und Arteriosklerose führen kann. Nur wenige OSAS-bezogenen Studien untersuchen bisher die proatherogene Genexpression in zirkulierenden, peripheren mononukleären Zellen (PBMC), insbesondere den separaten Einfluss von OSAS oder Adipositas, die bei den meisten Patienten gleichzeitig vorliegen. In der vorliegenden Arbeit wird in einem Querschnittsdesign untersucht, ob proatherogene und Hypoxie-induzierbare Genexpressionen (IL-6, IL-1beta�, COX-2, TNF-alpha, VEGF-A, SOCS-3, SOD-2, GDF-15, GSS, GSR) in PBMC bei Patienten mit moderatem bis schwerwiegendem OSAS (Apnoe-hypopnoe Index>15 N/h) durch OSAS, dem häufig assoziierten Adipositas, oder durch deren Synergismus beeinflusst werden. Hierfür werden die Patienten anhand ihres BMIs stratifiziert (BMI<30 kg=m2: N=5,BMI>30kg=m2: N=10) und mit Kontrollprobanden (BMI<30 kg=m2: N=7,BMI>30kg=m2: N=6) verglichen. In einem Längsschnittdesign wird zusätzlich der Effekt einer drei- bis fünfmonatigen cPAP- Therapie in kleineren Subgruppen (N=7) untersucht. Um die Antwort auf durch OSAS ausgelösten oxidativen Stress zu charakterisieren, wird neben der Genexpression der Glutathionsynthase sowie der Glutathionreduktase auch die intrazelluläre Glutathionkonzentration in PBMC mit einem größeren Studienkollektiv in gepoolten Gruppen (Kontrollen: BMI<30 kg=m2: N=12, BMI>30 kg=m2: N=13; OSAS-Patienten: BMI<30 kg=m2: N=8, BMI>30 kg=m2: N=20) bestimmt. Darüber hinaus erfolgt in diesem Kollektiv die individuelle Bestimmung der drei Vorläuferaminosäuren (Glutamat, Glycin, Cystein) von Glutathion in PBMC und im Plasma. Ergebnisse: Im Studienkollektiv der PCR-Untersuchung finden sich höhere Expressionen für IL-1�beta, IL-6, COX-2 und SOCS-3 bei OSAS-Patienten als bei Probanden. Während sich in den kleineren nicht-adipösen Strata keine Signifikanzen finden, zeigen sich in den adipösen Strata signifikante Unterschiede für IL-1beta�, IL-6, COX-2,VEGF-A, ABCG-1, SOCS-3, CD-36, GSS and GSR. Wie die analysis of variances(ANOVA) zeigt, werden IL-1beta�, VEGF-A, COX-2 und SOCS-3 signifikant durch den Faktor OSAS beeinflusst, wohingegen der Faktor Adipositas nur die Genexpression der GSR signifikant verändert. Zudem zeigt die ANOVA eine signifikante Interaktion der Faktoren OSAS und Adipositas für IL-1beta� und VEGF-A. Eine 3- bis 5-monatige cPAP-Therapie (5.1+-0.7 h/total sleep time) bewirkt eine signifikante Reduktion beinahe aller Genexpressionen (außer IL-6 und GDF-15), die teilweise durch die ANOVA für Messwiederholung unter der Berücksichtigung der RIN-Qualität bestätigt wird. Als unerwarteter Befund weist die intrazelluläre Konzentration des reduzierten GSH einen ca. 2-fach erhöhten Wert bei adipösen Kontrollen, sowie nicht-adipösen und adipösen OSAS-Patienten gegenüber nicht-adipösen Kontrollen auf. Das Verhältnis von reduziertem Glutathion zu Glutathiondisulfid (GSH:GSSG) beträgt bei OSAS Patienten, entgegen der Erwartungen, das physiologische Verhältnis von 8-9:1, im Gegensatz zu Kontrollprobanden (5-6,5:1). Die ANOVA zeigt einen signifikanten Einfluss von OSAS und Adipositas auf die extrazellulären Glutamatkonzentrationen, die bei nicht-adipösen OSAS-Patienten signifikant erhöht sind. Die extrazelluläre Cystinkonzentration wird signifikant durch Adipositas beeinflusst. Diskussion und Schlussfolgerung: Bei gegebener Fallzahl-Limitierung, die allenfalls Hypothesen-Generierung zulässt, weist die vorliegenden Studie darauf hin, dass OSAS teils unabhängig von Adipositas zu einer Hochregulation von proatherogenen und proinflammatorischen Genexpressionen (z.B. COX-2, VEGF-A) in PBMC führen kann und somit das kardiovaskuläre Risiko erhöht. Dies ist unter anderem für viele Adipositas bezogenen Studien relevant, die OSAS nicht ausgeschlossen haben. Ein weiteres, bisher wenig berücksichtigtes Problem der Methodik ist dabei die Suche nach einem unter den geforderten Bedingungen (z.B. CIH) stabilen Referenzgen, da sich in der Literatur beschriebene Referenzgene (z.B. beta�-actin und TBP) als stark Hypoxie-sensitiverwiesen. Das Gen beta�-Glucuronidase zeigt sich hier als stabilstes Referenzgen. Die 3-bis 5-monatige cPAP-Therapie senkt viele der erhöhten Genexpressionen (außer IL-6 und GDF-15) teilweise sogar unter das Niveau der Kontrollprobanden (z.B. CD-36,p<0,01). Dies könnte auf den AHI von 6.01+-1,31 N/h der Kontrollprobanden zurückzuführen sein, der hiermit bereits im Definitionsbereich (AHI>5 N/h, aber <15 N/h) des milden OSAS liegt und höher als der AHI-Wert von OSAS-Patienten ist. Die proinflammatorische PBMC-Aktivierung durch OSAS findet dabei offenbar trotz gesteigerter Verfügbarkeit von GSH in PBMC statt. Die Werte der GSH-Untersuchung könnten auf das durch den Hypoxie- sensitiven NRF2 aktivierte Xc- System zurückzuführen sein. Allerdings können auch in Zusammenschau all dieser Befunde die verschiedenen Wege der antioxidativen Antwort noch nicht bis ins Detail verstanden werden, geben allerdings Hinweise für weitere Studien. Zukünftige, ausreichend große Studien sollten die möglichen separaten und synergistischen proinflammatorischen Effekte von Adipositas und OSAS, aber auch die antioxidativ wirksamen Prozesse (wie GSH-Synthese) detaillierter untersuchen. Eine ausreichende Stratifizierung nach BMI und nach AHI sowie kontrollierte cPAP Interventionen erscheinen sinnvoll, um den separaten Beitrag von OSAS und Adipositas auf proatherogene Faktoren zu verstehen.

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