Opm. binnenwerk #2-2003 DEF (Page 96)

P r o e f s c h r i f t b e s p r e k i n g
Anti-oxidanten en chronische ontstekingen
van de bovenste luchtwegen
Promotie van
G.J. Westerveld
Samenvatting
Op 25 september 2002 promoveerde Gerrit Jan Westerveld op het proefschrift getiteld:
‘Antioxidants in chronic upper airway inflammation’. Het onderzoek vond plaats aan de
Vrije Universiteit van Amsterdam onder leiding van promotoren Prof. Dr. G.B. Snow
(Afdeling Keel-, Neus-en Oorheelkunde, Vrije Universiteit Medisch Centrum) en Prof.
Dr. A. Bast, (Hoofd Afdeling Farmacologie en Toxicologie, Universiteit van Maastricht)
en co-promotor Dr. R.A. Scheeren (KNO-arts, Spaarne Ziekenhuis Haarlem). Hieronder
zijn de belangrijkste bevindingen uit zijn proefschrift weergegeven.
(Ned Tijdschr Allergie 2003;2:96-98)
Inleiding
Chronische ontstekingsprocessen van de bovenste
luchtwegen, zoals chronische sinusitis en polyposis
nasi, zijn frequent voorkomende aandoeningen die
een grote impact hebben op de Nederlandse gezondheidszorg. De prevalentie van deze aandoeningen is ongeveer 9%, waarmee deze ziekten tot de
meest voorkomende chronische aandoeningen behoren. Hoewel de exacte pathogenese van chronische
sinusitis en polyposis nasi nog steeds onbekend is,
lijkt chronische ontsteking van de mucosa een
belangrijke rol te spelen. Chronische ontstekingen
van de bovenste luchtwegen zijn pathofysiologisch
gerelateerd aan chronische inflammatoire aandoeningen van de longen. Zo is de relatie tussen astma
en polyposis nasi welbekend. De laatste jaren is
steeds meer wetenschappelijk bewijs verkregen omtrent de rol van ‘oxidatieve stress’ in de pathogenese
van chronische ontstekingen van de lagere luchtwegen.1,2 Gezien voornoemde relatie tussen onderste
en bovenste luchtwegen mag ook een rol voor oxidatieve stress in de pathogenese van chronische sinusitis
en polyposis nasi worden verondersteld. Inmiddels
zijn ter ondersteuning van deze veronderstelling de
eerste bewijzen in de literatuur verschenen.3,4
Oxidatieve stress wordt veroorzaakt door een disbalans tussen de productie van oxidanten en de
aanwezigheid van anti-oxidant systemen. Oxidanten
zijn, veelal van moleculaire zuurstof afgeleide,
moleculen die onder andere door ontstekingscellen
worden geproduceerd om micro-organismen onschadelijk te maken. Zij doen dit door een elektron
op te nemen van (reductie) of een elektron af te
96
A P R I L - M E I
2 0 0 3
-
N R . 2
staan aan (oxidatie) hun ‘targets’. Vanwege deze
eigenschap zijn oxidanten erg reactief en kunnen
zij, indien zij weglekken uit de fagocyterende cel,
ook onbedoelde weefselschade veroorzaken. Teneinde weefsels tegen deze schade te beschermen bezitten fagocyterende cellen anti-oxidanten die oxidanten onschadelijk kunnen maken. Anti-oxidanten
zijn van nature in weefsels en bloed voorkomende
verbindingen die, hetzij via een enzymatische reactie,
hetzij via een directe reactie, oxidanten wegvangen.5
Dit proefschrift beschrijft zowel klinisch als experimenteel onderzoek naar de rol van oxidatieve stress
in de pathogenese van chronische bovenste luchtweg
ontstekingen. Het onderzoek was met name gericht
op anti-oxidatieve verdedigingsmechanismen.
De volgende vraagstellingen stonden in dit onderzoek centraal:
1.Hoe is bij patiënten met chronische sinusitis of
polyposis nasi de anti-oxidant status (glutathion,
urinezuur, vitamine E, total equivalent antioxidant
capacity (TEAC)) in de mucosa van de bovenste
luchtwegen en in het perifere bloed ten opzichte
van gezonde controles?
2.Wat is het effect van het geneesmiddel N-acetylcysteine (Fluimucil), waarvan bekend is dat het
specifieke anti-oxidatieve eigenschappen bezit, op
de anti-oxidant status in bloed en op de klinische
presentatie bij patiënten met chronische sinusitis
en polyposis nasi na endoscopische bijholtechirurgie?
3.Hebben decongestieve neusdruppels, welke frequent gebruikt worden bij de behandeling van
deze aandoeningen, anti-oxidatieve eigenschappen?
[urinezuur] (μmol/g nat gewicht)
[GSH] (μmol/g nat gewicht)
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
controlegroep
patiëntengroep
Figuur 1. De gemiddelde
5
glutathion (GSH) en urinezuur concentratie in neus-
4
slijmvlies van patiënten
met chronische sinusitis
3
(n = 9) bleek significant
2
lager (p ≤ 0,05) dan in de
gezonde controle groep
1
0
(n = 10). Roken bleek geen
invloed te hebben op dit
controlegroep
patiëntengroep
verschil. De individuele
metingen worden gerepresenteerd door de open
Methoden en Resultaten
In de eerste studie werden, door middel van respectievelijk spectrofotometrische- en high performance liquid chromatography (HPLC) methoden,
de concentraties van de biologisch belangrijke antioxidanten glutathion, urinezuur en vitamine E
bepaald in het neus- slijmvlies van patiënten met
chronische sinusitis (n = 9) en in het neusslijmvlies van gezonde controle personen (n = 10).
Glutathion en urinezuur bleken in significant verlaagde concentraties aanwezig in het slijmvlies van
de patiënten met chronische sinusitis vergeleken
met de concentraties in het neusslijmvlies van gezonde controle personen (zie Figuur 1). Voor vitamine
E werd een dergelijke verlaging niet gevonden. In
de chronische sinusitis groep zaten zes rokers en
vier niet-rokers. De controle groep bestond alleen
uit niet-rokers. Voor geen van de anti-oxidanten
werd een significant verschil gevonden tussen de
rokers en de niet-rokers.
In een tweede studie werden, middels vergelijkbare
biochemische technieken, in het perifere bloed van
zowel patiënten met chronische sinusitis (n = 42)
als patiënten met polyposis nasi (n = 46), de concentraties van glutathion, vitamine E, urinezuur en
niet urinezuur gebonden TEAC vergeleken met diezelfde concentraties bij gezonde controle personen.
De concentraties van glutathion, vitamine E en niet
urinezuur gebonden TEAC waren in beide patiëntgroepen significant verlaagd. Urinezuur bleek in
significant hogere concentraties aanwezig in het
perifere bloed van beide patiëntgroepen (zie Figuur
2, op pagina 98). De chronische sinusitis groep bestond uit 10 rokers en 32 niet-rokers. De polyposis
nasi groep bestond uit 7 rokers en 39 niet-rokers.
De controlegroep bestond uit alleen niet-rokers. Voor
geen van de anti-oxidanten werd een significant verschil gevonden tussen de rokers en de niet-rokers.
In het derde onderzoek werd, door middel van een
dubbelblinde placebo gecontroleerde gerandomiseerde
studie, het effect van de systemische anti-oxidant
N-acetylcysteïne (Fluimucil 2dd 600 mg) onderzocht op zowel anti-oxidant concentratie (glutathion, urinezuur en TEAC) in het perifere bloed
alsook de klinische presentatie. Hiervoor werden
13 patiënten met chronische sinusitis en 22 patiënten
met polyposis nasi na endoscopische neusbijholtechirurgie aanvullend medicamenteus behandeld.
Alle anti-oxidanten bloedconcentraties bleken significant te stijgen. Dit werd niet waargenomen bij
placebo-behandelde patiënten. Verder bleek ook dat
de met N-acetylcysteïne behandelde patiënten na
een half jaar minder klachten hadden en was het
neusendoscopisch beeld op dit tijdstip aanzienlijk
beter dan bij placebo behandelde patiënten.
In de vierde en vijfde studie werden, door middel
van biochemische in vitro bepalingen, de effecten
onderzocht van oxymetazoline en xylometazoline
op respectievelijk lipideperoxidatieremming, hydoxyl
radicaal scavenging en stikstofoxidesynthase (NOS)
activiteit en inductie. Oxymetazoline bleek een zeer
potente remmer te zijn van lipideperoxidatie.
Xylometazoline niet. Zowel oxymetazoline en xylometazoline bleken zeer actieve hydroxyl radicaal
scavengers. Beide decongestiva bleken zeer potente
NOS inductie remmers. Remming van NOS enzym
activiteit was matig.
(rokers) en gesloten (nietrokers) hokjes.
Discussie en Conclusies
De anti-oxidanten glutathion (intracellulair), urine
zuur (extracellulair) en vitamine E (membraangebonden) zijn drie biologisch belangrijke anti-oxidanten die ieder hun specifieke lokatie gebonden
activiteit hebben. De TEAC representeert de totale
antioxidant status in perifeer bloed.6 De niveaus
van glutathion en urinezuur bleken verlaagd in het
ontstoken neusslijmvlies van patiënten met chronische
sinusitis. Deze bevinding past bij een verlaagde
lokale anti-oxdatieve verdediging hetgeen veroorzaakt
kan worden door, enerzijds een verhoogde lokale
N e d e r l a n d s
T i j d s c h r i f t
v o o r
A l l e r g i e
97
Figuur 2. De gemiddelde
niet-urinezuur-gebonden
TEAC bleken significant
lager (p ≤ 0,05) in het
perifere bloed van zowel
patiënten met chronische
van het totale TEAC verschilde niet tussen de drie
groepen. De gemiddelde
1000
500
sinusitis
polyposis nasi
300
Residueel TEAC (μM)
= 18). De concentratie
1500
controle
patiënten met polyposis
van gezonde controles (n
2000
0
sinusitis (n = 42) als bij
nasi (n = 46) ten opzichte
2500
urinezuur concentratie
250
200
150
100
50
0
35
30
25
20
15
10
5
0
controle
sinusitis
polyposis nasi
TEAC
urinezuur
500
400
300
200
100
0
controle
bleek significant hoger in
40
600
TEAC en urinezuur (μM)
glutathion, vitamine E en
3000
Totaal glutathion (μM)
concentraties van totaal
Vitamine E (g/mmol triglyceride)
P r o e f s c h r i f t b e s p r e k i n g
sinusitis
polyposis nasi
controle
sinusitis
polyposis nasi
beide patiëntgroepen vergeleken met de gezonde
oxidant productie en anderzijds door een verminderde toevoer van anti-oxidanten uit het perifere bloed.
Het bleek inderdaad zo te zijn dat de concentraties
van glutathion, vitamine E en niet-urinezuurgebonden TEAC verlaagd waren in het perifere bloed
van patiënten met chronische sinusitis en polyposis
nasi, passend bij een verminderde toevoer vanuit
de bloedstroom naar de mucosa. Over de exacte betekenis van de stijging van urinezuur onder inflammatoire condities bestaat nog geen duidelijkheid.
Door deze verlaagde anti-oxidatieve verdediging is
er sprake van een relatieve overproductie van oxidanten. Dit kan leiden tot weefselschade hetgeen een
rol kan spelen in de multifactoriële pathogenese
van chronische sinusitis en neuspoliepen en mogelijk
bijdragend is aan de chroniciteit van de ontsteking.
Hoewel de onderzochte groepen relatief klein
waren en de follow-up duur van zes maanden relatief
kort is, lijkt adjuvante anti-oxidatieve farmacotherapie
met behulp van N-acetylcysteine effectief. N-acetylcysteine vult niet alleen de systemische niveaus van
de deficiënte anti-oxidanten aan, maar geeft ook
klinisch een beter resultaat.
Naast systemische anti-oxidant farmacotherapie is
lokale anti-oxidant farmacotherapie een therapeutische mogelijkheid. Omdat decongestiva frequent als
lokaal therapeuticum worden gebruikt bij de behandeling van deze aandoeningen werden oxymetazoline en xylometazoline onderzocht op anti-oxidatieve
effecten. Zij bleken onverwachte maar specifieke
anti-oxidatieve eigenschappen te bezitten. Deze zijn
mogelijk bijdragend aan het therapeutisch effect
van deze middelen bij de behandeling van chronische ontstekingen van de bovenste luchtwegen.
Hoewel het in dit proefschrift beschreven onderzoek
controles.
98
A P R I L - M E I
2 0 0 3
-
N R . 2
niet pretendeert de pathogenese van chronisch
ontstekingsprocessen van de bovenste luchtwegen
volledig te verklaren, is het wel suggestief voor een
rol van oxidatieve stress in deze pathogenese. In
ieder geval biedt het perspectief voor meer onderzoek zodat dit interessante onderwerp verder kan
worden opgehelderd.
Referenties
1. Hefner JE, Repine JE. Pulmonary strategies of antioxidant
defense. Am Rev Respir Dis 1989;140:531-554.
2. Doelman CJA, Bast A. Oxygen radicals in lung pathology.
Free Rad Biol Med 1990;9:381-400.
3. Westerveld GJ, Dekker I, Voss HP, Bast A, Scheeren RA.
Antioxidant levels in nasal mucosa of patients with chronic
sinusitis and healthy controls. Arch Otolaryngol Head Neck
Surg 1997;123:201-4.
4. Dogru H, Delibas N, Dönner F, Tüz M, Uygur K. Free
radical damage in nasal poyp tissue. Otolaryngol Head Neck
Surg 2001;124:570-2.
5. Bast A, Haenen GRMM, Doelman CJA. Oxidants and antioxidants: state of the art. Am J Med 1991;91(suppl 3C):2S-13S.
6. Halliwell B, Gutteridge JMC. Free radicals in biology and
medicine. 3th edition. Oxfort Science Publications 1999.
Correspondentie-adres auteur:
Dr. G.J. Westerveld, KNO-arts
Ziekenhuis Hilversum
Postbus 10016
1201 DA Hilversum
E-mail: [email protected]