oryginalne / oryginal
Transkrypt
oryginalne / oryginal
PRACE ORYGINALNE / O RIGINAL PAPERS Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology Tom/Volume 55; Numer/Number 4/2004 ISSN 0423-104X Serum ghrelin level in men is lower than in women and it decreases with age and with decline of serum testosterone level Jarosław Kozakowski, Piotr Dudek, Stefan Zgliczyński Department of Endocrinology, Medical Center of Postgraduate Education, Warsaw Abstract Objective. Ghrelin is an important hormone that participates in the control of energy homeostasis. It’s reported to activate hypothalamic neuropeptide Y/agouti related protein neurons and to block leptin-induced feeding. Ghrelin is also known to be a potent stimulator of growth hormone (GH) release in healthy adults. Ghrelin activity is dependent upon the octanoylation of the peptide. In the human stomach the ratio of octanoylated to deoctanoylated ghrelin was found to be roughly 3:1. We compared serum total and active ghrelin levels in healthy men and women, and then we examined the correlation of ghrelin levels with age, weight and body composition, blood lipids, glucose, insulin, GH and sex hormones in healthy men. Material and methods. The study included 17 men aged 16-73 yrs, mean 47.4±18.3 (mean ± SD) and 8 women aged 28-55 yrs (41.4±12.8). The serum concentration of fasting total and active ghrelin, leptin, GH, insulin-like growth factor I, glucose, insulin, estradiol, testosterone and dihydroepiandrosterone-slufate were measured. The patients underwent assessment of body height, weight and body composition. Body mass index (BMI) was calculated. 414 Results. Fasting serum total ghrelin level was significantly lower in men compared to women (men vs. women: mean 1144.2±293 vs. 1685.6±243; p<0.0005). In men significant negative correlation between age and serum total ghrelin level (r=-0.52, p<0.05) was observed. Body fat correlated negatively with total ghrelin level (r= -0.63, p<0.05) and positively with leptin level (r= 0.84, p<0.003). Also BMI correlated positively with serum leptin level (r= 0.58, p<0.02). Serum testosterone level correlated with active ghrelin level (r= 0.51, p<0.05). Conclusions: We show for the first time that the total ghrelin level is lower in men than in women. We found that the serum active ghrelin level decreases with age and the serum total ghrelin level decreases with increase in fat mass. We also demonstrate for the first time that serum testosterone level in men correlates with active ghrelin level. (Pol J Endocrinol 2004; 4(55): 414-420) Key words: ghrelin, active ghrelin, testosterone PRACE ORYGINALNE / ORIGINAL PAPERS Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology Tom/Volume 55; Numer/Number 4/2004 ISSN 0423-104X U mężczyzn stężenie ghreliny jest niższe niż u kobiet i obniża się wraz z wiekiem i spadkiem stężenia testosteronu Jarosław Kozakowski, Piotr Dudek, Stefan Zgliczyński Klinika Endokrynologii CMKP, Warszawa Streszczenie Cel. Ghrelina jest ważnym hormonem biorącym udział w regulacji homeostazy energetycznej ustroju, wpływającym na procesy łaknienia i przyswajania energii. Ghrelina ponadto niezależnie od GHRH pobudza wydzielanie hormonu wzrostu. W ustroju ghrelina obecna jest w formie aktywnej, zawierającej grupę oktanoilową, jak i nieaktywnej, której znacznie nie jest jeszcze dokładnie ustalone. Celem pracy było porównanie stężenia ghreliny całkowitej i aktywnej w surowicy u zdrowych kobiet i mężczyzn oraz określenie współzależności stężenia ghreliny u mężczyzn od wieku, ciężaru i wskaźnika masy oraz składu ciała, wydzielania hormonu wzrostu i IGF1, wskaźników metabolizmu węglowodanów i stężenia hormonów płciowych. Materiał i metody. Materiał stanowiło 17 mężczyzn w wieku od 16 do 73 lat, śr. 47,4±18,3; (śr. ± SD) i 8 kobiet w wieku od 28 do 55 lat (41,4±12,8). Badanym rano na czczo pobierano krew celem oceny stężenia ghreliny całkowitej i aktywnej, leptyny, GH, IGF-1, glukozy i insuliny, cholesterolu całkowitego i triglicerydów oraz estradiolu, testosteronu i siarczanu dehydroepiandrosteronu. Określano wzrost, ciężar ciała i wyliczano BMI oraz dokonywano pomiarów składu ciała. Wyniki. U mężczyzn stężenie ghreliny całkowitej było niższe niż u kobiet (odpowiednio: 1144,2±293 i 1685,6±243,3 pg/ml; p<0,0005) i zmniejszało się wraz z wiekiem (r=-0,52, p<0,04). U mężczyzn wykazano ujemną korelację między masą tłuszczu a stężeniem ghreliny całkowitej (r=-0,63, p<0,05) a także dodatnią korelację między masą tłuszczu a stężeniem leptyny (r= 0,84, p<0,003). Stwierdzono ponadto dodatnią korelację między wskaźnikiem masy ciała i stężeniem leptyny (r=0,58, p<0,02). Spadkowi stężenia testosteronu u mężczyzn towarzyszyło obniżanie się stężenia ghreliny aktywnej (r=0,51, p<0,05). Podsumowanie wyników. Po raz pierwszy wykazano, że u mężczyzn stężenie ghreliny całkowitej jest niższe niż u kobiet. Stężenie ghreliny aktywnej zmniejsza się wraz z wiekiem, a ghreliny całkowitej zmniejsza się ze wzrostem masy tłuszczu. Po raz pierwszy wykazano również, że spadkowi stężenia testosteronu u mężczyzn towarzyszy zmniejszanie się stężenia ghreliny aktywnej. (Endokrynol Pol 2004; 4(55): 414-420) Słowa kluczowe: ghrelina, aktywna ghrelina, testosteron Jarosław Kozakowski Klinika Endokrynologii CMKP Szpital Bielański ul. Cegłowska 80 01-809 Warszawa 415 Poziom ghreliny zależy od płci, wieku i stężenia testosteronu PRACE ORYGINALNE Wstęp Ghrelina jest hormonem biorącym udział w regulacji bilansu energetycznego ustroju. Została odkryta w 1999 roku jako naturalny ligand receptorów dla tzw. substancji pobudzających wydzielanie hormonu wzrostu (Growth Hormone Secretagouges GHS), które działają niezależnie od Growth Hormone Releasing Hormone (GHRH) w następstwie łączenia się ze swoistym receptorem związanym z białkiem G [1]. Jest białkiem złożonym z 28 aminokwasów odznaczającym się unikalną budową ze względu na grupę n-oktanoilową zawierającą kwas kaprylowy, przyłączoną do trzeciego w łańcuchu peptydowym aminokwasu – seryny [2]. Gen odpowiedzialny za syntezę ghreliny wykazuje ekspresję głównie w żołądku, a także w innych odcinkach przewodu pokarmowego, w podwzgórzu i w przysadce mózgowej [3]. Ghrelina uczestniczy w fizjologicznym mechanizmie wydzielania GH działając synergistycznie do GHRH [4]. W ustroju ghrelina obecna jest w formie aktywnej, zawierającej grupę oktanoilową, jak i nieaktywnej, której znacznie nie jest jeszcze dokładnie ustalone. Stwierdzono, że w żołądku stosunek stężenia ghreliny zawierającej resztę kwasu kaprylowego do ghreliny nieaktywnej wynosi ok. 3:1. W 2000 roku wykazano, że ghrelina bierze udział w regulacji homeostazy energetycznej nasilając łaknienie i hamując oksydację tłuszczu, prowadząc w ten sposób do wzrostu jego masy. Jest określana mianem “hormonu głodu” i wykazuje ujemną korelację z “hormonami sytości”, takimi jak insulina i leptyna [5, 6]. Stwierdzono, że stężenie ghreliny obecnej w krążeniu wykazuje rytm dobowy, ze wzrostem w okresach przed posiłkami i ok. godz. 200 w nocy i spadkami po spożyciu posiłku [7]. Jak dotąd nie zostało jednak wyjaśnione, jak zmienia się stężenie ghreliny u zdrowych ludzi w zależności od wieku, płci, wskaźników antropometrycznych i metabolicznych. Cel pracy Celem pracy było porównanie stężenia ghreliny całkowitej i aktywnej w surowicy u zdrowych mężczyzn i kobiet oraz ocena stężenia ghreliny u mężczyzn w zależności od wieku, ciężaru, wskaźnika masy i składu ciała, wydzielania hormonu wzrostu i IGF-1, wskaźników metabolizmu węglowodanów i stężenia testosteronu. Materiał i metody Materiał stanowiło 17 zdrowych mężczyzn w wieku od 16 do 73 lat (47,4±18,3; śr. ± SD) i 8 zdrowych kobiet w wieku od 28 do 55 lat (40,4±10,9). Badanym – ochotnikom i osobom zgłaszającym się z różnych przyczyn do kliniki pobierano krew 416 Kozakowski J. rano na czczo w celu oceny stężenia ghreliny całkowitej i aktywnej, leptyny, GH, IGF-1, glukozy i insuliny oraz cholesterolu całkowitego i trójglicerydów. Określano: wzrost, ciężar i wyliczano wskaźnik masy ciała. U mężczyzn dokonywano pomiaru składu ciała metodą rentgenowskiej absorpcjometrii dwuenergetycznej (DEXA). METODY LABORATORYJNE Ghrelinę całkowitą oznaczano metodą radioimmunologiczną (RIA; Linco Res. Inc, USA), czułość metody: 100 pg/ml. Metoda wykorzystuje poliklonalne przeciwciała królicze skierowane przeciwko C-końcowej części cząsteczki, rozpoznaje więc zarówno oktanoilową (aktywną) jak i nieokatanoilową (nieaktywną) formę ghreliny. Ghrelinę aktywną oznaczano metodą RIA (Linco Rec. Inc, USA), która wykorzystuje poliklonalne przeciwciała wieprzowe przeciw N- końcowemu fragmentowi cząsteczki. Metoda wykrywa oktanoilową (aktywną) formę ghreliny. Cząsteczka bez grupy n-oktanoilowej przy Ser3 nie jest rozpoznawana. Czułość metody: 10 pg/ml. Leptynę oznaczano metodą RIA (Linco Res. Inc, USA), wykorzystującą przeciwciała królicze przeciw cząsteczce leptyny. Czułość metody: 0,5 ng/ml. Hormon wzrostu oznaczano metodą RIA (POLATOM, Świerk), czułość: 10,6 µg/ml. Insulinopodobny czynnik wzrostowy pierwszy (IGF-1) oznaczano metodą RIA (Biosource Europe S.A, Belgia); czułość: 0,25±0,10 µg/l, zmienność wewnątrzseryjna: 4,7-6,1%, międzyseryjna: 9,3-9,9%. Insulinę oznaczano metodą RIA (INSULIN-CT, CIS bio international, Francja); czułość: 2,0 mIU/l. Glukozę oznaczano metodą enzymatyczną (Cormay). Cholesterol i triglicerydy oznaczano metodą enzymatyczną (Technikon RA-390, Boeringer). Estradiol oznaczano z zastosowaniem analizatora IMMULITE 2000, czułość: 15 pg/ml. Testosteron oznaczano metodą RIA (Polatom, Otwock-Świerk); czułość: poniżej 0,1 nmol/l, zmienność wewnątrz i międzyseryjna odpowiednio: 6,6% i 4,8%, zaś siarczan dehydroepiandrosteronu metodą RIA (Spectria, Orion Diagnostica, Finlandia); czułość: 0,03 µmol/l, zmienność wewnątrzseryjna: 3,5-6,5%, międzyseryjna: 4,0-8,1%. Wskaźnik masy ciała obliczano jako iloraz ciężaru ciała (kg) i kwadratu wzrostu (m2). Przyjęto za prawidłowe wartości od 20 do 25 kg/m2, zaś wartości od 25 do 30 za wskazujące na nadwagę, od 30 do 35 na umiarkowaną otyłość, od 35 do 40 na znaczą otyłość i powyżej 40 na olbrzymią otyłość. Skład ciała określano metodą DEXA aparatem Lunar- DPX, która w projekcji Total Body pozwala na ocenę masy tłuszczu (Fat Mass – FM) oraz beztłuszczowej masy ciała (Fat Free Mass – FFM), w tym na zróżnicowanie masy mineralnej kości (Total Body Bone Mass – TBBM) i beztłuszczowej masy tkanek miękkich (Fat Free Soft Tissue Mass – FFSTM). Metoda DEXA pozwala na określenie składu ciała oddzielnie w różnych jego regionach; badanie wiąże się z pochło- Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology 2004; 4 (55) Lp ciężar i wskaźnik masy ciała. Tab. I. Age, height, weight and body mass index BMI – wskaźnik masy ciała; NS – niezamienne statystycznie MĘŻCZYŹNI X ± SD Zakres n= x ± SD Zakres 1 Wiek (l) 17 47,4 ± 18,3 16, 0 – 73, 0 8 41,4 ± 12,8 28,0 – 65,0 NS 2 Wzrost (m) 17 1,76 ± 0,08 1,61 – 1,90 8 1,63 ± 0,04 1,58 – 1,70 <0,01 3 Ciężar ciała (kg) 17 84,3 ± 16,03 54,2 – 116,0 8 61,8 ± 9,0 50,0 – 81,0 <0,01 8 23,4 ± 3,8 20,1 – 31,3 <0,04 2 4 BMI (kg/m ) 17 n= x ± SD Zakres 27,2 ± 3,9 1 FM (%) 12 24,2 ± 9,1 14,3 – 46,7 2 FM (g) 12 21254,5 ± 12173 8246 – 52834 3 FFM (%) 12 75,8 ± 9,1 53,3 - 85,7 4 FFM (g) 12 63552,1 ± 8437 49362 – 76374 5 TB (g) 12 84806,6 ± 15771 57608 – 113181 Wyniki nięciem dawki promieniowania wynoszącej ok. 0,2 µSv. Błąd pomiaru wynosi ok. 1,5%. Analiza statystyczna Wyniki przedstawione są jako wartości średnie ± odchylenie standardowe (SD). Do oceny rozkładu badanych zmiennych stosowano testy Kołmogorowa-Smirnowa i Lilieforsa. Korelacji dla zmiennych o rozkładach normalnych dokonywano z zastosowaniem testu istotności wsp. korelacji Pearsona, w pozostałych przypadkach testów Spearmana. Porównań dokonywano z zastosowaniem testu GH – hormon wzrostu, IGF-1 – insulinopodobny czynnik wzrostowy pierwszy; NS – niezamienne statystycznie Tabela IV. Stężenie estradiolu, testosteronu oraz DHEA-S. Tab. IV. Estradiol, testosteron and dehydroepiandrosteronesulfate levels 21,1 – 37,5 t-Studenta dla grup niepowiązanych w przypadkach, gdy zmienne wykazywały rozkład normalny lub testu dla dwóch prób Kołmogrowa-Smirnowa. Za poziom istotności przyjmowano każdorazowo wartość p<0,05. FM – masa tłuszczu, FFM – beztłuszczowa masa ciała, TB - całkowita masa ciała Tabela III. Wyniki badań biochemicznych, stężenia insuliny, GH i IGF-1. Tab. III. Biochemical indices, insulin, GH and IGF-1 levels P n= Tabela II. Masa tłuszczu, beztłuszczowa i całkowita masa ciała badanych mężczyzn. Tab. II. Fat mass, fat free mass and total body weight of men Lp KOBIETY Lp 1. Charakterystyka badanych. Wyniki pomiarów antropometrycznych i wskaźnika masy ciała (BMI) badanych przedstawia tabela I. U mężczyzn wzrost, ciężar i wskaźnik masy ciała były większe niż u kobiet. 2. Skład ciała. Wskaźniki składu ciała określone u mężczyzn przedstawia tabela II. U czterech badanych stwierdzono zwiększoną masę tłuszczu, wyniki pozostałych były w granicach normy. 3. Badania biochemiczne, stężenie insuliny, hormonu wzrostu i insulinopodobnego czynnika wzrostowego pierwszego na czczo. U mężczyzn stężenie triglicerydów a także IGF-1 było wyższe niż u kobiet. Wyniki badań przedstawia tab. III. 4. Stężenie estradiolu i androgenów. U mężczyzn stężenie estradiolu było niższe, a testosteronu wyższe niż u kobiet. Wyniki badań stężenia estradiolu i androgenów przedstawia tabela IV. MĘŻCZYŹNI KOBIETY P N= X ± SD Zakres n= x ± SD Zakres 1 Glukoza (mg/Dl) 4 87,3 ± 4,5 83 – 100 7 88,4 ± 7,6 78 –100 NS 2 Cholesterol (mg/dl) 6 187,5 ± 60,3 127 – 259 7 188,4 ± 18,9 160 – 208 NS 3 Triglicerydy (mg/dL) 5 158,3 ± 86,6 7 76,8 ± 30,7 51-135 <0,1 4 Insulina (mIU/L) 4 16,3 ± 2,9 13 – 18 7 20,1 ± 9,8 11- 37 NS 5 GH (µg/dL) 6 0,46 ± 0,4 0,3 – 1,1 7 0,89 ± 0,9 0,2 – 2,6 NS 6 IGF-1 (µg/L) 6 339,0 ± 73,0 270 – 450 7 235,7 ± 54,1 176 – 325 <0,02 Lp 78 – 250 MĘŻCZYŹNI KOBIETY n= x ± SD Zakres n= 7 1 Estradiol (pg/ml) 5 22,9 ± 7,3 14,8 – 29,4 2 Testosteron (ng/ml) 15 4,87 ± 1,8 2,6 – 9,4 3 DHEA-S (ng/ml) 13 2296 ± 1509 499 – 4385 x ± SD P Zakres 100,5 ± 62,6 34,6-213,0 <0,03 7 0,33 ± 0,15 0,1-0,5 <0,00002 7 1927 ± 1044 729-3429 NS DHEA-S – siarczan dehydroepiandrosteronu; NS – nieznamienne statystycznie 417 PRACE ORYGINALNE Tabela I. Wiek, wzrost, Poziom ghreliny zależy od płci, wieku i stężenia testosteronu Wiek (l) a/ stężenie ghreliny całkowitej i aktywnej w surowicy na czczo. Stężenie ghreliny całkowitej było u mężczyzn niższe niż u kobiet (rys 1). Również stężenie ghreliny aktywnej u mężczyzn było wyraźnie, choć niezamiennie niższe niż u kobiet, i wynosiło odpowiednio 570,3±453,3 i 648,4±453,3 pg/ml (rys. 2). Ghrelina całk. (pg/mL); r=-0,52; p<0,04 1800 p<0,0005 Rys. 3. Korelacja między wiekiem a stężeniem ghreliny 1685,6 całkowitej. Fig. 3 Correlation between age and total ghrelin levels 1600 1400 1200 1000 Ghrelina całk (pg/ml) FM (%) 1144,2 mężcz kobiety Rys. 1. Stężenie ghreliny całkowitej u mężczyzn i kobiet. Fig. 1 Total ghrelin levels in men and women Ghrelina całk. (pg/mL); r=- 0,64; p<0,05 Rys. 4. Korelacja między masą tłuszczu a stężeniem ghreliny 660 całkowitej. Fig. 4 Correlation between fat mass and total ghrelin levels 648,4 640 BMI vs. LEPTYNA (BD usuwano przypadk.) LEPTYNA = -18,36 + ,92571 * BMI Wsp. korelacji = ,57761 620 28 600 580 570,3 Ghrelina akt (pg/ml) 560 16 ANYTPEL 540 520 22 10 mężcz kobiety Rys. 2. Stężenie ghreliny aktywnej u mężczyzn i kobiet. Fig. 2 Active ghrelin levels in men and women 4 -2 18 22 26 30 34 38 42 Regresja 95% p.ufności BMI b/ stężenie ghrelin w zależności od wieku. U mężczyzn stwierdzono ujemną korelację między wiekiem a stężeniem ghreliny całkowitej (r=-0,52, p<0,04). (rys. 3). c/ stężenie ghreliny w zależności od ciężaru, wskaźnika masy i składu ciała. U mężczyzn stwierdzono ujemną korelację między masą tłuszczu a stężeniem ghreliny całkowitej (r= -0,64, p<0,05) (rys. 4) U mężczyzn stwierdzono także korelację między wskaźnikiem masy ciała i stężeniem leptyny (r=0,58, p<0,02) (rys. 5) d/ stężenie ghrelin w zależności od stężenia hormonów płciowych. U mężczyzn stwierdzono korelację między stężeniem testosteronu i stężeniem ghreliny aktywnej (r= 0,51, p<0,05). (rys. 6) 418 Rys. 5. Korelacja między wskaźnikiem masy ciała i stężeniem leptyny. Fig. 5 Correlation between BMI and leptin levels Testosteron (ng/ml) PRACE ORYGINALNE 5. Stężenie ghreliny i leptyny. Kozakowski J. Ghrelina akt. (pg/ml); r= 0,51; p<0,05 Rys. 6. Korelacja między stężeniem testosteronu i ghreliny aktywnej u mężczyzn. Fig. 6. Correlation between testosterone and active ghrelin levels in men Dyskusja Celem pracy było porównanie stężenia ghreliny u zdrowych mężczyzn i kobiet, oraz określenie współzależności między wydzielaniem ghreliny na czczo a wiekiem, ciężarem i składem ciała, wydzielaniem hormonu wzrostu i IGF-1, wskaźnikami metabolizmu węglowodanów oraz stężeniem hormonów płciowych u mężczyzn. Badając po raz pierwszy równocześnie stężenie ghreliny całkowitej i aktywnej wykazaliśmy, że stężenie ghreliny u mężczyzn jest niższe niż u kobiet. U mężczyzn obniża się ono wraz z wiekiem. U mężczyzn stwierdziliśmy ponadto ujemną korelację między masą tłuszczu a stężeniem ghreliny, a także dodatnią między masą tłuszczu i stężeniem leptyny. Wykazaliśmy również, że stężenie leptyny zwiększa się wraz ze wzrostem wskaźnika masy ciała. Spadkowi stężenia testosteronu towarzyszy obniżanie się stężenia ghreliny aktywnej. Dużą wartością badania było jednoczesne oznaczanie stężenie ghreliny całkowitej oraz jej formy aktywnej, a więc posiadającej grupę n-oktanoilową przy serynie – trzecim z kolei aminokwasie w łańcuchu peptydowym. Dotychczas publikowane prace wskazywały, że ocenianie jedynie ghreliny całkowitej przynosi niejednoznaczne i często nieporównywalne wyniki, prawdopodobnie ze względu na oznaczenia różnych izoform hormonu przy zastosowaniu różnych metod analitycznych. Wykazanie korelacji między stężeniem aktywnej ghreliny i niektórymi z badanych zmiennych przy braku takiej korelacji dotyczącej ghreliny całkowitej wskazuje na dużą rolę oznaczeń aktywnej formy hormonu. O ile wielu autorów wskazywało już na zależność stężenia ghreliny od płci u zwierząt doświadczalnych i ludzi [8, 9] to wykazanie, że u zdrowych mężczyzn stężenie ghreliny całkowitej jest niższe niż u kobiet jest obserwacją nową. Może ona częściowo tłumaczyć wyższe stężenia hormonu wzrostu obserwowane u kobiet w porównaniu z mężczyznami, które dotychczas tłumaczono bezpośrednim i pośrednim (hamującym działanie IGF-1) wpływem hormonów płciowych (estrogenów). Wiadomo, że stężenie ghreliny całkowitej u ludzi zmniejsza się wraz z wiekiem [10]. Omawiane wyniki badania stanowią jednak prawdopodobnie pierwsze informacje przedstawiające zmiany stężenia ghreliny aktywnej w zależności od wieku u zdrowych mężczyzn. Można przypuszczać, że zmniejszanie się z wiekiem stężenia ghreliny jest jedną z przyczyn znanego od dawna zjawiska zmniejszającej się produkcji hormonu wzrostu (somatopauza). Obserwacje te należałoby jeszcze potwierdzić na większej grupie badanych. W oparciu o badania składu ciała potwierdziliśmy publikowane już wcześniej obserwacje, że wraz ze wzrostem masy tłuszczu obniża się stężenie ghreliny całkowitej i wzrasta stężenie leptyny. Dane te wskazują na przeciwstawne działanie obu tych hormonów w regulacji homeostazy energetycznej. W warunkach głodu zwiększa się w żołądku produkcja ghreliny, która po przekroczeniu bariery krew–mózg dociera do podwzgórza i łączy się z receptorami neuronów okolicy jąder brzusznoprzyśrodkowego i łukowatego, co z kolei powoduje uwolnienie odpowiednich neuromediatorów: neuropeptydu Y i agouti-related protein (AGRP), pod wpływem których kształtuje się poczucie łaknienia i potrzeba spożycia posiłku. Z kolei wzrost objętości tkanki tłuszczowej jest przyczyną zwiększonego wydzielania leptyny – produktu genu OB, która przenosi informację o objętości tkanki tłuszczowej w organizmie do receptorów w podwzgórzu. Efektem tego jest hamowanie wpływu neuropeptydu Y, AGRP i aktywacja proopiomelanokortyny z następowym działaniem na receptory MC3R i MC4R. Skutkiem tego jest pojawienie się uczucia sytości i zmniejszenie łaknienia [11, 12]. Również u mężczyzn wraz ze wzrostem ciężaru i wskaźnika masy ciała zwiększało się stężenie leptyny. Pozostaje to w zgodności z obserwacjami innych autorów [13, 14]. Interesujące jest wykazanie korelacji między stężeniem testosteronu oraz ghreliny aktywnej. Wydaje się, ze jest to pierwsze doniesienie wskazujące na istnienie podobnej zależności u mężczyzn. Nie jest wiadome, czy ghrelina może wpływać na produkcję testosteronu. Nie udowodniono jak dotąd wpływu ghreliny i syntetycznych substancji pobudzających wydzielanie hormonu wzrostu (GHS) działających poprzez związane z białkiem G receptory GHS-R na produkcję LH lub FSH. W grę mogłoby wchodzić działanie bezpośrednie ghreliny na komórki docelowe, bowiem w gonadach stwierdzono obecność receptorów obwodowych wiążących ghrelinę i inne związki należące do GHS. W 2002 r. wykazano obecność mRNA ghreliny w jądrach [15], a następnie udowodniono, że ghrelina jest syntetyzowana w komórkach zrębu i komórkach Leydiga [16]. W roku 2003 Pogatto i wsp wykazali, że u mężczyzn z hipognadyzmem stężenie ghreliny jest obniżone, a leczenie uzupełniające niedobór testosteronu powoduje wzrost stężenia tego hormonu. Stwierdzono ponadto istnienie wyraźnej korelacji między stężeniem testosteronu i ghreliny [17]. Mechanizm obserwowanej zależności nie jest znany, ale może obejmować bezpośredni wpływ testosteronu na produkcję ghreliny, lub wpływ pośredni, będący następstwem zmniejszenia stężenia leptyny lub wzrostu stężenia wolnych kwasów tłuszczowych pod wpływem testosteronu. Na podstawie przedstawionych obserwacji można postawić hipotezę, że ghrelina może odgrywać ważną rolę w procesach odpowiadających za utrzymanie równowagi (homeostazy) energetycznej i reprodukcji. Potwierdzenie i wyjaśnienie związków między stężeniem ghreliny i testosteronu wymaga prowadzenia dalszych badań. 419 PRACE ORYGINALNE Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology 2004; 4 (55) Poziom ghreliny zależy od płci, wieku i stężenia testosteronu PRACE ORYGINALNE Podsumowanie Po raz pierwszy wykazano, że u mężczyzn stężenie ghreliny całkowitej jest niższe niż u kobiet. Stężenie ghreliny aktywnej zmniejsza się wraz z wiekiem, a ghreliny całkowitej zmniejsza się ze wzrostem masy tłuszczu. Po raz pierwszy wykazano również, że spadkowi stężenia testosteronu u mężczyzn towarzyszy zmniejszanie się stężenia ghreliny aktywnej. Piśmiennictwo 1. Bowers C. Y. Unnatural Growth-Hormone-Releasing Peptide Begets Natural Ghrelin J Clin Endocrinol Metab 2001; 86: 1464-69 2. Kojima M, Hosoda H, Date Y et al Ghrelin is a growthhormone-releasing acylated peptide from stomach Nature 1999; 402 (9): 656-660 3. Asakawa A, Inui A, Kaga T et al Ghrelin is an appetitestimulatory signal gfrom stomach with structural resemblance to motilin. Gastroenterology 2001; 120: 337-45 4. Hataya Y, Akamizu T, Takaya K et al A low dose of ghrelin stimulates growth hormone (GH) release synergistically with GH-releasing hormone in humans. J Clin Endocrinol Metab 2001; 86: 4552-57 5. Broglio F, Arvat E, Benso A et al Ghrelin, a natural GH secretagogue produced by the stomach, induces hyperglycemia and reduces insulin secretion in humans J Clin Endocrinol Metab 2001; 86 (10): 5083-5086 6. Toshinai K, Mondal M. S, Nakazato M et al Upregulation of Ghrelin expression in the stomach upon fasting, insulininduced hypoglycemia, and leptin administration. Biochem Biophys Res Commun 2001; 281: 1220-5 7. Shiiya T, Nakazato M, Mizuta M et al Plasma Ghrelin Levels in Lean and Obese Humans and the Effect of Glucose on Ghrelin Secretion J Clin Endocrinol Metab 2002; 87: 240-244 8. Liu Y.L, Yakar S, Otero-Corchon V et al Ghrelin gene expression is age-dependent and influenced by gender and the level of circulating IGF-1. Mol Cell Endocrinol 2002; 28: 97-103 9. Greenman Y, Golani N, Gilad S et al Ghrelin secretion is modulated in a nutrient- and gender specific manner. Clin Endocrinol 2004; 60: 382-388 10. Rigamonti A. E, Pincelli A. I, Corra B et al Plasma ghrelin concentrations in elderly subjects : comparison with anorexic and obese patients J Endocrinol 2002; 175: R1-5 11. Horvath TL, Diano S, Sotonyi P et al Minireview: ghrelin and the regulation of energy balance – a hypothalamic perspective. Endocrinology 2001; 142 (10): 4163-4169 12. Shintani M, Ogawa Y, Ebihara K et al Ghrelin, an endogenous growth hormone secretagogue, is a novel orexigenic peptide that antagonizes leptin action through the activation of hypothalamic neuropeptide Y/Y1 receptor pathway. Diabetes 2001; 50 (2): 227-232 13. Kondo T, Yoshida A, Okada R et al Circulating leptin: a marker of health in female students. J Int Med Res 2002; 30(2): 109-15 14. Gomez J. M, Maravall F. J, Gomez N, et al. Interactions between serum leptin, the insulin-like growth factor-I system, and sex, age, anthropometric and body composition variables in a healthy population randomly selected. Clin Endocrinol (Oxf) 2003; 58(2): 213-19 15. Tena-Sempere M, Barreiro M. L, Gonzalez L.C, et al. Novel expression and functional role of ghrelin in rat testis. Endocrinology 2002: 143(2): 717-25 16. Barreiro M. L, Gaytan F, Caminos J. E, et al. Cellular location and hormonal regulation of ghrelin expression in rat testis. Biol Reprod 2002; 67: 1768-76 17. Pagotto U, Gambineri A, Pelusi C et al Testosterone replacement therapy restores normal ghrelin in hypogonadal men J Clin Endocrinol Metab 2003; 88: 4139-43 420 Kozakowski J. PRACE ORYGINALNE / ORIGINAL PAPERS Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology Tom/Volume 55; Numer/Number 4/2004 ISSN 0423-104X Single low dose of recombinant human thyrotropin (rhTSH) enables radioiodine treatment for multinodular toxic goiter with low radioiodine uptake Małgorzata Gietka- Czernel, Helena Jastrzębska Wojciech Zgliczyński, Grażyna Waśniewska, Małgorzata Wróblewska, Katarzyna Wernic, Beata Cybulska, Elżbieta Karpińska Department of Endocrinology, Medical Center of Postraduate Education Abstract Radioiodine treatment for multinodular toxic goiter is commonly accepted procedure. In patients with low radioiodine uptake (RAIU) surgery is an alternative. Aim: the study was undertaken to estimate the efficacy of a single low dose rhTSH as a pretreatment adjunct before radioiodine therapy for multinodular toxic goiter with low RAIU. Patients: 10 women and 2 men aged 65.1±12.1 yrs (mean ± SD), range 41-79 yrs with multinodular toxic goiter were enrolled to the study. Initial RAIU after 24 h was low: 20.42±8.42%, range 6 - 34% and it was not caused by thyroid inflammation, drugs or iodine. Thyroid volume measured by ultrasound was 56.8±19.8 ml range 24.8 - 89.8 ml. Methods: patients were given a single dose of 0,05 mg rhTSH (Thyrogen,Genzyme) im. 24 h later diagnostic dose of 131I was given and RAIU after 6, 24, 48 and 72 h was estimated. On the 5th day therapeutic dose of 131 I was administered. Serum TSH, fT3 and fT4 were determined initially, after 2, 5, 8, 24, 48, 72 and 96 hours after rhTSH administration and then on the 3rd day after 131 I treatment. Results: the significant increase in serum TSH from 0.09±0.07 µIU/ml to a peak level of 8.83±3.52 µIU/ml (5, 8 and 24 h) was observed. Then a significant 3.7- fold increase in 24 h RAIU was noted to 72.58±11.79%. It allowed to reduce 131I treatment dose in the same manner. Shortly after rhTSH administration (24, 48 h) serum fT3 elevated from 3.88±0.76 pg/ml to a peak value of 6.13±1.44 pg/ml (p<0.001) and serum fT4 augmented from 20.9±3.78 pmol/l to a peak value of 31.6±12.6 pmol/ l (p<0.001). There was 1 case of mild painful enlargement of the thyroid without respiratory tract obstruction after rhTSH administration, which subsided within 24 h. After 6 months 71% of patients were euthyroid, 29% were still thyrotoxic and mean 45% reduction of thyroid volume was stated. Conclusions: 1. Administration of a single dose of 0.05 mg rhTSH enhances 3.7-fold radioiodine uptake in patients with multinodular toxic goiter with low RAIU. 2. This method enables radioiodine treatment in some patients and reduction of radioiodine dose in the others. 3. This method should be carefully undertaken because it may cause thyrotoxicosis exacerbation and thyroid volume enlargement. (Pol J Endocrinol 2004; 4(55): 421-431) Key words: multinodular toxic goiter, low RAIU, rhTSH, radioiodine therapy 421 PRACE ORYGINALNE / O RIGINAL PAPERS Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology Tom/Volume 55; Numer/Number 4/2004 ISSN 0423-104X Zastosowanie jednorazowej niskiej dawki ludzkiej rekombinowanej tyreotropiny (rhTSH) umożliwia leczenie radiojodem chorych z wolem guzowatym nadczynnym i niską jodochwytnością Małgorzata Gietka-Czernel, Helena Jastrzębska, Wojciech Zgliczyński, Grażyna Waśniewska, Małgorzata Wróblewska, Katarzyna Wernic, Beata Cybulska, Elżbieta Karpińska Klinika Endokrynologii CMKP, Warszawa Streszczenie Leczenie radiojodem wola guzowatego nadczynnego jest metodą z wyboru, ale w części przypadków niemożliwą do zrealizowania z powodu niskiej jodochwytności tarczycy. Celem pracy była ocena przydatności zastosowania jednorazowej niskiej dawki rhTSH 0,05 mg w przygotowaniu do leczenia 131I chorych z wolem guzowatym nadczynnym i niską jodochwytnością. Materiał obejmował 12 chorych; 10 kobiet i 2 mężczyzn w wieku od 41 do 79 lat, śr. 65,0±12,1 z wolem wieloguzkowym nadczynnym. Wstępna wartość jodochwytności (T24 131-I) była niska; od 6% do 34%, śr. 20,42±8,42 % i nie wynikała z zażywania leków wpływających na wychwyt jodu, kontaminacji jodem, ani stanu zapalnego tarczycy. Objętość tarczycy wynosiła od 24,8 ml do 89,8 ml, śr. 56,8±19,8 ml. Metody: badania przeprowadzono w warunkach szpitalnych, stosując jednorazową dawkę 0,05 mg rhTSH (Thyrogen, Genzyme). Po upływie 24 godzin podawano diagnostyczną dawkę 131I i oceniano jodochwytność po 6, 24, 48 i 72 godzinach. W piątej dobie chorzy otrzymywali dawkę leczniczą 131I obliczoną w oparciu o zwiększoną jodochwytność po rhTSH. Krew do oznaczeń TSH, fT3 i fT4 pobierano wstępnie oraz po 24, 48, 72 i 96 godzinach po zastosowaniu rhTSH, a następnie w 3 dobie po leczeniu 131I. Przeciwciała antymikrosomalne i antytyreoglobulinowe oceniano wyjściowo i co 6 miesięcy. Wyniki: w każdym przypadku podanie 0,05 mg rhTSH spowodowało istotny statystycznie wzrost stężenia TSH w surowicy; od wartości wstępnych śr. 0,09±0,07 µIU/ml do wartości maksymalnych śr. 8,83± 3,52 µIU/ ml obserwowanych po 5, 8 lub 24-godzinach (p<0,001). Wzrost jodochwytności tarczycy po podaniu rhTSH stwierdzano u wszystkich chorych: śr. T24 72,58±11,79 % (p<0,001). 3,7-krotne zwiększenie jodochwytności tarczycy pozwoliło na analogiczne zmniejszenie dawki leczniczej 131 I. Jednocześnie następował wzrost stężenia fT3 i fT4 w surowicy od śr. wartości wyjściowych odpowiednio 3,88±0,76 pg/ml do śr. wartości maksymalnych 6,13±1,44 pg/ml oraz od 20,9±3,78 pmol/l do 31,6±12,60 pmol/l (p< 0,001), stwierdzanych po 24 i 48 godzinach. W 1 przypadku po podaniu rhTSH wystąpiło krótkotrwałe bolesne obrzmienie gruczołu tarczowego. Po upływie 6 miesięcy odnotowano redukcję objętości wola o 45 %, stan eutyreozy u 71% leczonych i utrzymującą się nadczynność tarczycy w 29 % przypadków. Wnioski: 1. Jednorazowe zastosowanie niewielkiej dawki rhTSH 0,05 mg u pacjentów z wolem guzowatym nadczynnym i niską jodochwytnością zwiększa 3,7-krotnie wychwyt radiojodu przez gruczoł tarczowy. 2. Metoda ta umożliwia u części chorych przeprowadzenie leczenia 131 I, a u innych zmniejszenie dawki leczniczej radiojodu. 3. Takie postępowanie, z uwagi na przejściowe zaostrzenie tyreotoksykozy oraz możliwość powiększenia się objętości wola jest możliwe w wybranych przypadkach. (Endokrynol Pol 2004; 4(55): 421-431) Słowa kluczowe: wole guzowate nadczynne, niska jodochwytność, stymulacja rhTSH, leczenie 131-I Małgorzata Gietka-Czernel Klinika Endokrynologii CMKP Szpital Bielański ul. Cegłowska 80 01-809 Warszawa Badanie wykonane w ramach prac własnych CMKP 501-2-2-07-36/02 422 Wstęp Leczenie radiojodem, wskazane w większości przypadków wola guzowatego nadczynnego [1, 2, 3] jest u części chorych niemożliwe z powodu niskiej jodochwytności tarczycy. Przyczyną tego zjawiska jest niska aktywność TSH-zależnego symportera sodowo-jodowego (NIS). Badania immunohistochemiczne [4] nad zawartością NIS w tkance tarczycowej wykazały, że w przypadkach wola guzowatego jest ona zbliżona lub nieco większa niż w prawidłowej tarczycy i znacznie mniejsza niż w chorobie Gravesa-Basedowa. Obserwacje in vitro udokumentowały, że aktywność NIS jest regulowana pozytywnie przez TSH i negatywnie przez zwiększoną podaż jodu [5, 6, 7]. Kliniczne wykorzystanie TSH do stymulacji jodochwytności tkanki tarczycowej datuje się od lat 40-ych ubiegłego wieku; stosowano wówczas bydlęcy TSH u chorych ze zróżnicowanym rakiem tarczycy [8], a później także w przypadkach guzów gorących, celem obrazowania tkanki okołoguzkowej. Preparat został wycofany w związku z dość częstymi reakcjami alergicznymi i powstawaniem przeciwciał neutralizujących. Następne próby dotyczyły wykorzystania ludzkiego TSH pozyskiwanego w toku badań autopsyjnych, jednak przypadki rozwoju choroby Creutzfeldta-Jacoba opisywane po stosowaniu ludzkiego hormonu wzrostu uzyskiwanego w podobny sposób, doprowadziły do przerwania tych prób. Dopiero poznanie struktury genetycznej obu podjednostek TSH [9, 10, 11] umożliwiło produkcję rekombinowanego ludzkiego TSH początkowo w hodowli ludzkich komórek embrionalnych, a następnie na skalę przemysłową w komórkach jajnikowych chomika chińskiego. Zastosowanie rhTSH dotyczy przede wszystkim chorych ze zróżnicowanym rakiem tarczycy i wykorzystywane jest zarówno w diagnostyce; do stymulacji jodochwytności pooperacyjnych resztek tkanki tarczycowej i przerzutów odległych przed scyntygrafią całego ciała oraz do stymulacji tyreoglobuliny (Tg), jak i w terapii; przed podaniem dawki leczniczej radiojodu. Stosowane w tych przypadkach dawki rhTSH wynoszą 0,9 mg i podawane są 2-krotnie w odstępie 24- godzinnym. Korzyść zastosowania rhTSH polega głównie na tym, że chorym nie odstawia się tyroksyny i tym samym nie naraża na uciążliwą hipotyreozę. Natomiast w niewielkiej grupie starszych pacjentów lub mających przerzuty raka do przysadki mózgowej i nie mogących odpowiedzieć wzrostem endogennego TSH na odstawienie hormonów tarczycowych, użycie rhTSH jest jedyną metodą umożliwiającą diagnostykę i leczenie 131I. Czułość wykrywania aktywnej choroby nowotworowej przy łącznym wykonywaniu scyntygrafii całego ciała i oznaczaniu Tg po stymulacji rhTSH jest zbliżona do czułości badań diagnostycznych przeprowadzanych w warunkach odstawienia hormonów tarczycowych [12, 13, 14, 15]. Wartość zastosowania rhTSH w terapii zróżnicowanego raka tarczycy nie jest w pełni udokumentowana; wydaje się dość dobra w ablacji resztek tarczycowych, natomiast jeszcze niedostatecznie zbadana w niszczeniu przerzutów odległych [16, 17, 18, 19, 20, 21]. Od 2000 r. pojawiają się również publikacje dotyczące wykorzystania rhTSH w przypadkach łagodnych chorób gruczołu tarczowego. Huysmans i wsp. [22] wykazali, że jednorazowe podanie niskiej dawki rhTSH – 0,01 mg – zwiększa jodochwytność wola guzowatego obojętnego z 29% do 51%, a zastosowanie dawki 0,03 mg odpowiednio z 33% do 66%. Z kolei Nieuwlaat i wsp. [23] udokumentowali, że takie same niskie dawki rhTSH zmieniają dystrybucję radiojodu w obrębie tarczycy, zwiększając jodochwytność głównie w miejscach słabego gromadzenia. Homogenność wychwytu 131I jest zjawiskiem szczególnie korzystnym, jeśli leczenie radiojodem jest stosowane dla zmniejszenia rozmiarów wola. Lawrence i wsp. [24] zademonstrowali wzrost jodochwytności tarczycy wcześniej zablokowanej jodem z 3,3% do 6% po zastosowaniu 0,9 mg rhTSH. W 2003 r. Nieuwlaat i wsp. [25] opublikowali wyniki leczenia radiojodem 22 chorych z wolem guzowatym obojętnym olbrzymim, którym wcześniej podawano jednorazową dawkę rhTSH 0,01 mg lub 0,03 mg. Uzyskano wzrost jodochwytności odpowiednio 1,5- i 2,5-krotny, co umożliwiło analogiczne zmniejszenie aktywności leczniczej 131I, a odnotowane po upływie roku wyniki to około 40% redukcja objętości wola i 17-44% powiększenie światła tchawicy. W tym samym roku Duick i Baskin [26] zademonstrowali wyniki leczenia radiojodem 16 chorych z wolem guzowatym obojętnym i nadczynnym oraz objawami uciskowymi. Przed podaniem 30 mCi 131I stosowali rhTSH w dawce 0,3 mg lub 0,9 mg, i w ciągu 3-7 miesięcy uzyskali zmniejszenie objętości tarczycy o 30-40%, wyleczenie z nadczynności we wszystkich przypadkach, w tym niedoczynność tarczycy u 56%. Silva i wsp. [27] posłużyli się jednorazową dawką 0,45 mg rhTSH przed leczeniem radiojodem 17 przypadków wola guzowatego nadczynnego olbrzymiego i uzyskali lepszą skuteczność radiojodoterapii w stosunku do grupy leczonej wyłącznie 131I: większa redukcja objętości wola po roku – 58% vs. 39%, ale również większy odsetek niedoczynności tarczycy – 65% vs. 21%. W piśmiennictwie polskim udokumentowano 1 przypadek zastosowania rhTSH przed leczeniem 131I chorego z nadczynnością tarczycy indukowaną jodem. Podawano rhTSH dwukrotnie po 0,9 mg w odstępie 24-godzinnym, uzyskując wzrost jodochwytności z 2% do 36% [28]. Dotychczas publikowane prace dotyczące zastosowania rhTSH przed leczeniem radiojodem 423 PRACE ORYGINALNE Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology 2004; 4 (55) PRACE ORYGINALNE rhTSH w leczeniu 131I wola nadczynnego łagodnych chorób tarczycy są nieliczne i obejmują stosunkowo niewielki materiał chorych. Pozostaje cały czas otwartą kwestia, jaka dawka rhTSH jest optymalna; skutecznie zwiększając jodochwytność nie doprowadza jednocześnie do niebezpiecznego wzrostu stężeń hormonów tarczycowych. Celem podjętej pracy była ocena przydatności jednorazowej niskiej dawki rhTSH 0,05 mg w przygotowaniu do leczenia radiojodem chorych z wolem guzowatym nadczynnym i niską jodochwytnością. Pacjenci i metody Badaniami objęto 12 chorych; 10 kobiet i 2 mężczyzn w wieku od 41 do 79 lat, średnio 65±12,1 z wolem wieloguzkowym nadczynnym i niską jodochwytnością. U 4 chorych nadczynność tarczycy miała charakter jawny; kliniczne nasilenie tyreotoksykozy było niewielkie lub umiarkowane, odpowiednio I i II stopień w skali Zgliczyńskiego [29], stężenie TSH w surowicy obniżone a stężenia fT3 i fT4 podwyższone. W 8 przypadkach stwierdzano podkliniczną nadczynność tarczycy; brak typowych objawów tyreotoksykozy, obniżone stężenie TSH i prawidłowe stężenia fT3 i fT4. U 4 chorych stwierdzano nawrotową nadczynność tarczycy, w 3 przypadkach po uprzednim leczeniu chirurgicznym, w 1- po terapii 131I. U 8 badanych współwystępowało nadciśnienie tętnicze, u 2 choroba niedokrwienna serca o przebiegu stabilnym, u 2 napadowe migotanie przedsionków. Wartość jodochwytności tarczycy (T24 131I) wynosiła wstępnie od 6% do 34%, średnio 20,42±8,42 %. W ciągu ostatnich 6 miesięcy chorzy nie zażywali leków wpływających na jodochwytność gruczołu tarczowego, ani nie odbywali badań z użyciem kontrastu jodowego. W 3 wątpliwych przypadkach oznaczano jodurię w porannej porcji moczu, nie stwierdzając kontaminacji jodem. Gietka-Czernel M. Scyntygrafia tarczycy z użyciem 131I wykazywała obecność guza autonomicznego skompensowanego lub guzów ciepłych i zimnych w obrębie wola wieloguzkowego. Do badań nie kwalifikowano chorych z pojedynczym guzem autonomicznym zdekompensowanym. Dane dotyczące wyników badania scyntygraficznego i charakteru nadczynności tarczycy zamieszczono w tabeli I. Objętość wola oceniana na podstawie ultrasonografii (ALOKA SSD-1200, głowica liniowa 7,5 MHz) według wzoru na objętość elipsoidy obrotowej wynosiła od 24,8 ml do 89,8 ml, średnio 56,8±19,8 ml. W żadnym przypadku nie stwierdzano wola zamostkowego ani jawnych klinicznie objawów uciskowych. Każdorazowo wykonywano biopsję aspiracyjną cienkoigłową kontrolowaną (BACC) guza dominującego wytypowanego na podstawie badania palpacyjnego lub ultrasonograficznego (guz lity i hipoechogeniczny, o zatartych granicach, zawierający mikrozwapnienia), nie stwierdzając obecności raka. Do badań nie kwalifikowano chorych z cechami ultrasonograficznymi lub cytologicznymi wskazującymi na proces zapalny tarczycy. Protokół badań Badania przeprowadzono w warunkach szpitalnych według schematu zamieszczonego na ryc. 1. Chorym podawano jednorazowo 0,05 mg rhTSH domięśniowo (Thyrogen, Genzyme). Po upływie 24 godzin aplikowano dawkę diagnostyczną 50 µCi 131 I a następnie oceniano jodochwytność tarczycy po upływie 6, 24, 48 i 72 godzin. Po 24 godzinach wykonywano również scyntygram tarczycy. W piątej dobie badania, po upływie 96 godzin od zastosowania rhTSH podawano dawkę leczniczą 131 I uwzględniając uzyskany wzrost jodochwytności. Stosowano 120-150 µCi 131I na mililitr objętości tkanki tarczycowej posługując się wzorem: dawka 131 I (mCi) = dawka 131I (µCi)/ ml objętości tarczycy x objętość tarczycy (ml)/ T24 131I (%) x 10. Tabela I. Obraz scyntygraficzny tarczycy a stan metaboliczny gruczołu tarczowego u 12 chorych z wolem guzowatym nadczynnym przed podaniem rhTSH Table I. Thyroid scintigrams and thyroid metabolic status in 12 patients with multinodular goiter before rhTSH administration Obraz scyntygraficzny tarczycy Thyroid scintigram guz autonomiczny skompensowany w wolu wieloguzkowym autonomic compensated nodule within multinodular goiter guzy ciepłe i zimne w wolu wieloguzkowym warm and cold nodules within multinodular goiter pojedyncze guzy autonomiczne zdekompensowane single autonomic decompensated nodule 424 Liczba przypadków No of cases 4 8 0 Stan metaboliczny tarczycy Thyroid status jawna nadczynność n=3 toxic podkliniczna nadczynność n=1 pretoxic jawna nadczynność n=1 toxic podkliniczna nadczynność n=7 pretoxic Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology 2004; 4 (55) 131I rhTSH dawka lecznicza therapeutic dose of 131I (Thyrogen, Genzyme) 0,05 mg im TSH fT3 fT4 0 2 5 8 24 48 72 96 168 godziny hours 131I dawka diagnostyczna 50 µCi diagnostic dose of 131I T6 T24 T48 T72 Krew do oznaczeń TSH, fT3 i fT4 pobierano wstępnie oraz po upływie 2, 5, 8, 24, 48, 72 i 96 godzin po zastosowaniu rhTSH, a także w 3 dobie po podaniu dawki leczniczej 131I. W 5 przypadkach, miesiąc wcześniej, przeprowadzono badania wstępne z użyciem 0,05 mg rhTSH oceniając jodochwytność przez 7- 8 kolejnych dni celem ustalenia retencji radioizotopu w tarczycy (EHL- Effective Half-Life). Jednocześnie badano objętość gruczołu tarczowego przez 3 kolejne dni po podaniu rhTSH celem monitorowania jego ewentualnego powiększenia. Po upływie 4-6 dni po leczeniu 131I chorych wypisywano ze szpitala, a po 7-10 dniach w przeważającej liczbie przypadków włączano tyreostatyki – pochodne tiamazolu. Badania kontrolne przeprowadzano co miesiąc, oceniając stan kliniczny, stężenia TSH, fT3 i fT4 w surowicy, a co 3 miesiące oceniano objętość tarczycy. Przeciwciała antymikrosomalne (a-Mi) i antytyreoglobulinowe (a-Tg) badano wstępnie, a później w odstępach 6-miesięcznych. Za wyleczonych z nadczynności tarczycy uznawano tych pacjentów, u których po upływie miesiąca od przerwania leczenia tyreostatycznego wyniki badań TSH, fT3 i fT4 były prawidłowe lub odpowiadały hipotyreozie. Analiza statystyczna W badaniach statystycznych wykorzystano 1-czynnikową analizę wariancji ANOVA, test t-Studenta dla grup powiązanych i niepowiązanych oraz analizę korelacji Pearsona. Za istotne statystycznie przyjęto p<0,05. Badania laboratoryjne Oznaczenia wykonywano przy użyciu zestawów komercyjnych. Stężenia TSH (norma 0,4-4,0 µIU/ ml, czułość oznaczeń do 0,001 µIU/ml), fT3 (norma 1,8-4,2 pg/ml), fT4 (norma 9,0-24,0 pmol/l) oceniano metodą chemiluminescencyjną z wykorzystaniem analizatora Immulite 2000 DPC. Przeciwciała a-Mi i a-Tg były badane metodą hemaglutynacji biernej przy użyciu zestawów Thymune M i Thymune T (Murex, Wlk. Brytania), za wartości prawidłowe przyjęto miano do 1:120. Zmiany jodochwytności i gromadzenia radiojodu W każdym przypadku odnotowano istotny, około 3,7- krotny, wzrost jodochwytności tarczycy od średnich wartości wyjściowych T24 20,4±8,42% do śr.T24 72,58±11,79% (p<0,001, ANOVA). Wartość jodochwytności wzrastała u wszystkich badanych w ciągu kolejnych 72 godzin obserwacji (ryc.3). Efektywny okres półtrwania 131I w tarczycy obliczony wstępnie u 5 badanych był bliski fizycznemu okresowi półtrwania i wynosił 7,8±1,2 dnia. Nie znaleziono korelacji pomiędzy wzrostem jodochwytności tarczycy a wzrostem stężenia TSH (TSH maksymalne, pole pod krzywą). Wyniki Zmiany stężenia TSH w surowicy U wszystkich badanych po jednorazowym podaniu 0,05 mg rhTSH im obserwowano istotny statystycznie wzrost stężenia TSH w surowicy; od średniej wartości wyjściowej 0,09±0,07 µIU/ml do średniej wartości maksymalnej 8,83±3,52 µIU/ml (p<0,001, ANOVA). Wzrost stężenia TSH następował już po upływie 2 godzin, a wartości maksymalne były odnotowane u poszczególnych chorych w różnym czasie: po 5, 8 i 24 godzinach. Maksymalne stężenia TSH w surowicy wahały się od 4,2 do 15,3 µIU/ml (ryc.2). Po upływie 96 godzin od podania rhTSH stężenia TSH u wszystkich badanych spadły poniżej normy. Oceniano korelacje pomiędzy wzrostem stężenia TSH (TSH maksymalne, pole pod krzywą) a masą ciała, nie stwierdzając istotności statystycznej. 425 PRACE ORYGINALNE Ryc.1. Protokół badań u 12 chorych z wolem guzowatym nadczynnym Fig.1. Protocol of the study Gietka-Czernel M. rhTSH T S H µ I U /m l Ryc.2. Zmiany stężenia TSH w surowicy po podaniu 0,05 mg rhTSH, a następnie dawki leczniczej 131 I u 12 chorych z wolem guzowatym nadczynnym Fig.2. Serum TSH levels before and after administration of 0.05 mg rhTSH followed by therapeutic 131I dose in 12 patients with multinodular toxic goiter 131I p<0,001 ANOVA 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 2 5 8 12 24 36 48 60 72 84 96 168 C zas [g o d z.] T im e [h ] rhTSH U dwojga badanych po podaniu rhTSH stężenia fT3 i fT4 pozostały w granicach normy; w jednym przypadku dotyczyło to 80 chorej leczonej przed rokiem radiojodem. 60 Stwierdzono dodatnią korelację pomiędzy wyjściowym a maksymalnym stężeniem 40 p<0,001 ANOVA fT4 w surowicy; r= 0,63 p<0,002. Wzrost stężenia fT3 po rhTSH był 20 wyższy w grupie chorych z jawną nadczynnością tarczycy niż u chorych 0 z podkliniczną tyreotoksykozą (p<0,05 0 6 24 48 72 test t-Studenta dla par niepowiązanych), C zas [g o d z.] T im e [h ] w przypadku fT4 nie stwierdzono takiej zależności (p<0,08, test t-Studenta dla par Ryc.3. Zmiany jodochwytności tarczycy po podaniu 0,05 mg rhTSH niepowiązanych). Wzrost stężeń fT3 i fT4 u 12 chorych z wolem guzowatym nadczynnym (stężenia maksymalne, pole pod krzywą) 131 Fig. 3. Thyroid I uptake (RAIU) before and after administration of nie zależał od zmian stężenia TSH, ani od 0.05 mg rhTSH in 12 patients with multinodular toxic goiter wielkości wola. Szczegółowe dane poszczególnych pacjentów dotyczące jodochwytności tarczycy (T24), stężeń TSH, fT3 i fT4 przed oraz po Scyntygramy tarczycy wykonywane po podaniu zastosowaniu rhTSH zawiera tabela II. rhTSH wykazywały zmiany rozkładu 131I na bardziej homogenny (ryc.4). Zmiany objętości tarczycy W ciągu 3-dniowego monitorowania objętości Zmiany stężeń fT3 i fT4 w surowicy tarczycy po podaniu rhTSH nie stwierdzono zmian W ciągu pierwszej doby po podaniu rhTSH odnotoznamiennych statystycznie. Obserwowano jednak wano u większości badanych wstępny wzrost średni 24% wzrost objętości wola po upływie 24 stężenia fT3 i fT4 w surowicy a maksymalny po godzin: 62,12 ml vs. 50,54 ml, a następnie stopniowy upływie 24 i 48 godzin. Zmiany stężeń fT3 i fT4 powrót do stanu wyjściowego. W tym czasie badani były znamienne statystycznie (p<0,001, ANOVA); nie odczuwali żadnych dolegliwości. stężenie fT3 wzrosło od średnich wartości wyjściowych 3,88±0,76 pg/ml do średnich wartości Dawka lecznicza 131I maksymalnych 6,13±1,44 pg/ml (śr. ∆ 2,25 pg/ml) Zastosowane dawki lecznicze radiojodu obliczone a stężenie fT4 wzrosło od średnich wartości wyjściow oparciu o wartość jodochwytności tarczycy (T24) wych 20,9±3,78 pmol/l do średnich wartości maksypo zastosowaniu rhTSH wynosiły od 5 mCi do malnych 31,6±12,60 pmol/l (śr. ∆ 10,73 pmol/l). Po 20 mCi, śr. 11,33±4,40 mCi. Były prawie 4-krotnie upływie 72 i 96 godzin po podaniu rhTSH stężenia niższe od dawek 131I kalkulowanych na podstawie fT3 i fT4 wykazywały tendencje spadkowe, po czym 131 wstępnej jodochwytności gruczołu tarczowego; od w 3 dobie po aplikacji aktywności leczniczej I 15 mCi do 100 mCi, śr. 47,75±24,24 mCi (p<0,0003, ponownie nieznacznie wzrosły (ryc.5). test t-Studenta dla grup niepowiązanych). 100 J o d o c h w y tn o • • % R A IU PRACE ORYGINALNE rhTSH w leczeniu 131I wola nadczynnego 426 PRACE ORYGINALNE Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology 2004; 4 (55) Ryc.4. Gromadzenie znacznika (131I) w obrębie tarczycy przed i po 48 godz. od podania 0,05 mg rhTSH u 4 chorych z wolem guzowatym nadczynnym. Fig. 4. Planar anterior scintigrams of the thyroid before (upper panels) and 48 h after administration of 0.05 mg rhTSH (lower panels) in 4 patients with multinodular toxic goiter 131I 10 p<0,001 ANOVA fT 3 p g /m l 8 6 4 2 0 2 5 8 12 24 36 48 60 72 84 96 106 168 C zas [g o d z.] T im e [h ] fT 4 p m o l/m l 131I p<0,001 ANOVA 70 50 30 10 0 2 5 8 12 24 36 48 60 72 84 96 100 168 C zas [g o d z.] T im e [h ] Ryc.5. Zmiany stężenia fT3 i fT4 w surowicy po podaniu 0,05 mg rhTSH, a następnie dawki leczniczej 131I u 12 chorych z wolem guzowatym nadczynnym Fig.5. Serum fT3 and fT4 levels before and after administration of 0.05 mg rhTSH followed by therapeutic 131I dose in 12 patients with multinodular toxic goiter Objawy uboczne rhTSH Wszyscy chorzy znieśli badanie bardzo dobrze: u 10/12 badanych (83%), u których nastąpił wzrost stężeń wolnych hormonów tarczycy, obserwowano niewielkie nasilenie objawów tyreotoksykozy pod postacią gorszej tolerancji ciepła, nasilenia tremoru i przyspieszenia czynności serca. Stan kliniczny zupełnie nie korespondował z dość znacznym wzrostem fT3 i fT4 stwierdzanym u części chorych. Stosowano leki beta-adrenolityczne i anksjolityki – z bardzo dobrym skutkiem. W żadnym przypadku nie doszło do nasilenia dolegliwości stenokardialnych, ani napadowego migotania przedsionków. U pacjentki M.K., której rhTSH podawano 2-krotnie; do badań wstępnych i przed leczeniem 131I wystąpiły każdorazowo w drugiej dobie objawy zapalne lewego płata tarczycy pod postacią bolesnego obrzmienia. Badanie ultrasonograficzne wykazało powiększenie objętości lewego płata tarczycy o 28%. Dolegliwości były mało nasilone, przebiegały bez gorączki i objawów obturacyjnych i ustąpiły całkowicie w ciągu jednego dnia. 427 rhTSH w leczeniu 131I wola nadczynnego Gietka-Czernel M. PRACE ORYGINALNE Tabela II. Wstępna charakterystyka 12 chorych z wolem guzowatym nadczynnym oraz zmiany stężeń TSH, fT3, fT4 i jodochwytności tarczycy (T24131I) po podaniu 0,05 mg rhTSH. Table II. Baseline characteristics, thyroid uptake (24h) and laboratory data before and after administration of 0.05 mg rhTSH in 12 patients with multinodular toxic goiter. Przebyte TSH TSH max po fT3 V tarczycy T24131I fT3 max. fT4 fT4 max leczenie T24131I wstępne rhTSH [ml] wstępne wstępne po rhTSH wstępne po rhTSH po rhTSH [%] tarczycy [mIU/ml] [mIU/ml] Initial [%] [pg/ml] [pg/ml] [pmol/l] [pmol/l] 24h RAIU Previous Initial TSH peak thyroid Initial Initial fT3 peak Initial fT4 peak after rhTSH thyroid TSH after rhTSH after rhTSH volume 24h RAIU fT3 after rhTSH fT4 treatment 131 73 I 78,7 18 69 0,09 7,7 3,1 4,1 20,5 22,6 41 – 31,7 21 63 0,01 9,1 4,65 6,6 21,3 26,5 63 – 69,4 34 85 0,05 7,2 5,7 6,5 26,3 34,8 73 – 64,6 23 94 0,10 13,3 3,8 6,6 20,1 38,1 59 – 24,8 25 77 0,20 12,1 3,3 9,2 25,0 48,8 61 – 65,0 20 79 0,10 3,6 4,0 5,6 20,9 31,8 operacja 40,0 6 77 0,08 12,7 3,4 6,4 26,8 61,3 76 strumectomy operacja 72,8 22 67 0,04 15,3 4,3 5,0 17,9 25,3 70 strumectomy – 46,1 10 48 0,01 10,5 3,8 5,9 19,3 25,9 44 – 45,0 25 77 0,06 4,8 2,9 3,9 21,6 24,2 72 operacja 70 89,8 31 64 0,08 4,2 4,1 7,6 13,8 17,2 strumectomy 79 – 53,8 10 71 0,02 8,5 3,6 6,2 17,3 23,0 0,09± 8,83± 3,88± 6,13± 20,9± 31,6± 65,1 56,8± 20,4± 1 72,58 ±11,79 0,072 3,522 0,763 1,443 3,784 12,604 ±12,1 19,8 8,421 wiek Pacjent [lata] Patient Age [yrs] JN AP ER TG AC RZ JK TN MK HP TU MF śr. ± SD 1, 2, 3, 4 – różnice znamienne statystycznie p<0,001; statistically significant differences p<0.001 Wstępne wyniki leczenia radiojodem Czas obserwacji badanej grupy jest jeszcze stosunkowo krótki; wynosi od 3 do 11 miesięcy, średnio 6,1±3,07 miesiąca. Do chwili obecnej nie odnotowano żadnego przypadku niedoczynności tarczycy. Spośród 7 pacjentów z 6-miesięcznym okresem obserwacji 5 jest w stanie eutyreozy, a 2 otrzymuje podtrzymujące dawki tiamazolu od 2,5 do 5 mg/dz. W omawianej 7-osobowej grupie odnotowano zmniejszenie objętości wola średnio o 45% z 54,33±20,38 ml do 31,16±15,28 ml (p<0,0002, test t-Studenta dla grup powiązanych). U 2 osób stwierdzano wstępnie dodatnie miana a-Tg i a-Mi; po 6 miesiącach były nadal dodatnie, w 1 przypadku narosły. U żadnego z badanych nie obserwowano po 6 miesiącach pojawienia się dodatniego miana przeciwciał tarczycowych de novo. Omówienie wyników W podjętej pracy wykazaliśmy, że niewielka jednorazowa dawka rhTSH wynosząca 0,05 mg zwiększyła 3,7-krotnie jodochwytność tarczycy u chorych z wolem guzowatym nadczynnym i niską jodochwytnością. Pozwoliło to na prawie 4-krotne zmniejszenie dawki leczniczej radiojodu. Dzięki temu u 10 spośród 12 chorych można było przeprowadzić leczenie 131I i uniknąć zabiegu operacyjnego. Nasze obserwacje potwierdziły 428 ponadto, że przygotowanie rhTSH przed leczeniem 131 I jest bezpieczne. Wzrost stężenia fT3 i fT4 w surowicy po podaniu rhTSH jest nieodłącznym elementem stymulacji gruczołu tarczowego. Podanie dawki leczniczej 131I może również u części chorych powodować wzrost stężenia hormonów tarczycowych w ciągu 1-14 doby w mechanizmie popromiennego zapalenia gruczołu tarczowego [30, 31, 32]. W rezultacie efekt indukowania lub nasilania tyreotoksykozy w następstwie działania rhTSH i 131I może się sumować. Dotychczas nie odnotowano groźnych objawów nadczynności tarczycy w wyniku stosowania rhTSH i 131I, ale liczba leczonych jest stosunkowo mała i obejmuje zarówno przypadki wola guzowatego nadczynnego jak i obojętnego. Badani przez nas chorzy znosili zaostrzenie tyreotoksykozy nadspodziewanie dobrze, co należy przede wszystkim przypisać krótkotrwałości tego zjawiska. Stopień narastania stężeń fT3 i fT4 w surowicy po rhTSH był bardzo zróżnicowany u poszczególnych pacjentów i nie udało się go powiązać ze wzrostem stężenia TSH ani z wielkością wola. Być może niemożność wykazania takiej zależności wynikała z małej liczebnie grupy badanych. Wzrost stężenia fT4 korelował natomiast dodatnio z wyjściowymi wartościami fT4, a wzrost stężenia fT3 był większy w grupie z jawną nadczynnością tarczycy niż w grupie z podkli- niczną tyreotoksykozą. Fakty te oraz zastosowanie większej dawki rhTSH tłumaczą wyższe wartości fT3 i fT4 po podaniu rhTSH obserwowane w naszej grupie chorych z wolem guzowatym nadczynnym niż u pacjentów z wolem guzowatym obojętnym po dawce rhTSH 0,03 mg, opisanych przez Nieuwlaat i wsp [23]. W badanej przez nas grupie w 2 przypadkach wartości fT3 i fT4 po podaniu rhTSH nie wykroczyły poza granice normy, mimo bardzo dobrej stymulacji jodochwytności. U leczonej uprzednio radiojodem można to zjawisko tłumaczyć popromiennym uszkodzeniem gruczołu tarczowego. Stwierdziliśmy, że stężenia wolnych hormonów tarczycy wzrastały maksymalnie w pierwszej i drugiej dobie, a w czwartej wykazywały tendencje spadkowe. Powyższe zjawisko odnotowaliśmy początkowo u 5 chorych poddanych wstępnie badaniom retencji radiojodu po rhTSH. Wykorzystując tę obserwację, dawkę leczniczą 131I podawaliśmy każdorazowo w piątej dobie, aby uniknąć nakładania się efektów zaostrzenia tyreotoksykozy po rhTSH i 131I. W dotychczasowych publikacjach autorzy przeprowadzali leczenie radiojodem po upływie 24 godzin po podaniu rhTSH. W literaturze odnotowano także sporadyczne incydenty powiększania się objętości tkanki tarczycowej po rhTSH, ale dotyczyły one przede wszystkim pacjentów z rakiem zróżnicowanym tarczycy i ustępowały po zastosowaniu steroidów [33, 34]. Z kolei Nielsen i wsp.[35] zaobserwowali ostre, krótkotrwałe powiększenie objętości tarczycy sięgające 100% u zdrowego ochotnika w ciągu 48 godzin po podaniu 0,9 mg rhTSH. W obu przypadkach mechanizm powiększania się rozmiarów tkanki tarczycowej był obrzękowo-krwotoczny i dotyczył stosunkowo dużych dawek preparatu. Należy zwrócić uwagę, że leczenie radiojodem w mechanizmie zapalenia popromiennego, również może spowodować przejściowy wzrost objętości tarczycy sięgający do 25% po upływie tygodnia [36]. W odróżnieniu jednak od zjawiska tyreotoksykozy, w tym wypadku efekty stosowania rhTSH i 131I prawdopodobnie nie sumują się, gdyż skutki rhTSH pojawiają się bardzo wcześnie, po 24-48 godzinach. Stwierdziliśmy 1 przypadek krótkotrwałego odczynu zapalnego tarczycy po upływie 24 godzin po podaniu rhTSH, który ustąpił po zastosowaniu NLPZ i wobec ogólnych umiarkowanych rozmiarów wola (46 ml) nie spowodował obturacji dróg oddechowych. Odnotowaliśmy jednak na małym materiale chorych 24-procentowy, nieznamienny statystycznie wzrost objętości wola w drugiej dobie po zastosowaniu rhTSH, nie mający żadnych następstw klinicznych, ale nakazujący szczególną ostrożność w przypadkach podejmowania leczenia wola przebiegającego z objawami uciskowymi, zwłaszcza zamostkowego. Ocena objętości tarczycy i światła tchawicy przeprowadzona przez Nieuwlaat i wsp. [25] metodą MR po upływie tygodnia po podaniu rhTSH i 131I wykazała 5-8% powiększenie objętości wola (maksymalne do 15-17%) i 3-8% zmniejszenie światła tchawicy (maksymalne do 19%). Powyższe zmiany nie powodowały uchwytnych objawów klinicznych i nie wykazywały istotności statystycznej, ale wydaje się, że badania zostały przeprowadzone zbyt późno aby ocenić następstwa stosowania rhTSH i rzeczywiste zagrożenie obturacją dróg oddechowych. Opisywane przez Silvę i wsp. [27] objawy uboczne pod postacią zapalenia tarczycy, przełyku i utraty masy ciała, które były odnotowane częściej w grupie leczonej rhTSH i 131I (odpowiednio: 52%, 17% i 65%) niż w grupie poddanej wyłącznie terapii 131 I (odpowiednio: 23%, 11% i 52%) należy wiązać przede wszystkim z zastosowaniem dużych aktywności radiojodu: od 30 mCi do 150 mCi. Przy wyborze konkretnej dawki rhTSH kierowaliśmy się wcześniejszymi doświadczeniami Huysmansa i wsp. [22], którzy wykazali, że już bardzo małe ilości rhTSH, wynoszące 0,01 mg i 0,03 mg zwiększają jodochwytność wola guzowatego obojętnego 1,5- oraz 2,5-krotnie. Dążyliśmy jednak do uzyskania istotniejszego wzrostu jodochwytności, ponieważ początkowo trafiali do nas chorzy z bardzo niskimi wartościami T24 131I: 6 i 10%. Ostatecznie okazało się, że właśnie w tych przypadkach stymulacja rhTSH była najbardziej efektywna, dająca 4,812-krotny wzrost jodochwytności. Podanie większej dawki rhTSH niż autorzy holenderscy spowodowało większy wzrost jodochwytności tarczycy, 3,7krotny, chociaż wzrost stężenia TSH w surowicy był niższy niż u cytowanych autorów: średnio 8,83±3,52 µIU/ml po dawce 0,05 mg vs.12,61±3,42 mU/l po dawce 0,03 mg. Być może mniejszy maksymalny przyrost stężenia TSH w naszej pracy wynikał z niższych wartości wyjściowych TSH, wynoszących w naszym materiale śr. 0,09±0,07 µIU/ml vs. 0,76±0,77 mU/l. Odnośnie większego przyrostu jodochwytności można spekulować, że wynikał z mniejszego spożycia jodu w naszej grupie badanych niż w grupie holenderskiej. Z kolei Silva i wsp. [27], mimo podania stosunkowo dużej dawki rhTSH wynoszącej 0,45 mg, uzyskali około 2,5krotny wzrost jodochwytności po 24 godzinach: śr. 45,9% vs. 18,1%. Można tę rozbieżność tłumaczyć dużą niejednorodnością grupy, w której aż u 15/34 badanych wykazano kontaminację jodem. Wydaje się, że nasz wybór dawki rhTSH okazał się trafny, ponieważ umożliwił przeprowadzenie leczenia radiojodem w warunkach obowiązujących przepisów ochrony radiologicznej. W przyszłości, w miarę gromadzonych doświadczeń z użyciem różnych dawek rhTSH, będzie można zapewne dobrać indywidualnie dawkę rhTSH dla konkretnego pacjenta. 429 PRACE ORYGINALNE Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology 2004; 4 (55) PRACE ORYGINALNE rhTSH w leczeniu 131I wola nadczynnego Na podstawie dotychczasowych obserwacji wydaje się, że w przypadkach, gdy niska jodochwytność wola guzowatego nie wynika z kontaminacji jodem, wystarczające są niskie dawki rhTSH, 0,03-0,05 mg, podawane jednorazowo. W sytuacji spożycia farmakologicznych dawek jodu lub przebycia badań diagnostycznych z kontrastem jodowym, można zalecić dawki wyższe – 0,45-0,9 mg podawane jednorazowo lub dwukrotnie. Efektywność zastosowanego przez nas leczenia nie może być w pełni podsumowana z uwagi na dość krótki okres obserwacji, ale wstępne wyniki uzyskane po 6 miesiącach wskazują na jego skuteczność. Gietka-Czernel M. 9. 10. 11. 12. 13. Wnioski 1. Jednorazowe zastosowanie niewielkiej dawki rhTSH – 0,05 mg u chorych z wolem guzowatym nadczynnym i niską jodochwytnością zwiększa 3,7-krotnie wychwyt radiojodu przez gruczoł tarczowy Metoda ta umożliwia u części chorych przeprowadzenie leczenia radiojodem, a u innych zmniejszenie dawki terapeutycznej 131I Takie postępowanie, z uwagi na przejściowe zaostrzenie tyreotoksykozy oraz możliwość powiększenia objętości wola, jest możliwe w wybranych przypadkach 2. 3. 14. 15. 16. 17. 18. Piśmiennictwo 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Huysmans DA, Hermus AR, Corstens FH, Kloppenborg PW. Long-term results of two schedules of radioiodine treatment for toxic multinodular goitre. Eur J Nucl Med. 1993; 20:10561062 Guhlmann CA, Rendl J, Bomer W. Radioiodine therapy of autonomously functioning thyroid nodules and Graves’disease. Nucl Med. 1995; 34: 20-23 Zgliczyński S, Gietka-Czernel M, Górowski T,Bednarski A, Chomicki O, Jastrzębska H, Makowska A, Niegowska E, Puciłowska J, Soszyński P. Results of 131-I therapy for 2000 thyrotoxic patients: do the effects depend on the dose? Exp Clin Endocrinol 1991; 97: 286-291 Caillou B, Troalen F, Baudin E, Talbot M, Filetti S,, Schlumberger M, Bidart JM. Na/I Symporter Distribution in Human Thyroid Tissues: An Immunohistochemical Study. J Clin Endocrinol Metab 1998; 83: 4102-4106 Saito T, Endo T, Kawagouchi A, Ikeda K, Nakazato M, Kogai T, Onaya. Increased expression of the Na/I symporter in cultured human thyroid cells exposed to thyrotropin and in Graves’ thyroid tissue. J Clin Endocrinol Metab 1997; 82: 3331-3336 Kogai T, Endo T, Saito T, Miyazaki A, Kawagouchi A, Onaya T. Regulation by thyroid stimulating hormone and sodium/ iodine symporter gene expression and protein levels in FRTL-5 cells. Endocrinology 1997; 138: 2227-2232 Uyttersprot N, Pelgrims N, Carrasco N, Gervy C, Maenhaut C, Dumont IE, Miot F. Moderate doses of iodine in vivo inhibit cell proliferation and the expression of thyreoperoxidase and Na/I symporter mRNAs in dog thyroid. Mol Cell Endocrinol 1997; 131: 195-203 Seidlin S, Oshry E, Yallow AA. Spontaneous and experimentally induced uptake of radioactive iodine in metastases from thyroid carcinoma. J Clin Endocrinol Metab 1948; 8: 423-425 430 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. Fiddes JC, Goodman HM. Isolation, cloning and sequence analysis of the cDNA for the α- subunit of human chorionic gonadotropin. Nature 1979; 281: 351-356 Wondisford FE, Rodovick S, Moates JM, Usala S, Weintraub BD. Isolation and charakterization of the human thyrotropin β-subunit gene. J Biol Chem 1988; 263: 12538-12542 Wondisford FE, Usala SJ, DeCherney GS, Lastren M, Rodovick S, Gyves PW, Trempa JP, Kerfoot BP, Nikodem VM, Carter BJ, Weintraub BD. Cloning of the human thyrotropin β-subunit gene and transient expression of biologically active human thyrotropin after gene transfection. Mol Endocrinol 1988; 2: 32-39 Vitale G, Lupoli GA, Ciccarelli A, Fonderico F, Klain M, Squame G, Salvatore M, Lupoli G. The use of recombinant human TSH in the follow-up of differentiated thyroid cancer: experience from a large patient cohort in a single centre. Clin Endocrinol 2002; 56: 247-252 Haugen BR, Pacini F, Reiners Ch et al. A comparison of Recombinant Human Thyrotropin and Thyroid Hormone Withdrawal for the Detection of Thyroid Remnant or Cancer. J Clin Endocrinol Metab 1999; 84: 3877-3885 Torlantano M, Crocetti U, D’Aloiso L et al. Serum thyroglobulin and 131-I whole body scan after recombinant human TSH stimulation in the follow-up of low-risk patients with differentiated thyroid cancer. Europ J Endocrinol 2003; 148: 19-24 Schlumberger M, Ricard M, Pacini F. Clinical use of recombinant human TSH in thyroid cancer patients. Europ J Endocrinol 2000; 143: 557-563 Robbins R, Larson SM, Sinha N et al. A Retrospective Review of the Effectiveness of Recombinant Human TSH as a Preparation for Radioiodine Thyroid Remnant Ablation. J Nucl Med. 2002; 43: 1482-1488 Robbins R, Voelker E, Wang W et al. Compassionate use of recombinant human thyrotropin to facilitate radioiodine therapy. Case report and literature review. Endocrine Pract 2000; 6: 460-464 Lippi F, Capezzone M, Angelini F, Taddei D, Molinaro E, Pinchera A, Pacini F. Radioiodine treatment of metastatic differentiated thyroid cancer in patients on L-thyroxine, using recombinant human TSH. Europ J Endocrinol 2001; 144: 5-11 Luster M, Lassman M, Haenscheid H, Michalowski U, Incerti C, Reiners C. Use of Recombinant Human Thyrotropin before Radioiodine Therapy in Patients with Advanced Differentiated Thyroid Carcinoma. J Clin Endocrinol Metab 2000; 85: 3640-3645 Mazzaferri E. Recombinant Human Thyrotropin Symposium. An Overview of the Management of Papillary and Follicular Thyroid Carcinoma. Thyroid 1999; 9: 421-425 Pellegriti G, Scollo C, Vigneri R, Squatrito S, Pezzino V. Usefulness of Recombinant Human Thyrotropin in the Radiometabolic Treatment of Selected Patients with Thyroid Cancer. Thyroid 2001; 11: 1025-1030 Huysmans D, Nieuwlaat WA, Erdtsieck J, Schellekens AP, Bus JW., Bravenboer B, Hermus R. Administration of a Single Low Dose of Recombinant Human Thyrotropin Significantly Enhances Thyroid Radioiodine Uptake in Nontoxic Nodular Goiter. J Clin Endocrinol Metab 2000; 85: 3592-3596 Nieuwlaat WA, Hermus R, Sivro-Prndelj F, Corstens FH, Huysmans D. Pretreatment with Recombinant Human TSH Changes the Regional Distribution of Radioiodine on Thyroid Scintigrams of Nodular Goiter. J Clin Endocrinol Metab 2001; 86: 5330-5336 Lawrence JE, Emerson CH, Sullaway SL, Braverman LE. The Effect of Recombinant Human TSH on the Thyroid 123I Uptake in Iodide Treated Normal Subjects. J Clin Endocrinol Metab 2001; 86: 437-439 Nieuwlaat WA, Huysmans D, van den Bosch H, Sweep CG, Ross HA, Corstens FH, Hermus R. Pretreatment with a Single, Low Dose of Recombinant Human Thyrotropin Allows Dose Reduction of Radioiodine Therapy in Patients with Nodular Goiter. J Clin Endocrinol Metab 2003; 88: 31213129 26. Duick DS., Baskin HJ. Utility of Recombinant Human Thyrotropin for Augmentation of Radioiodine Uptake before Treatment of Nontoxic and Toxic Multinodular Goiters. Endocrine Pract 2003; 9: 204-209 27. Silva MN, Rubio IG, Romao R et al. Administration of a single dose of recombinant human thyrotropin enhances the efficacy of radioiodine treatment of large compressive multinodular goiters. Clin Endocrinol 2004; 60: 300-308 28. Karwowska A, Gonerska A, Adamczewski Z, Lewiński A. Zastosowanie rekombinowanej ludzkiej tyreotropiny w nadczynności tarczycy indukowanej jodem. Endokrynol Pol 2002, tom 53, suppl 1 do zesz.2, str.80 29. Zgliczyński S. Kliniczny podział nadczynności tarczycy. Pol Arch Med Wewn 1964; 34: 1055 30. Maloof F, Chapman E. Responses to radioiodine therapy in hyperthyroidism with special reference to cardiac problems. J Clin Endocrinol Metab 1951; 11: 1296-1322 31. Shafer R, Nuttal F. Acute changes in thyroid function in patients treated with radioactive iodine. Lancet 1975; 4: 635637 32. Tamagna E, Levine G, Hershman I. Thyroid-hormone 33. 34. 35. 36. concentrations at radioiodine therapy for hyperthyroidism. J Nucl Med. 1979; 20: 387-391 Braga M, Ringel MD, Cooper DS. Sudden Enlargement of Local Recurrent Thyroid Tumor after Recombinant Human TSH Administration. J Clin Endocrinol Metab 2001; 86: 51485151 Vargas GE, Uy H, Bazan C, Guise TA, Bruder JM. Hemiplegia after thyrotropin α in a hypothyroid patient with thyroid carcinoma metastatic to the brain. J Clin Endocrinol Metab 1999; 84: 3867-3871 Nielsen VE, Bonnema SJ, Hegedus L. Effects of 0,9 mg recombinant human thyrotropin on thyroid size and function in normal subjects. A randomized double-blind cross-over trial. Program of Annual Meeting of the European Thyroid Association, Edinburgh, UK, 2003 (Abstract 108) Bonnema S, Bertelsen J, Mostensen J, Andersen PB, Knudsen DU, Bastholt L, Hegedus L. The feasibility of high dose iodine 131-I treatment as an alternative to surgery in patiants with a very large goiter: effect on thyroid function and size and pulmonary function. J Clin Endocrinol Metab 1999; 84: 3636-3641 „Niebo w ogniu” Kamienica, Bielsko-Biała, 2004 fot. Dr med. Magdalena Krzyczkowska–Sendrakowska 431 PRACE ORYGINALNE Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology 2004; 4 (55) PRACE ORYGINALNE / O RIGINAL PAPERS Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology Tom/Volume 55; Numer/Number 4/2004 ISSN 0423-104X Immunocytochemical localisation of β-endorphin in male accessory sexual glands of the rat in the course of postnatal development Andrzej Limanowski1, Aneta Konwerska1, Małgorzata Partyka1, Bogdan Miśkowiak1,2 1 2 Department of Histology and Embryology, Poznań University of Medical Sciences Department of Optometry and Biology of Visual System, Poznań University of Medical Sciences Summary The study aimed at detection of the presence, localization and at precising the role of β-endorphin in epididymis and prostate gland of the rat in the course of post-natal development. Immunohistochemically β-endorphin was looked for in the epididymis and in prostate gland beginning at the first day of life up to sexual maturity stage in the 59th day of life. Intensity of the immunocytochemical reaction was estimated employing a computer software which detected optical density of the obtained reaction. The immunocytochemical reaction for β-endorphin was present in the connective tissuemuscular basement layer of the epididymis and prostate gland up to 20th day of life. Beginning at day 28 the reaction was present exclusively in the supranuclear zone of glandular cells in the epithelium. The obtained results allow to conclude that β-endorphin affects, i.a., secretory function of glandular cells in epididymis and prostate gland. (Pol J Endocrinol 2004; 4(55): 432-436) Key words: Male genital tract, epididymis, prostate, β-endorphin, postnatal development, image computer analysis Badania immunohistochemiczne β-endorfiny w najądrzu i prostacie szczura w przebiegu rozwoju postnatalnego (komputerowa analiza obrazu morfologicznego) Andrzej Limanowski1, Aneta Konwerska1, Małgorzata Partyka1, Bogdan Miśkowiak1,2 1 2 Katedra i Zakład Histologii Prawidłowej i Embriologii Akademii Medycznej w Poznaniu Katedra Optometrii i Biologii Układu Wzrokowego Akademii Medycznej w Poznaniu Streszczenie Celem pracy było wykrycie obecności, lokalizacji i roli β-endorfiny w najądrzu i prostacie szczura w przebiegu rozwoju postnatalnego. Immunohistochemicznie oznaczono lokalizację β-endorfiny w najądrzu i prostacie szczura od 1 dnia życia do uzyskania dojrzałości płciowej w 59 dniu. Intensywność reakcji immunocytochemicznej w badanych narządach określono korzystając z programu komputerowego, wykazującego gęstość optyczną uzyskanego odczynu. Immunohistochemiczny odczyn na β-endorfinę w najądrzu i prostacie występuje w podścielisku łącznotkankowomięśniowym do 20 dnia życia. Począwszy od 28 dnia odczyn występuje wyłącznie w strefie nadjądrowej komórek gruczołowych nabłonka. Na podstawie uzyskanych wyników można wnioskować, że β-endorfina wywiera między innymi wpływ na czynność sekrecyjną komórek gruczołowych najądrza i prostaty. (Endokrynol Pol 2004; 4(55): 432-436) 432 Słowa kluczowe: Układ płciowy męski, najądrze, prostata, β-endorfina, rozwój postnatalny, komputerowa analiza obrazu Prof. dr hab. B. Miśkowiak Katedra i Zakład Histologii Prawidłowej i Embriologii Akademii Medycznej Department of Histology and Embryology, Poznań University of Medical Sciences ul. Święcickiego 6, 60-781 Poznań , Poland tel.: (61) 8699181, w.555 e-mail: [email protected] Wstęp W 1975 roku Hughes i wsp. [1] wykryli w wodnym ekstrakcie mózgu świni enkefalinę będącą naturalnym ligandem dla opioreceptorów, składającą się z dwóch pentapeptydów: met- i leuenkefaliny. Następnie zostały opisane w obrębie cząsteczki hormonu beta-lipoproteinowego (beta LPH) w przednim płacie przysadki 3 endogenne peptydy określone jako alfa, beta i gamma endorfiny. Peptydy te odgrywają w centralnym i obwodowym układzie nerwowym rolę neurotransmiterów i neuromodulatorów. Beta endorfiny w centralnym układzie nerwowym występują w dużej ilości w podwzgórzu i wyniosłości pośrodkowej, mniejszej zaś w jądrze migdałowatym i hipokampie [2]. Według taj autorki, β-endorfiny mają brać udział w komunikacji między centralnym układem nerwowym, a układem hormonalnym i jako neurotransmitery i neuromodulatory regulować homeostazę organizmu, modyfikować specyficzną czynność immunocytów oraz niespecyficzną aktywność granulocytów obojętnochłonnych w układzie immunologicznym [3]. W 1980 roku Sharp i wsp. [4] wykryli obecność β-endorfiny w ekstrakcie homogenatów jąder, pęcherzyków nasiennych i prostaty szczura. ShuDong i wsp. [5] przy pomocy metod immunohistochemicznych wykryli obecność β-endorfiny w komórkach Leydiga u myszy, szczura, świnki morskiej i chomika, przy braku reakcji w komórkach Sertoliego i nabłonku plemnikotwórczym. W najądrzu i pęcherzykach nasiennych myszy, szczura, świnki morskiej i królika odczyn na β-endorfinę lokalizował się w obrębie komórek nabłonka gruczołowego. Ponadto autorzy ci wykazali również obecność endorfiny w odpowiedzialnych za produkcję hormonów sterydowych komórkach ciałka żółtego i kory nadnerczy. Wielu autorów badało lokalizację i rolę β-endorfiny w gonadzie męskiej. Fabbri i wsp. [6] wykazali metodami immunohistochemicznymi obecność tego peptydu w płodowych i dojrzałych komórkach Leydiga myszy i chomików oraz obecność receptorów β-endorfiny w komórkach Sertoliego, przy ich braku w komórkach Leydiga. Autorzy sugerują, że syntetyzowana w komórkach Leydiga β-endorfina na drodze parakrynowej hamuje czynność komórek Sertoliego, przy czym proces ten ma być sterowany przez gonadotropiny i modulowany przez testosteron. Autorzy ci sugerują, że β-endorfina wywiera regulujący wpływ na układ reprodukcyjny poprzez oś podwzgórze – przysadka mózgowa [7]. Kant i wsp. [8] badali wpływ β-endorfiny na poziom testosteronu w surowicy krwi szczurów 20, 40 i 80-100-dniowych po podaniu β-endorfiny i hCG. U wszystkich badanych szczurów β-endorfina wywoływała spadek poziomu testosteronu w surowicy krwi, również u zwierząt u których po uprzednim podaniu hCG był on podwyższony. Autorzy sugerują, że β-endorfina wpływa na sterydogenezę komórek Leydiga zmieniając ich odpowiedź na hCG. Jakkolwiek istnieją liczne prace na temat wpływu β-endorfiny na gonadę męską, mniej jest prac dotyczących wpływu tego peptydu na gruczoły płciowe dodatkowe, a zwłaszcza najądrze. Biorąc to pod uwagę postanowiliśmy wykorzystując technikę immunohistochemiczną oraz komputerową analizę obrazu morfologicznego przebadać zachowanie się β-endorfiny w najądrzu i prostacie szczura w przebiegu ich rozwoju postnatalnego. Materiał i metody Badania przeprowadzono na szczurach samcach rasy Wistar, które przebywały w stałych warunkach bytowania, w temperaturze 20±2°C i oświetlenia 10L-14 D, otrzymując paszę i wodę ad libidum. W 1, 5, 10, 20, 28, 35, 45 i 59 dniu życiu szczury uśmiercano przez dekapitację. Do badań histologicznych pobierano najądrza i brzuszne prostaty, które ważono, a ich wycinki po utrwaleniu w płynie Bouina zatapiano w parafinie. W każdym analizowanym przez nas okresie było 6 zwierząt. Na skrawkach wykonywano reakcje immunocytochemiczne na β-endorfinę, posługując się zestawem CSA (DAKO) z tyraminą. Zastosowano przeciwciała: anti-β-endorphin (Sigma), w rozcieńczeniu 1:10000. Kontrolę negatywną uzyskiwanych reakcji immunohistochemicznych stanowiła procedura, w której zamiast przeciwciała swoistego anty-β-endorfiny, stosowano królicze IgG. Z każdej grupy wiekowej wybierano 1-2 preparaty, na których reakcja była najbardziej kontrastowa w porównaniu z tłem. Wyznaczano na nich od 4 pól (na preparatach szczurów 1- do 20-dniowych) do 30 pól (preparaty szczurów od 28- do 45-dniowych). Pola o łącznej powierzchni od 0,19 do 1,4 mm2, zachowywano do dalszych pomiarów, w postaci obrazów tif (600×500 pixeli). Wszystkie pomiary przeprowadzono pod powiększeniem 350 razy (okular 20×, objektyw 10×), przy użyciu programu komputerowego do automatycznej analizy obrazu Image-Pro Plus 4.0 oraz mikroskopu Nikon Eclipse E600, wyposażonego w kamerę kolorową TV CCD. Obrazy immunocytochemiczne scharakteryzowano przez pomiar ich średniej gęstości optycznej, od której odejmowano średnią gęstość optyczną negatywnej kontroli z użyciem IgG, wykonanej na tym samym szkiełku podstawowym, na którym wykonano badanie immunocytochemiczne na β-endorfinę. Dla uzyskania lepszego kontrastu na zdjęciach, preparaty po obliczeniu gęstości optycznej, rozmontowano, a jądra komórkowe podbarwiono hematoksyliną. 433 PRACE ORYGINALNE Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology 2004; 4 (55) ß-endorfina w najądrzu i prostacie szczura w rozwoju postnatalnym Uzyskane wyniki poddano analizie statystycznej (test t-Studenta). PRACE ORYGINALNE Wyniki Tabela I i wykres I ilustrują zachowanie się średniej gęstości optycznej reakcji immunohistochemicznej na β-endorfinę w najądrzu i prostacie szczurów w przebiegu rozwoju postnatalnego. W najądrzu najniższa wartość badanej reakcji występuje u zwierząt 1-dniowych, następnie zwiększa się uzyskując najwyższą wartość w 28 i 35 dniu, po czym obserwuje się umiarkowany spadek wartości. W prostacie odczyn na β-endorfinę pojawia się w 5 dniu życia szczurów, utrzymując się na zbliżonym poziomie do 20 dnia. W 28 dniu następuje statystycznie znamienny wzrost średniej gęstości badanego odczynu, utrzymujący się na zbliżonym poziomie u szczurów 35- i 45-dniowych. Kolejny, statystycznie znamienny wzrost gęstości optycznej badanego odczynu obserwuje się u szczurów 59-dniowych. Wynik ten jest najwyższy w przebiegu całego badanego okresu życia badanych zwierząt. W obrazie histologicznym najądrza występują wyraźnie zaznaczone dwa okresy w zachowaniu się reakcji immunohistochemicznej na β-endorfinę zobrazowane na załączonych rycinach. U zwierząt 1-5-10 i 20-dniowych odczyn zlokalizowany jest wyłącznie w obrębie podścieliska łącznotkankowomięśniowego (ryc. 1a). Począwszy od 28 dnia życia odczyn znika z podścieliska i pojawia się w nabłonku gruczołowym, lokalizując się w strefie nadjądrowej komórek nabłonka (ryc. 2a). Podobnie jak opisano wyżej zachowuje się badany odczyn w prostacie. Pojawia się w 5 dniu życia i do 20 dnia występuje wyłącznie w podścielisku łącznotkankowo-mięśniowym (ryc. 1b). Począwszy od 29 dnia odczyn nie występuje już w podścielisku, natomiast pojawia się w strefie nadjądrowej komórek nabłonka gruczołowego, utrzymując się w nich niezmiennie w pozostałych badanych okresach życia aż do 59 dnia (ryc. 2b). Dyskusja Pierwsze wzmianki o obecności β-endorfiny w układzie reprodukcyjnym szczura samca pojawiły się w 1980 roku. Sharp i wsp. [4] posługując się metodą chromatograficzną, wykazali obecność tego związku w homogenatach jąder pęcherzyków nasiennych i prostaty, sugerując ich wpływ na czynność układu reprodukcyjnego. Związek ten wykazano w jądrze, prostacie i pęcherzykach nasiennych wielu gatunków [Morales i wsp. 9]. Autorzy ci wykazali parakrynowe oddziaływanie między komórkami Leydiga i Sertoliego, sugerując udział β-endorfiny w regulowaniu czynności męskiego układu reprodukcyjnego. 434 Limanowski A. Tabela I. Średnia gęstość optyczna produktu reakcji immunocytochemicznej na β-endorfinę w najądrzach i prostatach szczurów 1-, 5-, 10-, 20-, 28-, 35-, 45- i 59dniowych. Wiek Najądrza Prostata 1-dniowe 0,12 ± 0,10 – 5-dniowe 0,17 ± 0,14 0,28 ± 0,05 10-dniowe 0,17 ± 0,08 0,21 ± 0,04 20-dniowe 0,16 ± 0,08 0,28* ± 0,06 28-dniowe 0,39* ± 0,09 0,36* ± 0,09 35-dniowe 0,30* ± 0,07 0,35 ± 0,06 45-dniowe 0,31 ± 0,07 0,36 ± 0,05 59-dniowe 0,27 ± 0,07 0,41* ± 0,07 p < 0,05 - różni się statystycznie od grupy młodszej wiekowo W przedstawionych badaniach wykazaliśmy zmienną lokalizację odczynu immunohistochemicznego na β-endorfinę w najądrzu i prostacie w przebiegu ich rozwoju postembrionalnego. Do 20 dnia życia odczyn na ten związek lokalizował się w obu badanych narządach w obrębie podścieliska łącznotkankowo-mięśniowego. Począwszy od 28 dnia życia pozytywny odczyn na β-endorfinę występował wyłącznie w komórkach nabłonka gruczołowego lokalizując się w strefie nadjądrowej komórek gruczołowych. Podobną lokalizację w dodatkowych gruczołach płciowych męskich wykazali inni autorzy. Shu-Dong i wsp. [5] metodami immunohistochemicznymi wykazali obecność β-endorfiny w nabłonku gruczołowym pęcherzyków nasiennych i prostaty u różnych gatunków, w tym również u szczura. Przy pomocy tych samych metod wykazali obecność β-endorfiny w podścielisku ludzkiej prostaty Jungblut i wsp. [10]. Aumüller i wsp. [11] wykazali obecność opiopeptydów: proenkefaliny, met- i leu-enkefaliny we włóknach nerwowych podścieliska prostaty u młodych i dojrzałych ludzi oraz u dojrzałych psów. W naszych badaniach odczyn na obecność β-endorfiny pojawia się w najądrzu w 1 dniu życia, a. a. b. b. PRACE ORYGINALNE Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology 2004; 4 (55) Ryc. 1. Immonohistochemiczny odczyn na β-endorfinę w podścielisku łącznotkankowo-mięśniowym najądrza (a) i prostaty (b) szczura 5-dniowego. Pow. ok. 400×. Ryc. 2. Immonohistochemiczny odczyn na β-endorfinę początkowo w podścielisku, a od 28 dnia, kiedy to uzyskuje najwyższą wartość, występuje wyłącznie w nabłonku gruczołowym. Podobnie zachowały się badane przez nas uprzednio niektóre neuropeptydy w gruczołach płciowych dodatkowych szczura w przebiegu rozwoju postnatalnego. Cholecystokinina (CCK-8) pojawiła się w komórkach nabłonka gruczołowego najądrza w 35 dniu życia [Miśkowiak i wsp. 12], odczyn na bombezynę obecny w dniach 1-10 w podścielisku, a od 20 dnia życia w komórkach nabłonka gruczołowego [Miśkowiak i wsp. 13], natomiast syntaza tlenku azotu wykazywała słabą aktywność w podścielisku w 28 i 45 dniu życia [Limanowski i wsp. 14]. Wczesne pojawienie się odczynu na β-endorfinę i maksymalny odczyn w 28 dniu życia zbieżne jest z opisanymi przez nas w poprzednich badaniach w oparciu o komputerową analizę obrazu histologicznego obserwacjami, że obraz histologiczny najądrza w dniach 28-45 jest zbliżony do normy wieku dojrzałego (59 dni) [Limanowski i wsp. 15]. Badania własne nad postnatalnym rozwojem prostaty w oparciu o zastosowanie metodyki morfometrycznej i kompu- terową analizę obrazu histologicznego wykazały, że jest ona zbliżona do obrazu obserwowanego u zwierząt dojrzałych już w 20 dniu życia, znacznie wyprzedzając dojrzałość płciową tych zwierząt [Otulakowski i wsp. 16]. Opisana w niniejszej pracy aktywność odczynu na β-endorfinę pojawia się w nabłonku gruczołowym w 28 dniu. Cytowane wyżej opisane przez nas neuropeptydy pojawiały się w komórkach nabłonka gruczołowego prostaty odpowiednio: CCK-8 w 20 dniu, bombezyna w 20 dniu, syntaza tlenku azotu w 20-28 dniu. Biorąc pod uwagę powyższe, można przyjąć, że pojawiająca się w badanych narządach aktywność β-endorfiny początkowo w obrębie podścieliska łącznotkankowo-mięśniowego, a z chwilą uzyskania przez te narządy morfologicznych cech dojrzałości, w strefie nadjądrowej komórek nabłonka gruczołowego przemawia za udziałem β-endorfiny w syntezie i sekrecji komórek nabłonka gruczołowego najądrza i prostaty. Podobną lokalizację w ziarnistościach wydzielniczych, w wakuolach, w strefie nadjądrowej komórek gruczołowych prostaty obserwowaliśmy badając lokalizację lokalizuje się w strefie nadjądrowej komórek nabłonka gruczołowego najądrza (a) i prostaty (b) szczura 28dniowego. Pow. ok. 400×. 435 PRACE ORYGINALNE ß-endorfina w najądrzu i prostacie szczura w rozwoju postnatalnym w mikroskopie elektronowym pneumadyny [17]. Powyższe obserwacje mogą sugerować, że β-endorfina bierze udział w syntezie i sekrecji komórek gruczołowych najądrza i prostaty. Sugestie te może potwierdzać także wykazana obecność β-endorfiny w nasieniu byków [Piccoli i wsp. 18] i ludzi [Miralles-Garcia19], co zdaniem wymienionych autorów świadczy o wydzielaniu tego peptydu do nasienia przez gruczoły układu reprodukcyjnego. Wnioski 1. W aktywności odczynu na β-endorfinę w najądrzu i prostacie szczura obserwuje się dwa wyraźnie zaznaczone okresy: do 20 dnia życia odczyn zlokalizowany jest w podścielisku łącznotkankowym a od 28 dnia lokalizuje się w strefie nadjądrowej komórek nabłonka gruczołowego. 2. Wysoka aktywność immunocytochemiczna i lokalizacja badanego odczynu może sugerować udział β-endorfiny w syntezie i sekrecji komórek gruczołowych najądrza i prostaty. Piśmiennictwo 1. Hughes J, Smith TW, Kosterlitz HW et al. Identification of two related pentapeptides from the brain with potent opiate agonist activity. Nature 1975; 258: 577-580. 2. Krieger DT. Brain peptides: what, where, and why? Science 1983; 222: 975-985. 3. Singh VK. Immunoregulatory role of neuropeptides. Prog Drug Res 1992; 38: 149-169. 4. Sharp B, Pekary AE, Meyer NV, Hershman JM. β-endorphin in male rat reproductive organs. Biochem Biophys Res Commun 1980; 95: 618-623. 5. Shu-Dong T, Phillips DM, Halmi N et al. β-endorphin is present in the male reproductive tract of five species. Biol Reprod 1982; 27: 755-764. 6. Fabbri A, Dufau ML. Hormonal regulation of β-endorphin in the testis. J Steroid Biochem 1988; 30: 347-352. 7. Fabbri A, Kox G, Buczko E, Dufau ML. β-endorphin production by the fetal Leydig cell: regulation and implications for paracrine control of Sertoli cell function. Endocrinology 1988 Feb; 122(2): 749-755. 8. Kant PA, Saxena RN. Effect of β-endorphin and naloxone on rat testicular steroidogenesis. Indian J Exp Biol 1995; 33: 165-168. 9. Morales Martinez ME, Pedron N. β-endorphins and the male reproductive system. Ginecol Obstet Mex 1999 Apr; 67: 183187. 10. Jungblut T, Aumüller G, Malek B, Melchior H. Agedependency and regional distribution of enkephalinergic nerves in human prostate. Urol Int 1989; 44(6): 352-356. 11. Aumüller G, Jungblut T, Malek B. Regional distribution of opiodergic nerves in human and canine prostates. Prostate 1989; 14(3): 279-288. 12. Miśkowiak B, Limanowski A, Partyka M, Konwerska A. Badanie immunohistochemiczne cholecystokininy (CCK-8) w układzie płciowym męskim szczura w przebiegu rozwoju postnatalnego (komputerowa analiza obrazu). Urologia Polska 2002; 55(4): 52-55. 13. Miśkowiak B, Limanowski A, Partyka M, Konwerska A. Badania immunocytochemiczne peptydów bombezynopodobnych w układzie reprodukcyjnym szczura samca w przebiegu rozwoju postnatalnego. Medycyna Wet 2003; 59 (8): 722-725. 436 Limanowski A. 14. Limanowski A, Miśkowiak B, Otulakowski B et al. Immunohistochemical studies on brain nitric oxide synthase (bNOS) in the male genital accessory glands of the rat during postnatal development. Folia Morphol 2004; 63: 11-17. 15. Limanowski A, Miśkowiak B, Otulakowski B et al. Morphometric studies on rat epididymis in the course of postnatal development (computerisd image analysis). Folia Histochem et Cytobiol 2001; 39 (2): 201-202. 16. Otulakowski B, Limanowski A, Miśkowiak B et al. Badania histologiczne i morfometryczne brzusznej prostaty szczura w przebiegu rozwoju postnatalnego (komputerowa analiza obrazu). Urologia Polska 2001; 54 (4): 44-48. 17. Miśkowiak B, Brelińska R, Kosowicz J et al. Pneumadin in the ventral prostate of rats during postnatal development: A radioimmunological and immunocytochemical study. Int J Mol Med 2004; 13: 801-803. 18. Piccoli R, Pasanisi A, Carsana A et al. Expression of opioid genes in bovine seminal vesicles. Eur J Biochem 1988; 172 (1): 53-58. 19. Miralles-Garcia JM, Mories-Alvarez MT, Corrales-Hernandez JJ, Garcia-Diez CL. β-endorphin and male infertility. Arch Androl 1986; 16 (3): 247-251. PRACE ORYGINALNE / ORIGINAL PAPERS Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology Tom/Volume 55; Numer/Number 4/2004 ISSN 0423-104X Increased concentration of interleukin-6 (IL-6) is related to obesity but not to insulin resistance Magdalena Olszanecka-Glinianowicz, Barbara Zahorska-Markiewicz, Joanna Janowska, Piotr Kocełak*, Michał Holecki Department of Pathophysiology Silesian University School of Medicine, Katowice, Poland * Students’ scientific org. at Department of Pathophysiology Siliesian Univ. School of Medicine, Katowice, Poland Summary Objective: Interleukin-6 is one of known factors contributing to development of insulin resistance in muscular and adipose tissue. Previous study showed, that in obesity there is an increased synthesis of IL-6 by fat cells, which is reflected in increased serum concentrations of IL-6 in obese patients. Therefore the aim of present study was to evaluate the IL-6 serum concentrations in obese women with and without insulin resistance. Material and methods: The study group involved 42 obese women. All subjects were diagnosed as having simple obesity with no concomitant diseases and without any pharmacological treatment. After measured serum concentrations of glucose and insulin, study groups was divided on the basis of HOMA index in two subgroups: A – obese without insulin resistance (n=13) age 43.7±14.0 y; BMI 34.6±3.1 kg/m2 and B – obese with insulin resistance (n=29) age 40.4±10.7 y; BMI 37.5±5.0 kg/m2. The control group involved 22 healthy, lean women without insulin resistance, age 30.7±10.0 y; BMI 21.6±1.7 kg/m2. Body weight and height were measured, body mass index was calculated with formula BMI = body mass (kg) / [height (m)]2. Body composition was measured using bioimpedance method (Bodystat). Serum concentrations of glucose were measured by enzymatic procedure, insulin by RIA. HOMA index was calculated with formula HOMA = fasting serum concentration of insulin (µIU/ml) x fasting serum concentration of glucose (mmol/l) / 22.5; normal values <2.77. Serum concentrations of IL-6 were measured by ELISA. Results: Serum concentration of glucose did not differ between subgroups A and B and when compared to the controls. However, serum concentration of insulin was significantly higher in subgroup B when compared to subgroup A and when compared to the controls. There are no differences in serum concentrations of insulin between subgroup A and controls. There was not difference in serum concentrations of IL-6 between subgroups A and B. The serum concentration of IL-6 was significantly higher in both subgroups when compared to lean controls. Conclusions: The relationship between IL-6 and insulin action is mediated via obesity. (Pol J Endocrinol 2004; 4(55): 437-441) Key words: interleukin-6, insulin resistance, obesity 437 PRACE ORYGINALNE / O RIGINAL PAPERS Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology Tom/Volume 55; Numer/Number 4/2004 ISSN 0423-104X Zwiększone stężenie interleukiny-6 (IL-6) u kobiet wiąże się z otyłością, a nie z insulinoopornością Magdalena Olszanecka-Glinianowicz, Barbara Zahorska-Markiewicz, Joanna Janowska, Piotr Kocełak*, Michał Holecki Katedra Patofizjologii Śląskiej Akademii Medycznej w Katowicach * Koło STN przy Katedrze Patofizjologii Ś.A.M. w Katowicach Streszczenie Wstęp: Jednym ze znanych czynników przyczyniających się do powstawania insulinooporności w tkance mięśniowej i tłuszczowej jest interleukina-6. Dotychczasowe badania wykazały, że jej synteza przez komórki tłuszczowe wzrasta w otyłości, co znajduje swoje odzwierciedlenie we wzroście stężenia w surowicy IL-6 u otyłych pacjentów. Dlatego celem obecnej pracy była ocena stężeń IL-6 w surowicy otyłych kobiet bez insulinooporności i z insulinoopornością. Materiał i metoda: Badaniu poddano grupę 42 otyłych kobiet bez chorób towarzyszących i nie stosujących farmakoterapii. Po wykonaniu oznaczeń stężenia w surowicy glukozy i insuliny, grupę badaną podzielono na podstawie wskaźnika HOMA na dwie podgrupy: A – otyłe bez insulinooporności (n=13) wiek 43,7±14,0 lat; BMI 34,6±3,1 kg/m2 i B – otyłe z insulinoopornością (n=29) wiek 40,4±10,7 lat; BMI 37,5±5,0 kg/m2. Grupę kontrolną stanowiły 22 zdrowe, szczupłe kobiety bez insulinooporności, wieku 30,7±10,0 lat; BMI 21,6±1,7 kg/m2. Zmierzono masę ciała i wzrost, wskaźnik masy ciała wyliczono ze wzoru BMI = masa ciała (kg) / [wzrost (m)]2. Oceny składu ciała dokonano metodą bioimpedancji przy użyciu aparatu Bodystat. Stężenie w surowicy glukozy oznaczono metodą kolorymetryczną, insuliny metodą radioimmunoenzymatyczną. Wskaźnik HOMA obliczono ze wzoru HOMA = stężenie insuliny na czczo (µIU/ml) x stężenie glukozy na czczo (mmol/l) / 22,5; wartości prawidłowe < 2,77. Stężenie w surowicy IL-6 oznaczono przy użyciu metody ELISA. Wyniki: Stężenia glukozy nie różniły się istotnie w podgrupach A i B oraz w porównaniu z grupą kontrolną. Natomiast stężenie insuliny było istotnie wyższe w podgrupie B w porównaniu z podgrupą A oraz w porównaniu z grupą kontrolną. Nie było różnic w stężeniu insuliny pomiędzy podgrupą A a grupą kontrolną. Stężenie w surowicy IL-6, nie różniło się w podgrupach A i B, ale było istotnie wyższe w obu tych podgrupach w porównaniu ze szczupłą grupą kontrolną. Wnioski: Otyłość pośredniczy w związku między IL-6 a działaniem insuliny. (Endokrynol Pol 2004; 4(55): 437-441) Słowa kluczowe: interleukina-6, insulinooporność, otyłość M. Olszanecka–Glinianowicz Katedra Patofizjologii Śląskiej Akademii Medycznej w Katowicach ul. Medyków 18 40 –752 Katowice tel./fax ( 032 ) 2526091 e-mail: [email protected] Praca wykonana w ramach grantu KBN nr C008/P05/2000 projektu celowego zamawianego Nr PCZ – 004 – 18 438 Wstęp Materiał i metoda Otyłość została uznana przez Światową Organizację Zdrowia za chorobę przewlekłą bez tendencji do samoistnego ustępowania. W ostatnich latach zwiększa się gwałtownie liczba osób otyłych, głównie w krajach rozwiniętych, obecnie problem dotyczy około 15% populacji [1, 2]. W ciągu ostatnich 10 lat liczba otyłych Polaków wzrosła o około 4% [3]. Na podstawie licznych badań epidemiologicznych, m. in. MONICA stwierdzono, że otyłość zwiększa umieralność, co jest szczególnie widoczne w grupie osób do 60 roku życia. Zwiększona umieralność osób otyłych wynika z występowania u nich poza otyłością innych cech zespołu metabolicznego oraz schorzeń nie zaliczanych do tego zespołu, ale również związanych z otyłością. Najistotniejszymi kryteriami rozpoznania zespołu metabolicznego są insulinooporność, zaburzenia lipidowe i nadciśnienie [1]. Insulinooporność jest stanem upośledzonej odpowiedzi biologicznej organizmu na endoi egzogenną insulinę zarówno w zakresie metabolizmu węglowodanów, lipidów i białek oraz mitogennego działania insuliny [4]. Dotychczas wykazano, że do powstawania insulinooporności przyczyniają się związki produkowane przez komórki białej tkanki tłuszczowej takie jak wolne kwasy tłuszczowe, leptyna, czynnik martwicy nowotworów (TNF-α), rezystyna i interleukina-6 (IL – 6), [5, 6]. Po raz pierwszy IL-6 zidentyfikowano jako produkt leukocytów, obecnie wiadomo, że około 30% IL-6 jest produkowane w tkance tłuszczowej i produkcja ta wzrasta w stanie otyłości co znajduje odzwierciedlenie we wzroście jej stężenia w surowicy [7, 8]. Wpływ IL-6 na rozwój insulinooporności w tkance tłuszczowej może być jednym z mechanizmów kontrregelacyjnych w dalszym przyroście masy ciała, ponieważ insulina jest hormonem hamującym lipolizę oraz pobudzającym lipogenezę. Działanie jakie IL-6 wywiera na rozwój insulinooporności odbywa się przez różne mechanizmy. Do najlepiej poznanych należą: - stymulacja wątrobowej produkcji trójglicerydów - hamowanie sygnału insuliny w hepatocytach i adipocytach poprzez zmniejszenie aktywacji substratu receptora insulinowego-1 (IRS-1) i kinazy fosfatydyloinozytolu (PI 3 – kinazy) - upośledzenie indukowanej przez insulinę wątrobowej glukoneogenezy [9, 10, 11, 12]. Badaniu poddano grupę 42 otyłych kobiet. Po wykonaniu oznaczeń stężenia w surowicy glukozy i insuliny, grupę badaną podzielono na podstawie wskaźnika HOMA [wyliczonego ze wzoru HOMA = stężenie insuliny na czczo (µIU/ ml) x stężenie glukozy na czczo (mmol/l) / 22,5; wartości prawidłowe <2,77; na dwie podgrupy: A – otyli bez insulinooporności (n=13); B – otyli z insulinoopornością (n=29). Grupa A: wiek 43,7±14,0 lat; masa ciała 89,0±11,7 kg; BMI 34,6±3,1 kg/m2. Grupa B: wiek 40,4±10,7 lat; masa ciała 98,3±15,8 kg; BMI 37,5±5,0 kg/m2. Grupę kontrolną stanowiły 24 zdrowe, szczupłe kobiety bez insulinooporności, wieku 30,7±10,0 lat; masa ciała 58,4±7,1 kg; BMI 21,6±1,7 kg/m2. Charakterystykę grup przedstawia tabela I. Celem obecnej pracy była ocena stężenia IL-6 w surowicy otyłych kobiet bez insulinooporności i z insulinoopornością. Tabela I. Charakterystyka badanych grup badanych A i B i grupy kontrolnej. Grupa A Grupa B Grupa kontrolna 43,7 ± 14,0 40,4 ± 10,7 30,7 ± 10,0 ** ++ 89,0 ± 11,7 98,3 ± 15,8 58,4 ± 7,1 *** +++ BMI (kg/m ) 34,6 ± 3,1 37,5 ± 5,0 21,6 ± 1,7 *** +++ Masa beztłuszczowa (kg) 51,4 ± 8,4 53,6 ± 7,2 45,1 ± 4,4 * +++ Masa beztłuszczowa (%) 57,5 ± 6,2 56,3 ± 9,0 77,6 ± 4,6 *** +++ Masa tłuszczu (kg) 39,0 ± 9,9 42,7 ± 13,2 13,3 ± 3,8 *** +++ Masa tłuszczu (%) 42,5 ± 7,2 43,7 ± 8,4 22,3 ± 4,5 *** +++ Wiek (lata) Masa ciała (kg) 2 * p < 0,01; ** p < 0,005; *** p < 0,0000 podgrupa A vs kontrola ++ p < 0,005; +++ p < 0,0001 podgrupa B vs kontrola Wszyscy badani byli zdiagnozowani jako otyłość prosta bez chorób towarzyszących, z wartościami profilu lipidowego i glikemii w granicach normy. U wszystkich badanych wykluczono występowanie ostrych i przewlekłych chorób zapalnych. Badanie przeprowadzono po udzieleniu informacji i wyrażeniu zgody przez pacjentki. Na przeprowadzenie badania uzyskano zgodę Komisji Etycznej. Zmierzono masę ciała i wzrost, wskaźnik masy ciała wyliczono ze wzoru BMI = masa ciała (kg) / [wzrost (m)]2. Oceny składu ciała dokonano metodą bioimpedancji przy użyciu aparatu Bodystat. Próbki krwi były pobierane rano na czczo (15 godzin od ostatniego posiłku). Stężenie w surowicy glukozy oznaczono metodą kolorymetryczną przy użyciu odczynników firmy Cormay. Stężenie insuliny oznaczono metodą radioimmunoenzymatyczną przy użyciu zestawów firmy Diagnostic Products Corporation, czułość metody 1,2 µIU/ml. Wskaźnik HOMA obliczono według podanego powyżej wzoru. Stężenie w surowicy IL-6 oznaczono przy 439 PRACE ORYGINALNE Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology 2004; 4 (55) PRACE ORYGINALNE Interleukina-6 w otyłości i insulinooporności u kobiet użyciu wysoce czułej metody ELISA przy użyciu zestawów firmy Diagnostic Products Corporation (USA). Czułość metody <1 pg/ml Uzyskane dane analizowano przy użyciu programu komputerowego STATISTICA. Ze względu na rozkład normalny do analizy różnic pomiędzy grupami użyto testu t-Studenta, za wartość znamienną statystycznie przyjęto p<0,05. Do porównania związków pomiędzy oznaczanymi parametrami wewnątrz badanych grup użyto analizy macierzy korelacji Pearsona, za istotne statystycznie uznano korelacje z wartością p<0,05. Wyniki Stężenia glukozy w surowicy nie różniły się istotnie w podgrupach A i B oraz w porównaniu z grupą kontrolną. Natomiast stężenie insuliny było istotnie wyższe w podgrupie B (otyłe z insulinoopornością) w porównaniu z podgrupą A (otyłe bez insulinooporności) oraz w porównaniu z grupą kontrolną. Nie było różnic w stężeniu insuliny pomiędzy podgrupą A a grupą kontrolną. Wartości glukozy, insuliny i wskaźnika HOMA przedstawia tabela II. Stężenie w surowicy IL-6 nie różniło się w podgrupach A i B, ale było istotnie wyższe w obu tych podgrupach w porównaniu z grupą kontrolną, odpowiednio p<0,000 i p<0,000 ( tabela 2 ). Tabela II. Stężenie w surowicy IL–6, glukozy i insuliny oraz wartości wskaźnika HOMA Grupa A Grupa B Grupa kontrolna 8,9 ± 1,8 11,1 ± 4,4 4,8 ± 1,9 +++ ### Glukoza (mmol/l) 5,1 ± 0,8 4,9 ± 0,5 4,7 ± 0,5 IL-6 Insulina (µIU/l) 8,5 ± 2,6 20,9 ± 6,7 *** 8,4 ± 2,7 ### HOMA 1,9 ± 0,5 4,5 ± 1,6 *** 1,7 ± 0,5 ### *** p < 0,000 podgrupa A vs B +++ p < 0,000 podgrupa A vs kontrola ### p < 0,000 podgrupa B vs kontrola W podgrupie A nie obserwowano istotnych statystycznie korelacji między stężeniami IL-6 w surowicy a masą ciała, BMI i zawartością tkanki tłuszczowej oraz surowiczymi stężeniami glukozy i insuliny. W podgrupie B stężenie IL-6 w surowicy korelowało istotnie z masą tłuszczu w kg i procentach (odpowiednio r=0,39; p=0,04 i r=0,37; p=0,04) ale nie obserwowano związku między jej stężeniem a parametrami gospodarki węglowodanowej. Dyskusja Wcześniejsze badania wykazały zwiększoną ekspresję mRNA IL-6 w tkance tłuszczowej otyłych 440 Olszanecka-Glinianowicz M. ludzi, stwierdzono również podwyższone stężenie IL-6 w surowicy otyłych [7, 13]. Ponieważ IL-6 jest uznanym mediatorem insulinooporności, celem obecnej pracy była ocena związku jej stężenia w surowicy ze stanem insulinooporności u otyłych kobiet. Nie zaobserwowaliśmy różnic w stężeniu IL-6 w surowicy otyłych pacjentek insulinoopornych i insulinowrażliwych, wydaje się że może to wynikać z braku różnic w procentowej zawartości tkanki tłuszczowej. Natomiast w obu tych podgrupach stężenie IL-6 było istotnie wyższe w porównaniu do grupy kontrolnej. Wyniki te są zgodne z uzyskanymi przez Bastarda i wsp. [13], którzy także nie zaobserwowali różnic między stężeniami w surowicy IL-6 w grupach otyłych pacjentów z prawidłowymi poziomami glukozy i otyłych z cukrzycą typu 2. Jednak stężenie IL-6 było istotnie wyższe w obu tych grupach w porównaniu z osobami o normalnej masie ciała. Obserwacje te są także zgodne z wynikami uzyskanymi przez Vazarovą i wsp. [8], którzy badali 58 otyłych Indian Pima (24 kobiety i 34 mężczyzn). Badacze ci nie stwierdzili różnic w stężeniu IL-6 u kobiet i mężczyzn oraz między osobami z normalną i upośledzoną tolerancją glukozy. Zaobserwowali natomiast istotną dodatnią korelację między % zawartością tłuszczu a stężeniem IL-6 w surowicy. W naszej pracy, mimo podwyższonego stężenia IL-6 w obu podgrupach otyłych, istotną dodatnią korelację między stężeniem IL-6 w surowicy a zawartością tłuszczu w kg i % (odpowiednio r=0,39; p=0,04 i r=0,37; p=0,04) obserwowaliśmy tylko w podgrupie z insulinoopornością. Brak takiego związku w podgrupie A jest trudny do wytłumaczenia i wymaga dalszych szczegółowych badań, z dokładną oceną pola tłuszczu trzewnego oraz z równoczesną oceną stężeń IL-6 w surowicy oraz tkance tłuszczowej trzewnej i podskórnej. Natomiast Kern i wsp. [6] stwierdzili istotnie wyższe stężenie IL-6 w grupie pacjentów insulinoopornych w porównaniu z insulinowrażliwymi, ale podobnie jak my zaobserwowali istotnie wyższe stężenia IL-6 u otyłych w porównaniu ze szczupłymi i istotne korelacje między stężeniem IL-6 a % zawartością tłuszczu. Nie było również istotnych związków pomiędzy stężeniem IL-6 a stężeniem w surowicy glukozy i insuliny oraz wartościami wskaźnika HOMA, a zatem podwyższony poziom IL-6 u badanych otyłych nie był bezpośrednio związany ze stanem insulinooporności. Również Hak i wsp. [14] w badaniu Rotterdam obejmującym 574 osoby nie obserwowali korelacji między stężeniem IL-6 a stężeniem glukozy i insuliny na czczo. Stwierdzili natomiast istotną dodatnią korelację między stężeniem IL-6 a stężeniem insuliny w 2 godzinie testu doustnego obciążenia glukozą. Obserwacje uzyskane z naszej pracy i cytowanych badań sugerują, że podwyższone stężenie IL-6 w surowicy nie jest związane bezpośrednio ze stanem insulinowrażliwości badanych. Wyraźnie jednak widoczny jest związek pomiędzy otyłością a wzrostem stężenia IL-6 w surowicy, co dodatkowo popierają wyniki uzyskane przez Bastarda i wsp., którzy obserwowali spadek stężenia IL-6 w surowicy po redukcji masy ciała [13]. Nie można jednak traktować tego spostrzeżenia jako argumentu przeciwko udziałowi IL-6 w rozwoju insulinooporności, ponieważ na podstawie uzyskanych wyników nie można wyciągać wniosków dotyczących związków przyczynowo – skutkowych między analizowanymi stężeniami IL-6 w surowicy a insulinoopornością na poziomie komórkowym. W obu podgrupach stężenie glukozy w surowicy nie różniło się istotnie, nie było także różnic w stężeniach glukozy w porównaniu z grupą kontrolną. Wydaje się, że prawidłowa glikemia na czczo w połączeniu z istotnie wyższym stężeniem w surowicy insuliny w podgrupie B wskazuje na wczesny etap rozwoju insulinooporności, stąd może wynikać brak różnic w stężeniach IL-6. 11 Mooney RA, Seen J, Cameron S, et al. Suppressors of cytokine signaling–1 and –6 associate with and inhibit the insulin receptor. J Biol Chem 2001; 276: 25889-25893 12 Fasshauer M, Paschke R. Regulation of adipocytokines and insulin resistance. Diabetologia 2003; 46: 1594-1603 13 Bastard JP, Jardel C, Delattre J, et al. Evidence for a link between adipose tissue interleukin-6 content and serum Creactive protein concentrations in obese subjects. Circulation 1999; 99: 2221-2222 14 Hak AE, Pols HA, Stehouwer CD, et al. Markers of inflammation and cellular adhesion molecules in relation to insulin resistance in nondiabetic elderly: the Rotterdam Study. J Clin Endocrinol Metab 2001; 86: 4398-4405 Wnioski Otyłość pośredniczy w związku między IL-6 a działaniem insuliny. Piśmiennictwo: 1. Obesity: Preventing and Managing the Global Epidemic. WHO/NUT/NCD/ 98.1 Report of a WHO consultation on Obesity, Geneva, 1998; 12-40 2. WHO MONIKA ( 1989 ) Project : Risk Factors Int J Epidem 1989; 18: 46-55 3. Rywik S, Broda G, Piotrowski W. Epidemiologia chorób układu krążenia – Program Pol – MONIKA Warszawa. Kard Pol 1996; 44 Supl 2: 7-35 4. Hotamisligil GS. Molecular mechanisms of insulin resistance and the role of the adipocyte. Intern J Obes 2000; 24 Suppl 4: 23-27 5 Liu LS, Spelleken M, Röhring K, et al. Tumor necrosis factor - ∝??acutely inhibits insulin signaling in human adipocytes. Implication of the p80 tumor necrosis factor receptor. Diabetes 1998; 47: 515-522 6 Kern PA, Ranganathan S, Li Ch et al. Adipose tissue tumor necrosis factor and interleukin-6 expression in human obesity and insulin resistance. Am J Physiol Endocrinol Metab 2001; 280: 745-751 7 Mohamed-Ali V, Goodrick S, Rawesh A, et al. Subcutaneous adipose tissue releases interleukin-6, but not tumor necrosis factor-α, in vivo. J Clin Endocrinol Metab 1997; 82: 4196-4200 8 Vozarova B, Weyer C, Hanson K, et al. Circulating interleukin-6 in relation to adiposity, insulin action, and insulin secretion. Obes Res 2001; 9: 414-417 9 Senn JJ, Klover PJ, Nowak IA, Mooney RA. Interleukin-6 induces cellular insulin resistance in hepatocytes. Diabetes 2002; 51: 3391-3399 10 Rotter V, Nagaev I, Smith U. Interleukin-6 (IL-6) reduces gene and protein expression of IRS-1 and GLUT4 and is overexpressed in human fat cells insulin resistant subjects. Diabetes 2002; 51, Suppl 2: 303 441 PRACE ORYGINALNE Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology 2004; 4 (55) PRACE ORYGINALNE / O RIGINAL PAPERS Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology Tom/Volume 55; Numer/Number 4/2004 ISSN 0423-104X Wpływ zmniejszenia ciężaru ciała na stężenia adiponektyny w surowicy otyłych pacjentów z upośledzona tolerancją glukozy bądź cukrzycą Edward Franek1, Andrzej Więcek1, Alina Niemiec1, Tohru Funahashi2, Yuji Matsuzawa2, Franciszek Kokot1 1 2 Klinika Nefrologii, Endokrynologii i Chorób Przemiany Materii ŚlAM, Katowice Department of Internal Medicine and Molecular Science, University of Osaka Graduate School of Medicine, Osaka, Japan Streszczenie Adiponektyna jest białkiem produkowanym w adipocytach, grającym rolę w patogenezie insulinooporności i miażdżycy. Celem niniejszego badania była ocena stężenia adiponektyny w surowicy u otyłych osób z upośledzoną tolerancją węglowodanów lub cukrzycą przed i po redukcji masy ciała. Stężenia adiponektyny i leptyny oceniano w warunkach wyjściowych, a stężenia glukozy i insuliny również po doustnym obciążeniu glukozą, u 11 otyłych (5 M, 6 K, średni wiek 45.4±9.8, BMI 35.4±5.6 kg/m2) z jawną cukrzycą typu 2 (6 chorych) lub upośledzoną tolerancją węglowodanów (5 chorych). Skład masy ciała oceniano przy użyciu podwójnej absorpcjometrii rentgenowskiej . Badanie powtórzono po zmniejszeniu masy ciała o przynajmniej 10% wartości wyjściowej. Po zmniejszeniu masy ciała zaobserwowano znamienny wzrost stężenia adiponektyny (z 7736±2955 do 10100±3041 ng/ml, p<0.01) i zmniejszenie stężenia leptyny (z 15.6±10.9 do 9.03±7.9 ng/ml, p<0.005) w surowicy. Dopiero po redukcji masy ciała stwierdzono pojawienie się znamiennej, ujemnej korelacji pomiędzy adiponektynemią a masą taknki tłuszczowej całkowitej 442 i zlokalizowanej w obrębie tułowia. Takiej korelacji nie stwierdzano przed zmniejszeniem masy ciała. Wnioski: 1. Zmniejszenie masy ciała prowadzi do znamiennego wzrostu adiponektynemii. 2. Po zmniejszeniu masy ciała u otyłych chorych z upośledzoną tolerancją glukozy lub cukrzycą ujawnia się zależność pomiędzy adiponektynemią a masą tkanki tłuszczowej całkowitej i zlokalizowanej w obrębie tułowia. (Endokrynol Pol 2004; 4(55): 442-446) Słowa kluczowe: adiponektyna, zmniejszenie masy ciała, cukrzyca Prof. dr med. A. Więcek Klinika Nefrologii, Endokrynologii i Chorób Przemiany Materii ŚlAM ul. Francuska 20, 40-027 Katowice tel. +48-32-2552695, fax +2553726 e-mail: [email protected] PRACE ORYGINALNE / ORIGINAL PAPERS Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology Tom/Volume 55; Numer/Number 4/2004 ISSN 0423-104X Influence of weight reduction on plasma adiponectin concentration in obese patients with impaired glucose tolerance or diabetes mellitus Edward Franek1, Andrzej Więcek1, Alina Niemiec1, Tohru Funahashi2, Yuji Matsuzawa2, Franciszek Kokot1 1 2 Department of Nephrology, Endocrinology and Metabolic Diseases, Silesian University School of Medicine, Katowice, Poland, Department of Internal Medicine and Molecular Science, University of Osaka Graduate School of Medicine, Osaka, Japan Summary Adiponectin is a protein expressed specifically in adipocytes, involved in the pathogenesis of insulin resistance and atherosclerosis. The present study aimed to assess plasma adiponectin levels in obese subjects with impaired glucose tolerance or diabetes before and after weight reduction. Basal plasma adiponectin and leptin concentrations as well as glucose and insulin concentrations before and after oral glucose load were assessed in 11 obese patients (5 M, 6 F, mean age 45.4±9.8, BMI 35.4±5.6 kg/m2) either with overt type 2 diabetes mellitus (6 patients) or with impaired glucose tolerance (5 patients). Body mass composition was assessed using dual x-ray absorptiometry. The same protocol was repeated after body mass reduction of more than 10%. After weight reduction a significant increase of plasma adiponectin concentration (from 7736±2955 to 10100±3041 ng/ml, p<0.01) and decrease of plasma leptin concentration (from 15.6±10.9 to 9.03±7.9 ng/ml, p<0.005) were found. After weight loss a significant negative correlation was found between plasma adiponectin concentration and trunk fat mass as well as total fat mass. Such a correlation was not present before weight reduction. Conclusions: 1. Weight reduction leads to a significant increase of plasma adiponection levels. 2. Plasma adiponectin concentration in severely obese patients with impaired glucose tolerance or diabetes mellitus after weight reduction is related to the amount of total and localized in the trunk fat tissue. (Pol J Endocrinol 2004; 4(55): 442-446) Key words: adiponectin, weight reduction, diabetes mellitus Prof. dr med. Andrzej Więcek Department of Nephrology, Endocrinology and Metabolic Diseases, Silesian University School of Medicine, Francuska street 20, 40027 Katowice, Poland tel +48-32-2552695, fax +2553726 e-mail: [email protected] 443 PRACE ORYGINALNE Redukcja ciężaru ciała a stężenia adiponektyny Franek E. Background Results Adiponectin is a protein expressed specifically in adipocytes, belonging to so called soluble defense collagen family [1]. Plasma concentration of adiponectin is paradoxically lower in obese than in non-obese subjects [2]. It is already known that two atherosclerosis-prone states, ischaemic heart disease and diabetes mellitus type 2, are associated with low plasma adiponectin concentration [3]. Decrease of the adiponectin expression may contribute to insulin resistance, probably via suppression of TNFalpha production and interference with TNF-alpha induced NFκB signalling [4, 5]. In fact, in diabetic subjects low plasma adiponectin concentrations appear to be closely related to insulin resistance and hyperinsulinemia, especially in genetically prone patients (with the presence of G allele at position 94 and 276 in the adiponectin gene) [6, 7, 8, 9]. Additionally, Yang et al found in obese nondiabetic subjects that weight reduction leads to increase of plasma adiponectin concentration [10]. The aim of the present study was to assess if the same can be shown in patients with severe glucose intolerance or type 2 diabetes mellitus. After weight reduction a significant decrease of body weight (from 102.0±13.1 to 88.2±13.1 kg, p<0.005) total fat mass (from 37.28±12.98 to 24.15±8.81 kg, p<0.005), trunk fat mass (from 20.98±6.72 to 13.20±4.85 kg, p<0.01) and legs fat mass (from 11.67±5.89 to 7.73±3.48 kg, p<0.05), as well as increase of plasma adiponectin concentration (from 7736±2955 to 10100±3041 ng/ml, p<0.01, fig 1) was found. After weight loss plasma leptin concentration decreased significantly (from 15.6±10.9 to 9.03±7.9 ng/ml, p<0.005). Plasma glucose (5.0±1.09 vs. 5.2±1.08) and insulin (15.9±8.05 vs 13.6±12.9 mU/ml) concentration before oral glucose load did not change significantly. However, insulin and glucose concentrations after oral glucose load decreased significantly in patients with reduced body mass (Fig 2). Before body mass reduction no significant correlation between plasma adiponectin concentration and total, trunk and legs fat mass was found. However, after weight loss a significant negative correlation was observed between plasma adiponectin concentration and trunk fat mass (τ = -0.55, p<0.05, Fig. 3) as well as total fat mass (τ = -0.51, p<0.05, Fig. 4). No significant correlations were observed Material and Methods We have examined 11 obese patients (5 M, 6 F, mean age 45.4±9.8, BMI 35.4±5.6 kg/m2) either with overt type 2 diabetes mellitus (6 patients) or with impaired glucose tolerance (5 patients), diagnosed using standard criteria of the oral glucose tolerance test. All patients were non-smokers and had normal renal function. They were not under hypoglycaemic therapy during the study. In all patients blood samples were withdrawn for assessment of basal plasma adiponectin and leptin concentrations. Plasma insulin and glucose concentrations were assessed before (0) and 30, 60, 90, 120, 180, 240 and 300 minutes after oral glucose load. In all patients total body fat mass (and trunk, legs and arms fat mass) was measured using dual xray absorption photometry (DEXA, Lunar DPXL). Adiponectin concentration was assessed using ELISA method as decribed previously [2]. Leptin concentration was assessed using radioimunoassay (Linco Research Inc.), and insulin concentration using radioimmunoassay as described previously [11] Patients from both groups were actively adviced to reduce their body mass. The change of life style and dietetical treatment led to decrease of body weight of more than 10% in each case. No pharmacological treatment was used. After achieving desired body weight the same protocol was repeated. Statistical analysis was done with STATISTICA for Windows. Wilcoxon test was used for comparison of the variables and tau-Kendall test for correlation analysis. 444 Figure 1. Plasma adiponectin concentration [ng/ml] before and after weight reduction. Rycina 1. Stężenie adiponektyny w surowicy [ng/ml] przed i po zmniejszeniu masy ciała Adiponectin (ng/ml) 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 Before weight reduction After weight reduction Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology 2004; 4 (55) Figure 2. Insulin [mU/ml]and glucose [mmol/l] concentrations after oral glucose load before and after body mass reduction. PRACE ORYGINALNE Rycina 2. Stężenie insuliny [mU/ml] i glukozy [mmol/l] w surowicy w teście doustnego obciążenia glukozą przed i po zmniejszeniu masy ciała. 160 140 120 ]lm/Um[ nilusnI 100 80 60 40 Before weight reduction After weight reduction 20 0 0 30 60 90 minutes 120 180 240 300 12 10 ]l/lomm[ esoculG 8 6 4 2 0 Before weight reduction After weight reduction 0 30 60 90 minutes 120 180 240 300 Figure 3. Correlation between plasma adiponectin concentration [ng/ml] and trunk fat mass [g] after weight reduction. Figure 4. Correlation between plasma adiponectin concentration [ng/ml] and total fat mass [g] after weight reduction Rycina 3. Korelacja pomiędzy stężeniem adiponektyny w surowicy a masą tkanki tłuszczowej w obrębie tułowia po zmniejszeniu masy ciała. Rycina 4. Korelacja pomiędzy stężeniem adiponektyny w surowicy a całkowitą masą tkanki tłuszczowej po zmniejszeniu masy ciała. Trunk fat mass [g] Total fat mass [g] 26000 55000 24000 50000 22000 45000 20000 40000 18000 35000 16000 14000 30000 12000 25000 10000 20000 8000 15000 6000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 Plasma adiponectin [ng/ml] 10000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 Plasma adiponectin [ng/ml] 445 Redukcja ciężaru ciała a stężenia adiponektyny between plasma adiponectin concentration and insulin, leptin or glucose concentration neither before nor after body mass reduction. Franek E. 8. PRACE ORYGINALNE 9. Discussion Adiponectin seems to exert a protective effect on the cardiovascular system, probably by decreasing insulin resistance and improving endothelial function (12). In our patients we did not show any relationship between plasma insulin and adiponectin concentration. It is possible that the number of patient was insufficient to achieve any level of statistical significance. However, in our study we confirmed previously described negative correlation between plasma adiponectin concentration and body weight. Additionally, we have found a similar relationship between plasma adiponectin concentration and total body fat as well as trunk fat mass. This result is concordant with the results shown lately by others in non-diabetic patients (13, 14). The relationship between visceral adiposity and low adiponectin level in diabetic patients seems to be of great importance. It may explain lower adiponectin levels in subjects who are prone to visceral obesity [12, 13]. From the other side, as it is the visceral fat which is responsible for insulin resistance and cardiovascular risk, it confirms indirectly the relationship between low plasma adiponectin concentration and high cardiovascular risk in patients with altered glucose metabolism. The fact that this relationhip was not present before and appeared after body mass reduction is unclear and for proper explanation needs further investigations with larger group of patients. References 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Yokota T, Oritani K, Takahashi I et al. Adiponectin, a new member of the family of soluble defense collagens, negatively regulates the growth of myelomonocytic progenitors and the function of macrophages. Blood 2000; 96:1723-1732. Arita Y, Kihara S, Ouchi N et al. Paradoxical decrease of an adipose-specific protein, adiponectin in adiposity. Biochem Biophys Res Commun 1999; 257(1):79-83. Hotta K, Funahashi T, Arita Y et al. Plasma concentration of a novel, adipose specific protein, adiponectin , in type 2 diabetic patients. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2000; 20(6): 1595-1599. Okamoto Y, Arita Y, Nishida M et al. An adipocyte-derived plasma protein, adiponectin, adheres to injured vascular walls. Horm Metabol Res 2000; 32(2):47-50. Ouchi N, Kihara S, Arita Y et al. Adiponectin, an adipocytederived plasma protein, inhibits endothelial NF-kappaB signalling through a cAMP-dependent pathway. Circulation 2000; 102(11): 1296-1301. Stumvoll M, Tschritter O, Fritsche A et al. Association of the T-G polymorphism in adiponectin (exon 2) with obesity and insulin sensitivity: interaction with family history of type 2 diabetes. Diabetes 2002; 51(1): 37-41. Hara K, Boutin P, Mori Y et al. Genetic variation in the gene encoding adiponectin is associated with an increased risk of type 2 diabetes in the Japanese population. Diabetes 2002; 51(2):536-540. 446 10. 11. 12. 13. 14. Kondo H, Shimomura I, Matsukawa Y et al: Association of adiponectin mutattion with type 2 diabetes: a candidate gene for the insulin resistance syndrome. Diabetes, 2002; 51(7):2325-2328. Maeda N, Shimomura I, Kishida K et al: Diet-induced insulin resistance in mice lacking adiponectin/ACRP30. Nat Med 2002; 8(7):731-737. Yang WS, Lee WJ, Funahashi T et al . Weight reduction increases plasma levels of an adipose derived antiinflammatory protein, adiponectin. J Clin Endocrinol Metab 2001; 86(8): 3815-3819. Kokot F, Stupnicki R. Radioimmunologic and radiocompetitive assays used in the clinic. PZWL, Warsaw, 1985. Więcek A, Kokot F, Chudek J, Adamczak M. The adipose tissue – a novel endocrine organ of interest to the nephrologist. Nephrol Dial Transplant 2002; 17(2):191-194. Gavrila A, Chan JL, Yiannakouris N et al: Serum adiponectin levels are inversely associated with overall and central fat distribution but are no directly regulated by acute fasting or leptin administration in humans: cross sectional and interventional studies. J Clin Endocrinol Metab 2003, 88, 4823 -4831. Park KG, Park KS, Kim MJ et al: Relationshipo between serum adiponectin and leptin concentrations and body fat distribution. Diabetes Res Clin Pract 2004, 63, 135-142.