تموز (يوليو) 2015-SCLA - مجلة التشخيص المخبري

المجلد 7 , العددان 7-8 , رمضان 1436 - تموز (يوليو) 2015

مستويات YKL-40 لدى مرضى احتشاء العضلة القلبية

YKL-40 Levels in Myocardial Infarction Patients

د. أسامة مخزوم و أ. د. شادن حداد

Osama Makhzoom and Shaden Haddad

كلية الصيدلة، جامعة دمشق
Faculty of Pharmacy, Damascus University

الملخص Abstract

Background: The role of inflammatory process in atherosclerosis injury that gets in patients with infarction has been proven, where many inflammatory factors interfere in the process of vascular inflammation, and that leads to damage to the endothelium, which is an early event in the process of atherosclerosis. YKL-40, an inflammatory glycoprotein stimulates chemotaxis, cell attachment and migration, and tissue remodelling.
Our objective was to show the importance of YKL-40 protein in patients with myocardial infarction, and study the relationship between YKL-40 and HS-CRP.
The study included 36 infarction patients (18 patients treated with thrombolytic and 18 patients not treated with thrombolytic) in addition to 24 healthy people. Serum YKL-40 and HS-CRP were measured using ELISA assay.
The study showed a significant increase in YKL-40 values in patients with infarction, compared to the control group. The mean values of YKL-40 were 231, 66 g/l, respectively. The highest values were observed for YKL-40 in patients with infarction treated with thrombolytics, compared with infarction patients not treated with it (P=0.0001). It also showed a significant correlation between YKL-40 and HS-CRP and a lack of relationship with CK-MB in infarction patients, whether treated with thrombolysis or not.
As conclusion, this study showed a relationship between YKL-40 protein and acute myocardial infarction.

المقدمة Introduction

تأتي الأمراض القلبية الوعائية في صدارة أسباب الوفيات في أنحاء العالم جميعها ويعد احتشاء العضلة القلبية أحد أخطر أشكالها. ولقد وضعت نظريات عدة لتفسير آلية التصلب العصيدي التي تحصل لدى مرضى الاحتشاء. تأكد خلال العقد الماضي دور العملية الالتهابية في بدء التصلب العصيدي وتطوره، حيث يترافق بترسب متدرج للشحوم على جدار الشرايين، يليها تفعيل للخلايا البطانية التي تسهل ارتشاح الوحيدات monocyte infiltration إلى جدار الوعاء الدموي. وتتمايز هذه الوحيدات إلى البلاعم الكبيرة macrophages والتي تعطي في ما بعد الخلايا الرغوية foam cells المليئة بالشحوم، بعد ذلك تهاجر الخلايا العضلية الملساء من الطبقة المتوسطة Media إلى باطنة الشريان Intima، يليها تكاثر شاذ لهذه الخلايا (1، 2).
إن YKL-40 هو بروتين سكري رابط للهيبارين والكيتين وهو عضو في مجموعة البروتينات المشابهة للكيتيناز عند الثديياتmammalian chitinase-like proteins ولا يمتلك أي خصائص إنزيمية. جرت تسميته بهذا الاسم اعتماداً على أول ثلاثة أحماض أمينية طرفية في النهاية N- من بنية البروتين وهي التيروزين (Y)، الليزين (K) واللوسين (L)، بالإضافة إلى وزنه الجزيئي 40 kDa. وهو عبارة عن سلسلة وحيدة عديدة الببتيد مؤلفة من 383 حمضاً أمينياً (3). (الشكل 1).

تقوم مجموعة من الخلايا بإفراز YKL-40، منها الخلايا الوعائية العضلية الملساء والبلاعم المفعلة، حيث أثبتت الدراسات زيادة التعبير عن بروتين YKL-40 بشكل كبير من قبل البلاعم الموجودة ضمن اللويحة العصيدية. ولوحظ أعلى تعبير عن YKL-40 في البلاعم المرتشحة عميقاً ضمن الآفة في المراحل المبكرة للتصلب العصيدي (5، 6).
يحفز YKL-40 على ربط الخلايا العضلية الملساء الوعائية وانتشارها spreading وهجرتها migration وهذا يقترح أن YKL-40 له دور في عملية تشكيل اللويحة العصيدية، حيث يجري تحفيز الخلايا العضلية الملساء لتهاجر عبر البطانة استجابة للإشارات خارج الخلوية (7).
كما يعمل YKL-40 كعامل جذب كيميائي لخلايا بطانة الأوردة البشريةHuman vein endothelial cells ويحفز هجرة هذه الخلايا بشكل مشابه لتأثير عامل الجذب الكيميائي البطاني المسمى (bFGF) basic fibroblast growth factor. يقوم YKL-40 أيضاً بتعديل مورفولوجية خلايا البطانة الوعائية وبتحفيز تشكيل النبيبات المتفرعة Branching tubules. ويدل هذا على أن YKL-40 قد يعمل على توليد الأوعية angiogenesis عبر تحفيز هجرة وإعادة تنظيم خلايا البطانة الوعائية (7).
برهنت العديد من الدراسات أن مستويات YKL المصلية تترافق بشكل مستقل مع وجود المرض القلبي التاجي ودرجة انتشاره، بالإضافة إلى ذلك شوهدت قيم مصلية أعلى لدى مرضى الاحتشاء القلبي. وأكثر من ذلك برهنت الدراسات ترافق قيم المصل المرتفعة لـ YKL-40 مع نسبة وفيات مرضى القلب الوعائي (8-12).

المواد والطرق Materials and Methods

مجموعات الدراسة: جرت الدراسة على 60 فرداً توزعوا ضمن مجموعتين أساسيتين:

- مجموعة مرضى الاحتشاء القلبي
شملت مرضى يعانون من إصابة قلبية تاجية حادة، عددهم 36 مريضاً (22 ذكراً، 14 أنثى)، تراوحت أعمارهم بين 36-75 عاماً، بمتوسط عمر ± انحراف
معياري: 57 ± 11 عاماً.
وقسمت هذه المجموعة إلى:
- مجموعة مرضى احتشاء قلبي حاد عولجوا بحال للخثرة وعددهم 18 مريضاً.
- مجموعة مرضى احتشاء قلبي حاد لم يتم علاجهم بحال للخثرة وعددهم 18 مريضاً.
جرى استبعاد المرضى المصابين بأحد الأمراض الالتهابية الحادة والمزمنة أو الانتانية أو السكري أو السرطان.

- مجموعة الأصحاء
شملت الأشخاص الأصحاء وضمت 24 شخصاً (14 ذكراً، 10 إناث) لا يعانون من أعراض قلبية تاجية سريرية (أصحاء ظاهرياً) أو أية أمراض أخرى ولا يتناولون أية معالجة دوائية. وتراوحت أعمارهم بين 39-69 عاماً وبمتوسط ± انحراف معياري: 54± 10 عاماً.
جُمعت عينات المرضى من قسم القثطرة ومن قسم العناية القلبية والإسعاف في مستشفى الباسل لأمراض وجراحة القلب، في الفترة بين 30/1/2013 و28/5/2013، حيث بُزل 5 مل من الدم الوريدي ضمن أنبوب جاف، وتُرك في درجة حرارة الغرفة حتى التخثر التام، ثم نُبذّ بسرعة 2500 دورة/ د. لمدة 20 دقيقة.
وبعد استبعاد العينات المنحلة، جرى توزيع المصل على ثلاثة أنابيب إيبندورف وحُفظت بالدرجة -80°C إلى حين معايرتها، خلال مدة لم تتجاوز ستة أشهر.
بالنسبة لمرضى احتشاء العضلة القلبية، جرى بزل العينات خلال 24 ساعة من بدء ظهور الأعراض.

طرق المقايسة
جرت مقايسة مستوياتYKL-40 بطريقة الممتز المناعي المرتبط بالإنزيم ELISA وذلك باستخدام عتيدة Human YKL-40 ELISA Kit جاهزة من شركة SunRed. وذلك باستخدام أضداد YKL-40 البشري النوعية المغلفة لآبار الصفيحة. وتستطيع هذه المقايسة كشف كميات YKL-40 حتى تركيز 1.25 نانوغرام/ مل.
قيست مستويات HS-CRP بطريقة الممتز المناعي المرتبط بالإنزيم ELISA وذلك باستخدام عتيدةHuman HS-CRP ELISA Kit جاهزة من شركة SunRed (Shanghai). في حين قيست CK-MB بطريقة المقايسة الحركية باستخدام عتيدة لشركة Pchem (Malaysia).
أجريت الاختبارات لـ YKL-40 وHS-CRP على جهاز ELISA الآلي في كلية الصيدلة بجامعة دمشق. أما CK-MB فجرت مقايسته على جهاز آلي في مختبر مستشفى الباسل لأمراض وجراحة القلب.

الدراسة الإحصائية
اُجريت الدراسة الإحصائية باستخدام الحاسوب وفق برنامج Excel وSPSS 17.
جرى التعبير عن القيم المختلفة بحساب المتوسط الحسابي ± الإنحراف المعياري. وتمت المقارنة بين المتثابتات parameters باستخدام اختبار T student لتحديد ما إذا كان الفارق بين المتوسطات عشوائياً أم حقيقياً. اعتمد معامل Person للارتباط لدراسة علاقة الارتباط بين المتثابتات واعتمدت P<0.05 كقيمة يعتد بها إحصائياً.

النتائج Results

بلغ متوسط قيم YKL-40 المصلية لدى مجموعات الدراسة كالتالي:
• مجموعة مرضى احتشاء القلب الذين خضعوا لعلاج حال للخثرة، بلغ المتوسط ± الانحراف المعياري: 258.53 ± 59.33 مكغ/ل. ولقد تراوحت قيم YKL-40 لديهم بين 161.84- 357.98 مكغ/ل.
• مجموعة مرضى احتشاء القلب الذين لم يخضعوا لعلاج حال للخثرة ، بلغ المتوسط ± الانحراف المعياري: 203.11 ± 40.72 مكغ/ل. ولقد تراوحت قيم YKL-40 لديهم بين 123.54- 289.35 مكغ/ل.
• مجموعة الأصحاء، بلغ المتوسط ± الانحراف المعياري: 63.92 ± 32.1 مكغ/ل. ولقد تراوحت قيم YKL-40 لديهم بين 12.92- 144.39 مكغ/ل.
بينت الدراسة وجود علاقة يعتد بها إحصائياً بين:
• متوسط قيم YKL-40 المصلية لدى مجموعة احتشاء القلب الذين خضعوا لعلاج حال للخثرة، مقارنة مع مجموعة احتشاء القلب الذين لم يخضعوا لهذا العلاج، حيث كانت P= 0.0001 (الشكل 2).
• متوسط قيم YKL-40 المصلية لدى مجموعة احتشاء القلب الكلية، مقارنة مع مجموعة الأصحاء، حيث كانت P= 0.0001 (الشكل 3).
• بلغ متوسط قيم HS-CRP المصلية لدى مجموعات الدراسة كالتالي:
• مجموعة مرضى احتشاء القلب الكلية: 9.29± 4.12 مغ/ل. ولقد تراوحت قيم HS-CRP لديهم بين 2.88- 20.13 مغ/ل.
• مجموعة الأصحاء: 3.47±0.8 مغ/ل. ولقد
تراوحت قيم HS-CRP لديهم بين 1.07- 4.63 مغ/ل.
وبينت الدراسة وجود علاقة يعتد بها إحصائياً بين متوسـط قيم HS-CRP المصلية لدى مجموعة احتشاء القلب الكلية مقارنة مع مجموعة الأصحاء،
حيث كانت P= 0.0001 (الشكل 4).
أظهرت الدراسة وجود علاقة ارتباط إيجابية يعتد بها إحصائياً بين قيم YKL-40 المصلية وقيم HS-CRP لدى مرضى الاحتشاء القلبي الذين خضعوا للعلاج بحال الخثرة (R=0.549، P= 0.018) (الشكل 5)، ولدى مرضى الاحتشاء القلبي الذين لم يخضعوا لهذا العلاج (R=0.471، P= 0.048) (الشكل 6).
لم تظهر الدراسة وجود علاقة ارتباط يعتد بها إحصائياً بين قيم YKL-40 المصلية وقيم CK-MB لدى مرضى الاحتشاء القلبي سواءً الذين خضعوا لعلاج حال للخثرة (R=0.005،P= 0.985) (الشكل 7) أو الذين لم يخضعوا لعلاج حال للخثرة (R=-0.011، P= 0.966) (الشكل 8).

المناقشة Discussion

أظهرت الدراسة ارتفاعاً واضحاً يعتد به إحصائياً في مستويات YKL-40 لدى مرضى الاحتشاء القلبي مقارنة مع أفراد المجموعة الشاهدة، حيث كان متوسط قيم YKL-40 لدى مجموعة مرضى الاحتشاء أعلى بـ 3.5 ضعفاً من مجموعة الأصحاء. ويفسر ذلك بأن أذية التصلب العصيدي التي تحصل لدى مرضى الاحتشاء تعد من الأمراض الالتهابية وإن YKL-40 هو واصم التهابي موضعي، يجري إفرازه من الخلايا الوعائية العضلية الملساء والبلاعم المفعلة ضمن اللويحة العصيدية ويساهم في تطور التصلب العصيدي من خلال تحفيز الانجذاب الكيميائي chemotaxis،
ارتكاز وهجرة الخليةcell attachment and migration، إعادة التنظيم وتغير شكل النسيج كاستجابة للأذية البطانية (13).
يُفسر ارتفاع قيم YKL-40 لدى مرضى الاحتشاء القلبي المعالجين بحال للخثرة، مقارنة مع مرضى الاحتشاء غير المعالجين به، بأن المعالجة بحالات الخثرة تفعل العملية الالتهابية، حيث وجد أن قيم IL-6 المصلية ترتفع بعد 90 دقيقة من إعطاء معالجة حالة للخثرة لدى مرضى الاحتشاء القلبي، في حين لم تلاحظ هذه الزيادة المبكرة في قيم IL-6 لدى مرضى احتشاء عولجوا بالهيبارين وحيداً ولم يتلقوا علاجاً حالاً للخثرة (14).
إن هذا يدعم نتائجنا بارتفاع قيم YKL-40 لدى إجراء عملية إعادة التوعية، حيث أن هذه العملية تترافق مع تحرر العديد من السيتوكينات ومنها IL-6 الذي يترافق تحرره مع زيادة في تحرر YKL-40 من الوحيدات المفعلة والبلاعم الكبيرة (12).
أظهرت الدراسة ارتفاعاً في قيم HS-CRP لدى مرضى الاحتشاء القلبي، مقارنة مع أفراد المجموعة الشاهدة. ويعود ذلك إلى كون العملية الالتهابية عامل مشارك مهم وأساسي في تطور التصلب العصيدي. ومن أكثر الواصمات الحيوية الالتهابية التي جرت دراستها في الأمراض القلبية الوعائية البروتين المتفاعل C C-reactive protein (CRP). يعد CRP من بروتينات الطور الحاد. ولقد أثبتت الكثير من الدراسات وجود ارتباط واضح بين ارتفاع قيم CRP الدموية وتطور التصلب العصيدي بشكل دفين أو تطور أول حادثة قلبية وعائية لدى مرضى تصلب عصيدي سابق أو زيادة في نكس الحوادث القلبية الوعائية لدى أشخاص مصابين سابقاً (15). تختلف الدراسات حول كون CRP مجرد واصم غير نوعي يزداد كجزء من استجابة الطور الحاد للالتهاب أو أنه مساهم مباشر في تطور التصلب العصيدي. فبعض الدراسات اقترحت أن CRP يحرض التعبير عن جزيئات الالتصاق adhesion molecule expression وإنتاج IL-6 والبروتين الجاذب الكيميائي للوحيدات-1 (MCP-1) monocyte chemoattractant protein-1 وذلك من قبل خلايا البطانة وهذا يحرض استجابة التهابية موضعية في الصفيحة العصيدية عبر تجنيد الوحيدات واللمفاويات. وقد يلعب CRP أيضاً دوراً ضائراً في احتشاء العضلة القلبية من خلال التفاعل وتحفيز المتممة complement، فلقد وجد أن تسريب CRP البشري إلى جرذان مصابة بالاحتشاء يزيد من حجم الاحتشاء والإصابة (16). في حين فشلت بعض الدراسات الأخرى في إثبات أي دور مباشر لـ CRP في تطور إمراضية التصلب العصيدي وعدته مجرد واصم غير نوعي يزداد كنتيجة لتطور الالتهاب (17، 18).
أظهرت الدراسة وجود ارتباط يعتد به إحصائياً بين قيم YKL-40 المصلية وقيم HS-CRP لدى مرضى الاحتشاء سواءً المعالجين بحال خثرة أو غير المعالجين به.
يعد البروتين المتفاعل C (HS-CRP) واصماً التهابياً جهازياً ينتج بشكل أساسي من الخلايا الكبدية، تحت تأثير السيتوكينات مثل IL-6 وعامِلُ نَخَرِ الوَرَم ألفاtumor necrosis factor-alpha . أما YKL-40 فهو واصم التهابي موضعي يفرز من البلاعم المفعلة ضمن اللويحة العصيدية ويسبب الاعتلال البطاني (13).
ويفسر الترافق ما بين YKl-40 وHS-CRP لدى مرضى الاحتشاء القلبي بأن الالتهاب يدخل في إمراضية كل مرحلة من مراحل التصلب العصيدي. ومع تقدم المرض يحدث تفعيلاً مزمناً للخلايا الالتهابية والبلاعم التي تقوم بإفراز YKL-40 وعدد من السيتوكينات الالتهابية مثل IL-6 التي تحرض الكبد على إفراز HS-CRP.
يُفسر عدم وجود ارتباط يعتد به إحصائياً بين قيم YKL-40 المصلية وقيم CK-MB لدى مرضى الاحتشاء، سواءً المعالجين بحال خثرة أو غير المعالجين به، بأن مصدر الزيادة في قيم YKL-40 ليس الخلايا القلبية خلال عملية النخر المبكر early necrosis للعضلة القلبية أثناء مرحلة الاحتشاء وإنما من البلاعمmacrophages الموجودة ضمن اللويحة غير المستقرة. وجرى تأكيد ذلك بأن قيم YKL-40 تتناقص بشكل مبكر جداً بعد الاحتشاء مع أن الخلايا القلبية تكون بطور النخر وإعادة الهيكلة remodelling process، لذا فإن الخلايا القلبية المتنخرة لا تشكل مصدراً لـ YKL-40 (10). نستفيد من ذلك أن قيم YKL-40 المصلية قد تستخدم للكشف عن اللويحات غير المستقرة بشكل مبكر حيث أن قيم YKL-40 تزداد بشكل مبكر جداً عند بدء ظهور أعراض الاحتشاء الحادة (19).

الاستنتاجConclusion

تبين من خلال الدراسة ارتفاع مستويات YKL-40 لدى مرضى الاحتشاء القلبي الحاد مقارنة بالأصحاء، بالإضافة إلى قيم أعلى لدى مرضى احتشاء القلب الذين خضعوا لعلاج حال للخثرة مقارنة مع مجموعة احتشاء القلب الذين لم يخضعوا لهذا العلاج.

المراجع References:

1- Lusis A.J; Mar R. and Pajukanta P.
Genetics of atherosclerosis.
Annu Rev Genomics Hum Genet, 5: 189-218, 2004.
2- Libby P.
Inflammation in atherosclerosis.
Nature, 420 (6917): 868-874, 2002.
3- Johansen J.S.
Studies on serum YKL-40 as a biomarker in diseases with inflammation, tissue remodelling, fibroses and cancer.
Dan Med Bull, 53(2): 172-209, 2006.
4- Henrissat B. and Davies G.
Structural and sequence-based classification of glycoside hydrolases.
Curr. Opin. Struct. Biol, 7: 637-644, 1997.
5- Kastrup J; Johansen J.S; Winkel P; Hansen J.F; Hildebrandt P. and Jensen GB.
High serum YKL-40 concentration is associated with cardiovascular and all-cause mortality in patients with stable coronary artery disease.
Eur Heart J, 30(9): 1066-1072, 2009.
6- Michelsen A.E; Rathcke C.N; Skjelland M; Holm S; Ranheim T. and Krohg-Sørensen K.
Increased YKL-40 expression in patients with carotid atherosclerosis.
Atherosclerosis, 211(2): 589-595, 2010.
7- Nishikawa K. C. and Millis A. T.
Gp38k (CHI3L1) is a novel adhesion and migration factor for vascular cells.
Exp Cell Res, 287(1): 79-87, 2003.
8- Rathcke C. N; Raymond I; Kistorp C; Hildebrandt P; Faber J. and Vestergaard H.
Low grade inflammation as measured by levels of YKL-40: association with an increased overall and cardiovascular mortality rate in an elderly population.
Int J Cardiol, 143(1): 35-42, 2009.
9- Hempen M; Kopp H. P; Elhenicky M; Hobaus C; Brix J. M; Koppensteiner R; Schernthaner G. and Schernthaner G. H.
YKL-40 is Elevated in Morbidly Obese Patients and Declines After Weight Loss.
Obes Surg, 19(11): 1557-1563, 2009.
10- Wang Y; Ripa R. S; Johansen J. S; Gabrielsen A; Steinbruchel D. A; Friis T; Bindslev L; Haack-Sorensen M; Jorgensen E. and Kastrup J.
YKL-40 a new biomarker in patients with
acute coronary syndrome or stable coronary artery disease.
Scand Cardiovasc J, 42(5): 295-302, 2008.
11- Kastrup J; Johansen J. S; Winkel P; Hansen J. F; Hildebrandt P; Jensen G. B; Jespersen C. M; Kjoller E; Kolmos H. J; Lind I; Nielsen H. and Gluud C.
High serum YKL-40 concentration is associated with cardiovascular and all-cause mortality in patients with stable coronary artery disease.
Eur Heart J, 30(9): 1066-1072, 2009.
12- Nojgaard C; Host N. B; Christensen I. J; Poulsen S. H; Egstrup K; Price P. A. and Johansen J. S.
Serum levels of YKL-40 increases in patients with acute myocardial infarction.
Coron Artery Dis, 19(4): 257-263, 2008.
13- Rathcke C. N. and Vestergaard H.
YKL-40 an emerging biomarker in cardiovascular disease and diabetes.
Cardiovasc Diabetol, 8:61, 2009.
14- Merlini P. A; Cugno M; Rossi M. L; Agricola P; Repetto A. and Fetiveau R.
Activation of the contact system and inflammation after thrombolytic therapy in patients with acute myocardial infarction.
Am J Cardiol, 93(7): 822-825, 2004.
15- Zacho J; Tybjaerg-Hansen A. and Jensen JS.
Genetically elevated C-reactive protein and ischemic vascular disease.
N Engl J Med, 359(18): 1897-908, 2008.
16- Pepys M. B; Hirschfield G. M. and Tennent G. A.
Targeting C-reactive protein for the treatment of cardiovascular disease.
Nature, 440(7088): 1217-1221, 2006.
17- Clapp B. R; Hirschfield G. M. and Storry C.
Inflammation and endothelial function: direct vascular effects of human C-reactive protein on nitric oxide bioavailability.
Circulation, 111(12): 1530-1536, 2005.
18- Elliott P; Chambers J. C. and Zhang W.
Genetic Loci associated with C-reactive protein levels and risk of coronary heart disease.
JAMA, 302(1): 37-48, 2009.
19- Kastrup J.
Can YKL-40 be a new inflammatory biomarker in cardiovascular disease?
Immunobiology, 217(5): 483-491, 2012.

المجلد 7 , العددان 7-8 , رمضان 1436 - تموز (يوليو) 2015

SCLA