The effect of chronic obstructive lung disease (COPD) treatment on nitric oxide (no) and asymmetric dietary arginine (ADMA) levels

Abstract

Asymmetric Dimethyl Arginine (ADMA) and Nitric Oxide (NO) show reciprocal mechanisms of action and the balance between these molecules contributes to tight regulation of airway tone and function. Our study aimed to examine the effects of chronic obstructive pulmonary disease (COPD) therapy on serum ADMA, NO levels, pulmonary function tests (PFT) changes, hemogram and total IgE levels. Serum ADMA, NO, total IgE, hemogram levels of the blood samples taken from the study groups were examined. Serum ADMA and NO levels were determined by ELISA method using NO commercial measurement kit, hemogram and total IgE values were measured in automatic blood counter device. There was a significant difference between control and pre-treatment serum ADMA levels (p>0.05) but there was no significant difference between control and post-treatment serum ADMA levels (p>0.05). Treatment with COPD patients reduced the ADMA difference with the control group level. The difference between pre-treatment and post-treatment ADMA levels was not significant (p> 0.05). There was a significant difference (p>0.001) between control and pre-treatment and post-treatment groups NO concentrations, but the difference between pre-treatment and post-treatment NO levels was not significant (p> 0.05). A statistically significant difference was found between control and pre- and post-treatment total IgE concentrations (p>0.001). The difference between pre-treatment and post-treatment total IgE levels was not significant (p> 0.05). Pre- and post-treatment COPD had a significant negative correlation between serum ADMA and NO levels. In COPD patients we found that ADMA levels were high, NO levels were low, and both correlated strongly with airflow limitation level. ADMA appears to be a potential new indicator of COPD prognosis and may be a potential new therapeutic target in the treatment of COPD.

Keywords

• Asymmetric dimetil arginin (adma),nitric oxide (no),total ige,chronic obstructive pulmonary disease (copd),elisa

Kronik Obstruktif Akciğer Hastalığı (KOAH) Tedavisinin Nitrik Oksit (NO) ve Asimetrik Dimetil Arjinin (ADMA) Düzeylerine Etkisi

Öz

Asimetrik dimetilarjinin (ADMA) ve nitrik oksit (NO), etki mekanizmalarını karşılıklı olarak gösterirler, bu moleküller arasındaki denge hava yolu tonusunun ve fonksiyonunun sıkı düzenlenmesine katkıda bulunur. Çalışmamız kronik obstrüktif akciğer hastalığı (KOAH),  tedavisinin kandaki hemogram, total IgE ve serum ADMA, NO düzeylerine ve solunum fonksiyon testi (SFT) değişimlerine olan etkisine bakmayı amaçlamıştır. Çalışmada seçilen tedavi öncesi ve tedavi sonrası gruplarından alınan kan örneklerinden total IgE, hemogram ve serum ADMA, NO düzeylerine bakıldı. Serum ADMA ve NO düzeyleri ise NO ticari ölçüm kiti kullanılarak ELISA yöntemiyle, hemogram ve total IgE değerlerine ise otomatik kan sayım cihazında bakılmıştır. Kontrol ile tedavi öncesi serum ADMA düzeyleri arasında anlamlı fark bulunurken (p<0.05)  tedavi sonrasındaki grupla arasında anlamlı fark bulunmadı (p<0.05). KOAH’lı bireylerde yapılan tedavi kontrol grubu düzeyi ile olan ADMA farkını azaltmıştır. Tedavi öncesi ile tedavi sonrası ADMA düzeyleri arasındaki fark anlamlı bulunmamıştır (p<0.05). Kontrol ile tedavi öncesi ve tedavi sonrası grupların NO konsantrasyonları arasındaki fark anlamlı bulunurken (p<0.001), tedavi öncesi ile tedavi sonrası NO düzeyleri arasındaki fark anlamlı bulunmamıştır (p<0.05). Kontrol ile tedavi öncesi ve tedavi sonrası grupların total IgE konsantrasyonları arasındaki fark istatistiksel olarak anlamlı bulunmuştur (p<0.001). Tedavi öncesi ile tedavi sonrası grupların total IgE düzeyleri arasındaki fark anlamlı bulunmamıştır (p<0.05). Tedavi öncesi ve tedavi sonrası grupların KOAH serum ADMA ile NO değerleri arasında önemli negatif bir ilişki bulunmuştr. KOAH’lı bireylerde ADMA düzeylerinin yüksek, NO düzeylerinin düşük olduğunu ve her ikisinin de hava akımı sınırlaması derecesi ile güçlü bir korelasyon gösterdiğini gözlemledik. ADMA, KOAH prognozunun olası yeni bir göstergesi gibi görünmektedir ve KOAH tedavisinde yeni bir potansiyel tedavi hedefi olabilir.

Anahtar Kelimeler

• Asimetrik Dimetil Arjinin,Nitrik Oksit,Kronik Obstrüktif Akciğer Hastalığı,Solunum Fonksiyon Testleri

References

1. Erdem S S, Kanat F, and Ünlü A. Kronik Obstrüktif Akciğer Hastalarında Serum ADMA ve NO Düzeyleri. Selçuk Tıp Dergisi. 2010;26(1):9-13.
2. GOLD 2017 Global Strategy for the Diagnosis, Management and Prevention of COPD. http://goldcopd.org/gold-2017-global-strategy-diagnosis-management-prevention-copd/ Erişim Mart, 2018.
3. Tatlıcıoğlu T. Kronik Obstrüktif Akciğer Hastalığı(KOAH) ve Geleceği: Tüberküloz ve Toraks Dergisi. 2007;55(3):303−318.
4. T.C Sağlık Bakanlığı. Astım ve Kronik Obstrüktif Akciğer Hastalığının Tanı ve Tedavisinde Eğitimci Rehberi. Haziran, 2010 Ankara. Başyiğit İ. KOAH Tanımı ve Klinik Özellikleri. TTD Toraks Cerrahisi Bulteni. 2010;1(2):102−104.
5. Chaouat A, Naeije R and Weitzenblum E. KOAH’da Pulmoner Hipertansiyon. European Respiratroy Journal. 2008;32:1371−1385
6. Buğdaycı G, and Serin E. Asimetrik dimetil arjinin (ADMA). Düzce Tıp Fakültesi Dergisi. 2005;2:36–41
7. Akyol S, Alıcı Ö, Altuntaş A, Pehlivan S, Kurşunlu S F, Alaçam H. Asimetrik dimetil arjinin (ADMA) Ratlarda Tübüler Nekroza Neden Olur. Yeni Tıp Dergisi. 2015;32:13–16
8. Lopez A D, Murray C C. The Global Burden of Disease, 1990–2020. Nature Medicine. 1998; 4:1241–3.

9. Barnes P J, Kleinert S. COPD-A Neglected Disease. Lancet. 2004;364:564–5.
10. Keatings V M, Barnes P J. Granulocyte Activation Markers in Induced Sputum: Comparison between Chronic Obstructive Pulmonary Disease, Asthma, and Normal Subjects. American Journal of Respiratory Critical Care Medicine. 1997;155:449–53.
11. Bhowmik A, Seemungal T A, Sapsford R J, Wedzicha J A. Relation of Sputum Inflammatory Markers to Symptom Sand Lung Function Changes In COPD Exacerbations. Thorax. 2000;55:114–20.
12. Maarsingh H, Leusink J, Bos I S T, Zaagsma J, Meurs H. Arginase Strongly Impairs Neuronal Nitric Oxide-Mediated Airway Smooth Muscle Relaxation in Allergic Asthma. Respiratory Research. 2006; 7: 6.
13. Li H, Romieu I, Sienra-Monge J J, Ramirez-Aguilar M, et al. Genetic Polymorphisms in Arginase I and II and Childhood Asthma and Atopy. J. Allergy Clinical Immunology. 2006;117:119–26.
14. Grasemann H, Shehnaz D, Enomoto M, Leadley M, Belik J, Ratjen F. L-Ornithine Derived Polyamines in Cystic Fibrosis Airways. PLoSOne. 2012;7:46618.
15. Kirkham P A, Barnes P J. Oxidative stress in COPD. Chest. 2013;144:266–73.
16. Donaldson G C, Seemungal T A R, Patel I S, et al. Airway and Systemic Inflammation and Decline in Lung Function In Patients with COPD. Chest. 2005;128:1995–2004.
17. Scott J A, Grasemann H. Asymmetric Dimethyl Arginine: A Disease Marker for Asthma? Chest. 2013;144:367–368.
18. Klein E, Weigel J, Buford M.C, Holian A, Wells S M. Asymmetric Dimethyl Arginin Potentiates Lung Inflammation In A Mouse Model Of
19. Allergic Asthma. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 2010;299:816–25.
20. Sydow K, Meunzel T. ADMA and Oxidative Stress. Atherosclerosis Supplements. 2003;4:41–51.
21. Milat L J, Whitley J, Leiper J M, et al. Evidence for Dysregulation Of Dimethyl Arginine, Dimethylamino Hydrolase I In Chronic Hypoxia-Induced Pulmonary Hypertension. Circulation. 2003;108:1493–8.
22. Yıldrım A O, Bulau P, Zakrzewicz D, et al. Increased Protein Arginine Methylation in Chronic Hypoxia; Role of Protein Arginine Methyl Transferases. Am J Respir Cell Molecular Biology. 2006;35:436–43.
23. Anemon A, Backman V, Snygg J, VonBothmer C, Fandriks L, Petterson A. Accumulation of an endogenous inhibitor of nitric oxide synthesis during graded hemorrhagic shock. Circulatory Shock. 1994;44(3):111−4.
24. Scott J A, North M L, Rafii M, et al. Asymmetric Dimethyl Arginin is Increased In Asthma. American Journal of Respiratory Critical Care Medicine. 2011;184:779–85.
25. Grasemann H, Al-Saleh S, Scott J A, Shehnaz D, Mehl A, Amin R. Asymmetric Dimethyl Arginin Contributes to Airway Nitric Oxide Deficiency in Patients with Cystic Fibrosis. American Journal of Respiratory Critical Care Medicine. 2011;183:1363–8.
26. Aydin M, Altintas N, Mutlu C L, et al. Asymmetric dimethyl arginine contributes to airway nitric oxide deficiency in patients with COPD. The Clinical Respiratory Journal. 2017;318−327.
27. Karadağ F, Polatlı M, Cildağ O, Aydın N. Kronik Obstrüktif Akciğer Hastalığında Serum Kompleman Ve İmmunglobulin Düzeyleri. ADÜ Tıp Fakültesi Dergisi. 2000;1:13−6.
28. Göçmen H, Çoban H, Yıldız A, et al. KOAH Akut Atakta Serum CRP Düzeyi ve Hematolojik Parametreler ile Hastalık Şiddeti Arasında Korelasyon var mı? Solunum Hastalıkları. 2007;18:141−147.
29. Broekhuizen R, Wouters E F M, Creutzberg E.C, Schols A M. Raised CRP Levels Mark Metabolic And Functional Impairement in Advanced COPD. Thorax. 2006;61:17−22.
30. Pinto-Plata V M, Müllerova H, Toso J F, et al. C− Reactive protein in Patients with COPD, Control Smokers and Non-smokers. Thorax. 2006;61:23−8.
31. Miravititlles M, Espinosa C, Fernandez Laso E. Relationship between Bacterial Flora in Sputum And Functional Impairment in Patients With A Cute exacerbations of COPD. Chest. 1999;116:40−6.
32. Ekim N. Pnömoniler Toraks Derneği, Tanı ve Tedavi Rehberi. Toraks Derneği. Toraks Bülteni. 1998;1:2−3.
33. Sin Don D, Man S F. Why are Patients with Chronic Obstructive Pulmonary Disease at Increased Risk of Cardiovascular Diseases? Circulation. 1998;107:1511−9.
34. Gan W Q, Man S F, Senthilselvan A, Sin Don D. Association between Chronic Obstructive Pulmonary Disease and Systemic Inflammation: A Systematic Review and A Meta Analysis. Thorax. 2004;59:574−80.