Aktywność γ glutamylotransferazy, N acetylo β D glukozaminidazy i stężenie kadmu w moczu palących matek i ich noworodków

Transkrypt

1 PRACE ORYGINALNE Adv. Clin. Exp. Med. 2004, 13, 1, ISSN X ANDRZEJ KARMOWSKI 1, KRZYSZTOF A. SOBIECH 2, PIOTR KOGUT 3, ELŻBIETA BANACH 1, PAWEŁ MADEJ 4, MARIUSZ MARKUSZEWSKI 5, MIKOŁAJ KARMOWSKI 6 Aktywność γ glutamylotransferazy, N acetylo β D glukozaminidazy i stężenie kadmu w moczu palących matek i ich noworodków γ Glutamyltransferase and N Acetyl β D Glucosaminidase Activities and Cadmium Concentration in the Urine from Smoking Mothers and Their Newborns 1 I Katedra i Klinika Ginekologii i Położnictwa AM we Wrocławiu 2 Katedra Kinezjologii AWF we Wrocławiu 3 Specjalistyczny Szpital im. E. Szczeklika w Tarnowie 4 Katedra Zdrowia Kobiety ŚAM w Katowicach 5 ZOZ Dolnośląskie Centrum Ginekologiczne we Wrocławiu 6 Student Wydziału Lekarskiego AM we Wrocławiu Streszczenie Materiał i metody. Wykorzystując pomiar stężenia kotyniny w moczu rodzących i ich noworodków, oznaczono w dwóch grupach: palących (powyżej 80 µg kotyniny/mmol kreatyniny) i niepalących aktywność γ glutamylotran sferazy (GGT), N acetylo β D glukozaminidazy (NAG) oraz stężenie kadmu. Wyniki. Stwierdzono statystycznie istotny (p < 0,001) wzrost badanych biomarkerów nikotynizmu w moczu ma tek palących i ich noworodków w porównaniu do niepalących oraz wyższe stężenie (p < 0,001) badanych wska źników w moczu noworodków niż u ich matek. Obliczony współczynnik korelacji w moczu matek, który był wy ższy od r = 0,70 przedstawiał się w kolejności: kadm < kotynina < NAG < GGT (Adv. Clin. Exp. Med. 2004, 13, 1, 35 40). Słowa kluczowe: nikotynizm, kadm, GGT, NAG, matka, noworodek. Abstract Material and Methods. Basis of the determination of cotinine concentration, measured in the urine of mothers and their newborns. γ Glutamyltransferase (GGT) and N acetyl β D glucosaminidase (NAG) activities as well as cad mium concentration were determined in two groups: smoking ones (classified by the cotinine level higher than 80 µg/mmol of creatinine) and non smoking ones. Results. In comparison to the non smoking, the statistically important (p < 0.001) increase in the investigated bio markers was noticed in the urine of smoking mothers and their newborns, and higher level of biomarkers in the newborns urine than in their mothers. Calculated coefficient of correlation in the mothers urine was higher than r = 0,70, and it followed: cadmium < cotinine < NAG < GGT (Adv. Clin. Exp. Med. 2004, 13, 1, 35 40). Key words: nicotinism, cadmium, GGT, NAG, mother, newborn. W Polsce tytoń pali 22% kobiet (34% paliło tytoń w swoim życiu), a aż 60% osób niepalących jest stale narażonych na przebywanie wśród pala czy. Problem palenia aktywnego i biernego, a szczególnie wpływ palenia tytoniu na kobietę ciężarną oraz matkę karmiącą piersią znajduje się zatem w centrum badań nie tylko lekarzy, ale tak że ekonomistów, psychologów i socjologów [1 3]. Rozpowszechnienie palenia tytoniu jest tak znaczne, że dym tytoniowy zawierający ponad

2 36 A. KARMOWSKI et al substancji toksycznych, 400 związków che micznych, tym 19 metali ciężkich, jak kadm, ołów, nikiel, molibden, kobalt, został uznany za groźny czynnik patogenetyczny dla człowieka. Mimo licznych doniesień naukowych oraz akcji informu jących społeczeństwo o szkodliwości palenia, po papierosa często sięgają kobiety w wieku rozrod czym, w tym ciężarne i karmiące [4]. Można stwierdzić, że palenie papierosów przez ciężarną, zarówno czynne (ponad 20 papie rosów dziennie), jak i bierne zaburza w sposób istotny rozwój wewnątrzmaciczny płodu [5]. Skutki palenia tytoniu przez ciężarną są bar dzo różne, głównie jednak należy wyróżnić: zabu rzenia zachowania, słabsze zdolności poznawcze oraz niższy iloraz inteligencji u potomstwa, ekspo zycja noworodków i niemowląt karmionych pier sią na mutageny i karcynogeny, powikłania w przebiegu ciąży (większa częstość poronień, ło żysko przodujące, przedwczesne oddzielanie się łożyska, krwawienie z dróg rodnych, poród przed wczesny, ciąża pozamaciczna), zahamowanie we wnątrzmacicznego wzrastania płodu (IUGR), ne gatywny wpływ na układ oddechowy, krążeniowy, trawienny i immunologiczny [6]. Można zatem stwierdzić, że toksyczność dy mu tytoniowego przejawia się zarówno w zmia nach o charakterze ogólnoustrojowym, jak i narzą dowym. Składnik dymu papierosowego wpływa na na czynia krwionośne macicy, powodując niewydol ność naczyniową łożyska w czasie rozwoju ciąży. Wykazano także zmiany strukturalne w barierze łożyskowej palących kobiet, co doprowadziło do zaburzeń transportu substancji odżywczych mię dzy matką i płodem. Wcześniejsze badania, a także wyniki badań własnych wykazały występowanie tzw. drogi sia rowo mlecznej u matki i noworodka, odpowie dzialnej za transport metabolitów nikotyny [7]. Wyniki tych badań wykazały wpływ palenia tyto niu przez ciężarne na organizm noworodka, w którego moczu wykazano obecność kotyniny. Wysokie stężenie tego metabolitu stwierdzono także w wodach płodowych i siarze kobiet palą cych [8]. Palenie tytoniu zarówno czynne, jak i bierne matki lub ojca prowadzi do pierwszego kontaktu z nikotyną, która jest alkaloidem wytwarzanym przez różne odmiany tytoniu [1]. Stwierdzono, że kotynina jest głównym meta bolitem nikotyny, wydalanym z moczem w ilości około 1,5 mg kotyniny u palacza wypalającego około 20 papierosów dziennie. Jest powszechnie uznanym markerem w ocenie narażenia na dym papierosowy [3, 9]. Przy ekspozycji na dym tytoniowy zachodzi powolna intoksykacja kadmem. Wypalenie 20 pa pierosów dziennie przyczynia się do wchłonięcia dodatkowo około 4 µg kadmu, który we krwi jest wiązany przez krwinki czerwone, w osoczu nato miast występuje w postaci kompleksów z białka mi, które odkładają się w wątrobie [10]. Kadm wpływa także na procesy wolnorodni kowe w organizmie przez wzmożenie procesów peroksydacji lipidów w hepatocytach [11]. Oznaczanie aktywności NAG jako wskaźnika uszkodzenia tkanek i narządów jest szeroko stoso wane w diagnostyce nefrologicznej i toksykologii klinicznej oraz eksperymentalnej [12, 13]. Obecnie największe zainteresowanie wzbudza możliwość zastosowania oznaczeń NAG w moczu w monitorowaniu zmian toksycznych w nerkach w warunkach zawodowego narażenia na nefroto ksyny. Ma to szczególne znaczenie, gdyż NAG jest uznany za najczulszy marker narażenia na kadm. Wielu autorów wykazało wysoką korelację NAG z kadmem, gdy nie wystąpiły jeszcze jakie kolwiek objawy reakcji organizmu na ten metal [14 16]. γ Glutamylotransferaza (GGT) jest uznawana za biomarker zaburzenia funkcji kanalików pro ksymalnych nerek oraz wskaźnik narażenia na kadm. Aktywność enzymu w moczu wyraźnie ro śnie w przypadku przewlekłych schorzeń tego na rządu [13]. Obecne badania poszerzają zakres badanych wskaźników, określanych mianem markerów ni kotynizmu, do których należą kadm, kotynina, ak tywność N acetylo β D glukozaminidazy (NAG) EC , aktywność γ glutamylotransferazy (GGT) EC [17]. Celem przedstawionej pracy było porównanie wymienionych wskaźników w moczu palących i niepalących matek oraz ich noworodków. Materiał i metody Dobór grup badawczych Uwzględniając wyniki poprzednich badań [7 9], szczególną uwagę zwrócono na dobór grup badawczych, nie ograniczając się jedynie w ocenie palenia tytoniu do wywiadu, ale wykorzystano po miar metabolitu nikotyny kotyniny. Kierując się pomiarami kotyniny w moczu, wybrano spośród 52 badanych kobiet grupę kontrolną kobiet rodzą cych, u których stwierdzono stężenie kotyniny < 1 µg/mmol kreatyniny, co nie kwalifikowało ich do biernych palaczy. W celu wyeliminowania przy padków schorzeń towarzyszących, w ramach ruty nowych badań wykonano ponadto oznaczenia en zymatyczne aminotransferaz oraz GGT.

3 Aktywność GGT, NAG i stężenie kadmu w moczu palących matek i ich noworodków 37 W badaniu klinicznym nie wykazano u wybra nych 15 rodzących (średnia wieku 27,5 ± 2,1 lat) odchyleń od stanu prawidłowego. Przy tworzeniu tej grupy (grupa I) dodatkowej selekcji poddano także noworodki, których masa urodzeniowa wy nosiła 3420 ± 370 g, długość ciała 53,2 ± 3,1 cm oraz średnio powyżej 9 punktów w skali Apgar. Do grupy rodzących kobiet palących (grupa II) należały osoby od kilku lat palące dziennie po nad 10 papierosów, u których oznaczono stężenie kotyniny. Spośród 31 kobiet palących nie objęto badaniami tych, u których stężenie kotyniny było < 80 µg/mmol kreatyniny oraz nie stwierdzono w badaniu klinicznym zmian patologicznych. Na podstawie powyższych kryteriów utworzono gru pę II 15 kobiet rodzących (średni wiek 26,5 ± 2,5 lat), które urodziły noworodki (średnia masa uro dzeniowa 3310 ± 450 g, długość ciała 53,0 ± 2,8 cm oraz średnio poniżej 9 punktów w skali Ap gar). Materiał badawczy Mocz i krew pochodziły od pacjentek z grupy I i grupy II, które przebywały w I Katedrze i Klini ce Ginekologii i Położnictwa Akademii Medycz nej we Wrocławiu. Materiał do badań pobierano w czasie rutyno wych oznaczeń przed porodem. Mocz noworod ków uzyskiwano w 2. dobie życia przez podkleja nie sterylnych woreczków. Po pobraniu materiał wirowano przy 1500 g przez 15 min i zbierano supernatant do oznaczeń. Stężenie kotyniny oznaczono testem firmy In ternational Diagnostic Systems Corp. (USA). Stę żenie kadmu oznaczono metodą spektromatycznej absorpcji atomowej według Stoepplera i Brandta. Aktywność NAG mierzono kolorymetrycznie używając soli sodowej 3 krezolosulfo ftaleinylo N acetylo β D glukozaminidu jako substratu (test firmy Boehringer, Mannheim, Niemcy). Aktyw ność γ glutamylotransferazy (GGT) oznaczono te stem firmy Lachema (Czechy). Aktywność NAG i GGT wyrażano w jednostkach na mmol kreatyni ny. Stężenie kreatyniny oznaczono testem firmy POCH (Gliwice, Polska). Uzyskane wyniki przedstawiono w postaci średnich arytmetycznych i odchyleń standardo wych oraz poddano analizie statystycznej korzy stając z testu t Studenta. Wyniki W tabeli 1 przedstawiono statystycznie istotny wzrost stężenia kadmu w moczu zarówno matek palących (p < 0,001), jak i w moczu ich noworod ków (p < 0,001), a w tabeli 2 zestawiono aktyw ność NAG w moczu badanych matek i ich nowo Tabela 1. Stężenie kadmu w moczu matek i ich noworodków Table 1. Cadmium concentration in the urine of mothers and their newborns matki noworodki (mothers) (newborns) niepalące palące niepalących palących (non smokers) (smokers) (non smoking) (smokers) Średnia 0,07 0,16 0,07 0,19 (Mean) SD 0,03 0,04 0,02 0,05 Istotność statystyczna 0,001 0,001 (Statictical significance) Tabela 2. Aktywność NAG w moczu matek i ich noworodków Table 2. NAG activity in the urine of mothers and their newborns matki noworodki (mothers) (newborns) niepalące palące niepalących palących (non smokers) (smokers) (non smoking) (smokers) Średnia 0,23 0,72 0,96 2,83 (Mean) SD 0,06 0,03 0,40 0,87 Istotność statystyczna 0,001 0,001 (Statistical significance)

4 38 A. KARMOWSKI et al. Tabela 3. Aktywność GGT w moczu matek i ich noworodków Table 3. GGT Activity in the urine of mothers and their newborns matki noworodki (mothers) (newborns) niepalące palące niepalących palących (non smokers) (smokers) (non smoking) (smokers) Średnia 1,91 2,94 6,91 15,73 (Mean) SD 0,34 0,17 2,56 4,17 Istotność statystyczna 0,001 0,001 (Statistical significance) rodków, wykazując statystycznie istotny wzrost aktywności tego biomarkera u matek (p < 0,001) i u noworodków (p < 0,01). Na uwagę zasługuje wykazanie większej aktywności enzymu u nowo rodków niż u matek zarówno palących, jak i nie palących. Analizując aktywność GGT w badanym mate riale wykazano także u matek i ich noworodków wyższe wartości u palących (p < 0,001) oraz 3 5 krotnie wyższe wartości u noworodków w porów naniu z ich matkami. Korelacja między stężeniami kotyniny w mo czu u matki i noworodka okazała się wysoka 0,85. Świadczy to nie tylko o wysokim stężeniu te go metabolitu w moczu noworodków, ale także o bezpośrednim wpływie dużych dawek kotyniny przekazywanych drogą płodową oraz siarowo mleczną. Oznaczając korelacje między pozostałymi biomarkerami u palących i niepalących oraz ich dzieci stwierdzono wyższą korelację u palących w kolejności: kadm < kotynina < NAG < GGT (ry ciny 1 4). Omówienie Mimo ogromnej ilości danych i informacji na temat negatywnych skutków palenia tytoniu, wie le z nich nie może przełamać bariery edukacyjnej i psychologicznej. Należy też stwierdzić, że pa lenie przez kobiety ciężarne oraz w ich obecno ści nie podlega w Polsce dostatecznym re strykcjom prawnym, ekonomicznym i społecz nym [4, 6]. Przyjmując za ekspertami Światowej Organi zacji Zdrowia, że istnieje ścisła zależność między paleniem tytoniu przez kobietę ciężarną a stanem zdrowia noworodka, rozszerzono w obecnej pracy pole badawcze o dalsze wskaźniki nikotynizmu, do których należą, oprócz kotyniny, stężenie kad mu oraz aktywność NAG i GGT [12]. Stosując pomiar kotyniny jako wskaźnik pale nia tytoniu, w moczu noworodków wykazano wy ższe stężenie biomarkerów: kotyniny i kadmu w porównaniu z moczem ich matek. Badając ak tywność NAG i GGT w tym samym materiale, wykazano statystycznie istotny wzrost aktywności tych enzymów u noworodków w porównaniu z ich matkami. Aktywne palenie papierosów w liczbie przekraczającej 10 sztuk dziennie (stężenie koty niny ponad 80 µg/mmol kreatyniny) przez kobiety ciężarne zwiększa stężenie biomarkerów nikotyni zmu w moczu ich noworodków w stosunku do no worodków matek niepalących. Wzrost aktywności enzymatycznej obu bada nych biomarkerów w moczu noworodków w po równaniu do moczu ich palących matek, istotny statystycznie na poziomie p < 0,001, zasługuje na szczególną uwagę, trzeba bowiem pamiętać, że u palących matek obserwowano ponad stukrotny wzrost stężenia kotyniny w porównaniu do grupy kontrolnej. Z badań Dobek et al. [7] wynika, że większość kotyniny u rodzących matek palących jest usuwana z moczem, niemniej stwierdzono obecność około 15% kotyniny w wodach płodo wych i około 9% w siarze tych kobiet. Świadczy to o tym, że około 25% metabolitu nikotyny, a także zapewne i innych substancji toksycznych oddzia łuje na noworodka, którego masa ciała jest około 15 razy niższa niż masa ciała matki. Już te proste przeliczenia wskazują, że określenie płód pali ra zem z matką jest w pełni słuszne i niestety praw dziwe [9, 17]. Na podkreślenie zasługuje zależność aktyw ności NAG w moczu u matki i noworodka. Jak wiadomo, u ludzi narażonych na kadm następowa ło uszkodzenie cewek proksymalnych nerek, co przejawiało się wzrostem aktywności NAG [11]. Stwierdzenie około 3 krotnego wzrostu aktywno ści NAG w moczu noworodków matek palących świadczy o ważnej roli drogi płodowej, a nie tyl ko wziewnej w patologii nikotynizmu. Mając na uwadze te wyniki, w tym dwukrotny wzrost stęże nia kadmu w moczu noworodków, można stwier dzić, że łożysko nie jest bezwzględną i skuteczną

5 Aktywność GGT, NAG i stężenie kadmu w moczu palących matek i ich noworodków 39 Ryc Wartości stężenia kotyniny, kadmu, NAG i GGT w moczu palących matek i ich noworodków Fig Cotinine and cadmium values as well as NAG and GGT activity in urine of smoking mothers and their newborn barierą przed przedostawaniem się kadmu do tka nek płodu. Niewystarczające wydaje się też wy dzielanie wiążącej ten pierwiastek i działającej de toksykacyjnie metalotioneiny [13]. W aspekcie diagnostycznym przeprowadzone badania trzeba rozpatrywać jako dalsze pogłębie nie wiedzy o markerach nikotynizmu, które są po mocne w ocenie i postępowaniu przy tym uzależ nieniu. Jednocześnie uzyskane wyniki i ich inter pretacja mają zmierzać do poinformowania kobiet ciężarnych, jakie różnice zachodzą w stężeniu i aktywności oznaczanych biomarkerów w wypad ku palenia tytoniu przez matki oraz skutki obser wowane w moczu ich dzieci. Autorzy sądzą, że uzyskane wyniki mogą być wykorzystane w walce z nikotynizmem zagrożeniem współczesnej cy wilizacji. Piśmiennictwo [1] Adamek R., Adamek A. M., Florek E.: Zdrowotne konsekwencje czynnej i biernej ekspozycji kobiet ciężarnych na dym tytoniowy przegląd badań. Ginekol. Prakt. 2001, 3, [2] Boczek P., Boczek D., Stęplewski Z., Tyrpień K., Urban A., Michalska A.: Ocena narażenia na dym tytonio wy i jego wpływ na rozwój płodu. Med. Pracy 1999, 5, [3] Paszkowski T.: Nikotynizm jako czynnik ryzyka perinatalnego. Medipress Ginekologia 1997, 3, 2 5. [4] Zatoński W., Przewoźniak K.: Tobacco smoking in Poland. Health Effects of Smoking in Poland. Ariel, Warsza wa [5] Florek E., Marszałek.I.: The experimental investigations of the toxic influence of tobacco smoke affecting pro geny during pregnancy. Human Exp. Toxicol. 1999, 18,

6 40 A. KARMOWSKI et al. [6] Kalinka J., Hanke W.: Palenie tytoniu czynnik ryzyka hipotrofii płodu i porodu przedwczesnego. Ginekol. Pol. 1996, 103, [7] Dobek D., Karmowski A., Sobiech K. A., Terpiłowski Ł., Miś Michałek M.: Short communication The ave rage quantitative concentration of cotinine within the system pregnant woman baby. Arch. Immun. Ther. Exp. 1998, 46, [8] Karmowski A., Sobiech K. A., Dobek D., Terpiłowski Ł., Miś Michałek M., Pałczyński B.: The concentration of cotinine in urine, colostrum and amniotic fluids within the system mother baby. Gin. Pol. 1998, 69, [9] Karmowski A., Sobiech K. A., Sozański R., Kogut P., Madej P.: Losy kotyniny u kobiet palących tytoń. II Ogólnopolska Konferencja Naukowa Kobieta i Tytoń Poznań 2001, [10] Jakubowski M., Iżycki J.: Kadm. Działanie toksyczne zalecenia dotyczące profilaktyki medycznej. Instytut Medycyny Pracy Łódź [11] Kawada T.: Indicators of renal effects of exposure to cadmium: N acetyl β D glucosaminidase and others. J. Occup. Health 1995, 37, [12] Milnerowicz H., Słowińska M.: Concentration of metals, ceruloplasmin, metallothionein and the activity of N acetyl beta D glucosaminidase and γ glutamyltransferase in pregnant women, who smoke and those environ mentally exposed to tobacco and their infants. Part. I. Int. J. Occup. Med. Environ. Health 1997, 10, [13] Milnerowicz H.: Concentration of metals, ceruloplasmin, metallothionein and the activity of N acetyl beta D glu cosaminidase and γ glutamyltransferase in pregnant women, who smoke and those environmentally exposed to to bacco and their infants. Part. II. Influence of environmental exposure in the Copper Basin. Int. J. Occup. Med. Environ. Health 1997, 3, [14] Tassi C., Abbritti G., Mancuso F., Morucci P., Feligioni L., Muzi G.: Activity and isoenzyme profile of N ace tyl beta D glucosaminidase in urine from workers exposed to cadmium. Clin. Chim. Acta 2000, 299, [15] Milnerowicz H., Nowak P., Wochyński Z., Sobiech K. A.: Physical effort and the activity of the molecular forms of N acetyl beta D glucosaminidase in serum and urine from the smoking males. EUROTOX September 2001, Toxicol. Lett., 2001, 97, 27. [16] Milnerowicz H., Nowak P., Wochyński Z., Sobiech K. A.: Physical effort and the cadmium concentration in blood and urine from the smoking males. EUROTOX September 2001, Toxicol. Lett. 2001, 172, 47. [17] Kogut P: Markery nikotynizmu w moczu rodzących i ich noworodków. Rozprawa doktorska, AM, Wrocław, Adres do korespondencji: Andrzej Karmowski I Katedra i Klinika Ginekologii i Położnictwa AM we Wrocławiu ul. Chałubińskiego Wrocław Praca wpłynęła do Redakcji: r. Po recenzji: r. Zaakceptowano do druku: r. Received: Revised: Accepted: