ריכוז לויקוטריאן E4 בשתן - Urinary Leukotriene E4

הדפס

מדריך בדיקות מעבדה
ריכוז לויקוטריאן E4 בשתן
Urinary Leukotriene E4
שמות אחרים	LTE4
מעבדה	כימיה בשתן
תחום	בדיקה חיונית בערכת מסטוציטוזיס ומצבי אלרגיה כאסתמה
טווח ערכים תקין	רמת LTE4 נמוכה מ-104 פיקוגרם/מיליגרם קראטינין
יוצר הערך	פרופ' בן-עמי סלע

מטרת הבדיקה

סיוע להערכת מטופלים חשודים ל-mastocytosis סיסטמי. זיהוי של רגישות לאספירין במטופל עם אבחנה של תרחישים ריאתיים.

הפיזיולוגיה של LTE₄

לויקוטריאנים (leukotrienes להלן LT) הם eicosanoids הנוצרים מחומצה אראכידונית, במסלול ה-5-lipoxygenase. לויקו-טריאן E4 (להלן LTE₄) הוא התוצר האחרון היציב של מסלול זה, ולכן הוא מקובל כסמן של יצירת cyseinyl leukotriene. מדידת רמת LTE₄ בשתן, היא שיטה רגישה ולא חודרנית למדידת cyseinyl leukotriene בגוף, והערכת השינויים ברמות cyseinyl leukotriene במיקרו-סביבה של דרכי האוויר. מדידת LTE₄ בשתן, יכולה לשמש כסמן רגיש של חשיפה לחומרים המאתחלים אסתמה, כגון בזיהום אוויר, או זיהומים נגיפיים. מחקרים עדכניים מדגישים את הפוטנציאל של מדידת ריכוזי LTE₄ בשתן, כמנבאים של מצב האסתמה, ושל הרגישות לטיפול באנטגוניסטים של הקולטן ל-LT. רמות LTE₄ נמוכות מדי ולא ניתן למדוד אותן בנסיוב, אך הן יכולות להימדד בשתן (Volovitz וחב' ב-Appl Immunol משנת 1988, ו-Heavey וחב' ב-Prostaglandins משנת 1987). מחקרים הראו ששאיפה של LTC₄ או של LTD₄, גורמים לעליה בהפרשת LTE₄ בשתן (Tagari וחב' ב-Eicosanoids משנת 1990). בערך 5 אחוז מה-CysLTs בדרכי האוויר בראות מופרש בשתן (Kumlin וחב' ב-Am Rev Respir Dis משנת 1992), כמעט כולו בצורת LTE₄, עם רמות זעירות של LTC₄ ו-LTD₄ (על פי Huber וחב' ב-Eur J Biochem משנת 1990). רמת LTE₄ בשתן היא סמן של סך היצירה וההפרשה של cysteinyl leukotriene (להלן CysLT) מהגוף כולו.

סינתזה של LTE₄

ה- leukotriene הראשון שמסונתז, LTA₄, נוצר על ידי הפיכת חומצה אראכידונית הממוקמת בפוספוליפידים של ממברנת התא ל-5-hydroperoxyeicosatetraenoic ול-LTA₄ על ידי האנזים הקשור לממברנה, 5-lipoxygenase, ועל ידי 5-lipoxygenase-activating protein. באדם, בתאי פיטום, באזופילים, אאוזינופילים ובמקרופאגים, LTA₄ מותמר במהירות או ל-LTB₄ (על ידי LTA hydrolase), או ל-LTC₄ על ידי LTC₄ synthase, עם האינקורפורציה של גלוטתיון שמבנהו γ-glutamyl-cysteinyl-glycine. בהמשך מותמר LTC₄ ל- LTD₄ובהמשך לתוצר הסופי והיציב LTE₄. כיוון שציסטאין עובר אינקופורציה למבנים אלה הם קרויים cysteinyl leukotrienes או CysLTs‏ (Busse ו-Craft ב-Chest משנת 2005).

השלבים העיקריים ביצירה של CysLT

ביטוי רב של הקולטן CysLT1 על פני לויקוציטים בריאות אדם נורמליות ובלויקוציטים בצירקולציה.

ההשפעות in vitro המרובות של CysLTs על איאוזינופילים

LTE₄ כסמן של תרחישי אסתמה וחומרתם

הסקירה המכוננת של Berger וחב' ב-Br Med J משנת 1999 הדגישה את המשמעות האבחונית של LTE₄ באסתמה. מספר מחקרים דיווחו הגברה ברמות LTE₄ במטופלים אסתמטיים בהשוואה לאלה ללא אסתמה. Asano וחב' דיווחו ב- J Allergy Clin Immunol משנת 1995 על ניסוי בו נמדדו בשתן רמות LTE₄ ב-5 אנשים בריאים וב-8 חולי אסתמה: בבריאים, רמת LTE 4 הממוצעת נקבעה כ-84 פיקוגרם/מיליגרם קראטינין, ורמתו הממוצעת בחולי אסתמה נקבעה כ-110 פיקוגרם/מיליגרם קראטינין, שהיא מוגברת משמעותית (p<0.05). הבדלים דומים בהשוואת רמות LTE 4 בין אסתמטיים לבריאים דווחו גם על ידי חוקרים אחרים (Yamamoto וחב' ב-Arerugi משנת 1996, ו-Suzuki וחב' ב-Lipid Mediat משנת 2000). לעומת זאת, מדידת רמת LTE₄ בשתן של 17 אנשים בריאים, ו-28 מטופלים עם אסתמה, לא מצאה הבדלים ברמת מדד זה (Smith וחב' ב-Eur Respir משנת 1992). הגברה של רמת LTE₄ בשתן, הייתה יותר בולטת בחולי אסתמה שהם לא סובלניים לאספירין (Christie וחב' ב- Am Rev Respir Dis משנת 1991, ו-Osaki וחב' ב- Allergyמשנת 1997).

מחקר אחד כלל 34 אנשים בריאים, 39 מטופלים עם atopic asthma מתונה וכרונית, 24 חולי אסתמה עם rhinitis רגישים לאספירין, ו-10 חולי אסתמה עם nasal polyposis רגישים לאספירין (Micheletto וחב' ב-Allerg Immunol משנת 2006). אלה עם אסתמה ו- nasal polyposis היו בעלי הרמה הגבוהה ביותר של LTE₄ בשתן (432 פיקוגרם/מיליגרם קראטינין בממוצע), בהשוואה לאלה עם אסתמה ו- rhinitis‏ (330 פיקוגרם/מיליגרם קראטינין), בהשוואה לאלה עם אסתמה מתונה ועיקשת (129 פיקוגרם/מיליגרם קראטינין, p<0.001), ובהשוואה לנבדקים בריאים (66 פיקוגרם/מיליגרם קראטינין, p<0.001). במחקר נוסף, נמדדו רמות LTE₄ בשתן של 40 מטופלים עם אסתמה חמורה, 25 מטופלים עם אסתמה קלה עד מתונה, ו-20 נבדקי ביקורת בריאים. רמות LTE₄ בשתן נמצאו גבוהות משמעותית באלה עם אסתמה חמורה (69 פיקוגרם/מיליגרם קראטינין), לעומת 45 פיקוגרם/מיליגרם קראטינין בחולי אסתמה קלה עד מתונה (p<0.0004), ו-42 פיקוגרם/מיליגרם קראטינין בנבדקים הבריאים (Vachier וחב' ב-Respir Med משנת 2003).

מספר מחקרים דיווחו על קשר בין רמות LTE₄ ומדדי חומרה של אסתמה. Severien וחב' דיווחו ב-Eur Respir משנת 2000, על מדידת רמות LTE₄ בשתן, וקביעת תפקודי ריאות ב-49 ילדים עם אסתמה מתונה, ב-31 ילדים עם אסתמה מתונה עד חריפה שהשתמשו במשאפי סטרואידים, וב-28 ילדים בריאים. נמצא שרמת LTE₄ הייתה גבוהה משמעותית בילדים אסתמטיים בהשוואה לילדים בריאים (ממוצעים של 238 ו-189 פיקוגרם/מיליגרם קראטינין, P=0.02). נמצאו גם מתאמים משמעותיים בין רמות LTE₄ בשתן, לבין נפח הגז ה-intrathoracic, לבין ה- forced expiratory volume in 1 second‏ (FEV1), לבין maximum expiratory flow rate.

בדומה, מספר מחקרים הראו מתאם בין שינויים ברמות LTE₄ והחמרה חריפה במהלך המחלה (Green וחב' ב-Thorax משנת 2004, Drazen וחב' ב- Am Rev Respir Dis משנת 1992, ו-Oosaki וחב' ב- Int Arch Allergy Immunol משנת 1997). Green וחב' עקבו אחר 180 מבוגרים אסתמטיים שטופלו ב-16 יחידות טיפול נמרץ בארה"ב. רמות LTE₄ הוגברו ב-232% בממוצע במהלך ההחמרה הקלינית, בהשוואה לרמות שבועיים לאחר השחרור לביתם (P<0.001).

רמת LTE₄ כסמן של רגישות לתרופות

ההטרוגניות של התגובה הקלינית לטיפול פרמקולוגי היא בעלת חשיבות מעשית של הטיפול הקליני. ניסויים קליניים אחדים דיווחו על מגוון משמעותי של תגובה ל-montelukast בקרב ילדים בני 6-17 שנים (Szefler וחב' ב- J Allergy Clin Immunol משנת 2005, ו- Zeiger וחב' באותו כתב עת משנת 2006). סמנים הקשורים לתגובה של תפקודי הריאות כללו רמות נמוכות של NO באוויר הנשאף, ורמות מוגברות של LTE₄ בשתן. במחקר של Szefler וחב', מטופלים עם רמות LTE₄ בשתן שמעל 100 פיקוגרם/מיליגרם קראטינין, הם בעלי סבירות גבוהה פי-3.2 להגיב לטיפול ב-montelukast מאשר אלה עם רמות LTE₄ הנמוכות מ-100 פיקוגרם/מיליגרם קראטינין.

היסטוריה של גילוי לויקוטריאנים

המינוח leukotriene ניתן על ידי השוודי Bengt Samuelsson בשנת 1979, והוא נגזר מהמילים "לויקוציטים" ו-triene (המצביע על 3 קשרים כפולים מצומדים במולקולה). המולקולה שנקראה מאוחר יותר leukotriene C או "slow reaction smooth muscle-stimulating substance" ‏(SRS), תוארה בין השנים 1938-40 על ידי Feldberg ו-Kellaway ב-J Physiol וב-Quart J Exp Physiol Cognate Med Sci שני חוקרים אלה בודדו את SRS מרקמות ריאה לאחר חשיפה ממושכת לארס נחשים ולהיסטמין.

Cysteinyl leukotrienes

LTC₄, LTD₄, LTE₄ ו- LTF4הקרויים cysteinyl leukotrienes כיוון ששייר ציסטאין מופיע במבנה שלהם. ה- cysteinyl leukotrienes מייצרים את ה-slow-reacting substance of anaphylaxis (להלן SRS-A).‏ LTF₄ , בדומה ל- LTD₄ הוא מטבוליט של LTC₄, אך שלא בדומה ל- LTD₄ החסר את שייר החומצה הגלוטמית של גלוטתיון, LTF₄ חסר את שייר הגליצין של גלוטתיון.

LTB₄

LTB₄ מסונתז in vivo מ-LTA₄ על ידי האנזים LTA₄ hydrolase. תפקידו הראשוני הוא לגייס ניטרופילים לאזורים של נזק רקמתי, למרות שהוא גם מסייע לעודד יצירת ציטוקינים דלקתיים, על ידי תאים חיסוניים שונים. תרופות החוסמות את הפעילויות של LTB₄ , יעילות בהאטת ההתקדמות של תחלואה הנסמכת על ניטרופילים (Crooks ו-Stockley ב- Int J Biochem Cell Biol משנת 1998).

LTG₄

קיים גם LT נוסף הידוע כ-LTG'4, שבו שייר הציסטאין עבר חמצון והופך ל-alpha-keto-acid , והציסטאין מוחלף על ידי pyruvate. מעט מאוד ידוע על פעילותו.

LTB₅

LT_s שמקורם בחומצת האומגה-3, eicosapentanoic acid או EPA, הם בעלי השפעות דלקתיות מופחתות. LTB₅ משרה צימות של ניטרופילים בחולדה, יצירת כימוקינים של ניטרופילים פולימורפו-נוקלאריים (PMN) באדם, ושחרור של אנזים ליזוזומלי פ-PMN באדם, כמו גם הגברה של תפְלִיט תאי המושרה על ידי bradykinin, אם כי בהשוואה ל- LTB₄, פעילויות אלה חלשות פי-30 (Terano וחב' ב-Prostaglandins משנת 1984).

סינתזה של eicosanoid

לויקו-טריאנים מסונתזים בתא מחומצה אראכידונית על ידי האנזים arachidonate 5-lipoxygenase, על ידי החדרה של שייר חמצן לעמדה ספציפית בשלד של חומצה ארכידונית. מסלול ה- lipoxygenase פעיל בלויקוציטים ובתאי חיסון אחרים, כולל תאי פיטום, איאוזינופילים, מונוציטים, ניטרופילים ובאזופילים. כאשר תאים אלה משופעלים, משתחררת חומצה ארכידונית מהפוספוליפידים של ממברנת התא, על ידי האנזים phospholipase A2, והיא נתרמת ל-lipoxygenase‏-5 על ידי lipoxygenase-activating protein‏-5 (להלן FLAP).

Lipoxygenase‏-5 (להלן LO‏-5) משתמש ב-FLAP בכדי להפוך חומצה ארכידונית ל-hydroperoxyeicosatetraenoic acid‏-5 (להלן HPETE‏-5), אשר מתחזר באופן ספונטני ל-hydroxyeicosatetraenoic acid‏-5 (להלן HETE‏-5). האנזים LO‏-5 פועל שוב על HETE‏-5 על מנת להפכו ל-leukotriene A4 (להלן LTA₄), שהוא epoxide בלתי יציב. HETE‏-5 יכול לעבור מטבוליזם נוסף ל-oxo-ETE‏-5 ול-oxo-15-hydroxy-ETE‏-5, שיש להם פעילות קדם-דלקתית, הדומה אם כי לא זהה לפעילות של LTB₄, ואינה מתווכת על ידי הקולטנים של LTB₄, אלא על ידי הקולטן ל-OXE ‏(O'Flaherty וחב-J Biol Chem משנת 1998, ו-Powell ו-Rokach ב- Progn Lipid Res משנת 2013).

בתאים המצוידים באנזים LTA hydrolase כגון ניטרופילים ומונוציטים, LTA₄ עובר המרה ל-dihydroxy acid leukotriene LTB₄, שהוא chemoattractant עוצמתי לניטרופילים, הפועל על הקולטנים של BLT₁ ושל BLT₂ על פני הממברנה של תאים אלה. בתאים המבטאים LTC₄ synthase, כגון תאי פיטום ואיאוזינופילים, LTA₄ מצומד לגלוטתיון ליצירה של הראשון מבין ה- cysteinyl-leukotriene שהוא LTC₄.

ה-cysteinyl-leukotrienes פועלים על הקולטנים שלהם, CysLT1 ו-CysLT2 על פני תאי המטרה שלהם מה שגורם לכיווץ של תאי שריר חלק ברונכיאליים וגם אלה הווסקולריים, כדי להגביר את החדירות של כלי דם קטנים (Dahlen וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 1981), להגביר הפרשת ריר בדרכי האוויר ובמעי, ולגייס לויקוציטים לאזורי דלקת. כל הלויקו-טריאנים (LTB₄, LT₄, LTD₄ ו-LTE₄) מתפרקים בחלקם ברקמות השונות, ולבסוף מגיעים לכבד כמטבוליטים בלתי פעילים.

התפקוד של לויקו-טריאנים

לויקו-טריאנים פועלים בעיקרון על תת המשפחה של קולטנים המצומדים לחלבוני-G. הם יכולים לפעול גם עם הקולטנים הידועים כ-PPAR או peroxisome proliferator-activated receptors. לויקו-טריאנים קשורים לתגובות אסתמטיןת ואלרגיות, ופועלים לתחזק תגובות דלקתיות. מספר אנטגוניסטים של קולטנים של לויקו-טריאנים כגון motelukast ו-zafirlukast משמשים לטיפול באסתמה. מחקרים עדכניים מצביעים על התפקיד של 5lipoxygenase בתחלואות קרדיו-וסקולריות ונוירו-פסיכיאטריות (Manev ו-Manev ב-Crit Rev Neurobiol משנת 2004). לויקוטריאנים הם גורמים חשובים בתגובות דלקתיות. ל-LTB₄ לדוגמה, יש השפעה כימוטקטית על נדידה של ניטרופילים לאזורים בעת התרחשות אירועי פציעה.

מדידה של LTE₄

שיטות שונות נוסו למדידת LTE₄ בשתן כולל מס-ספקטרומטריה ו-RIA. שיטות כ-ELISA נמצאו רגישות למדידה זו (Kumlin וחב' ב-Clin Exp Allergy משנת 1995). עם זאת, בהשווה של שיטת ELISA לשיטת reversed-phase HPLC התברר ששיטת ELISA מולידה תוצאות מוגברות-כזובות, כנראה בגלל איכות נמוכה של הנוגדנים המשמשים בשיטת מדידה זו (Westcott וחב' ב-Prostglan Lipid Mediat משנת 1998, ו-Misso וחב' ב-Clin Exp Allergy משנת 2004).

גורמים המשפיעים על הפרשת LTE₄ בשתן

גיל וגנטיקה: בהתבסס על מספר מחקרים, הרמות הבסיסיות של LTE₄ מושפעות באופן חלקי מגיל הנבדק, ולדוגמה, רמות אלה בשתן של ילדים בריאים בגיל 3-12 שנים הן בממוצע 103 פיקוגרם/מיליגרם קראטינין לעומת רמת ממוצעת של 80 פיקוגרם/מיליגרם קראטינין במבוגרים בריאים. לעומת זאת, רמת LTE₄ יכולה לעלות עם הגיל במבוגרים הלוקים באסתמה. פולימורפיזם גנטי במסלול הסינתזה של לויקו-טריאנים יכול להיות מקור של רמות אינדיבידואליות של LTE₄ המופרש בשתן (Kalayci וחב' ב-Allergy משנת 2006).

השפעת תרופות

באופן כללי, מחקרים דיווחו שיצירת לויקו-טריאנים והפרשתם אינם מושפעים משמעותית על ידי שאיפת קורטיקו-סטרואידים (Manso וחב' ב-Eur Respir J משנת 1992, O'Shaughnessy וחב' ב-Am Rev Respir Dis משנת 1993, Mondino וחב' ב-J Allergy Clin Immunol משנת 2004, ו-Leigh וחב' ב-Am J Respir Crit Care משנת 2002). במחקר של מבוגרים, עם אסתמה קלה עד ממוצעת, התכשיר Zileuton המעכב את הפעילות של lipoxygenase‏-5, הפחית את רמת LTE₄ בערך ב-40% (על פי Israel וחב' ב-Ann Intern Med משנת 1993). נתון זה מצביע על אפשרות שירידה קלה ביצירה של לויקו-טריאנים כרוכה בשיפור קליני משמעותי בחומרה של אסתמה. לעומת זאת, שימוש באנטגוניסטים של הקולטנים של לויקו-טריאנים בנבדקים עם אסתמה, לא השפיעו משמעותית על רמות LTE₄ בשתן, כפי שנמצא ב-2 מחקרים מבוקרים כנגד פלצבו (Dahlen וחב' ב-Am J Respir Crit Med Care משנת 2002, ו-Overbeek וחב' ב-Clin Exp Allergy משנת 2004).