Artykuł oryginalny
Stężenie kwasu kynureninowego i wybranych cytokin podczas leczenia przeciwdepresyjnego

Wstęp

Badacze zajmujący się tematyką depresji zwracają uwagę na rolę kwasu kynureninowego (KYNA) (Myint i Kim 2003) oraz cytokin prozapalnych w rozwoju tego zaburzenia (Dunn i wsp. 1999; Mikova i wsp. 2001). Myint i Kim (2003) uważają, że w depresji dochodzi do zaburzenia równowagi na szlaku przemian kynureniny polegającego na przewadze syntezy kwasu chinolinowego (neurodegenerującego) kosztem toru KYNA (neuroprotekcyjnego). Niektórzy badacze (Maes i wsp. 1995; Anisman i wsp. 1999; Służewska i wsp. 1995; Dunjic-Kostic i wsp. 2013) podkreślają rolę takich cytokin, jak: interleukina (IL)-1, IL-6 oraz czynnik martwicy nowotworów α (tumor necrosis factor α – TNF-α) w etiologii depresji. Cytokiny prozapalne aktywują indolamino-2,3-dioksygenazę (IDO) oraz kynurenino-3-monooksygenazę (KMO), które zmieniają szlak przemian kynureniny w kierunku syntezy toksycznych metabolitów: 3-hydroksykynureniny (OH-KYNA) oraz kwasu chinolinowego (QUIN) (Myint i Kim 2003; Maes i wsp. 2002; Wichers i Maes 2004). Stymulacja IDO przez cytokiny powoduje również zmniejszenie stężenia tryptofanu (TRP), z czym łączy się istotna redukcja syntezy 5-HT (Heyes i wsp. 1992). Dursun i wsp. (2001) uważają, że zmniejszenie stężenia TRP może mieć działanie depresjogenne.
Hipotezę Myint i Kim (2003) dotyczącą zaburzenia równowagi na szlaku przemian kynureniny potwierdzają dane uzyskane przez Olajossy’ego (2010) oraz Myint i wsp. (2007), którzy wykazali, że u chorych na depresję występuje istotne zmniejszenie stężenia KYNA w surowicy w porównaniu z osobami zdrowymi.
W dotychczas przeprowadzonych badaniach autorzy oceniali stężenie KYNA u chorych na depresję przed leczeniem i w trakcie leczenia przeciwdepresyjnego (Olajossy 2010; Myint i wsp. 2007). Myint i wsp. (2007) nie stwierdzili istotnego statystycznie wzrostu stężenia KYNA w surowicy po terapii w stosunku do wartości wyjściowych u chorych leczonych różnymi lekami przeciwdepresyjnymi. Podobnie Olajossy (2010) opisuje, że u osób z depresją wzrost stężenia KYNA w surowicy w trakcie terapii elektrowstrząsami (EW) w porównaniu z jego wyjściowymi wartościami jest nieistotny statystycznie.
Ryś i wsp. (2007), Służewska i wsp. (1996) oraz Maes i wsp. (1995) wykazali, że stężenie IL-6 wzrasta w zaburzeniach depresyjnych. Podobnie Crnković i wsp. (2012) oraz Dunjic-Kostic i wsp. (2013) zaobserwowali istotnie większe osoczowe stężenie IL-6 u chorych na depresję niż w grupie osób zdrowych. W badaniu Yoshimury i wsp. (2010) stężenie IL-6 w osoczu u pacjentów z dystymią i zaburzeniami depresyjnymi było znacząco wyższe niż w grupie kontrolnej.
Odmienne wyniki uzyskali Kubera i wsp. (2000), którzy badali stężenie cytokin w surowicy w ostrym stanie klinicznej depresji i po 6-tygodniowym leczeniu przeciwdepresyjnym. Autorzy ci nie stwierdzili istotnych statystycznie różnic w zakresie stężenia IL-6, IL-1 oraz IL-1Ra między pacjentami z ciężką depresją a grupą kontrolną osób zdrowych. Średni wynik według Skali depresji Hamiltona (Hamilton Depression Rating Scale – HDRS) u pacjentów istotnie się obniżył w ciągu 6 tygodni badania, wskazując na ogólną poprawę, jednakże leczenie przeciwdepresyjne nie miało znaczącego wpływu na stężenie cytokin w surowicy (Kubera i wsp. 2000). Hocaoglu i wsp. (2012) nie zaobserwowali istotnych różnic w stężeniu IL-6, a także TNF-α między pacjentami z depresją a osobami zdrowymi. Z kolei Dunjic-Kostic i wsp. (2013) stwierdzili istotnie mniejsze stężenie TNF-α u pacjentów z depresją niż w grupie kontrolnej osób zdrowych.
Tuglu i wsp. (2003) stwierdzili istotnie większe stężenie TNF-α w grupie pacjentów z depresją niż w grupie kontrolnej. Odnotowali oni również istotne zmniejszenie stężenia TNF-α w trakcie terapii depresji za pomocą selektywnych inhibitorów zwrotnego wychwytu serotoniny (selective serotonin reuptake inhibitors – SSRI). Ponadto autorzy ci zwracają uwagę, że TNF-α może być markerem dużej depresji (major depressive disorder – MDD). Maes i wsp. (1995) nie obserwowali natomiast istotnych statystycznie zmian w stężeniu IL-6 podczas terapii depresji fluoksetyną oraz trójcyklicznymi lekami przeciwdepresyjnymi.
O’Brien i wsp. (2006) oraz Modabbernia i wsp. (2013) opisują, że w depresji w przebiegu choroby afektywnej dwubiegunowej dochodzi do zwiększenia osoczowego stężenia IL-6, IL-8 oraz TNF-α w porównaniu z grupą kontrolną. Ponadto zdaniem Modabbernia i wsp. (2013) stężenie IL-6 oraz TNF-α ma tendencję do normalizacji w eutymii. Nie stwierdzono natomiast różnic w stężeniu cytokin między fazą depresyjną i maniakalną.
Nieliczne badania poświęcone są powiązaniom KYNA oraz układu immunologicznego (Wang i wsp. 2006; Tiszlavicz i wsp. 2011). Wykazano, że KYNA ma zdolność do hamowania stymulowanego lipopolisacharydem (LPS) uwalniania TNF-α (Wang i wsp. 2006). Tiszlavicz i wsp. (2011) wskazują, że KYNA zmniejsza sekrecję TNF-α przez komórki jednojądrzaste krwi obwodowej.
Dotychczas nie pojawiły się publikacje podejmujące problem wpływu szlaku kynureninowego na patofizjologię, przebieg i możliwości terapii zaburzeń depresyjnych w powiązaniu z aktywnością elementów układu immunologicznego.
W pracy sformułowano następujące problemy badawcze: czy istnieją różnice w zakresie stężenia KYNA i OH-KYNA oraz cytokin TNF-α i IL-6 w osoczu u pacjentów z depresją i u osób zdrowych? czy i jakie różnice występują w zakresie stężenia KYNA i OH-KYNA oraz cytokin TNF-α i IL-6 w osoczu u pacjentów z depresją przed leczeniem i po leczeniu? czy i jakie zależności występują między stężeniem KYNA i OH-KYNA a stężeniem cytokin TNF-α i IL-6 w osoczu u pacjentów z depresją przed leczeniem i po leczeniu?

Materiał i metody

Grupa badana

Badanie przeprowadzono w grupie 30 pacjentów w wieku 28–60 lat z rozpoznaniem epizodu ciężkiej depresji bez objawów psychotycznych lub z objawami psychotycznymi według ICD-10 w przebiegu zaburzenia depresyjnego nawracającego, zaburzenia afektywnego dwubiegunowego z epizodem ciężkiej depresji bez objawów psychotycznych lub z objawami psychotycznymi, hospitalizowanych w Szpitalu Klinicznym. Grupę kontrolną stanowiły 43 osoby zdrowe w wieku 24–62 lat. Komisja ds. Etyki Badań Klinicznych Uniwersytetu Medycznego wyraziła zgodę na podjęcie powyższego badania (decyzja KE-0254/3).

Metody

Krew do badań pobierano z żyły łokciowej w ilości 5 ml „na skrzep” i poddano wirowaniu przez 15 minut z częstością 3500 obrotów na minutę, następnie pobrano supernatant, który zamrożono do temperatury –72°C.
Ocenę zawartości kwasu KYNA w surowicy przeprowadzono z użyciem chromatografu cieczowego firmy Varian Pro Star model 210 (Kalifornia) w Katedrze i Zakładzie Farmakologii Doświadczalnej i Klinicznej Uniwersytetu Medycznego w Lublinie. Odczynniki chemiczne używane w czasie chromatograficznej oceny zawartości KYNA w badanych próbkach pochodziły z firmy Baker B.V. (Deventer, Holandia). Do zamrażania supernatantu użyto chłodziarki niskotemperaturowej Innova U-101. Materiał do analizy przygotowywano za pomocą zmodyfikowanej metody Turskiego i wsp. (1989). Pomiar zawartości KYNA w próbkach wykonano zgodnie z zasadą wysokowydajnej chromatografii cieczowej (high-performance liquid chromatography – HPLC).
Do oznaczania cytokin zastosowano test immunoenzymatyczny ELISA. W trakcie oznaczania TNF-α oraz IL-6 standardy i pozostałe odczynniki przygotowano według zaleceń producenta.
Do oceny nasilenia zaburzeń depresyjnych wykorzystano Skalę depresji Montgomery-Asberg (Montgomery-Asberg Depression Rating Scale – MADRS). Jest to 6-stopniowa skala służąca do oceny depresji, zwłaszcza tzw. typu endogennego, wykazująca dużą zgodność z innymi narzędziami psychometrycznymi do oceny depresji, często stosowana w badaniach klinicznych nad skutecznością stosowanego leczenia. Użyto również Skali ogólnego wrażenia klinicznego (Clinical Global Impression – CGI). Jest ona 7-stopniową skalą nasilenia zaburzeń ocenianych na podstawie obserwacji zachowań i odpowiedzi pacjenta w czasie badania. Jej cechami są prostota, rzetelność i trafność.
Jeżeli w każdej z porównywanych grup liczba osób przekracza 30, to założenie normalności rozkładu nie jest założeniem krytycznym z uwagi na centralne twierdzenie graniczne, które mówi, że rozkład z próby jest normalny bez względu na rozkład danej zmiennej w populacji (Stanisz 2006; Francuz i Mackiewicz 2005). Dlatego też w analizowanym przypadku zastosowano test t, sprawdzając jednocześnie założenie homogeniczności wariancji i stosując test t dla danych homogenicznych lub heterogenicznych.
Ze względu na to, że liczba osób w każdej z badanych grup była większa lub równa 30, zrezygnowano ze sprawdzania normalności rozkładu.

Wyniki

W pierwszym etapie badań porównano za pomocą testu t-Studenta stężenie KYNA, OH-KYNA oraz cytokin TNF-α i IL-6 w surowicy u pacjentów przed leczeniem i u osób zdrowych, stanowiących grupę kontrolną (tab. 1., 2.). Stężenie KYNA wyrażono w nmol/l, a stężenie TNF-α i IL-6 w pg/ml.
Wyniki analiz wskazują, że osoby zdrowe mają istotnie większe stężenie KYNA niż pacjenci z depresją przed leczeniem. Osoby przed leczeniem nie różnią się istotnie statystycznie od osób zdrowych w zakresie stężenia OH-KYNA.
Pacjenci przed leczeniem nie różnią się istotnie statystycznie od osób zdrowych w zakresie stężenia TNF-α i IL-6. W tabeli 3. zamieszczono wyniki testu t-Studenta, z użyciem którego porównano stężenie KYNA i OH-KYNA w osoczu u pacjentów z depresją przed leczeniem i po leczeniu.
Nie stwierdzono istotnych statystycznie różnic w zakresie stężenia KYNA i OH-KYNA przed leczeniem i po leczeniu. Następnie porównano stężenie cytokin TNF-α i IL-6 w osoczu u pacjentów z depresją przed leczeniem i po leczeniu (tab. 4.).
Nie odnotowano istotnych statystycznie różnic w zakresie stężenia TNF-αi IL-6 u pacjentów przed leczeniem i po leczeniu. W kolejnym etapie badań porównano za pomocą testu t-Studenta wyniki uzyskane przez pacjentów przed leczeniem i po leczeniu w skalach CGI i MADRS (tab. 5.).
Otrzymane wyniki wskazują, że pacjenci będący przed leczeniem uzyskali istotnie statystycznie wyższe wyniki w skalach CGI i MADRS niż po leczeniu, co oznacza, że pacjenci po leczeniu lepiej funkcjonują oraz mają niższy poziom depresji niż pacjenci przed leczeniem.
W tabeli 6. zamieszczono współczynniki korelacji r-Pearsona, na podstawie których określono zależności między stężeniem KYNA i OH-KYNA a stężeniami cytokin TNF-αiIL-6 w surowicy oraz wynikami w skalach klinicznych CGI i MADRS u pacjentów przed leczeniem i po leczeniu.
Duże stężenie KYNA po leczeniu współwystępuje z dużym stężeniem TNF-α przed leczeniem i po leczeniu. Duże stężenie OH-KYNA po leczeniu łączy się z niskim wynikiem w skali CGI przed leczeniem. Nie stwierdzono istotnych zależności między stężeniem KYNA i OH-KYNA przed leczeniem i po leczeniu a stężeniem pozostałych cytokin oraz wynikami w skalach CGI i MADRS.
W tabeli 7. przedstawiono współczynniki korelacji r-Pearsona między stężeniami TNF-α i IL-6 a skalami klinicznymi CGI i MADRS u pacjentów przed leczeniem i po leczeniu.
Nie zaobserwowano istotnych zależności między osoczowym stężeniem TNF-α oraz IL-6 a wynikami w skalach CGI i MADRS przed leczeniem i po leczeniu.
Nie badano zależności między stężeniem KYNA, TNF-α i IL-6 a wiekiem, płcią i występowaniem objawów psychotycznych. Badanie miało na celu przede wszystkim poszukiwanie związku między stężeniem wyżej wymienionych substancji a ciężkością depresji.

Omówienie wyników

Otrzymane wyniki wskazują, że pacjenci z depresją mają znacznie mniejsze stężenie KYNA niż osoby zdrowe. Nie stwierdzono istotnych statystycznie różnic w zakresie stężenia KYNA przed leczeniem i po leczeniu u pacjentów z depresją. Powyższe wyniki są spójne ze zdaniem Olajossy’ego (2010) oraz Myint i wsp. (2007), którzy stwierdzili, że u chorych na depresję występuje istotne zmniejszenie stężenia KYNA w surowicy w porównaniu z osobami zdrowymi. Jednocześnie badacze ci donoszą o nieistotnym statystycznie zwiększeniu stężenia KYNA u pacjentów po terapii przeciwdepresyjnej (zarówno farmakologicznej, jak i EW), w stosunku do jego wartości przed leczeniem. Nie odnotowano istotnych statystycznie różnic w zakresie stężenia OH-KYNA oraz cytokin IL-6 i TNF-α u pacjentów z depresją przed leczeniem i u osób zdrowych oraz u pacjentów z depresją przed terapią i po jej zakończeniu. Wyodrębnione w pracy wyniki ściśle korespondują z danymi z literatury (Kubera i wsp. 2000), wskazującymi na brak istotnych statystycznie różnic w zakresie stężenia IL-6 między pacjentami z ciężką depresją a grupą kontrolną osób zdrowych. Podobne rezultaty uzyskali Hocaoglu i wsp. (2012), którzy nie zaobserwowali istotnych statystycznie różnic w stężeniu IL-6 i TNF-α między pacjentami z depresją a osobami zdrowymi. Opisane wyżej rezultaty są spójne z wynikami uzyskanymi przez Kuberę i wsp. (2000), którzy podkreślają, że leczenie przeciwdepresyjne nie ma znaczącego wpływu na stężenie cytokin w surowicy. Podobne wyniki uzyskali Maes i wsp. (1995), którzy nie obserwowali istotnych statystycznie zmian w stężeniu IL-6 podczas terapii depresji fluoksetyną oraz trójcyklicznymi lekami przeciwdepresyjnymi. Badania własne nie potwierdziły danych mówiących o tym, że stężenie IL-6 u pacjentów z zaburzeniami depresyjnymi jest większe niż w grupie osób zdrowych (Maes i wsp. 1995; Dunjic-Kostic i wsp. 2013; Ryś i wsp. 2007; Służewska i wsp. 1996; Crnković i wsp. 2012; Yoshimura i wsp. 2010). Odmienne wyniki uzyskali również Dunjic-Kostic i wsp. (2013), którzy stwierdzili istotnie mniejsze stężenie TNF-α u pacjentów z depresją niż w grupie kontrolnej osób zdrowych. Z kolei O’Brien i wsp. (2006) wskazują, że w depresji, w przebiegu choroby afektywnej dwubiegunowej, dochodzi do zwiększenia osoczowego stężenia IL-6 oraz TNF-α w porównaniu z grupą kontrolną. Uzyskane rezultaty są sprzeczne ze zdaniem Tuglu i wsp. (2003), którzy donoszą o istotnie większym stężeniu TNF-α u osób z depresją w porównaniu z grupą kontrolną oraz wskazują na istotne zmniejszenie stężenia TNF-α w trakcie terapii depresji za pomocą SSRI. Uzyskane wyniki wskazują na istotne statystycznie dodatnie zależności między stężeniem KYNA po leczeniu a stężeniem TNF-α w surowicy u pacjentów z depresją zarówno przed leczeniem, jak i po leczeniu. Zależności między stężeniem KYNA i OH-KYNA a IL-6 okazały się nieistotne statystycznie. Otrzymane w pracy wyniki nie potwierdzają rezultatów uzyskanych przez Tiszlavicza i wsp. (2011), którzy wskazują, że KYNA zmniejsza sekrecję TNF-α przez komórki jednojądrzaste krwi obwodowej, oraz zdania Wang i wsp. (2006), którzy uważają, że KYNA ma zdolność hamowania stymulowanego LPS uwalniania TNF-α. Na podstawie uzyskanych wyników sformułowano następujące wnioski:
1. Pacjenci z depresją przed leczeniem mają istotnie mniejsze stężenie KYNA niż osoby zdrowe.
2. Duże stężenie KYNA po leczeniu współwystępuje z dużym stężeniem TNF-α przed leczeniem i po leczeniu.
3. Stężenie OH-KYNA oraz cytokin TNF-αi IL-6 nie różni się u pacjentów z depresją przed leczeniem i u osób zdrowych.
4. Nie stwierdzono istotnych statystycznie różnic w zakresie stężenia KYNA i OH-KYNA oraz cytokin IL-6 i TNF-αu pacjentów z depresją przed leczeniem i po leczeniu.

Piśmiennictwo

1. Anisman H, Ravindran AV, Griffiths J, Merali Z. Endocrine and cytokine correlates of major depression and dysthymia with typical or atypical features. Mol Psychiatry 1999; 4: 182-188.
2. Crnković D, Buljan D, Karlović D, Krmek M. Connection between inflammatory markers, antidepressants and depression. Acta Clin Croat 2012; 51: 25-33.
3. Dunjic-Kostic B, Ivkovic M, Radonjic NV, et al. Melancholic and atypical major depression-connection between cytokines, psychopathology and treatment. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry 2013; 43: 1-6.
4. Dunn AJ, Wang J, Ando T. Effects of cytokines on cerebral neurotransmission. Comparison with the effects of stress. In: Dantzer R, Wollman EE, Yirmiya R (eds.). Cytokines, stress and depression. Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York 1999; 117-127.
5. Dursun SM, Blackburn JR, Kutcher SP. An exploratory approach to the serotonergic hypothesis of depression: bridging the synaptic gap. Med Hypotheses 2001; 56: 235-243.
6. Francuz P, Mackiewicz R. Przewodnik po metodologii i statystyce, nie tylko dla psychologów. Wydawnictwo KUL, Lublin 2005.
7. Heyes MP, Saito K, Crowley JS, et al. Quinolinic acid and kynurenine pathway metabolism in inflammatory and non-inflammatory neurological disease. Brain 1992; 115: 1249-1273.
8. Hocaoglu C, Kural B, Aliyazıcıoglu R, et al. IL-1, IL-6, IL-8, IL-10, IFN-, TNF-α and its relationship with lipid parameters in patients with major depression. Metab Brain Dis 2012; 27: 425-430.
9. Kubera M, Kenis G, Bosmans E, et al. Plasma levels of intraleukin-6, intraleukin-10, and intraleukin-1 receptor antagonist in depression: comparison between the acute state and after remission. Pol J Pharmacol 2000; 52: 237-241.
10. Maes M, Meltzer HY, Bosmans E, et al. Increased plasma concentrations of interleukin-6, soluble interleukin-6 receptor, soluble interleukin-2 receptor and transferrin receptor in major depression. J Affect Disord 1995; 34: 301-309.
11. Maes M, Verkerk R, Bonaccorso S, et al. Depressive and anxiety symptoms in the early puerperium are related to increased degradation of tryptophan in to kynurenine, a phenomenon which is related to immune activation. Life Sci 2002; 71: 1837-1848.
12. Mikova O, Yakimova R, Bosmans E, et al. Increased serum tumor necrosis factor alpha concentrations in major depression and multiple sclerosis. Eur Neuropsychopharmacol 2001; 11: 203-208.
13. Modabbernia A, Taslimi S, Brietzke E, Ashrafi M. Cytokine alterations in bipolar disorder: a meta-analysis of 30 studies. Biol Psychiatry 2013; 74: 15-25.
14. Myint AM, Kim YK, Verkerk R, et al. Kynurenine pathway in major depression: evidence of impaired neuroprotection. J Affect Disord 2007; 98: 143-151.
15. Myint AM, Kim YK. Cytokine-serotonin interaction through IDO: a neurodegeneration hypothesis of depression. Med Hypotheses 2003; 61: 519-525.
16. O’Brien SM, Scully P, Scott LV, Dinan TG. Cytokine profiles in bipolar disorder: focus on acutely ill patients. J Affect Disord 2006; 90: 263-267.
17. Olajossy M. Poziom kwasu kynureninowego w surowicy chorych na depresję leczonych elektrycznie. Rozprawa habilitacyjna. Uniwersytet Medyczny w Lublinie, Lublin 2010.
18. Ryś A, Miodek A, Szemraj P i wsp. Interleukina-6 – jej funkcje, wpływ na zaburzenia nastroju i inne procesy chorobowe. Post Psychiatr Neurol 2007; 16: 331-334.
19. Służewska A, Rybakowski J, Sobieska M. Aktywacja układu immunologicznego w depresji endogennej. Psychiatr Pol 1996; 30: 771-782.
20. Słuzewska A, Rybakowski JK, Laciak M, et al. Interleukin-6 serum levels in depressed patients before and after treatment with fluoxetine. Ann N Y Acad Sci 1995; 762: 474-476.
21. Stanisz A. Przystępny kurs statystyki z zastosowaniem STATISTICA PL na przykładach z medycyny. StatSoft, Kraków 2006.
22. Tiszlavicz Z, Németh B, Fülöp F, et al. Different inhibitory effects of kynurenic acid and a novel kynurenic acid analogue on tumour necrosis factor-α (TNF-α) production by mononuclear cells, HMGB1 production by monocytes and HNP1-3 secretion by neutrophils. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol 2011; 383: 447-455.
23. Tuglu C, Kara SH, Caliyurt O i wsp. Increased serum tumor necrosis factor-alpha levels and treatment response in major depressive disorder. Psychopharmacology (Berl) 2003; 170: 429-433.
24. Turski WA, Gramsbergen JB, Traitler H, Schwarcz R. Rat brain slices produce and liberate kynurenic acid upon exposure to L-kynurenine. J Neurochem 1989; 52: 1629-1636.
25. Wang J, Simonavicius N, Wu X, et al. Kynurenic acid as a ligand for orphan G protein-coupled receptor GPR35. J Biol Chem 2006; 281: 22021-22028.
26. Wichers MC, Maes M. The role of indoleamine 2,3 dioxygenase (IDO) in the pathophysiology of interferon-alpha-induced depression. J Psychiatry Neurosci 2004; 29: 11-17.
27. Yoshimura R, Umene-Nakano W, Hoshuyama T, et al. Plasma levels of brain-derived neurotrophic factor and interleukin-6 in patients with dysthymic disorder: comparison with age- and sex-matched major depressed patients and healthy controls. Hum Psychopharmacol 2010; 25: 566-569.