Leptin concentration in serum and synovial fluid of children with juvenile idiopathic arthritis

Wstęp
eptyna (gr. leptos, czyli szczupły) jest hormonem polipeptydowym zbudowanym ze 167 aminokwasów, wykrytym w 1994 r. przez Zhang i wsp. [1]. Wytwarzana jest głównie przez adipocyty tkanki tłuszczowej żółtej, a w mniejszym stopniu przez brunatną tkankę tłuszczową, podwzgórze, przysadkę mózgową, łożysko, mięśnie poprzecznie prążkowane oraz nabłonek przewodu pokarmowego.
Stężenie leptyny w surowicy zależy od ilości tkanki tłuszczowej, wieku, płci, stężeń innych hormonów (np. insuliny, estrogenów, androgenów, glikokortykosteroidów czy hormonu wzrostu) oraz cytokin, takich jak czynnik martwicy nowotworów α (tumour necrosis α – TNF-α), interleukina 1 (IL-1) i interleukina 6 (IL-6). Wraz z rosnącą masą tkanki tłuszczowej zwiększa się wydzielanie leptyny przez adipocyty, natomiast w czasie stosowania diety z ograniczeniem kalorii, co skutkuje zmniejszeniem masy ciała, wydzielanie to gwałtownie się zmniejsza [2]. Obecnie tkankę tłu-szczową uważa się za największy gruczoł wydzielania wewnętrznego, ponieważ wykazuje działanie para-, auto- i endokrynne [3]. Syntetyzuje ona liczne, biologicznie czynne peptydy, zwane adipokinami, które działają w obrębie tkanki tłuszczowej oraz na odległe narządy i tkanki. Do biologicznie aktywnych białek produkowanych przez adipocyty należą m.in. wspomniana leptyna oraz cytokiny (np. TNF-α, IL-6). Interesujące są różnice między tkanką tłuszczową podskórną i brzuszną [3, 4]. W tkance podskórnej występują większe stężenia leptyny niż w tkance zlokalizowanej w jamie brzusznej [4, 5]. W tkance umiejscowionej trzewnie stwierdza się większe niż w tkance podskórnej stężenia IL-6 oraz liczniejsze receptory glikokortykosteroidów czy androgenów. Na uwagę zasługuje również fakt, że w obrębie jamy stawowej stawów kolanowych leży ciało tłuszczowe nadrzepkowe, które jest wypełnione tkanką tłuszczową.
Leptyna stymuluje oś podwzgórze–przysadka–tarczyca i oś podwzgórze–przysadka–gonady. U dziew-cząt stężenie leptyny we krwi zależy od stężenia estradiolu, a u chłopców od stężenia testosteronu. Stężenie leptyny we krwi kobiet jest większe niż we krwi mężczyzn z takim samym wskaźnikiem masy ciała (body mass index – BMI), co ma związek z większą procentową zawartością tkanki tłuszczowej oraz większą ilością tkanki tłuszczowej podskórnej, która intensywniej wydziela leptynę niż tkanka trzewna.
Z przeglądu piśmiennictwa wynika, że rośnie zainteresowanie udziałem leptyny w patogenezie zapalenia. Już sam nadmiar tkanki tłuszczowej powoduje przewlekły stan zapalny w organizmie, który jest wywołany zaburzoną czynnością komórek tłuszczowych i makrofagów. Wraz z rosnącą masą tkanki tłuszczowej zwiększa się wydzielanie leptyny przez adipocyty, co z kolei pobudza makrofagi do produkcji cytokin prozapalnych (np. TNF-α, IL-1 i IL-6) [6]. Uwalniane wówczas cytokiny nasilają ekspresję genu ob i powodują wydzielanie leptyny, która – działając ośrodkowo – wpływa na zahamowanie łaknienia, powodując utratę masy ciała i wyniszczenie organizmu.
Wielokierunkowe działanie leptyny może wskazywać na jej udział w regulacji masy ciała również w przebiegu przewlekłego procesu zapalnego. Wskazują na to liczne dane z literatury. Opublikowano również prace poświęcone poszukiwaniu i wyjaśnianiu związku leptyny z patogenezą układowych chorób tkanki łącznej. Wyniki badań przedstawione w tych publikacjach nie są jednoznaczne, obejmują głównie pacjentów dorosłych z reumatoidalnym zapaleniem stawów (RZS), jedynie Perfetto i wsp. dokonali oceny stężenia leptyny w surowicy u dzieci z młodzieńczym idiopatycznym zapaleniem stawów (MIZS) [7].
Celem pracy była ocena stężenia leptyny w surowicy i płynie stawowym u dzieci z MIZS oraz poszukiwanie korelacji stężenia leptyny we krwi i płynie stawowym z aktywnością choroby, wskaźnikami procesu zapalnego oraz ze stanem odżywienia wyrażonym za pomocą BMI i procentowej zawartości tłuszczu w organizmie (body fat index – BF%).

Materiał i metody
Badaniem objęto grupę 34 dzieci (23 dziewczynki i 11 chłopców) w wieku 5–18 lat, z ustalonym na podstawie kryteriów z Durbanu rozpoznaniem MIZS, oraz 16 zdrowych dzieci (8 dziewczynek i 8 chłopców) odpowiednio dobranych pod względem wieku, stanowiących grupę kontrolną.
W obydwu grupach dokonano pomiarów masy ciała i wzrostu, na podstawie których wyliczono wartość BMI oraz zmierzono grubość fałdów skórno-tłuszczowych i obliczono procentową zawartość tłuszczu w organizmie (BF%), korzystając z następujących wzorów:

BMI (kg/m²) = masa ciała/(wzrost)2
BF% = 0,365 × (TS + SSS + SIS + MCS) + 0,62

(BF% – zawartość procentowa tłuszczu w organizmie, TS – grubość fałdu skórno-tłuszczowego mierzonego nad mięśniem trójgłowym, SSS – grubość fałdu skórno--tłuszczowego nad łopatką, SIS – grubość fałdu skórno--tłuszczowego nad grzbietem kości biodrowej, MCS – grubość fałdu skórno-tłuszczowego na tylnej powierzchni podudzia) [14].
U wszystkich zdrowych dzieci oznaczono stężenie leptyny w surowicy. W grupie dzieci chorych stężenie leptyny oznaczono w 32 surowicach i 14 płynach stawowych, w tym u 12 dzieci dotyczyło to zarówno surowicy, jak i płynu stawowego. Stężenie leptyny oznaczano metodą immunoenzymatyczną ELISA z zastoso- waniem odczynnika firmy Biosource.
U dzieci z MIZS wykonano również następujące badania laboratoryjne: morfologię krwi z liczbą płytek (PLT), prędkość opadania krwinek czerwonych (OB), stężenie białka C-reaktywnego (C-reactive protein – CRP), stężenie glukozy, stężenie cholesterolu całkowitego i triglicerydów (TG) w surowicy.
Pacjentów z MIZS scharakteryzowano pod wzglę-dem typu początku, aktywności (wg zmodyfikowanych kryteriów Wilkoszewskiego) oraz czasu trwania choroby i sposobu leczenia (tab. I). W charakterystyce grupy badanej brano również pod uwagę zastosowane leczenie: 7 dzieci przyjmowało Encorton w średniej dawce 0,29 mg/kg m.c., 6 dzieci otrzymywało Encorton oraz metotreksat, a 4 dzieci metotreksat w monoterapii.
Uzyskane wyniki badań poddano analizie statystycznej, korzystając z pakietu statystycznego STATISTICA 7. Za istotne statystycznie przyjęto p < 0,05.

Wyniki
Na podstawie przeprowadzonych badań wykazano, że wartość BMI była istotnie niższa u dzieci z MIZS w porównaniu z dziećmi zdrowymi (18,66 ±3,04 kg/m² vs 20,82 ±3,2 kg/m²) (ryc. 1).
Nie znaleziono istotnych statystycznie różnic w zależności BMI od płci, chociaż w obu grupach dzieci średnie wartości BMI były nieco wyższe u chłopców (ryc. 2a, b).
Procentowa zawartość tłuszczu w organizmie była porównywalna w obydwu grupach – dzieci z MIZS 2,47 ±0,4 vs dzieci z grupy kontrolnej 2,54 ±0,39 (p = 0,6).
Stężenie leptyny w surowicy było większe u dzieci z MIZS w porównaniu z dziećmi zdrowymi, stanowią-cymi grupę kontrolną (19,14 ±24,63 ng/ml vs 7,47 ±6,62 ng/ml), ale różnice nie były istotne statystycznie (ryc. 3, tab. II). Stężenia leptyny w surowicy u dziewczynek – zarówno w grupie badanej, jak i kontrolnej (24,01 ±25,69 ng/ml vs 10,33 ±6,93 ng/ml) – były nieco większe niż u chłopców (grupa badana – 8,43 ±9,3 ng/ml vs grupa kontrolna 4,6 ±5,2 ng/ml), bez znamienności statystycznej (tab. II). Porównano również stężenie leptyny w płynie stawowym (14 dzieci) i w surowicy u wszystkich dzieci z MIZS. Stężenie leptyny w płynie stawowym było większe niż w surowicy (23,18 ±29,51 ng/ml vs 19,14 ±24,63 ng/ml), ale nie wykazywało istotnej różnicy statystycznej (tab. II).
Spośród 12 dzieci z MIZS, u których oznaczono jednocześnie stężenie leptyny w surowicy i w płynie stawowym, u 11 stwierdzono większe stężenie leptyny w płynie stawowym w porównaniu ze stężeniem w surowicy (ryc. 4). Stwierdzono dodatnią korelację pomiędzy stężeniem leptyny w surowicy a stężeniem leptyny w płynie stawowym (r = 0,99; p < 0,05). Stężenie leptyny zarówno w surowicy, jak i płynie stawowym było większe u dzieci z wysoką aktywnością choroby w porównaniu z małą aktywnością choroby (28,39 ±32,69 ng/ml; 28,57 ±29,9 ng/ml vs 17,54 ±22,66 ng/ml; 21,67 ±32,49 ng/ml), jednak bez istotnej znamienności statystycznej.
Nie stwierdzono również istotnych statystycznie różnic w stężeniu leptyny w surowicy w zależności od sposobu leczenia MIZS, chociaż u dzieci leczonych kortykosteroidami stężenie leptyny w surowicy było mniejsze niż u dzieci nieleczonych kortykosteroidami (9,62 ±14,98 ng/ml vs 22,52 ±26,9 ng/ml; p = 0,16). Dokonano analizy korelacji pomiędzy stężeniem leptyny w surowicy i w płynie stawowym u dzieci z MIZS oraz stężeniem leptyny w surowicy u dzieci z grupy kontrolnej a oznaczonymi parametrami. U dzieci z MIZS stężenie leptyny w surowicy wykazywało wysoką dodatnią korelację z BF%, BMI oraz czasem trwania choroby, a ze wskaźników laboratoryjnych tylko z OB, natomiast w płynie stawowym – wyłącznie z BF%. Z procentową zawartością tkanki tłuszczowej korelowało również stężenie leptyny w surowicy dzieci z grupy kontrolnej (tab. III).

Omówienie wyników i dyskusja
W układowych chorobach tkanki łącznej za przewlekły proces zapalny odpowiada wiele cytokin prozapalnych. Udowodniono, że takie cytokiny, jak IL-1, IL-6 czy TNF- [9], mogą na zasadzie sprzężenia zwrotnego wpływać na wzrost ekspresji genu ob, a co za tym idzie powodować wydzielanie leptyny z adipocytów komórek tłuszczowych. Wydaje się, że może to być jedna z przyczyn, która odpowiada za nasilenie procesów katabolicznych w organizmie i prowadzi do zmniejszenia masy ciała u pacjentów z przewlekłym procesem zapalnym, takim jak RZS czy MIZS.
Wyniki badań autorów niniejszej pracy mogą potwierdzać taki ciąg zdarzeń. Porównując masę ciała dzieci chorych i zdrowych, stwierdzono bowiem znacznie niższe wartości BMI u dzieci z MIZS przy podobnej procentowej zawartości tkanki tłuszczowej. Niższe wartości BMI u dzieci chorych prawdopodobnie zależały od ubytku masy mięśniowej. Stężenie leptyny w surowicy dzieci z MIZS wykazywało tendencję do większych stężeń niż u dzieci z grupy kontrolnej, jednak bez różnic statystycznie znamiennych. Analizując związek stężenia leptyny w surowicy dzieci chorych i zdrowych z BMI i BF%, autorzy stwierdzili, że u chorych dzieci stężenie leptyny wykazuje istotną statystycznie, dodatnią korelację z obydwoma wskaźnikami, natomiast u zdrowych dzieci tylko z BF%. Tendencję do większych stężeń leptyny u badanych przez autorów niniejszej pracy dzieci chorych, przy niższym BMI i podobnej masie tkanki tłuszczowej, w porównaniu ze zdrowymi rówieśnikami można tłumaczyć wpływem zwiększonego wydzielania cytokin prozapalnych w przebiegu przewlekłego procesu zapalnego.
Tylko w nielicznych pracach inni autorzy potwierdzają związek procesu reumatoidalnego ze zwiększonym stężeniem leptyny w surowicy chorych dorosłych. Bokarewa i wsp. [10] wykazali, że stężenie leptyny w surowicy jest większe u chorych na RZS w porównaniu z grupą kontrolną. Tokarczyk-Knapik i wsp. [11] zaobserwowali natomiast u pacjentów z RZS znacząco zmniejszone stężenie leptyny w surowicy niż u pacjentów zdrowych. Perfetto i wsp. [7] oznaczali leptynę w surowicy u dzieci z MIZS i także stwierdzili mniejsze stężenia leptyny u dzieci z MIZS w porównaniu z dzieć-mi zdrowymi. Istnieją także prace, w których wykazano porównywalne stężenie leptyny w surowicy u pacjentów z RZS i w grupie kontrolnej. Takie dane przedstawili w swoich badaniach Nishya i wsp. [12], Anders i wsp. [13] oraz Hizmelti [14]. Cytowani już Tokarczyk-Knapik i wsp. [11], badając zależność pomiędzy stężeniem leptyny a BMI i masą tkanki tłuszczowej u chorych na RZS, nie wykazali istotnej korelacji pomiędzy masą ciała, BMI oraz całkowitą zawartością tkanki tłuszczowej w organizmie. Podobne wyniki uzyskali także Seven i wsp. [15] oraz Popa i wsp. [16], którzy nie stwierdzili zależności pomiędzy stężeniem leptyny w surowicy a BMI. Istnieją jednak prace, w których wykazano dodatnią korelację pomiędzy stężeniem leptyny a BMI u pacjentów z RZS [12–14, 16, 17]. Również Perfetto i wsp. [7] zaobserwowali korelację pomiędzy stężeniem leptyny a BMI – zarówno w grupie dzieci z MIZS, jak i w grupie kontrolnej.
W niniejszej pracy autorzy oceniali także stężenie leptyny w płynie stawowym. Stężenie leptyny w płynie stawowym u dzieci z MIZS było większe niż w surowicy, ale bez różnicy istotnej statystycznie. U dzieci z MIZS, u których jednocześnie oznaczono stężenie leptyny w surowicy i płynie stawowym, zaobserwowano silną dodatnią korelację. Być może ma to związek z miejscowym działaniem cytokin prozapalnych oraz obecnością adipocytów tkanki tłuszczowej w obrębie stawów. Odwrotną zależność wykazali Bokarewa i wsp., którzy zauważyli, że w RZS stężenie leptyny w płynie stawowym było mniejsze w porównaniu ze stężeniem w surowicy, a wielkość stężenia leptyny w płynie stawowym miała związek z obecnością lub brakiem zmian nadżerkowych chrząstki stawowej [10].
W swoich badaniach autorzy niniejszej pracy porównywali także stężenia leptyny w surowicy i płynie stawowym u dzieci z małą i dużą aktywnością procesu zapalnego, ale nie wykazali różnic statystycznych, mimo że stężenia te były nieco większe u dzieci ze znaczną aktywnością choroby. Może to wynikać z faktu, że w grupie badanej było stosunkowo dużo dzieci, u których stwierdzono małą aktywność choroby. Wyniki te pozostają w zgodzie z doniesieniami innych autorów, którzy również potwierdzają brak korelacji między stężeniem leptyny a aktywnością choroby [7, 12–14, 18]. Jedynie Seven i wsp. [15] oraz Lee i wsp. [19] stwierdzili zależność pomiędzy stężeniem leptyny a aktywnością choroby u pacjentów z RZS. Autorzy niniejszej pracy wykazali także, że zastosowane leczenie nie wpływa istotnie na wartość stężenia leptyny w surowicy, tak samo jak Tokarczyk-Knapik i wsp. [11].
Wyniki przeprowadzonych przez autorów badań są zgodne z dotychczasowymi danymi mówiącymi o tym, że stężenie leptyny jest większe u dziewczynek w porównaniu z chłopcami – zarówno z MIZS, jak i zdrowych. Jak wynika z piśmiennictwa, ma to najprawdopodobniej związek z wydzielanymi estrogenami, które zwiększają wydzielanie leptyny. Podobną zależność wykazali Targońska-Stępniak i wsp. u pacjentów z RZS [20].
Przeprowadzone przez autorów niniejszej pracy badania potwierdzają dotychczasowy pogląd, że leptyna może uczestniczyć w patogenezie utraty masy ciała u dzieci chorych na MIZS. Jednak z uwagi na współistnienie i działanie innych czynników odpowiedzialnych za rozwój przewlekłego procesu zapalnego w MIZS (np. IL-1, IL-6 czy TNF-) końcowy efekt działania leptyny jest trudny do jednoznacznego określenia i wymaga dalszych badań z udziałem większej liczby pacjentów.

Podsumowanie wyników i wnioski
1. W grupie dzieci chorych na MIZS obserwowano tendencję do większych stężeń leptyny w surowicy w porównaniu z dziećmi zdrowymi, jednak różnice te nie były statystycznie znamienne.
2. Stężenie leptyny w surowicy dzieci chorych wykazywało dodatnią korelację z BMI i BF%.
3. Stężenie leptyny w płynie stawowym było nieco większe niż w surowicy i wykazywało wyraźną dodatnią korelację ze stężeniem w surowicy oraz z BF%.
4. Nie znaleziono istotnej zależności pomiędzy wielkością stężenia leptyny w surowicy i płynie stawowym a aktywnością procesu chorobowego.
5. Zależność stężenia leptyny w surowicy i w płynie stawowym od BMI i/lub BF% może wskazywać na jej udział w regulacji masy ciała w przebiegu przewlekłego procesu zapalnego.
6. Porównanie stężeń leptyny w surowicy oraz wskaź-ników BMI i BF% w obu grupach badanych dzieci sugeruje, że u dzieci z MIZS na wielkość stężenia leptyny poza wymienionymi wskaźnikami mogą również wpływać czynniki związane z przewlekłym procesem zapalnym. Potwierdzenie tej sugestii wymaga dalszych badań obejmujących większą liczbę dzieci.

Badania wykonano w ramach pracy własnej UM w Łodzi nr 502-18-838.

Piśmiennictwo  
1. Zhang Y, Proenca R, Maffei M, et al. Positional cloning of the mouse obesity gene and its human homologue. Nature 1994; 372: 425-432.  
2. Romer T. Leptyna, hormon komórek tłuszczowych. Endokrynologia kliniczna dla ginekologa, internisty i pediatry. Springer, PWN, Warszawa 1998; 182-186.  
3. Kershaw EE, Flier JS. Adipose tissue as an endocrine organ. J Clin Endocrinol Metab 2004; 89: 2548-2556.  
4. Rajala MW, Scherer PE. Minireview: the adipocyte-AT crossroads of energy homeostasis, inflammation, and atherosclerosis. Endocrynology 2003; 144: 3765-3773.  
5. Lyon CJ, Law RE, Hsueh WA. Minireview: adiposity, inflammation, and atherogenesis. Endocrynology 2003; 144: 2195-2200.
 6. Zarkesh-Esfahani H, Pockley G, Metcalfe RA, et al. High dose leptin activates human leukocytes via receptor expression on monocytes. J Immunol 2001; 167: 4593-4599.  
7. Perfetto F, Tarquini R, Simonini G, et al. Circulating leptin levels in juvenile idiopathic arthritis: a marker of nutritional status? Ann Rheum Dis 2005; 64: 149-152.  
8. Bacharova L, Tibenska M. Zmniejszenie amplitudy zespołu QRS u młodych kobiet uprawiających sport podczas początkowego okresu intensywnego treningu fizycznego trwającego 21 miesięcy. Folia Cardiologica Excerpta 2007; 10: 477-484.  
9. Sarraf P, Frederich RC, Turner EM, et al. Multiple cytokines and acute inflammation raise mouse leptin levels: potential role in inflammatory anorexia. J Exp Med 1997; 185: 171-175.
10. Bokarewa M, Bokarew D, Hultgren O, et al. Leptin consumption In the inflamed joints of patients with rheumatoid arthritis. Ann Rheum Dis 2003; 62: 952-956.
11. Tokarczyk-Knapik A, Nowicki M, Wyroślak J. Zależność między stężeniem leptyny w surowicy a masą tkanki tłuszczowej u chorych na reumatoidalne zapalenie stawów. Pol Arch Med Wewn 2002; 108: 761-767.
12. Nishiya K, Nishiyama M, Chang A, et al. Serum leptin levels in patients with rheumatoid arthritis are correlated with body mass index. Rinsho Byori 2002; 50: 524-527.
13. Anders HJ, Rihl M, Heufelder A, et al. Leptin serum levels are not correlated with disease activity in patients with rheumatoid arthritis. Metabolism 1999; 48: 745-748.
14. Hizmelti S, Kisa M, Gokalp N, et al. Are plasma and synovial fluid leptin levels correlated with disease activity in rheumatoid arthritis? Rheumatol Int 2007; 27: 335-338.
15. Seven A, Güzel S, Aslan M, et al. Serum and synovial fluid leptin levels and markers of inflammation in rheumatoid arthritis. Rheumatol Int 2009; 29: 743-747.
16. Popa C, Netea MG, Radstake TRDS, et al. Markers of inflammation are negatively correlated with serum leptin in rheumatoid arthritis. Ann Rheum Dis 2005; 64: 1195-1198.
17. Wisłowska M, Rok M, Stępień K i wsp. Leptyna w reumatoidalnym zapaleniu stawów. Reumatologia 2007; 45: 190-197.
18. Gunaydin R, Kaya T, Atay A, et al. Serum leptin levels in rheumatoid arthritis and relationship with disease activity. South Med J 2006; 99: 1078-1083.
19. Lee SW, Park MC, Park YB, et al. Measurement of serum leptin level could assist disease acivity monitoring in rheumatoid arthritis. Rheumatol Int 2007; 27: 537-540 (abstract).
20. Targońska-Stępniak B, Majdan M, Dryglewska M. Leptin serum levels in rheumatoid arthritis patients: relation to disease duration and activity. Rheumatol Int 2008; 28: 585-591.