Impact of vitamin E-bonded membrane on the markers of oxidative stress in hemodialysis patients with homozygous glutathion transferase M1 gene deletion

slabosti. Povećana produkcija slobodnih radikala i smanjena aktivnost antioksidantnih enzima doprinosi nagomilavanju biopokazatelja oksidativnog oštećenja proteina, lipida i DNK kod dijaliznih bolesnika. Članovi superfamilije enzima glutation transferaze (GST) su u stanju da detoksikuju nagomilane uremijske toksine kod hemodijaliznih (HD) bolesnika i poseduju snažnu antioksidantnu aktivnost prema reaktivnim kiseoničnim vrstama (ROS) i peroksidima. Približno polovini populacije nedostaje aktivnost GSTM1 enzima usled homozigotne delecije glutation transveraze M1 (GSTM1) gena. HD bolesnici kojima nedostaje GSTM1 aktivnost imaju povećana oksidativna oštećenja DNK i veću stopu mortaliteta nego oni koji imaju aktivan GSTM1 enzim. Jedna skorašnja studija je pokazala da je GSTM1 nulti genotip faktor rizika za opšti i kardiovaskularni mortalitet kod hemodijaliznih bolesnika, dok je uticaj ovog genotipa na kardiovaskularni morbiditet nije ispitivan. Veruje se da kod bolesnika lečenih HD oksidativni stres izazivaju akumulacija uremijskih toksina, bioinkompatibilnost dijaliznih membrana i sistema za ekstrakorporalnu cirkulaciju, kao i kontaminacija dijalizata. Termin biokompatibilnost označava složene reakcije između ne-biološkog materijala i/ili uređaja i čitavog organizma. Membrana za dijalizu je centralna komponenta dijaliznog sistema i kao takva ima značajnu ulogu u nastanku reakcija bioinkopatibilnosti. Neadekvatna biokompatibilnost dijaliznih membrana smatra se da je najvažniji uzrok stvaranja slobodnih radikala tokom HD. Da bi se prevazišle prethodno navedene komplikacije lečenja HD, razmatrane su nove strategije u razvoju membrana za HD. Glavni fokus je bio na unapređenju biokomatibilnosti kao i poboljšanje antioksidantne zaštite ćelija krvi, cirkulišućih proteina i lipida korištenjem bioaktivnih jedinjenja. Plazmatski nivo antioksidanta vitamina E smanjen je tokom HD procedure što upućuje da njegova nadoknada može korigovati pokazatelje oksidativnog stresa. Upotreba membrana obloženih vitaminom E (VEM) se smatra kao način kojim se može smanjiti oksidativni stres. Ova strategija je bazirana na činjenici da vitamin E deluje kao snažan hidrofobni čistač koji obezbeđuje zaštitu lipida plazme i ćelijskih membrana od lipidne peroksidacije, direktno smanjujući stvaranje ROS na mestu kontakta ćelija krvi i membrane. Pojedine studije sugerišu da biokompatibilne VEM mogu pravovremeno ukloniti ROS i dovesti do supresije polimorfonuklearnog sagorevanja. Po našim saznanjima u ovoj tezi je prvi put ispitivana primena VEM kod bolesnika na hemodijalizi sa GSTM1 delecijom gena. Cilj: Ciljevi ovog istraživanja bili su da se utvrdi genski polimorfizam za GSTM1 među hemodijalizim bolesnicima i tako ustanovi učestalost bolesnika sa homozigotnom delecijom gena, kao i da se izvrši uporedna analiza kardiovaskularnog statusa i prethodnih kardiovaskularnih događaja kod bolesnika sa GSTM1 aktivnim i GSTM1 nultim genotipom. Takođe, cij je bio da se ispita uticaj tromesečne primene dijaliznih membrana obloženih vitaminom E na parametre oksidativnog stresa i inflamacije kod bolesnika sa GSTM1 nultim genotipom u odnosu na bolesnike sa GSTM1 nultim genotipom lečenih standardnim polisulfonskim membranama, kao i da se ispitaju parametri anemije, uhranjenosti i mineralokoštanog metabolizma kod bolesnika lečenih sa dve vrste dijaliznih membrana (VEM i polisulfornskim membrana). Materijal i metode: Studija se sastojala iz dva dela. U prvom delu studije od ukupno 230 bolesnika koji su se lečeli hroničnim programom HD u Kliničkom odeljenju za nefrologiju i metaboličke poremećaje sa dijalizom “Prof. dr Vasilije Jovanović” KBC Zvezdara u istraživanje je uključeno 170 bolesnika koji su ispunili uključujuće kriterijume i bili su voljni da učestvuju u istraživanju. Genotipizacija GSTM1 je urađena kod svih 170 bolesnika uključenih u istraživanje i delecija gena GSTM1 je pronađena kod 110 bolesnika, dok je 60 bolesnika imalo aktivan gen. Potom su prikupljeni podaci o kardiovaskularnom morbiditetu iz dijaliznih istorija (preležan infarkt miokarda, prisustvo ishemijske bolesti srca, periferne vaskularne bolesti, cerebrovaskularne ishemijske bolesti i srčane aritmije) i poređen je kardiovaskularni morbiditet između bolesnika sa aktivnim i nultim GSTM1 genotipom...radicals production and down-regulated antioxidant enzymes activities contribute to protein, lipid and DNA oxidative damage by-products accumulation in dialysis patients. Members of the glutathione transferase (GST) enzyme superfamily are able to detoxify accumulated uremic toxins in hemodialysis (HD) patients and possess strong antioxidant activity towards reactive oxygen species (ROS) and peroxides. Approximately half of the population lacks GSTM1 enzyme activity, due to a homozygous deletion of the glutathione transferase M1 (GSTM1) gene. HD patients lacking GSTM1 activity exhibit enhanced oxidative DNA damage and higher mortality rate than those with an active GSTM1 enzyme. A recent study showed that GSTM1-null genotype is a risk factor for general and CV mortality in the HD population, but data about CV morbidity are lacking. It is believed that in patients treated with HD, oxidative stress is caused by the accumulation of uremic toxins, bioincompatibility of dialysis membranes and extracorporeal circulation systems, as well as dialysis fluid contamination. The term of biocompatibility refers to complex reactions between non-biological material and/or devices and the whole organism. The dialysis membrane is a central component of the dialysis system and as such plays a significant role in the formation of bioincompatibility reactions. Inadequate biocompatibility of dialysis membranes is considered to be the most important cause of free radical formation during HD. To overcome the aforementioned complications of HD treatment, new strategies in HD membrane development have been considered. The main focus was on improving biocompatibility as well as improving the antioxidant protection of blood cells, circulating proteins and lipids using bioactive compounds. The plasma level of the antioxidant vitamin E is reduced during the HD procedure, which indicates that its compensation can correct the indicators of oxidative stress. The use of vitamin E-bonded membranes (VEM) is considered a way to reduce oxidative stress. This strategy is based on the fact that vitamin E acts as a powerful hydrophobic scavenger that provides protection of plasma lipids and cell membranes from lipid peroxidation, directly reducing the formation of ROS at the point of contact of blood cells and membranes. Some studies suggest that biocompatible VEMs can remove ROS in a timely manner and lead to the suppression of polymorphonuclear afterburning. Also, previous studies have shown that the use of VEM leads to a significant reduction in inflammation levels and oxidative stress levels. There are also studies that indicate that the use of VEM can reduce the prevalence of cardiovascular events in patients treated with HD. To our knowledge, this is the first study to use the VEM in patients with homozygous GSTM1 gene deletion. Aim: The aims of this study were to determine the gene polymorphism for GSTM1 among HD patients and thus to establish the frequency of patients with homozygous gene deletion, as well as to perform a comparative analysis of cardiovascular status and previous cardiovascular events in patients with GSTM1 active and GSTM1 null genotype. Also, we aimed to determine three month efect of VEM on oxidative and inflammatory status in HD patients with homozygous GSTM1 gene deletion compared to patients treated with standard polysulfone membranes, as well as to compere the parameters of nutrition and bone and mineral metabolism in patients treated with two types of dialysis membranes. Methods: The study consisted of two parts. In the first part of the study, out of a total of 230 patients being on chronic HD program in the Clinical Department of Nephrology and Metabolic Disorders with Dialysis "Prof. Dr. Vasilije Jovanović" University Hospital Zvezdara, study included 170 patients who fulfilled inclusion criteria and were willing to participate in research. GSTM1 genotyping was performed in all 170 patients and GSTM1 gene deletion was found in 110 (65%) patients, while other 60 (35%) patients had active gene. Data about CV morbidity were collected from medical charts (myocardial infarction, presence of ischemic heart disease, peripheral vascular disease, cerebrovascular ischemic disease, and cardiac arrhythmia) and date was compared between patients with GSTM1 active and null genotype..