Effects of long-term enzyme replacement therapy on oxidative stress and inflammation in patients with mucopolysaccharidosis type II

A mucopolissacaridose tipo II (MPS II) é uma doença lisossômica de depósito ocasionada pela degradação deficiente dos glicosaminoglicanos (GAGs) heparan sulfato e dermatan sulfato devido à deficiência da enzima iduronato-2-sulfatase. O principal tratamento para a MPS II é a administração da forma recombinante da enzima, em um processo conhecido como terapia de reposição enzimática (TRE). Considerando que estudos prévios de nosso grupo mostraram um possível papel protetor da TRE contra o estresse oxidativo nos seis meses iniciais de tratamento, e como este processo, assim como a inflamação, parece estar envolvido na patogênese da MPS II, o objetivo principal deste trabalho foi investigar o efeito a longo prazo da TRE em diversos marcadores de estresse oxidativo e pró-inflamatórios em pacientes MPS II. Foram analisadas amostras de plasma, eritrócitos e urina de pacientes MPS II (n=9) e em indivíduos saudáveis (n=10), pareados por idade e sexo. O tempo médio de tratamento com TRE foi de 4,6 anos. Os pacientes apresentaram um aumento significativo nos dois marcadores de peroxidação lipídica analisados – conteúdo de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico em plasma e concentração de 15-F2t-isoprostanos na urina. Os resultados indicaram certo grau de dano oxidativo a proteínas, determinado através da dosagem de di-tirosina na urina. No entanto, não houve alterações no conteúdo de grupamentos carbonila e sulfidrila em plasma. Nossos resultados também mostraram que nos pacientes MPS II há maior concentração de espécies reativas de nitrogênio (ERN) tanto em plasma como em urina. Foram medidas as concentrações plasmáticas dos mediadores inflamatórios interleucina-1β (IL-1β) e fator de necrose tumoral-α (TNF-α), ambos aumentados nos pacientes em relação ao grupo controle. Não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos com relação à defesas antioxidantes enzimáticas e não enzimáticas. Os níveis de GAGs urinários foram encontrados aumentados em relação ao controle. Por fim, foram verificadas correlações positivas entre as concentrações urinárias de GAGs e os conteúdos de carbonilas, di-tirosina e nitrato/nitrito. Isto demonstra a possível relação dos GAGs na geração de ERN e no dano a biomoléculas. Além disto, as concentrações de IL-1β foram correlacionadas com as de TNF-α, bem como com a concentração de óxido nítrico em plasma. Somados, estes resultados evidenciam que a TRE é capaz de proteger, em certo grau, contra a oxidação proteica e contra alterações das defesas antioxidantes. Por outro lado, a lipoperoxidação, a inflamação, os níveis de GAGs e a produção de ERN não parecem melhorar em função da TRE, ainda que a longo prazo. Com isso, sugere-se que o estudo de novas abordagens terapêuticas para a MPS II, complementares à TRE, possa ser promissor, a fim de que haja maior proteção contra mecanismos deletérios, como o dano a biomoléculas e a liberação de mediadores inflamatórios.Mucopolysaccharidosis type II (MPS II) is a lysosomal storage disorder, caused by a deficient degradation of the glycosaminoglycans (GAGs) heparan sulfate and dermatan sulfate, due to a deficient activity of the enzyme iduronate-2-sulfatase. The main treatment for MPS II is the administration of the recombinant enzyme, in a process known as enzyme replacement therapy (ERT). Previous studies from our group showed a possible protective role of ERT against oxidative stress during the first six months of treatment. Considering that this process, as well as inflammation, seem to be involved on MPS II pathogenesis, the aim of this study was to investigate the effect of long-term ERT upon several biomarkers of inflammation and oxidative stress in MPS II patients. It was analyzed plasma, erythrocyte and urine samples from MPS II patients (n=9) and from age- and sex-matched controls (n=10). The mean time on ERT was 4.6 years. Patients presented an increase of the two lipid peroxidation markers that were analyzed – thiobarbituric acid-reactive substances plasmatic content and 15-F2t-isoprostanes urine concentration. The results indicated some degree of protein oxidative damage, determined by di-tyrosine measurement in urine. However, there were no alterations on plasmatic carbonyl and sulfhydryl content. Our results also showed that there are higher contents of reactive nitrogen species (RNS) in plasma and urine of MPS II patients than in controls. It was measured the plasmatic concentrations of interleukin-1β (IL-1β) and tumor necrosis factor-α (TNF-α), and both were found increased compared to control group. No significant differences of enzymatic and non-enzymatic defenses were observed between groups. Urinary GAGs levels were found higher in patients than in controls. Moreover, it was verified positive correlations between GAGs levels and carbonyl, di-tyrosine, and nitrate/nitrite contents. These facts show a possible relation of GAGs on RNS production and damage to biomolecules. Furthermore, IL-1β concentration was found correlated to TNF-α and nitric oxide levels. All together, these results show that ERT is able to provide some protection against protein oxidation and antioxidant defenses alterations. On the other hand, lipid peroxidation, inflammation, GAGs levels and RNS production do not seem to improve during ERT, not even under long-term ERT. Considering these facts, it is suggested that new therapeutical approaches for MPS II, in combination with ERT, can be promising and should be investigated, in order to increase the protection against some deleterious mechanisms like inflammation and biomolecules damage