Beta talasemi, yaklaşık 200 gen mutasyonunun neden olduğu, yaygın bir klinik fenotip çeşitliliği gösteren beta globin geninde kalıtsal mutasyon sonucu oluşan hatalı hemoglobin yapımına bağlı bir hastalıktır. Hastalığın en belirgin özelliği anemi olup heterozigot ve homozigot tipine göre çok hafif ya da çok ağır olabilmektedir ¹,². Türkiye'nin de içinde bulunduğu tüm Akdeniz ülkelerinin önemli bir halk sağlığı sorunudur. Dünya Sağlık Örgütü (DSÖ) verilerine göre, dünyadaki taşıyıcılık oranı %5.1 olup ülkelere ve ülkeler içindeki farklı yerleşim birimlerine göre değişiklik göstermektedir. Örneğin taşıyıcılık Kuzey Kıbrıs Türk Cumhuriyeti'nde (KKTC) %15'lerde, Azerbaycan'da %6.3, Bulgaristan'ın kuzeydoğu bölgesinde %30'dur. Ülkemizde genel taşıyıcılık oranı %2.1 olup Sağlık Bakanlığı ve Ulusal Hemoglobinopati Konseyi'nin (UHK) verilerine göre; Marmara, Ege ve Akdeniz bölgelerindeki 16 merkezde, toplam 377.339 sağlıklı kişinin taranması ile son beş yılda belirlenen oranlar %0.7-13.1 arasındadır ².

Son yıllarda yapılan çalışmalar, artmış reaktif oksijen türlerinin (ROT) ve lipid peroksidasyonun, birçok hastalığın patogenezinde rol oynadığını göstermektedir. Oksidatif hasarın diabetes mellitus, kalp damar, kanser, hematolojik hastalıklar gibi birçok hastalıkla ilişkili olduğu belirtilmiştir ¹,³-⁵. Yapılan çalışmalarda ROT'nin alfa ve beta talasemili ve demir eksikliği anemisi olan hastaların eritrositlerinde yüksek oranda üretildiği ve oksidatif hasara maruz kaldıkları gösterilmiştir ⁶-⁹. Ayrıca demir eksikliği anemisinde eritrositlerin oksidanlara karşı hassasiyetinin arttığı ve yaşam sürelerinin kısaldığı belirtilmiştir ³-⁵. Oksidatif stres serbest radikallerin ve ROT'nin artması ile oluşur ve biyolojik makromoleküllerde şiddetli hasar oluşturarak metabolizmalarında ve fizyolojilerinde bozukluklar meydana getirir ³,¹⁰,¹¹. ROT'nin hücre fonksiyonu için zararlı olan malondialdehit (MDA) oluşumuna ve membran lipid peroksidasyonuna neden oldukları bilinmektedir. Lipid peroksidasyonu membran geçirgenliğini arttırır. Aynı zamanda MDA moleküller içinde ve arasında çapraz bağlantılar oluşturarak membran transportunu inaktive eder ¹⁰-¹². Eser elementlerinin normal fizyolojik sınırlarının değişmesi oksidan/antioksidan sistemine ve ROT üretimine etkilerinin olduğu bilinmektedir¹⁰,¹³-¹⁶. Eser elementler normal fizyolojik sınırlar içinde çeşitli metabolik ve sinyal ileti süreçlerinde önemli roller üstlenmişlerdir. Demir (Fe), çinko (Zn) ve bakır (Cu) çeşitli metalloenzimlerin yapısında bulunan bileşenlerdir ¹⁰-¹³. Bu enzimlerden süperoksit dismutaz (SOD), süperoksit radikalini hidrojen perokside ve oksijene dönüştürürken, katalaz (CAT) da hidrojen peroksiti suya dönüştüren antioksidan enzimlerdir ¹⁰. Aşırı hidrojen peroksit ile birleşen Fe ve Cu gibi geçiş elementleri Fenton veya Haber-Weiss reaksiyonu ile hidroksil radikali oluşumunu arttırmaktadır. Hidroksil radikali de aşırı okside edici bir reaktif radikal olup DNA hidroksilasyonuna, protein agregasyonuna, membran lipid peroksidasyonu neden olmakta ve çoğu biyomolekülle reaksiyona girebilmektedir ¹⁰,¹¹.

Antioksidan sistem denilen ve vücutta oksidatif hasar oluşturan çeşitli oksidanlara karşı mücadele veren, eksojen ve/veya endojen kaynaklı pek çok antioksidandan oluşan, oldukça hızlı ve etkin bir şekilde çalışan koruyucu bir mekanizma bu amaca yönelik fonksiyon görmektedir. Antioksidan-lardan olan redükte glutatyon (GSH) eritrositlerde bol miktarda bulunmaktadır. GSH dokuları serbest radikallere karşı lipit peroksidasyonunu sınırlandırarak korumaktadır. Eritrositlerde artan membran rijiditesi, azalan deformabilite ve hemoliz oksidatif hasarın bir sonucudur ⁴,⁵. Literatürde homozigotik beta talasemili ve demir eksikliği anemisinde oksidan /antioksidan sistem ve eser elementler arasındaki ilişkiyi gösteren sınırlı sayıda çalışma mevcuttur ⁵,¹⁴,¹⁷. Çalışmamızda BTM tanısı konmuş hasta grubu ile sağlıklı bireylerden oluşturulan kontrol grubunda oksidatif hasar belirteci olan MDA plazma ve eritrositlerde, antioksidan sistemin en önemli bileşenleri olan SOD ve CAT aktiviteleri, GSH düzeylerini eritrositlerde, serumda Zn, Cu ve Fe konsantrasyonları ölçülerek aralarındaki ilişki araştırıldı.

Kan örnekleri, Antalya Devlet Hastanesi Dahiliye Bölümü Polikliniğine başvuran fizik muayene ve rutin biyokimyasal tetkikler sonucunda BTM tanısı konulan hasta grubu ile sağlıklı bireylerden oluşturulan kontrol grubundan temin edildi. Kontrol grubu herhangi bir kronik hastalığı olmayan, normal fizik muayene ve rutin tetkikleri olan sağlıklı gönüllü bireylerden oluşturuldu. BTM'lü hasta grubu 35 kişilik 16'sı kadın ve 19'u erkek bireyden oluşup, ortalama yaşı 37.46±4.11 yıldır; kontrol grubu 40 kişilik 21'i kadın ve 19'u erkek bireyden oluşup, ortalama yaşı 38.90±3.71 yıldır. Çalışmaya alınan tüm bireylerin sigara ve alkol kullanmamasına, son üç aydır folik asit, glutatyon, E ve C vitamini, selenyum, çinko, demir takviyesi almamasına dikkat edildi. Çalışma ile ilgili olarak İstanbul Üniversitesi, Cerrahpaşa Tıp Fakültesi etik kurul onayı alınarak, tüm bireyler çalışma hakkında bilgilendirildi. Çalışma gruplarını oluşturan tüm olgulardan sabah aç karna 8.00-9.00 saatleri arasında, antikoagulan olarak K3EDTA içeren ve herhangi bir antikoagulan içermeyen vakumlu tüplere venöz kan örnekleri iki ayrı tüpe alındı. Kan örnekleri 400xg'de 20 dakika 2-8ºC de santrifüj edildi. Antikoagulansız tüpteki üst fazdan serum alınarak eser element ölçümleri için -20ºC deki derin dondurucuya kaldırıldı. EDTA'lı olan kanın üst fazından plazma MDA ölçümü için ayrıldı, dipteki eritrosit pelleti üç defa % 0.9' luk NaCl ile yıkanarak -70ºC deki derin dondurucuda MDA, GSH, SOD ve CAT ölçümü yapılıncaya kadar saklandı. EDTA'lı alınan kan örneklerinde Hb, Hct ve eritrosit sayımı otoanalizörde yapıldı (Coulter Hmx Hematology Flow Cytometer, Beckman Inc., CA, USA).

Eritrosit SOD aktivitesi 560nm'de Sun ve ark.'nın, ksantin/ksantin oksidaz sistemi ile üretilen süperoksit anyonlarının nitro blue tetrazolium'u (NBT) indirgemesi esasına dayalı metodu ile ölçüldü ¹⁸. Bir ünite SOD, %50'lik NBT inhibisyonu meydana getiren enzim miktarı olarak belirlendi. Sonuçlar hemoglobin başına ünite olarak verildi (U/g Hb).

CAT aktivitesi, hidrojen peroksitin (H₂O₂) CAT tarafından parçalanması esasına dayanan UV spektrofotometrik yöntem ile aktivite belirlendi ¹⁹. 1ml H₂O₂ çözeltisi üzerine (son konsantrasyon 10mM H₂O₂) 50µl paket eritrosit eklenerek karıştırıldı. Katalaz peroksit reaksiyonunda zamanın bir fonksiyonu olarak azalan absorbans değerleri 30sn aralıklarla 3dk boyunca 240nm'de ölçüldü. CAT aktivitesi için ekstinsiyon katsayısı (46.3M^-1cm^-1) kullanılarak, aktivite U olarak Hb gram başına hesaplandı.

Eritrositlerdeki GSH konsantrasyonları Beutler ve ark.'nın yöntemine göre 5,5′-ditiyobis-2 nitrobenzoik asit ile oluşan renk spektrofotometrik olarak ölçüldü ²⁰. Eritrosit GSH konsantrasyonları %mg olarak hesaplandı.

Eritrosit ve plazma MDA düzeyleri spektrofotometrik yöntem ile ölçüldü ²¹,²². Yöntemin prensibi MDA ile tiyobarbitürikasit (TBA) reaksiyonu sonucu oluşan pembe renk absorbansının spektrofotometrik ölçümüne dayanır. Konsantrasyonlar absorbans değerleri okunduktan sonra MDA-TBA kompleksinin absorbans sabiti (1. 56x10⁵M^-1cm^-1) kullanılarak hesaplandı. Hemoglobin ölçümleri Drabkin çözeltisi ve hemoglobin standardı kullanılarak spektrofotometrede ölçüldü.

Serum örneklerinden Shimadzu Atomik Absorpsiyon Spektrofotometresi (AA-680, Tokyo, Japan) ile Fe, Zn ve Cu eser element düzeyleri ölçüldü ¹⁰. Element ölçümleri için Titrisol 1000±0.002 gr (Merck) standart stok solüsyondan demir için 1 ve 2, çinko için 0.5 ve 1, bakır için 1 ve 2 mg/l'lik standart çözeltiler hazırlandı. Blank olarak bidistile su kullanıldı. Her elemente ait özel dalga boyunda ışık veren HCL (Hallow Cathod Lamp) lambaları, hava-asetilen gaz karısımı, slit aralıgı ve BGC (Back Ground Correction) modları cihaz üzerinde seçildi. Blank ve standart çözeltiler cihaza verilerek kalibrasyon grafikleri çizdirildi. Sonuçlar µg/dl olarak hesaplandı.

Verilerin analizi SPSS 11.5 for Windows bilgisayar paket programı ile yapıldı. Ortalamalar arasındaki farkın önem kontrolü, student's t testi ile yapıldı ve p<0.05 istatistiksel anlamlı fark olarak kabul edildi. Tüm veriler ortalama ± standart sapma (SD) olarak ifade edildi. Hct, Hb, eritrosit sayısı, Zn, Cu, Fe, MDA, GSH, SOD ve CAT konsantrasyonları arasındaki ilişkilerin varlığı Pearson korelasyon testleri ile kontrol edildi.

Tablo 1'de çalışma gruplarına ait yaş, cinsiyet, hematokrit, hemoglobin ve eritrosit sayısı göstermektedir. Kontrol ve hasta grupları hematokrit, hemoglobin ve eritrosit sayıları karşılaştırıldığında hasta grubunda anlamlı olarak azaldığı görüldü (p<0.001, p<0.001 ve p<0.001, sırasıyla). Tablo 2 ise kontrol ve hasta gruplarının oksidan ve antioksidan parametreleri verilmiştir. Plazma ve eritrosit MDA değerlerinin hasta grubunda anlamlı olarak yüksek bulundu (p<0.001, p<0.001 ve p<0.001, sırasıyla). Buna rağmen eritrosit GSH düzeyleri, eritrosit SOD ve CAT aktiviteleri hasta grubunda anlamlı olarak düşük olduğu belirlendi (p<0.001, p<0.001 ve p<0.001, sırasıyla). Serum eser element konsantrasyonları Tablo 3'te verilmiştir. Kontrol grubu ile karşılaştırıldığında hasta grubunda serum Fe ve Zn konsantrasyonlarının düşük, Cu konsantrasyonlarının ise yüksek olduğu belirlendi (p<0.001, p<0.001 ve p<0.001, sırasıyla).

Tablo 1: Kontrol ve beta talasemi minör hasta gruplarına ait istatistiksel yaş, cinsiyet, Hct, Hb ve eritrosit sayısı değerleri

Tablo 2: Kontrol ve beta talasemi minör hasta gruplarına ait istatistiksel plazma ve eritrosit MDA, eritrosit GSH, eritrosit SOD ve eritrosit CAT aktivitesi değerleri

Tablo 3: Kontrol ve beta talasemi minör hasta gruplarına ait istatistiksel serum Fe, Cu ve Zn değerleri

Pearson korelasyon analizi ile parametreler arasındaki ilişki incelendiğinde hasta grubunda plazma MDA ile serum Cu düzeyleri arasında pozitif bir ilişkinin varlığı belirlenmiştir(r=0.457;p<0.01). Yine Hct'in hemoglobin ve eritrosit sayısı arasında pozitif bir ilişkinin varlığı görülmüştür (r=0.774, p<0.01; r=0.768, p<0.01). Eritrosit GSH ile serum Fe değerleri arasında negatif bir ilişki saptanmıştır (r=-.0.342, p<0.05). Plazma MDA değerleri ile Hct, hemoglobin ve eritrosit sayısı arasında da negatif bir ilişkinin varlığı belirlenmiştir (r=-0.351, p<0.05; r=-0.419, p<0.05; r=-0.499, p<0.05). Serum Cu konsantrasyonları ile Hct ve eritrosit sayısı arasında negatif bir korelasyon olduğu saptanmıştır (r=-0.603, p<0.01; r=-0.567; p<0.01).

Kontrol grubunda ise plazma MDA'nın eritrosit GSH, serum Fe konsantrasyonları ve eritrosit SOD aktivitesi arasında negatif bir korelasyon (r=-0.392, p<0.05; r=-0.329, p<0.05; r=-0.359,p<0.05) saptanmıştır. Serum Fe konsantrasyonu ile eritrosit CAT aktivitesi arasında negatif bir ilişkinin varlığı görülmüştür (r=-0.411, p<0.05). Ancak serum Zn ile eritrosit SOD aktivitesi arasında pozitif bir korelasyon saptanmıştır (r=0.446, p<0.01).

Çalışmamızda BTM'lü hastalarda antioksidan parametrelerden olan GSH, SOD ve CAT, ve oksidatif hasarı gösteren lipid peroksidasyon markeri olan MDA, eser elementlerden Fe, Cu ve Zn düzeyleri ölçülerek aralarındaki ilişkiler araştırıldı. Literatürde BTM tanısı konmuş hastalarda oksidatif hasara ilişkin çalışmalar oldukça sınırlı sayıda bulunmasına rağmen, çeşitli çalışmalarda demir eksikliği anemisi, major alfa ve beta talasemili hastalarda oksidatif stresin arttığını gösterilmiştir ^1,3-5. Oksidatif hasar, çeşitli hastalıklarda ve kanser türlerinde birçok patofizyolojik sürecin erken evrelerinde önemli rol oynamaktadır. Talasemi otozomal resesif geçiş gösteren heterozigot formda taşıyıcılığa, homozigot formda hastalığa yol açan kronik hemolitik bir anemidir. Globin zincirlerinin yapımındaki şiddetli dengesizlikler farklı talasemi fenotiplerinin ortaya çıkmasına yol açmaktadır. Talasemik eritrositlerin ROT ile oluşan oksidatif hasarı, lipid peroksidasyonu, protein oksidasyonu ve antioksidan savunma sistemi bileşenleri ile belirlenebilir. Talasemili hastalarda globin zinciri sentezine bağlı defektlerden dolayı eritrosit membranı oksidatif hasara maruz kalmaktadır. Morfolojik, biyokimyasal ve metabolik değişikliklerden dolayı talasemik eritrosit membranındaki hasar sonucu anemi ortaya çıkmaktadır. Vives ve ark. tarafından BTM'lü hastalarda oksidatif hasarın arttığını göstermişlerdir ²³. Organizmada pek çok hücrede olduğu gibi eritrositlerde de ROT üretimine neden olan kaynaklar vardır. Eritrositlerde bulunan SOD ve CAT gibi antioksidan enzimler hücre içinde süperoksit ve hidrojen peroksitin birikmesini engellemektedirler. Anemi ve talasemilerde yapılan çalışmalarda SOD ve CAT aktivitelerine ait çelişkili bulgular mevcuttur ^6,9-12. Çalışmamızda BTM'lü hastaların eritrosit SOD ve CAT enzim aktivitesinin kontrol grubuna göre düşük olduğu gözlendi. Bu azalmanın artan oksidatif stres nedeniyle antioksidan savunma sisteminin yetersiz kaldığını göstermektedir. Artan oksidatif stres, SOD ve CAT aktivitelerindeki değişikliği beraberinde getirebilir. Araştırmamızda SOD ve CAT enzimlerinin aktivitesinde görülen azalma, serbest oksijen radikallerinin tam olarak detoksifiye edilemeyeceği ve bunun sonucunda da eritrosit membranı ve diğer hücresel yapılarda ciddi hasarın ortaya çıkması ile açıklanabilir.

GSH enzimatik olmayan bir antioksidan olup, eritrositlerin en önemli indirgeyici ajanı olarak hemoglobini oksidasyondan, eritrosit membranını da lipid peroksidasyonundan korumaktadır. Yılmaz ve ark. demir eksikliği anemisinde GSH miktarının azaldığını göstermişlerdir ⁵. Çalışmamızda eritrosit GSH düzeylerinin hasta grubunda kontrol grubuna göre düşük, plazma ve eritrosit MDA düzeylerinin yüksek olduğu gözlendi. Selek ve ark. yaptıkları çalışmada BTM tanılı hasta grubunda kontrollere göre antioksidan enzim olan paraoksanaz ve arilesteraz aktivitelerinin serumda azaldığını, serum lipid hidroperoksit düzeylerinin arttığını saptamışlardır ¹. BTM'lü hastalarda GSH düzeyinin azalması ve MDA düzeylerinin artması talasemik eritrositlerin oksidatif hasara maruz kaldıkları göstermektedir.

SOD enziminin aktivitesi için esansiyel elementlerden olan Cu ve Zn, CAT enziminin de yapısında yer alan Fe, antioksidan sisteme önemli katkıda bulunurlar. Cu aynı zamanda GSH ile ilişki bir metaldir. Eritrositlerde Cu transportunda GSH önemli rol oynamaktadır. GSH yapısında bulunan SH grupları birçok metale affinite göstermekte, metallerin reaksiyona girmesini azaltabilir ya da konjugat oluşturarak hücre dışına atılmalarına neden olabilir ¹⁵. Cu, Fe'in bağırsaklardan emilimi ve dokulardan plazmaya dağılımını etkilemektedir. Ayrıca Fe'in Hb oluşumunda kullanılabilmesi ve eritrosit yapımı için gerekli bir elementtir. Zn metabolik olaylarda protein, karbonhidrat, enerji, nükleikasit, lipid ve heme sentezinde, gen ekspresyonu, doku sentezi ve embriyogenezde önemli roller üstlenmiştir ¹³. Ayrıca Zn hücre membranı ve damar endotelinin stabilizasyonunu sağlamaktadır. Redoks aktivitesi olmadığı için bağlandığı proteini dayanıklı hale getirir. Oysaki redoks aktif metaller olan Fe ve Cu RNA ve DNA'a kilitlenir ve radikal reaksiyonları başlatır ve bu reaksiyonlar nükleikasitlerin hasara uğramasına neden olur. Cu ve Fe hidroksil radikal oluşumunu arttırarak lipid peroksidasyonuna neden olurken, Zn lipid peroksidasyonunu engelleyen bir metal olarak görev almaktadır. Redoks aktif geçiş metallerinden olan Fe ve Cu oksidatif hasarı arttırdığını gösteren ya da eksikliklerinde antioksidan savunmanın azaldığını gösteren bulgular mevcuttur ¹⁴,²⁴,²⁵. Beta talasemili hastalarda demir yüklemesi sonucunda serum Fe konsantrasyonlarının artışına bağlı olarak hücre ve organel membranlarında peroksidatif hasarın arttığı gösterilmiştir ¹⁷. Talasemik hasta grubunda sağlıklı kontrol grubuna göre serum MDA ve protein karbonil düzeylerinin arttığı, A ve E vitamini, β-karoten ve likopen gibi antioksidan miktarlarını azaldığı saptanmıştır ¹⁷. Rao ve ark. Fe eksikliğinde karaciğer dokusunda MDA konsantrasyonlarının azaldığını belirtmişlerdir ¹². Beydoğan ve ark. demir eksikliği anemisi tanısı konmuş bir hastada Fe ve Zn preparatı tedavisi ile anemi tablosunun düzeldiğini tespit etmişlerdir ²⁶. Öktem ve ark. yaptıkları çalışmada çocuklarda beslenme alışkanlıklarına bağlı olarak hematolojik parametreler ile Fe ve Zn elementleri arasındaki ilişkiyi araştırmışlardır ²⁷. Sosyoekonomik düzeyleri iyi olan çocuklarda sosyoekonomik düzeyleri kötü olan çoçuklara göre Fe ve Zn düzeyleri ile hematokrit değerlerinin anlamlı olarak yüksek olduğunu belirlemişlerdir. Hematolojik parametreler ile eser elementler arasında herhangi bir ilişki görülmemiştir. Ayrıca gastrointestinal sistemden Zn absorpsiyonu Cu ile yarışma halindedir. Çalışmamızda beta talasemik hasta grubu ile kontrol grubu karşılaştırıldığında hastalarda Fe ve Zn miktarının azaldığı, Cu miktarlarının da arttığı belirlendi. Ayrıca hasta grubunda plazma MDA ile serum Cu düzeyleri arasında pozitif, eritrosit GSH ile serum Fe değerleri arasında negatif bir ilişki saptanmıştır. Kontrol grubunda ise plazma MDA'nın eritrosit GSH, serum Fe konsantrasyonları ve eritrosit SOD aktivitesi arasında negatif bir korelasyon saptanmıştır. Serum Fe konsantrasyonu ile eritrosit CAT aktivitesi arasında negatif bir ilişkinin varlığı görülmüştür. Ancak serum Zn ile eritrosit SOD aktivitesi arasında pozitif bir korelasyon saptanmıştır. Bulgularımız BTM'lü hasta grubunda Zn, Cu ve Fe düzeylerindeki bu değişikliklerin artan oksidatif stresten kaynaklandığı düşünülmektedir. Ayrıca kontrol grubunda eser element ve antioksidan enzim aktiviteleri arasındaki ilişki normal hemoglobin yapısına ve miktarına sahip olmaları nedeniyle hasta grubundaki oksidatif strese göre daha az maruz kalması, antioksidan sistem parametreleri ile eser element düzeylerinin normal fizyolojik sınırlarda bulunmasıyla açıklanabilir.

Hematokrit, hemoglobin ve eritrosit sayısı hasta grubunda kontrol grubuna göre anlamlı olarak düşük bulundu. Selek ve ark. yaptıkları çalışmada BTM'lü hasta grubunda hemoglobin, hematokrit, MCV değerlerinin anlamlı olarak azaldığını göstermişlerdir ¹. Hasta grubunda plazma MDA değerleri ile Hct, hemoglobin ve eritrosit sayısı arasında negatif bir korelasyon, serum Cu konsantrasyonları ile Hct ve eritrosit sayısı arasında da negatif bir korelasyon olduğu saptanmıştır. Bu bulgular yapılan çalışmalarda belirtilen artmış oksidatif streste kan parametreleri üzerine olan etkileri göstererek bizim bulgularımızı destekler niteliktedir.

Çalışmamızın bulguları doğrultusunda artan oksidatif stres ve buna bağlı olarak antioksidan sistemdeki zayıflama ve eser element konsantrasyon dengesindeki değişikliklerde BTM'lü hastalarda görülen anemiye karşı antioksidan sistemin güçlendirilmesi ve azalan Zn ve Fe miktarlarının takviyesi ile katkıda bulunabileceği ileri sürülebilir. BTM'lü hastalarda ortaya çıkan anemiye karşı eser element ile oksidan/antioksidan sistemler arasındaki dengeyi sağlayan mekanizmaların daha iyi açıklanabilmesi için ileri çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır.