Alzheimer hastalığı patogenezinde arsenik ve selenyumun rolünün saç ve tırnak örneklerinde değerlendirilmesi
The evaluation of roles of arsenic and selenium in alzheimer disease pathogenesis using hair and nail samples
Yazar: BURAK KÜTÜK
Danışman: PROF. DR. EMEL KÖSEOĞLU
Erciyes Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Nöroloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2016
Konu: Nöroloji = Neurology
Dizin: Alzheimer hastalığı = Alzheimer disease ; Arsenik = Arsenic ; Patojenler = Pathogens ; Saçlar = Hair ; Selenyum = Selenium ; Tırnaklar = Nails

Özet:
Amaç: Bu çalışmada, farklı klinik evrelerdeki Alzheimer hastaları ile sağlıklı kontrol grubunun saç ve tırnak örneklerinde arsenik (As) ile selenyum (Se) düzeyleri incelenerek Alzheimer Hastalığı (AH) ile ilişkileri belirlenmeye çalışılmıştır. 
Gereç ve yöntem: On dört hafif, 18 orta, 8 ağır düzeyde olmak üzere toplam 40 Alzheimer hastası ile yaş ve cinsiyetleri uyumlu, demans tanısı dışlanmış 40 sağlıklı kontrol vakası çalışmaya alındı. Çalışma grupları arasında yaş, cinsiyet, eğitim durumu, yaşadıkları çevre ve vücut-kitle indexleri (BMI) açısından anlamlı bir fark yoktu. Çalışmaya katılanların saç ve tırnaklarındaki As ve Se düzeyleri İndüktif Eşlemeli Plazma Kütle Spektrometrisi (ICP-MS) cihazı ile ölçüldü. Alzheimer hastalarının saç ve tırnaklarındaki As ve Se düzeylerinin sağlıklı kontrol vakalarına göre değişiklik gösterip göstermediği ve As ile Se düzeyleri arasında anlamlı bir ilişki olup olmadığı incelendi. Bunun yanında hastalığın evrelerine göre As ile Se düzeylerinin değişimi ve birbirleriyle ilişkisi değerlendirildi. Hasta ile kontrol grubu arasında ve farklı klinik evrelerdeki hasta grupları arasında As ve Se düzeylerinin farklılığı, verilerin özelliklerine göre tek yönlü-ANOVA, Mann-Withney-U ve Kruskal-Wallis varyans analizi testleri kullanılarak değerlendirildi. Çalışma gruplarının saç ve tırnaklarında ölçülen As ile Se düzeylerinin birbiriyle ilişkileri Spearman korelasyon testi ile incelendi. Saç ve tırnakta ölçülen As ile Se düzeylerinin hastaları kontrollerden ne doğrulukta ayırt edebildiği Receiver Operating Characteristic (ROC) eğrisiyle analiz edildi. Ayrıca Youden indexi ile As'nin hastalık açısından belirleyici olduğu eşik (cut-off) değerler belirlenerek, bunların AH açısından spesifitesi, sensitivitesi, pozitif ve negatif prediktif değerleri hesaplandı.
Bulgular: Çalışmada hem saç, hem de tırnakta ölçülen As ve Se düzeylerinin hasta grubunda, sağlıklı kontrollere kıyasla anlamlı şekilde arttığı gözlendi (p<0.001). Farklı klinik evredeki hasta grupları değerlendiridiğinde; saçta ölçülen As ve Se düzeylerinin hafif ve ağır evrelerde, orta evreye kıyasla anlamlı yüksek olduğu saptandı (p<0.005). Tırnak örneklerinde ise ağır evre hasta grubunda ölçülen As ve Se düzeyleri, diğer evrelere göre anlamlı yüksek izlendi (p<0.005). Kontrol grubunda As ile Se düzeyleri arasında anlamlı bir ilişki bulunmazken; hasta grubunun hem saç (p=0.01), hem de tırnak (p<0.001) örneklerinde As ile Se düzeyleri arasında pozitif bir ilişkinin olduğu tespit edildi. Bu ilişki evrelere göre değerlendirildiğinde ise, sadece orta evredeki hastaların saçlarında ölçülen As ile Se düzeyleri arasındaki ilişkinin anlamlı olduğu gözlendi (p=0.04). Hasta ve kontrol grubunun saç ve tırnaklarında As ve Se düzeyleri ile çalışmaya katılanların yaşı, hastalık süresi veya vücut-kitle indexi (BMI) arasında anlamlı bir ilişki gözlenmedi. ROC analizi ile değerlendirildiğinde; saç As, saç Se, tırnak As ve tırnak Se ölçümlerinin eğri altında kalan alanlarının (AUC) hepsinin anlamlı düzeyde (>0.90) ve ayırt ediciliklerinin benzer şekilde yüksek olduğu saptandı. Saç ve tırnaktaki As düzeylerinin AH için diagnostik olan eşik değerleri saçta 1.45 μg/g, tırnakta ise 1.18 μg/g olarak tespit edildi.
Sonuç: Alzheimer hastalarının saç ve tırnaklarında As ile Se düzeylerinin anlamlı artış göstermesi, AH patogenezinde bu elementlerin rolünün olabileceğini desteklemektedir.  Ayrıca As ve Se düzeylerinin ağır evre hastalarda daha yüksek izlenmesi hastalığın progresyonunda rol oynayabileceklerini düşündürmektedir. Hasta grubunun hem saç, hem de tırnaklarında As ile Se arasında gözlenen fakat kontrol grubunda görülmeyen pozitif ilişki, bu iki elementin AH sürecinde ilişkili olduklarını, koordine şekilde etki gösterdiklerini ortaya koymaktadır. Bunun yanında vücutta toksik etki gösterdiği ve birçok hastalıkla ilişkili olduğu bilinen As'nin AH açısından belirlenen eşik değerleri, As maruziyetinin önlenmesi açısından çevresel tedbirlerin alınmasında ve ileride hastalığın gelişimini önlemede katkı sağlayabilir.

Abstract:
Objective: In this study, it is aimed to determine the relationships of arsenic (As) and selenium (Se) by examining their levels in hair and nail samples of Alzheimer Disease (AD) patients and healthy control subjects.
Materials and methods: Forty AD patients, consisting 14, 18 and 8 patients within disease stages of mild, moderate and severe respectively, and age-sex matched 40 healthy control subjects were involved into the study. There were not any difference between the study groups in regards to age, sex, education level, living environment and body mass index (BMI). As and Se levels in all participants were measured by using Inductively Coupled Plasma Mass Spectroscopy (ICP-MS) device. The differences between the levels of As and Se in hair and nail samples of AD patients and healthy control subjects and, any significant relationship between As and Se levels were investigated statistically. The differences between As and Se levels of the patients and the control group and among the patient subgroups with different clinical stages were examined by using one way ANOVA, Mann-Withney U test or Kruskal-Wallis variance analysis tests in accordance to the properties of the obtained data. The relationships between As and Se levels in the study groups were evaluated by Spearman correlation analysis test. The precisity of hair and nail levels of As and Se in differentiating the patients from the healthy subjects was analysed with Receiver Operating Characteristic (ROC) curve. Additionally, by using Youden index; most probable causative levels of As in hair and nail, in other words, cut off levels were indicated and their specifity, sensitivity, positive and negative predictive levels were calculated in relation to AD.
Results: In the study, it was observed that the levels of both hair and nail As and Se levels in the patient group increased with respect to the healthy control group (p<0.001). In the evaluation of patient subgroups with different clinical stages of the disease, it was found that hair As and Se levels in mild and severe stages were significantly higher than those in moderate stage (p<0.005), while nail As and Se levels in severe stage were higher than those in other stages (p<0.005). A positive relation between As and Se levels in both hair (p=0.01) and nail samples (p<0.001) was found in the patient group, while no such a relation was present in the healthy control group. When the relations between As and Se were investigated in the patient subgroups, a significant relationship (p=0.04) was detected only in the moderate stage of the disease. No significant relationship of As and Se levels to age, disease duration or BMI was detected in the study groups. In ROC evaluation, it was found that area under the curve for hair As or Se amounts in hair or nail samples were all at significant level (>0.90) and their differential significance were similarly high. The cut off levels of As for the diagnosis of AD were calculated as 1.45 µg/gr for hair and 1.18 µg/gr for nail samples.
Conclusion: The increasement of As and Se levels in hair and nail samples of AD patients supports the idea that these elements take role in the pathogenesis of the disease. Additionally, the observance of more higher As and Se levels makes us to think that these elements may be important in the progression the disease. The presence of a positive relation between As and Se levels in both hair and nail samples of the patients and; the absence of a similar relation in the control group show us that these elements affect AD process in some relationed and coordinated ways. Moreover, as As is toxic to the body and a causative factor in many diseases, the calculation of cut off values of As in relation to AD diagnosis would be important for taking environmental precaution measurements and preventing the progression of AD.