Hızlı ventriküler yanıtlı atriyal fibrilasyon ile acil servise gelen hastaların tedavilerinde diltiazem etkinliğinin CYP2D6 gen polimorfizmi ilişkisi
The relationship of diltiazem activity with CYP2D6 gene polymorphism in patients presenting to the emergency service with rapid ventricular response atrial fibrillation
Yazar: MEHMET ULUTÜRK
Danışman: DOÇ. DR. ATAKAN YILMAZ
Pamukkale Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Acil Tıp Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2022
Konu: Acil Tıp = Emergency Medicine ; Genetik = Genetics ; Kardiyoloji = Cardiology
Dizin: Acil servis-hastane = Emergency service-hospital ; Acil tıp = Emergency medicine ; Atriyal fibrilasyon = Atrial fibrillation ; Diltiazem = Diltiazem ; Enzimler = Enzymes ; Kalp hastalıkları = Heart diseases ; Polimorfizm-genetik = Polymorphism-genetic ; Sitokromlar = Cytochroms

Özet:
Atriyal fibrilasyon, dünya çapında en sık görülen aritmidir. Acil servislere nefes darlığı, halsizlik, baş dönmesi gibi şikayetlerle başvuran hastaların ritm analizlerinde hızlı ventriküler yanıtlı atriyal fibrilasyona rastlanabilmektedir. Bu hastaların hız kırıcı tedavilerinde diltiazem ve verapamil gibi non-dihidropiridin grubu kalsiyum kanal blokörleri, beta blokörler ve digoksin gibi ilaçlar kullanılmakta, ancak zaman zaman yeterli hız kırıcı etkinlik sağlanamamaktadır. Diltiazem, sitokrom enzimleri tarafından metabolize edilen bir ajandır ve faz I reaksiyonlarında esterazlar, CYP3A4 ve CYP2D6 gibi enzimler rol oynar. CYP2D6, diltiazemin O-demetilasyon aşamasında rol oynar ve yüksek oranda polimorfik bir enzimdir. Gelişen polimorfizmler neticesinde ilaç metabolizmasında değişiklikler meydana gelir. İlacın yıkımı azalır ve yeterli tedavi etkinliği sağlanamaz. Ya da ilaç yıkımı artar ve metabolitlerinin plazma konsantrasyonlarındaki artışına bağlı olarak çeşitli yan etkiler ortaya çıkar. 
Çalışmamızın amacı; hızlı ventriküler yanıtlı atriyal fibrilasyon saptanan hastalarda diltiazem etkinliğinin CYP2D6 enziminin genetik polimorfizmi ile ilişkisini araştırarak ilaç etkinliğini etkileyebilecek genetik faktörleri incelemek ve bu sayede hastaların uygun tedavi almasını sağlayabilmek ve hastaların acil servislerde bekleme süresini kısaltabilmektedir. 
Çalışmamızda; hızlı ventriküler yanıtlı atriyal fibrilasyon ile gelen 87 hastada normal fonksiyonel allel olan ancak normal gene göre etkinliği azalmış olan *2 alleli, fonksiyonel olmayan *3 ve *4 allelleri ve fonksiyonu azalmış olan *10 allelinin varlığında diltiazemin hız kırıcı etkinliğini araştırdık. Aynı zamanda hasta grubundaki 87 gönüllü ile kontrol grubundaki 100 gönüllü arasındaki allel frekanslarını karşılaştırdık. Hastaların isimleri, yaşları, atriyal fibrilasyon öyküleri, diğer hastalıkları, antiaritmik ve antikoagülan ilaç kullanımları, ilaç uygulamadan önceki vital bulguları kayıt altına alındı. Elektrokardiyografileri elektronik sisteme kaydedildi. Hastaların tedavileri ve yan etkiler bir araştırma görevlisi, bir öğretim üyesi ve bir hemşire tarafından takip edildi. Genomik DNA izolasyonu standart fenol kloroform yöntemiyle yapıldı. Hastalardan etilendiamin tetraasetik asit (EDTA) içeren tüplere 10 mL kan örneği alındı ve analiz edilene kadar -20oC'de saklandı. DNA, genomik DNA kitleri ile izole edildi ve CYP2D6*2, *3, *4 ve *10 allelleri PCR yöntemiyle analiz edildi. 
Yapılan güç analizi sonucunda, diltiazem tedavisi alan hasta grubunda %20, kontrol grubunda % 5 polimorfizm saptama öngörüsüyle % 80 güç ve % 95 güven aralığında, çalışmaya 164 kişi alındığında (hasta grubu için 82, kontrol grubu için 82) %95 güvenle % 80 güç elde edileceği hesaplanmıştır. Veriler SPSS 25.0 paket programıyla analiz edilmiştir. Sürekli değişkenlerin normal dağılıma uygunluğu histogram grafikleri ve Shapiro Wilk testi, kategorik değişkenlerin analizinde Pearson Ki Kare ve Fisher's Exact Testleri, normal dağılım göstermeyen sayısal veriler için, iki grup arasındaki farklılıklarının değerlendirilmesinde Mann Whitney U Testi, ikiden fazla ölçüm alınan incelemelerde, normal dağılım gösteren sürekli değişkenlerinin karşılaştırılmasında, tekrarlı ölçümlerde Varyans Analizi (post hoc: Bonferroni testi); normal dağılıma uymayan sürekli değişkenlerinin karşılaştırılmasında Friedman Testi (post hoc: Bonferroni düzeltmeli Wilcoxon Eşleştirilmiş iki örnek testi) kullanıldı. P-değerinin 0,05'in altında olduğu durumlar istatistiksel olarak anlamlı sonuçlar şeklinde    değerlendirildi.
Çalışmamızda; normal gen (wt/wt) taşıyan bireylerde bir veya iki doz diltiazem uygulaması sonrası yeterli hız kontrolünün sağlanması durumu wt/*2, wt/*4 ve wt/*10 heterozigot genini taşıyan bireylere göre istatistiksel olarak anlamlı şekilde yüksektir (p=0,003, p=0,0001, p=0,0001). Öte yandan normal gen (wt/wt) taşıyan bireylerde bir veya iki doz diltiazem uygulaması sonrası yeterli hız kontrolünün sağlanması durumu ile wt/*3 heterozigot genini taşıyan bireyler arasında istatistiksel olarak belirgin farklılık saptanmamıştır (p=0,225). Genotipler açısından bakıldığında *1/*2 genotipine sahip bireylerde ilacın etkili olduğü görülürken, *2/*10 ve *3/*4 genotipine sahip bireylerde yeterli hız kırıcı etki sağlanmamıştır.
Sonuç olarak; CYP2D6'daki genetik polimorfizmler diltiazem metabolizmasını ve ilaç etkinliğini etkileyebilir. Bu çalışma daha büyük popülasyonlarda yapılacak çalışmalarla desteklenmelidir.
Anahtar Kelimerler: diltiazem, sitokrom enzimleri, genetik polimorfizm, atriyal fibrilasyon, hız kontrolü

Abstract:
Atrial fibrillation is the most common arrhytmia worldwide. Atrial fibrillation with rapid ventricular response can be found in the rhythm analyzes of patients who apply to emergency services with complaints such as shortness of breath, weakness and dizziness. Drugs such as non-dihydropyridine calcium channel blockers (diltiazem and verapamil), beta blockers and digoxin are used for the heart rate management of these patients. However, sufficient rate control sometimes can not be achieved. Diltiazem is an agent that metabolized by cytochrom enzymes. It is metabolised by esterases, CYP3A4 and CYP2D6 in phase I reaction. CYP2D6 is involved in the O-demethylation step of diltiazem metabolism and is a highly polymorphic enzyme. As a result of polymorphisms, some changes occur during drug metabolism. The catabolism of the drug decreases and adequate treatment efficiency can not be achieved or the drug catabolism increases and various adverse effects occur depending on the increase in plasma concentrations of its metabolites.
The aim of our study is to investigate the relationship between diltiazem activity and the genetic polymorphism of the CYP2D6 enzyme in patients with atrial fibrillation with rapid ventricular response, to examine genetic factors that may affect drug effectiveness, and thus to ensure that patients receive appropriate treatment and to shorten the waiting time of patients in emergency services.
In our study, we investigated the effectiveness on rate control of diltiazem in the presence of the *2 allele that is a normal functional allel but has a reduced activity compared to the normal gene (wt/wt or *1/*1), *3 and *4 alleles that are non-functional alleles and *10 allel that has a reduced activity in 87 patients with atrial fibrillation with rapid ventricular response. Also we compared the frequency of alleles between 87 volunteers in patient group and 100 volunteers in control grup. Names, genders, ages, history of atiral fibrillation and other diseases of patients, use of antiarrhytmic and anticoagulant drugs, vital signs before drug administration were recorded. Electrocardiograms of patients were recorded in electronical system. Treatment of patients and adverse effects of diltiazem were followed up by a research assistant, a lecturer and a nurse. Genomic DNA isolation was done with the standart phenol chloroform method. 10 mL blood sample was drawn in Vacutainer tubes containing ethylenediamine tetra-acetic acid (EDTA) and kept frozen at -20oC until analysis. DNA was isolated with genomic DNA purification kit. Genotype analyses for the CYP2D6*2, *3, *4 and *10 alleles were performed by PCR.
As a result of the power analysis, when 164 people were included in the study (82 people for the control group and 82 people for the patient group), %80 power was obtained with a prediction of %20 polymorphism in the patient group receiving diltiazem treatment and %5 in the control group, with %80 power and %95 confidence interval is calculated. The data were analyzed with the SPSS 25.0 package program. 
We used histogram graphs and Shapiro Wilk test for conformity of continous variables to distribution, Pearson Chi-Square and Fisher's Exact Test in the analysis of categorical variables, the Mann Whitney U Test to evaluate the differences between the two groups for numerical data that did not show normal distribution, Analysis of Variance in Repeated Measurements (post hoc: Bonferroni test); Friedman test (post hoc: Wilcoxon Paired two-sample test with Bonferroni correction) to compare continous variables that did not fit the normal distribution. Cases with a P-value below 0.05 were considered as statistically significant results.
In our study, adequate rate control after one or two doses (if necessary) of diltiazem in individuals carrying the normal gene was statistically significiantly higher than the individuals carrying the wt/*2, wt/*4 and wt/*10 heterozygous genes (p=0.003, p=0.0001 and p=0.0001 respectively). On the other hand, there was no statistically significant difference between the individuals carrying the normal gene (wt/wt) and the individuals carrying the wt/*3 heterozygous gene (p=0.225). In terms of genotypes, it was observed that the drug was effective in individuals with *1/*2 genotype, while sufficient heart rate drop was not achieved in individuals with *2/*10 or *3/*4 genotypes.
As a result, genetic polymorphisms in CYP2D6 can affect diltiazem metabolism and its effect on heart rate. This study should be supported by other studies in larger populations.
Key words: diltiazem, cytochrom enzymes, genetic polymorphism, atrial fibrillation, rate control