Assoziation des sCD14-Serumspiegels mit klinischen Parametern bei Patienten mit Chronisch obstruktiver Lungenerkrankung

Abstract

Zusammenfassung Hintergrund: Die Chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) ist eine komplexe inflammatorische Erkrankung der Lunge, welche mit einer nicht reversiblen Beeinträchtigung der Lungenfunktion einhergeht. Die steigende Prävalenz der Erkrankung zeigt sich insbesondere auch in der Zunahme der Krankheitskosten, welche durch häufige Hospitalisationen aufgrund von Exa-zerbationen verursacht werden. Wiederholte Exazerbationen führen zudem zu einer deutlich schlechteren Lebensqualität und negativen Krankheitsprognose. Daher ist die stetige Suche nach spezifischen Markern grundlegend, welche eine Krankheitsprognose oder Anfälligkeit gegenüber Exazerbationen anzeigen und somit zur Prävention einer Exazerbation dienen können. Die lösliche Form des Oberflächenproteins CD14, sCD14, wurde bisher als stimulierender und hemmender Entzündungs- und Immunmarker für zahlreiche chronische inflammatorische Erkran-kungen untersucht. Dabei ist insbesondere die Funktion der Lipopolysaccharid-Erkennung, dem Hauptbestandteil der äußeren Zellwand von Gram-negativen Bakterien, durch sCD14 nachgewiesen worden. Ziel dieser Studie war es, sCD14 mit klinischen Parametern von COPD-Patienten zu unter-suchen, um einen möglichen prognostischen Marker für die Erkrankung zu identifizieren.

Methode: Es wurden 56 Probanden mit diagnostizierter COPD unterschiedlicher GOLD-Stadien an der pneumologischen Universitätsklinik des Saarlandes im Rahmen der PULMOHOM-Studie rekru-tiert. Nach Erhebung der anamnestischen und klinischen Daten in einem standardisierten Fragebo-gen wurden Proben zur Ermittlung des sCD14-und LPS-Serum-Spiegels entnommen. Diese wurden nach Zentrifugation mittels Fluoreszenz-Immunoassay im Human Magnetic Luminex® Screening analysiert. Im Anschluss wurde die Korrelation der sCD14-Werte mit biologischen Merk-malen der Probanden, dem Rauchverhalten sowie dem Schweregrad der COPD-Erkrankung und der Anzahl an Exazerbationen untersucht. In der multivariaten Regressionsanalyse wurde die Ein-flussstärke der einzelnen Parameter auf den sCD14-Serumspiegel erhoben. Ergebnis: Insgesamt wurden die Daten von n=24 weiblichen und n=32 männlichen Probanden aus-gewertet, wobei bei 60,7% (n=34) ein GOLD-Stadium IV vorlag. Bei den biologischen Personen-merkmalen korrelierte nur das Alter positiv signifikant mit dem sCD14-Spiegel (r=0,322, p=0,020). Im t-Test für Mittelwertvergleiche bei unabhängigen Stichproben zeigte sich ein signifikanter Unterschied des sCD14-Spiegels zwischen den Gruppen mit (n=10) oder ohne Diabetes (n=36). Hierbei wiesen Probanden mit Diabetes mellitus signifikant höhere sCD14-Werte auf (T(54)= 2.028, p<0.05). Es zeigte sich kein signifikanter Zusammenhang zwischen dem Rauchverhalten oder dem COPD Stadium nach GOLD/ABCD der Probanden und dem sCD14-Spiegel. In der linearen Regres-sionsanalyse zeigte sich, dass ein niedrigerer sCD14-Spiegel unabhängig vom Schweregrad der COPD sowie der Lungenfunktion als signifikanter Einflussfaktor mit der Exazerbationshäufigkeit pro Jahr assoziiert ist (F (7,42) =3,338, p=0,005). Dies stellte sich nicht für den LPS-Serumspiegel dar. Schlussfolgerung: In Zusammenschau der Ergebnisse konnten wir erstmals nachweisen, dass der sCD14 Serumspiegel signifikant mit der Exazerbationshäufigkeit der COPD-Patienten korreliert. So zeigten Probanden mit niedrigen sCD14-Werten häufiger Exazerbationen. Zum einen könnte die Exazerbations-Anfälligkeit dieser COPD-Patienten, durch den hierbei verringerten antiinflammatorischen und protektiven Effekt von sCD14 verursacht sein. Zum anderen besteht die Möglichkeit, dass es durch häufige LPS-Kontakte zu Verbrauch von sCD14 und „Desensibilisierung“ des Individuums gegenüber LPS mit konsekutiv verringerter Immunabwehr kommt.

Abstract Background: Chronic obstructive pulmonary disease is a complex inflammatory disease of the lung, which implicates a non-reversible decrease of lung function. The growing prevalence of the disease is particularly shown in the increase of the medical expenses, which result from the frequent hospi-talization caused by exacerbations. Frequent exacerbations lead to reduced quality of life and worse clinical outcome. Therefore, a constant search for predictive biomarkers is fundamental, which show a certain susceptibility to exacerbations and may function as a preventive instrument. sCD14 has been examined as a stimulating and inhibiting inflammation- and immune marker for many chronic inflammatory diseases. In this context the detecting function of LPS, a surface protein of gram-negative bacteria by sCD14, is primary. The aim of this study was to investigate the correla-tion between clinical parameters of COPD patients and their sCD14 serum level in order to identificate a potential prognostic serum marker. Methods: We investigated 56 patients with diagnosed COPD in different GOLD stadiums at the Pneumological University medical center of Saarland within the PULMOHOM study in ambulant and stationary setting. Besides the elicitation of anamnestic and clinical data, we collected serum samples to measure the sCD14- and LPS serum-levels. After centrifugation the serum samples were analyzed by fluorescence-immunoassay in the Human Magnetic Luminex® screening tool. After-wards the correlation between the sCD14-serum levels and parameters as biological features, the smoking behavior, the degree of severity of disease and the incidence rate of exacerbations was investigated. A multivariate logistic regression analysis was performed to measure the strength of influence among the parameters on the sCD14 serum levels. Results: In total data from n=24 female and n=32 male patients were analyzed, whereas 60,7 % (n=34) of the probands classified as GOLD-stadium IV. Among patients’ biological characteristics only age correlated positively significant with the sCD14 serum level (r=0,322, p=0,020). In the group comparison performing independent t-test, it is shown that patients with diabetes (n=10) had significant higher sCD14 serum levels than those without diabetes (n=36) (T(54) = 2.028, p<0.05). There was no significant correlation between smoking behavior as well as the COPD disease stadi-um of the probands according to GOLD/ABCD classification and the sCD14 serum level. In the lo-gistic regression analysis, considering COPD disease stadium and lung function, a significant corre-lation between low sCD14 serum levels and high incident rate of exacerbations per year was con-firmed (F (7,42) =3,338, p=0,005). There was no significant correlation between LPS serum level and incident rate of exacerbations.

Conclusion: Based on this study we had shown for the first time that the sCD14 serum level signifi-cantly correlates with the incident rate of exacerbations of COPD patients. Individuals with lower sCD14 serum levels suffer from exacerbations more frequently. The susceptibility to exacerbations could be caused by the missing anti-inflammatory and protective effect of sCD14. On the other hand, frequent LPS exposure could deplete sCD14 in the serum and “desensitize” the individual against LPS and therefore cause a reduced immune defense.