Inflammatory Airway Diseases. The impact of Indoleamine 2,3-dioxygenase and outcomes of maxillary sinus surgery

Abstract

Allerginen nuha, pitkittynyt sivuontelotulehdus polyyppien kanssa sekä ilman ja astma, ovat varsin yleisiä terveydellisiä ongelmia, joiden esiintyvyys väestössä on 1-20 %. Kaikki kolme tautia aiheuttavat merkittäviä kustannuksia. Varsin usein potilailla joilla on allerginen nuha tai pitkittynyt sivuontelotulehdus, on myös astma ja päin vastoin. Näitä tauteja yhdistää osittain samanlainen patofysiologia, jota ei vieläkään kunnolla tiedetä. Nykyisillä hoitomenetelmillä pystytään lähinnä lievittämään oireita suuressa osassa allergista nuhaa ja pitkittyneessä sivuontelotulehduksessa. Sivuonteloleikkausta harkitaan silloin, kun pitkittyneen sivuontelotulehduksen lääkkeellinen hoito ei riitä. Tavanomaiseen poskionteloleikkaukseen kuuluvat unkinektomian ja keskikäytäväantrostomia-aukon teko. Unkinektomiassa poistetaan poskintelon aukon, ostiumin edessä olevaa luuta osittain. Keskikäytävä-antrostomiassa laajennetaan poskiontelon aukkoa. Toistaiseksi on hyvin vähän satunnaistettuja ja kontrolloituja tutkimuksia jotka vertailevat perinteistä ja säästävää tähystyksellistä poskionteloleikkausta.

Indoleamiini 2,3 dioksygenaasi (IDO) on monessa solutyypissä esiintyvä entsyymi, joka muokkaa immuunijärjestelmää. IDO on yksi ihmiskehon entsyymeistä joka pystyy muuntamaan tryptofaani aminohapon kynureniiniksi. IDO:n ekspressiota ei ole aiemmin tutkittu pitkittyneessä sivuontelotulehduksessa, nenäpolyypeissä tai allergisessa nuhassa. IDO:n aktivisuutta ei ole myöskään aiemmin tutkittu astmassa. Väitöskirjatutkimuksen avulla haluttiin selvittää IDO:n yhteyttä näihin kolmeen sairauteen. Lisäksi haluttiin tutkia pitkittyneen sivuontelotulehduksen leikkauksellista hoitoa.

Immunohistokemiallisilla värjäyksillä osoitimme, että pitkittynyttä sivuontelotulehdusta sairastavien potilaiden polyyppien epiteelissä esiintyi enemmän IDO:a kuin terveessä nenän limakalvossa. Sen sijaan allergista nuhaa sairastavien ja terveiden verrokkien nenän koepaloissa ei havaittu eroja IDO:n ekspressiossa. Kynureniinin ja tryprofaanin suhde (IDO:n aktiivisuus) seerumissa ei eronnut astmaa sairastavien ja verrokkien välillä. Matala seerumin IDO:n aktiivisuus havaittiin atopiassa ja nenäpolyyppeissä.

Prospektiivisessa yksinkertaisesti sokkoutetussa kontrolloidussa tutkimuksessa, satunnaistettiin pitkittynyttä sivuontelotulehdusta sairastaville potilaille toiselle puolelle säästävä leikkaus, jossa poskintelon aukon, ostiumin edessä olevaa luuta osittain poistettiin (unkinektomia). Toiselle puolelle tehtiin unkinektomia ja lisäksi poskiontelon aukon laajentaminen (keskikäytävä-antrostomia). Noin kuukausi leikkauksen jälkeen tähystyksellisesti havaittu leikkausalueen limakalvoturvotus oli vähäisempää antrostomiapuolella. Kun leikkauksesta oli kulunut yli kuukausi, toimenpiteiden välillä ei ollut tilastollisesti merkitseviä eroja oireissa tai tähystyksellisissä löydöksissä. Jatkossa tarvitaan lisää tutkimuksia pitkittyneiden hengitystietulehdusten alatyypeistä ja markkereista. Näillä on todennäköisesti merkitystä sekä patofysiologiassa että hoitovasteessa.

Chronic rhinosinusitis (CRS), allergic rhinitis and asthma are common conditions, with prevalences between 1-20 % in the general population. All three have significant socioeconomical impact on society. Very often, patients with either CRS or allergic rhinitis have asthma and vice-versa. These diseases are linked by partly similar pathomechanisms, which are still not completely known. Disease management aims to alleviate symptoms and is unspecific. Sinus surgery is considered when conservative therapy fails to achieve sufficient disease control, in the treatment of CRS. The golden standard of endoscopic sinus surgery is uncinectomy and middle meatal antrostomy. As of the moment, very few randomized controlled studies are available comparing traditional functional endoscopic sinus surgery to minimally invasive endoscopic sinus surgery.

Indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO) is an immunomodulatory intracellular enzyme, which may have an impact on these diseases. IDO is present in many cell types. IDO expression has not been studied before in CRS, nasal polyps or allergic rhinitis. IDO activity has not been studied before in asthmatics. Interesting and partly contradictory results have been found on IDO expression in asthma. This thesis aims to investigate if IDO can have a role in the pathogenesis and evolution of the above diseases and to compare the subjective and objective outcomes of functional endoscopic sinus surgery and minimally invasive endoscopic sinus surgery.

High IDO expression in the sinonasal mucosa was found in polyp tissue from patients with CRS compared to healthy nasal mucosa. We did not find differences in epithelial IDO expression in the maxillary sinus mucosa between CRS patients and healthy controls. In the nasal mucosa of patients with birch pollen allergic rhinitis and in healthy controls, there were no differences in IDO expression between atopics and healthy controls, during either natural allergen exposure season (spring) and winter. Serum kynurenine to tryptophan ratio (IDO activity) remained unchanged in asthma. Low serum IDO activity was found in atopy and nasal polyps.

In a prospective single-blinded controlled study, simple uncinectomy was randomized on one side of each patient and uncinectomy with additional middle meatal antrostomy was randomized to the contralateral side. Endoscopically evaluated, chronic rhinosinusitis inflammatory changes lessened more quickly on the side with additional middle meatal antrostomy. There were no statistically significant differences between procedures after one month postoperatively. In patients with risk factors, such as asthma or job exposure, choice of operative procedure may be especially important.

In the future more studies are needed on chronic airway inflammation disease subtypes and markers. These might have significance in both pathophysiology and in response to clinical therapy.