Cigarette smoke-induced oxidative stress in COPD

Beter inzicht in disfunctie longweefsel COPD-patiënten 

Het niet goed functioneren van de mitochondriën in de longen, de energieleveranciers van de longcellen, kan bijdragen aan de chronische ontstekingsreactie in de longen bij COPD-patiënten en aan ongevoeligheid van het longweefsel voor onstekingsremmers (corticosteroïden). Dat concluderen Roland Hoffmann en UMCG-collega’s op basis van onderzoek naar de relatie tussen aan de ene kant blootstelling aan sigarettenrook en aan de andere kant inactieve mitochondriën in het luchtwegepitheel bij mensen met COPD.

Bij mensen met COPD (chronisch obstructieve longziekte) zijn de luchtwegen blijvend ernstig vernauwd door een permanente ontstekingsreactie. De ziekte wordt in circa  90% van de gevallen veroorzaakt door inademen van schadelijke stoffen, waaronder sigarettenrook , en komt vooral voor bij mensen van 55 jaar of ouder. Een erfelijke aanleg voor het ontwikkelen van COPD lijkt ook een rol te spelen. Ontstekingsremmers zoals corticosteroïden werken bij COPD-patiënten niet goed. Hoffmann onderzocht onder andere waarom dat zo is. Hij startte daarvoor vanuit de hypothese dat langdurige blootstelling aan sigarettenrook leidt tot ongevoeligheid voor deze ontstekingsremmers, en wel door verhoogde oxidatieve stress en het niet goed functioneren van de mitochondriën in luchtwegepitheelcellen.

Om na te gaan of deze hypothese klopt, vergeleek Hoffmann gekweekte luchtwegepitheelcellen van COPD-patiënten met  luchtwegepitheelcellen van rokers en niet-rokers zonder COPD. Ook werd een luchtwegepitheel cellijn  gedurende zes maanden blootgesteld aan verschillende concentraties sigarettenrookextract en vergeleken met cellen die niet werden blootgesteld. Hoffmann stelde vast dat langdurige en intensieve blootstelling van luchtwegepitheelcellen aan sigarettenrook inderdaad afwijkingen veroorzaakt in de mitochondriale structuur en functie van luchtwegepitheelcellen. Deze afwijkingen (zoals verval van het binnenmembraan en meer vertakte mitochondriën – doorgaans een teken van mitochondriale veroudering) kwamen overeen met de afwijkingen in de cellen van COPD patiënten. Cellen die lang aan sigarettenrook worden blootgesteld, blijken bovendien ook meer ontstekingsbevorderende cytokines te produceren.

Mitochondriën zetten niet alleen energie om, maar spelen ook een belangrijke rol in de vetstofwisseling binnen de cel. Omdat lipiden (vetachtige stoffen) een belangrijke rol kunnen spelen in het starten van een ontstekingsreactie, was Hoffmann benieuwd of sputum (slijm uit de diepe luchtwegen) van COPD-patiënten qua lipidenprofiel afwijkt van dat van rokers en niet-rokers zonder COPD. Dat bleek inderdaad het geval te zijn, Hoffmann trof maar liefst meer dan 200 afwijkingen aan. Alle lipiden behoren tot een groep die sterk wordt geassocieerd met het bijdragen aan een ontstekingsreactie, de sphingolipiden. Dit specifieke lipidenprofiel maakt de groep volgens Hoffmann en collega’s mogelijk geschikt om COPD eerder en gemakkelijker vast te stellen.

Roland Hoffmann (1979) behaalde zijn mastertitel Moleculaire Biologie en Biotechnologie aan de Rijksuniversiteit Groningen. Hij verrichtte zijn promotieonderzoek binnen onderzoeksinstituut GUIDE van het Universitair Medisch Centrum Groningen. Het onderzoek werd deels betaald door Top Institute Pharma. Hoffmann werkt als onderzoeker in het UMCG.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/69d59543-66b8-466e-b93f-19b64fb0f25a