copper & rheumatoid arthritis

7/29/2019 copper & rheumatoid arthritis

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A n n a l s o f t h e R h e u m a t i c D i s e a s e s , 1 9 7 8 , 3 7 , 6 7 - 7 0

S e r u m copper a n d r e l a t e d v a r i a b l e s i n r h e u m a t o i da r t h r i t i sP . R . SCUDDER, D. AL-TIMIMI, W. McMURRAY, A. G. WHITE,B . C . ZOOB, AND T . L . DORMANDYFrom t h e D e p a r t m e n t s o f C l i n i c a l P a t h o l o g y a n d R h e u m a t o l o g y , W h i t t i n g t o n H o s p i t a l , a n d D e p a r t m e n t o fR h e u m a t o l o g y , U n i v e r s i t y C o l l e g e H o s p i t a l , L o n d o n

SUMMARY S e r u m copper, c a e r u l o p l a s m i n , i r o n , i r o n - b i n d i n g c a p a c i t y , a n d a n t i o x i d a n t a c t i v i t ywere m e a s u r e d i n 1 2 0 n o r m a l s u b j e c t s a n d i n 1 8 9 p a t i e n t s w i t h r h e u m a t o i d a r t h r i t i s . B o t h serumcopper a n d serum c a e r u l o p l a s m i n were s i g n i f i c a n t l y r a i s e d i n r h e u m a t o i d d i s e a s e i n b o t h s e x e s .A s i g n i f i c a n t i n v e r s e r e l a t i o n was f o u n d b e t w e e n serum i r o n a n d serum copper, a n d a s t r o n g d i r e c tc o r r e l a t i o n b e t w e e n serum a n t i o x i d a n t a c t i v i t y a n d c a e r u l o p l a s m i n .Much e v i d e n c e p o i n t s t o a n a b n o r m a l c o p p e r m e t a -b o l i s m i n r h e u m a t o i d d i s e a s e ( r e v i e w e d b y S c u d d e r ,1 9 7 6 ) a n d i n r e l a t e d d i s o r d e r s ( J a y s o n e t a l . , 1 9 7 6 )b u t r e p o r t s o n s e r u m c o p p e r l e v e l s h a v e b e e nc o n f u s i n g a n d c o n t r a d i c t o r y ( K o s k e l o e t a l . , 1 9 6 6 ;B a j p a y e e , 1 9 7 5 ) . T h e r e h a s a l s o b e e n u n c e r t a i n t ya b o u t t h e r e l a t i o n o f s e r u m c o p p e r a n d c a e r u l o -p l a s m i n ( L o r b e r e t a l . , 1 9 6 8 ; S t e r n l i e b e t a l . , 1 9 6 9 ;S c u d d e r , 1 9 7 6 ) . We r e p o r t o u r f i n d i n g s i n s e v e r a lg r o u p s o f p a t i e n t s w i t h r h e u m a t o i d a r t h r i t i s ( R A )r e c e i v i n g d i f f e r e n t f o r m s o f t r e a t m e n t , t o g e t h e rw i t h a p p r o p r i a t e g r o u p s o f c o n t r o l s u b j e c t s .S u b j e c t sA t o t a l o f 1 2 0 n o r m a l c o n t r o l s u b j e c t s a n d 1 8 9p a t i e n t s w i t h c l i n i c a l l y e s t a b l i s h e d RA w e r e s t u d i e d .T h e s e v e r i t y , e x t e n t , a n d a c t i v i t y o f t h e d i s e a s ev a r i e d . A s e r i e s o f 1 0 0 p a t i e n t s ( ' m a i n r h e u m a t o i dg r o u p ' ) t r e a t e d w i t h a n a l g e s i c / a n t i - i n f l a m m a t o r yd r u g s o n l y ( s a l i c y l a t e s 3 - 4 g / d a y ; i n d o m e t h a c i n5 0 - 2 0 0 m g / d a y ; i b u p r o f e n 0 - 8 - 1 . 6 g / d a y ; p h e n y l b u -t a z o n e 3 0 0 m g / d a y ) w a s c o m p a r e d w i t h a n a g e - a n ds e x - m a t c h e d g r o u p o f h e a l t h y c o n t r o l s . T h e RAg r o u p c o n s i s t e d o f 6 0 f e m a l e s w i t h a mean ( S D )a g e o f 5 4 . 6 1 3 2 y e a r s a n d 4 0 m a l e s w i t h a meana g e o f 5 5 - 5 1 4 - 4 y e a r s . T h e c o n t r o l g r o u p c o n -s i s t e d o f 6 0 f e m a l e s w i t h a mean a g e o f 5 1 * 4 1 5 . 8y e a r s a n d 4 0 m a l e s w i t h a mean a g e o f 5 2 . 0 1 3 - 2A c c e p t e d f o r p u b l i c a t i o n May 1 0 , 1 9 7 7C o r r e s p o n d e n c e t o Dr T . L . D o r m a n d y , D e p a r t m e n t o fC h e m i c a l P a t h o l o g y , W h i t t i n g t o n H o s p i t a l , A r c h w a y W i n g ,A r c h w a y R o a d , London N19 3UA

y e a r s . None o f t h e women i n t h e s e g r o u p s w a st a k i n g o r a l c o n t r a c e p t i v e s . T h e r e m a i n i n g RAp a t i e n t s a n d c o n t r o l s w e r e d i v i d e d i n t o s u b g r o u p s :2 0 f e m a l e c o n t r o l s u b j e c t s r e c e i v i n g o e s t r o g e n - b a s e do r a l c o n t r a c e p t i v e s ; 2 5 f e m a l e RA p a t i e n t s b e i n gt r e a t e d w i t h e i t h e r i n t r a - a r t i c u l a r c o r t i c o s t e r o i d s o ri n t r a m u s c u l a r ACTH; 4 4 RA p a t i e n t s ( 3 0 f e m a l e s ,1 4 m a l e s ) r e c e i v i n g i n t r a m u s c u l a r s o d i u m a u r o -t h i o m a l a t e ( M y o c r i s i n ) ( t o t a l d o s a g e r a n g e 0 . 5g - 5 * 0 g ) ; a n d 2 0 RAp a t i e n t s who h a d b e e n r e c e i v i n go r a l D - p e n i c i l l a m i n e f o r 6 m o n t h s .M e t h o dSERUM COPPERC o p p e r w a s m e a s u r e d w i t h a P e r k i n E l m e r M o d e l3 0 6 a t o m i c a b s o r pt i o n s p e c t r o p h o t o m e t e r ( P e r k i nE l m e r , B e a c o n s f i e l d , B u c k s . ) . P r o t e i n - f r e e e x t r a c t sw e r e p r e p a r e d b y d i l u t i n g s e r u m w i t h 1 v o l u m e o f2 0 0 g / l t r i c h l o r o a c e t i c a c i d , f o l l o w e d b y m i x i n g a n dc e n t r i f u g a t i o n . T h e s u p e r n a t a n t s w e r e a s p i r a t e dd i r e c t l y i n t o a n a i r / a c e t y l e n e f l a m e .SERUM GOLDG o l d w a s a l s o m e a s u r e d b y a t o m i c a b s o r p t i o ns p e c t r o p h o t o m e t r y . To i m p r o v e s e n s i t i v i t y a d i g e s -t i o n / e x t r a c t i o n t e c h n i q u e w a s u s e d ( B a l a z s e t a l . ,1 9 7 2 ) .CAERULOPLASMINC a e r u l o p l a s m i n w a s e s t i m a t e d b y s i n g l e r a d i a li m m u n o d i f f u s i o n ( M a n c i n i e t a l . , 1 9 6 5 ) . Com-m e r c i a l l y p r e p a r e d M - P a r t i g e n i m m u n o d i f f u s i o np l a t e s a n d l y o p h i l i z e d p r o t e i n s t a n d a r d s w e r e

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6 8 S c u d d e r , A l - T i m i m i , M c M u r r a y , W h i t e , Z o o b , D o r m a n d yo b t a i n e d f r o m H o e c h s t P h a r m a c e u t i c a l s , H o u n s l o w ,M i d d x .SERUM IRONI r o n a n d t o t a l i r o n - b i n d i n g c a p a c i t y w e r e d e t e r m i n e db y a s t a n d a r d a u t o a n a l y s e r m e t h o d ( Y o u n g a n dH i c k s , 1 9 6 5 ) . A v a i l a b l e i r o n - b i n d i n g c a p a c i t y w a sc a l c u l a t e d a s t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n i n d i v i d u a l i r o na n d t o t a l i r o n - b i n d i n g c a p a c i t y v a l u e s .ANTIOXIDANT ACTIVITYS e r u m a n t i o x i d a n t a c t i v i t y w a s m e a s u r e d b y t h ea b i l i t y o f s e r u m t o i n h i b i t a u t o x i d a t i o n i n a s t a n d a r db i o l o g i c a l p r e p a r a t i o n ( S t o c k s e t a l . , 1 9 7 4 a ) . T h er a t e o f a u t o x i d a t i o n w a s m e a s u r e d b y t h e g e n e r a -t i o n o f m a l o n y l d i a l d e h y d e (MDA) ( B i d l a c k a n dT a p p e l l , 1 9 7 3 ) . T h e b i o l o g i c a l p r e p a r a t i o n w a s ab u f f e r e d o x b r a i n h o m o g e n a t e . T h e a n t i o x i d a n ta c t i v i t y o f d i f f e r e n t s e r a w a s e x p r e s s e d a s t h e p e rc e n t i n h i b i t i o n o f MDA g e n e r a t i o n .R e s u l t sCOPPER AND CAERULOPLASMINL e v e l s o f s e r u m c o p p e r w e r e s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e d( P < 0 . 0 0 1 ) i n t h e m a i n RA g r o u p a s a w h o l e c o m -p a r e d w i t h t h e c o n t r o l g r o u p . A l t h o u g h a s t r o n g s e xd i f f e r e n c e w a s e v i d e n t i n b o t h g r o u p s , s e r u m c o p p e rl e v e l s b e i n g h i g h e r i n w o m e n , t h e d i f f e r e n c e w a s a l s os i g n i f i c a n t w h e n m a l e s a n d f e m a l e s i n t h e RA a n dc o n t r o l g r o u p s w e r e c o m p a r e d s e p a r a t e l y . S e r u mc o p p e r i n t h e g r o u p o f women r e c e i v i n g o e s t r o g e n -b a s e d o r a l c o n t r a c e p t i v e s w a s f u r t h e r s i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e d c o m p a r e d w i t h t h e f e m a l e c o n t r o l s( P < 0 . 0 0 1 ) .S e r u m c o p p e r i n t h e RA s u b g r o u p t r e a t e d w i t hi n t r a - a r t i c u l a r c o r t i s c o s t e r o i d s w a s s i g n i f i c a n t l yh i g h e r t h a n t h a t i n t h e f e m a l e c o n t r o l g r o u p b u tl o w e r ( P < 0 - 0 0 1 ) t h a n t h a t o f f e m a l e RA p a t i e n t s .S i m i l a r l y , c o p p e r l e v e l s i n t h e RA s u b g r o u p t r e a t e dw i t h s o d i u m a u r o t h i o m a l a t e w e r e s i g n i f i c a n t l yh i g h e r t h a n t h o s e i n t h e c o n t r o l s b u t s i g n i f i c a n t l yl o w e r t h a n t h o s e i n t h e m a i n RA s e r i e s . T h e l o w e s tl e v e l s o f c o p p e r a n d c a e r u l o p l a s m i n i n RA p a t i e n t sw e r e i n t h e s u b g r o u p t r e a t e d w i t h D - p e n i c i l l a m i n ef o r 6 m o n t h s . T h e s e r e s u l t s a r e s u m m a r i s e d i nT a b l e s 1 a n d 2 .T h e r a i s e d s e r u m c o p p e r i n t h e m a i n RA g r o u pw a s c l o s e l y p a r a l l e l e d b y a n i n c r e a s e i n c a e r u l o -p l a s m i n c o n c e n t r a t i o n . T h e r e w a s a s t r o n g p o s i t i v ec o r r e l a t i o n b e t w e e n c o p p e r a n d c a e r u l o p l a s m i n i nb o t h t h e RA g r o u p ( r = 0 . 8 4 3 ; P < 0 - 0 0 1 ) a n d t h ec o n t r o l g r o u p ( r = 0 . 8 6 7 ; P < 0 . 0 0 1 ) . A s s u m i n gt h a t c a e r u l o p l a s m i n c o n t a i n s 0 . 3 2 % i t s w e i g h t i nc o p p e r , t h e n i n a l l t h e g r o u p s c a e r u l o p l a s m i na c c o u n t e d f o r b e t w e e n 85% a n d 95% o f t h e t o t a l -

T a b l e 1 S e r u m c o p p e r a n d c a e r u l o p l a s m i n l e v e l s( m e a n S D ) i n m a l e a n d f e m a l e c o n t r o l s u b j e c t s a n d i nf e m a l e c o n t r o l s r e c e i v i n g o e s t r o g e n - b a s e d o r a lc o n t r a c e p t i v e sn C o p p e r C a e r u l o p l a s m i n

( m n o i / 1 ) ( m g / l )A l l c o n t r o l s 1 0 0 1 8 - 5 + 3 * 4 3 1 4 + 7 7F e m a l e c o n t r o l s 6 0 1 9 - 9 + 3 - 9 3 2 7 8 1M a l e c o n t r o l s 4 0 1 6 4 + 2 * 1 5 2 8 5 + 6 9F e m a l e c o n t r o l s r e c e i v i n g 2 0 3 0 - 4 6 - 7 5 4 9 8 + 9 7o e s t r o g e n - b a s e d o r a lc o n t r a c e p t i v e sC o n v e r s i o n : S I t o t r a d i t i o n a l u n i t s -C o p p e r : 1 m o l / l w 6 - 3 7 s g / I 0 0 m l .

T a b l e 2 S e r u m c o p p e r a n d c a e r u l o p l a s m i n l e v e l s( m e a n S D ) i n t h e m a i n g r o u p o f r h e u m a t o i dp a t i e n t s t r e a t e d w i t h a n a l g e s i c l a n t i - i n f l a m m a t o r y d r u g sa n d i n t h e r h e u m a t o i d s u b g r o u p s t r e a t e d w i t hc o s t e r i c o s t e r o i d s , a u r o t h i o m a l a t e , a n dD - p e n i c i l l a m i n en C o p p e r C a e r u l o p l a s m i n( i m o i / 1 ) ( m g / i )

A l l r h e u m a t o i d s 1 0 0 2 5 6 + 6 6 421+128F e m a l e r h e u m a t o i d s 6 0 2 6 97* 5 4 4 4 + 1 4 6M a l e r h e u m a t o i d s 4 0 2 3 -9 4 - 4 5 3 8 8 + 8 9F e m a l e r h e u m a t o i d p a t i e n t s 2 5 2 3 - 6 + 4 - 4 3 9 6 + 1 0 1b e i n g t r e a t e d w i t h ACTHo r a d r e n o c o r t i s c o s t e r o i d sR h e u m a t o i d p a t i e n t s b e i n g 4 4 2 1 - 9 + 4 - 5 3 9 3 + 9 4t r e a t e d w i t h a u r o t h i o m a l a t eR h e u m a t o i d p a t i e n t s b e i n g 2 0 1 8 4 + 4 1 * 5 3 0 9 + 9 4t r e a t e d w i t h D - p e n i c i l l a m i n e

s e r u m c o p p e r . T h e c l o s e p a r a l l e l b e t w e e n c o p p e ra n d c a e r u l o p l a s m i n i n b o t h c o n t r o l a n d RA s u b j e c t sp e r s i s t e d o v e r a p e r i o d o f t i m e , t h e t w o p a r a m e t e r ss h o w i n g n o i n d e p e n d e n t v a r i a t i o n .SERUM ANTIOXIDANT ACTIVITYT h e mean s e r u m a n t i o x i d a n t a c t i v i t y o f t h e m a i n RAg r o u p w a s s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e d (P

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S e r u m copper a n d r e l a t e d v a r i a b l e s i n r h e u m a t o i d a r t h r i t i s 6 9T a b l e 3 P e r c e n t serum a n t i o x i d a n t a c t i v i t y an dc o r r e l a t i o n w i t h c a e r u l o p l a s m i n i n c o n t r o l s u b j e c t sa n d i n p a t i e n t s w i t h r h e u m a t o i d a r t h r i t i s

n A n t i o x i d a n t C o r r e l a t i o na c t i v i t y w i t h( m e a n SD) c a e r u l o p l a s m i n

C o n t r o l group 1 0 0 6 8 4 + 1 0 4 r =0 6 5 ; P < 0 0 0 1Main r h e u m a t o i d group 1 0 0 81*1+8 * 5 r = 5 8 ; P

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7 0 S c u d d e r , A l - T i m i m i , M c M u r r a y , W h i t e , Z o o b , D o r m a n d yP . R . S . a n d T . L . D . g r a t e f u l l y a c k n o w l e d g e f i n a n c i a ls u p p o r t f r o m t h e A r t h r i t i s a n d R h e u m a t i s m C o u n c i lf o r R e s e a r c h a n d t h e N o r t h E a s t T h a m e s R e g i o n a lH e a l t h A u t h o r i t y . D . A . T . h o l d s a p o s t g r a d u a t ef e l l o w s h i p o f t h e U n i v e r s i t y o f B a g h d a d .R e f e r e n c e sA l - T i m i m i , D . J . ( 1 9 7 7 ) . S e r u m a n t i o x i d a n t a c t i v i t y . M . P h i l .t h e s i s , U n i v e r s i t y o f L o n d o n .A l - T i m i m i , D . J . , a n d D o r m a n d y , T . L . ( 1 9 7 7 ) . I n h i b i t i o n o fl i p i d a u t o x i d a t i o n b y human c a e r u l o p l a s m i n . B i o c h e m i c a lJ o u r n a l , 1 6 8 , 2 8 3 - 2 8 8 .B a j p a y e e , D . P . ( 1 9 7 5 ) . S i g n i f i c a n c e o f p l a s m a c o p p e r a n dc a e r u l o p l a s m i n c o n c e n t r a t i o n s i n r h e u m a t o i d a r t h r i t i s .A n n a l s o f t h e R h e u m a t i c D i s e a s e s , 3 4 , 1 6 2 - 1 6 7 .B a l a z s , N . D . H . , P o l e , D . J . , a n d M a s e r e i , J . R . ( 1 9 7 2 ) .D e t e r m i n a t i o n o f g o l d i n b o d y f l u i d s b y a t o m i c a b s o r p t i o ns p e c t r o p h o t o m e t r y . C l i n i c a C h i m i c a A c t a , 4 0 , 2 1 3 - 2 1 8 .B i d l a c k , W. R . , a n d T a p p e l l , A . L . ( 1 9 7 3 ) . Damage t om i c r o s o m a l m e m b r a n e b y l i p i d p e r o x i d a t i o n . L i p i d s , 8 ,1 7 7 - 1 8 9 .J a y s o n , M. I . V . , D a v i s , P . , W h i c h e r , J . T . , a n d W a l t e r s , G .( 1 9 7 6 ) . S e r u m c o p p e r a n d c a e r u l o p l a s m i n i n a n k y l o s i n gs p o n d y l i t i s , s y s t e m i c s c l e r o s i s , a n d m o r p h e a . A n n a l s o f t h eR h e u m a t i c D i s e a s e s , 3 5 , 4 4 3 - 4 5 6 .K o s k e l o , P . , K e k k i , M . , V i r k k u n e m , M . , L a s u s , A . , a n dS o m e r , T . ( 1 9 6 6 ) . S e r u m c a e r u l o p l a s m i n c o n c e n t r a t i o n i nr h e u m a t o i d a r t h r i t i s , a n k y l o s i n g s p o n d y l i t i s , p s o r i a s i s a n ds a r c o i d o s i s . A c t a R h e u m a t o l o g i c a S c a n d i n a v i c a , 1 2 ,2 6 1 - 2 7 2 .

L o r b e r , A . , C u t l e r , L . S . , a n d C h a n g , C . C . ( 1 9 6 8 ) . S e r u mc o p p e r l e v e l s i n r h e u m a t o i d a r t h r i t i s : r e l a t i o n s h i p o fe l e v a t e d c o p p e r t o p r o t e i n a l t e r n a t i o n s . A r t h r i t i s a n dR h e u m a t i s m , 1 1 , 6 5 - 7 2 .M c M u r r a y , W . , M a r t i n , V . M . , S c u d d e r , P . , S t o c k s , J . ,W h i t e , A . G . , a n d D o r m a n d y , T . L . ( 1 9 7 5 ) . U r i n a r yc o p p e r e x c r e t i o n i n r h e u m a t o i d a r t h r i t i s . A n n a l s o f t h eR h e u m a t i c D i s e a s e s , 3 4 , 3 4 0 - 3 5 2 .M a n c i n i , G . , C a r b o n a r a , A . O . , a n d H e r e m a n s , J . F . ( 1 9 6 5 ) .I m m u n o c h e m i c a l q u a n t i t a t i o n o f a n t i g e n s b y s i n g l e r a d i a li m m u n o d i f f u s i o n . I m m u n o c h e m i s t r y , 2 , 2 3 5 - 2 4 2 .S c u d d e r , P . R . ( 1 9 7 6 ) . C o p p e r m e t a b o l i s m i n r h e u m a t o i da r t h r i t i s a n d r e l a t e d d i s o r d e r s . M . P h i l . t h e s i s , U n i v e r s i t yo f L o n d o n .S t e r n l i e b , I . , S a n d s o n , J . I . , M o r e l l , A . G . , K o r o t k i n , E . , a n dS c h e i n b e r g , 1 . ( 1 9 6 9 ) . N o n - c a e r u l o p l a s m i n c o p p e r i nr h e u m a t o i d a r t h r i t i s . A r t h r i t i s a n d R h e u m a t i s m , 1 2 ,4 5 8 - 4 7 2 .S t o c k s , J . , G u t t e r i d g e , J . M. C . , S h a r p , R . J . , a n d D o r m a n d y ,T . L . ( 1 9 7 4 a ) . A s s a y u s i n g b r a i n h o m o g e n a t e f o r m e a s u r i n gt h e a n t i o x i d a n t a c t i v i t y o f b i o l o g i c a l f l u i d s . C l i n i c a l S c i e n c ea n d M o l e c u l a r M e d i c i n e , 4 7 , 2 1 5 - 2 2 2 .S t o c k s , J . , G u t t e r i d g e , J . M. C . , S h a r p , R . J . , a n d D o r m a n d y ,T . L . ( 1 9 7 4 b ) . The i n h i b i t i o n o f l i p i d a u t o x i d a t i o n b yhuman s e r u m a n d i t s r e l a t i o n t o s e r u m p r o t e i n s a n d- t o c o p h e r o l . C l i n i c a l S c i e n c e a n d M o l e c u l a r M e d i c i n e , 4 7 ,2 2 3 - 2 4 0 .Y o u n g , D . S . , a n d H i c k s , J . M. ( 1 9 6 5 ) . Method f o r t h ea u t o m a t i c d e t e r m i n a t i o n o f s e r u m i r o n . J o u r n a l o f C l i n i c a lP a t h o l o g y , 1 8 , 9 8 - 1 0 2 .W h i t e , A . G . , S c u d d e r , P . , D o r m a n d y , T . L . , a n d M a r t i n ,V . M. ( 1 9 7 8 ) . R h e u m a t i s m a n d R e h a b i l i t a t i o n ( i n p r e s s ) .