Abstract
Background Breath-holding spells (BHS) are common non-paroxysmal events with unknown pathophysiology.
BHS have been associated not only with iron deficiency anemia (IDA) but also with
oxidant/antioxidant imbalance and erythrocyte injury induced by hypoxia. The present
study was designed to investigate the contribution of IDA in BHS and the oxidant/antioxidant
balance in children with or without IDA in BHS and compare them with healthy controls.Additionally,
the study also aimed to examine the effect of the frequency of BHS attacks (mild or
severe) on the oxidant/antioxidant balance and to determine the best predictive oxidant
and antioxidant markers.
Materials and Methods The study included 66 children with BHS aged 6–48 months who had been followed up
for a minimum period of one year between 2014 and 2018. A control group of 30 age-
and gender-matched healthy children was included in the study. The patient group was
divided into 2 groups (IDA and non-IDA) and these groups were compared between each
other and also with the control group. The IDA group was divided into subgroups based
on the frequency of BHS attacks. Blood samples were obtained within a maximum period
of 24 h following the spell. Levels of protein carbonyl, nitrite, nitrate, TOS, TAS,
OSI, MDA, enzyme activities of GPx, CAT,enzyme activities of erythrocyte SOD, CAT,
and GPx, and the level of MDA were measured.
Results In patients with IDA, the oxidant levels increased while the antioxidant enzyme activities
decreased. In all patients, the levels of MDA, carbonyl, TOS, OSI increased and the
levels of TAS, activities SOD, and CAT decreased, whereas the enzyme activities of
erythrocyte SOD, CAT, GPx decreased significantly compared to those of control group.
Increased of erythrocyte MDA levels had 10.32, decreased enzyme activities of erythrocyte
SOD levels had a 10.25, and decreased enzyme activities of erythrocyte CAT had a 5.33
times greater risk for spell.
Conclusion The results indicated that the oxidant/antioxidant balance in children with BHS was
impaired in favor of oxidants at both levels, regardless of the presence of IDA and
the increased frequency of BHS attacks per day. Moreover, the presence of IDA was
found to be associated with increased oxidative stress in children with BHS, particularly
at the erythrocyte level. Erythrocyte level; among the erythrocyte MDA oxidant parameters,
erythrocyte SOD and antioxidant parameters, they are the biomarkers that show the
best probability of having a BHS attack and an increase in the frequency of apnea
attacks.
Zusammenfassung
Hintergrund und Ziel Respiratorische Affektkrämpfe (Breath-Holding Spells, BHS) stellen häufige nichtparoxysmale
Ereignisse dar. Über die zugrunde liegenden pathophysiologische Mechanismen herrscht
Unklarheit. BHS wurde mit Eisenmangelanämie, aber auch mit einem Ungleichgewicht von
Pro- und Antioxidantien sowie mit hypoxiebedingter Erythrozytenschädigung in Zusammenhang
gebracht. Die vorliegende Studie untersucht den Beitrag von Eisenmangelanämie zu BHS
sowie das Gleichgewicht von Pro- und Antioxidantien bei BHS-Kindern mit und ohne Eisenmangelanämie
im Vergleich zu gesunden Kontrollen. Ein weiteres Ziel der Studie war es zu prüfen,
welchen Effekt die Häufigkeit der Affektkrämpfe (milder oder schwerer Verlauf) auf
das Gleichgewicht von Pro- und Antioxidantien hat, und die besten prädiktiven Pro-
und Antioxidantien-Marker zu ermitteln.
Methodik In die Studie wurden 66 Kinder mit Affektkrämpfen im Alter von 6 bis 48 Monaten aufgenommen,
die zwischen 2014 und 2018 mindestens ein Jahr lang nachbeobachtet wurden. Die Kontrollgruppe
der Studie bestand aus 30 nach Alter und Geschlecht gematchten gesunden Kindern. Die
Patientengruppe wurde in zwei Gruppen (Eisenmangelanämie und Nicht-Eisenmangelanämie)
unterteilt und diese Gruppen untereinander und mit der Kontrollgruppe verglichen.
In der Eisenmangelanämie-Gruppe wurden zwei Subgruppen nach Häufigkeit des Auftretens
der respiratorischen Affektkrämpfe gebildet. Im Zeitraum von maximal 24 Stunden nach
einem Affektkrampf wurden Blutproben entnommen und die folgenden Konzentrationen bestimmt:
Protein-Carbonyl, Nitrit, Nitrat, TOS, TAS, OSI, MDA, enzymatische Aktivität von GPx,
CAT, enzymatische Aktivität von Erythrozyten-SOD, -CAT und –GPx sowie der MDA-Spiegel.
Ergebnisse Bei Patienten mit Eisenmangelanämie fand sich ein Anstieg der Oxidantien-Konzentrationen
bei gleichzeitigem Abfall der antioxidativen Enzymaktivitäten. Bei allen Patienten
stiegen die Spiegel von MDA, Carbonyl, TOS, OSI an und die Konzentration von TAS sowie
die Aktivtäten von SOD und CAT nahmen ab. Die Enzymaktivitäten von Erythrozyten-SOD,
-CAT und -GPx zeigten eine signifikante Abnahme im Vergleich zur Kontrollgruppe. Das
Risiko für das Auftreten eines respiratorischen Affektkrampfes stieg um das 10,32-Fache
bei erhöhten Erythrozyten-MDA-Konzentrationen, um das 10,25-Fache bei erniedrigter
enzymatischer Aktivität der Erythrozyten-SOD und um das 5,33-Fache bei erniedrigter
Aktivität der Erythrozyten-CAT.
Schlussfolgerung Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass das Pro-/Antioxidantien-Gleichgewicht bei
Kindern mit respiratorischen Affektkrämpfen zugunsten der Oxidantien auf beiden Ebenen
gestört war, und zwar unabhängig vom Bestehen einer Eisenmangelanämie und eines vermehrten
Auftretens von Affektkrämpfen. Außerdem ging das Vorliegen einer Eisenmangelanämie
bei Kindern mit BHS mit vermehrtem oxidativen Stress einher, insbesondere auf Erythrozytenebene.
Key words
Oxidative stress - oxidant/antioxidant balance - erythrocyte parameters - frequency
of spells - iron deficiency anemia
Schlüsselwörter
Oxidativer Stress - Gleichgewicht Pro-/Antioxidantien - Erythrozytenparameter - Anfallshäufigkeit
- Eisenmangelanämie
