Potential role of Gum Arabic in induction of Fetal hemoglobin in Sudanese sickle cell patients

Abstract

Abstract: Introduction: High level of fetal hemoglobin decreases sickle cell anemia severity and leads to improved survival. Butyrate proved to increase fetal hemoglobin production in vivo and in vitro studies. Nonetheless, its short half-life limited its utilization in clinical practice. Gum Arabic (GA) is edible, dried, gummy exudates from Acacia Senegal tree. Gum Arabic fermentation by colonic bacteria increases serum butyrate concentrations. We hypothesized regular intake of GA will increase serum butyrate level. The latter will induce fetal hemoglobin production and ameliorate patients’ symptoms. Methodology: 47 hemoglobin SS patients aged 5-42 years, were included in the study. These patients were on regular follow up in the refer clinic of hematology and pediatric units Military hospital in Omdurman, started April 2014 to January 2015. Patients received 30g/day of GA for 12 weeks. Blood samples were collected before administering GA and after 4, 8 and 12 weeks and on week 4, 8, and 12 weeks. Fetal hemoglobin, complete blood count and Erythropoietin level, total anti-oxidant capacity and oxidative markers were measured. The main outcome of interest was the level of fetal hemoglobin after 12 weeks. The secondary outcomes were improvement in clinical and laboratory results. The study was ethically approved from Alneelain University Institutional Review Board. The clinical trial is registered at trial.gov NCT02467257. Results: The study revealed significant increase in Hb F level P=0.0001 [95% CI, 0.43 -1.02], MCV P=:000[95% CI, 2.312 -6.058] and no significant difference was encountered in platelets count P=: 0.659 [95% CI,-25.76-71.94], and WBCs count P=:0.258 [95% CI,-8.035-1.68]. Gum Arabic significantly increased TAC level P= 0.000. And decreased oxidative markers MDA and H2O2 (P= 0.045 and 0.004 respectively). 37% of patients experienced minor side effects which resolved within a week. Conclusion: To the best of our knowledge this is the first study conducted to investigate the effect of oral administration of GA on fetal hemoglobin production in sickle cell anemia patients. These findings revealed novel effects of GA as safe dietary fetal hemoglobin inducing agent. GA also showed potent anti-oxidant properties reveled as increase in total antioxidant capacity and decrease oxidative stress markers.

Abstract in Arabic: مقدمة: ارتفاع مستوى الهيموغلوبين الجنيني يقلل شدة فقر الدم المنجلي ويؤدي إلى تحسين البقاء على قيد الحياة. كما اثبتت الدراسات فعالية مادة البتييوريت وهوعبارة عن حمض دهني قصير السلسلة في زيادة إنتاج الهيموغلوبين الجنيني في الجسم الحي والدراسات في المختبر. ولكن نسبة لقصر عمره النصفي أدى لمحدودية استخدامه في الممارسة السريرية. الصمغ العربي عبارة عن أفرازات صمغية من شجرة أكاسيا السنغال. البكتيريا القولونية تخمرالصمغ العربي مما يزيد تركيز مادة البتييوريت في الدم .في هذه الدراسة افترضنا ان التناول المنتظم للصمغ العربي سيزيد مستوى مادة البتييوريت في الدم. وهذا الأخير سوف يزيد من إنتاج الهيموغلوبين الجنيني وتحسين الأعراض بالنسبة للمرضى. طرق البحث: 47 مريضا من مرضى فقر الدم المنجلي تتراوح أعمارهم بين 5-42 سنوات، وهم مشمولين في برنامج المتابعة الدورية في مستشفى السلاح الطبي تم اختيارهم من العيادة المحولة لوحدة أمراض الدم وطب الأطفال، من بداية شهر أبريل 2014 إلى يناير 2015. وتلقى المرضى 30 جرام من الصمغ العربي يوميا لمدة 12 أسبوعا. تم قياس مستوى الهيموغلوبين الجنيني ، تعداد الدم الكامل ومستوى هرمون إريثروبويتين، تم قياس إجمالي الطاقة المضادة للأكسدة وعلامات الأكسدة. وكانت النتيجة الرئيسية التي تهم مستوى الهيموغلوبين الجنيني بعد 12 أسبوعا. وكانت نتائج الثانوية التحسن في النتائج السريرية والمختبرية. وتمت الموافقة على الدراسة من جامعة النيلين أخلاقيا لجنة المراجعة المؤسساتية. تم تسجيل التجارب السريرية في trial.gov NCT02467257. النتائج: أظهرت الدراسة زيادة كبيرة في مستوى الهيموغلوبين الجنيني P=0.0001 [95% CI, 0.43 -1.02],

، كما اظهرت زيادة في حجم خلية الدم الحمراء P=:000[95% CI, 2.312 -6.058] وليس هناك فرق كبير في الصفائح الدموية P=: 0.659 [95% CI,-25.76-71.94], ا، وعدد الكريات البيضاء P=:0.258 [95% CI,-8.035-1.68].. تناول الصمغ العربي ادى الى زيادة حقيقية في مستوى مضادات الأكسدة P = 0.000. وانخفضت علامات الأكسدة P= 0.045 and 0.004 على التوالي. عانى 37٪ من المرضى من بعض الآثار الجانبية الطفيفة التي اختفت في غضون أسبوع. الخلاصة: إلى علمنا هذه أول دراسة أجريت لدراسة تأثير تناول الصمغ العربي عن طريق الفم على إنتاج الهيموغلوبين الجنيني في مرضى فقر الدم المنجلي. وكشفت هذه النتائج عن آثار جديدة للصمغ العربي في انتاج الهيموغلوبين الجنينني. أظهر الصمغ العربي أيضا خصائص قوية مضادة للأكسدة تمثلت في زيادة في إجمالي القدرة المضادة للأكسدة وانخفاض في علامات الإجهاد التأكسدي.