7/29/2019 copper n rheumatoid arthritis part 2

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A n n . r h e u m . D i s . ( 1 9 7 5 ) , 3 4 , 3 4 0

U r i n a r y copper e x c r e t i o n i n r h e u m a t o i da r t h r i t i sW. McMURRAY, V . M. MARTIN, P . SCUDDER, J . STOCKS, A . G . WHITE, ANDT . L . DORMANDYFrom t h e D e p a r t m e n t s o f C h e m 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 , L o n d o n

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 ) . A n n a l s of t h e R h e u m a t i c D i s e a s e s , 3 4 , 3 4 0 - 3 4 5 U r i n a r y copper e x c r e t i o n inr h e u m a t o i d a r t h r i t i s . T h e p a t t e r n o f u r i n a r y copper e x c r e t i o n i n r e l a t i o n t o u r i n eo s m o l a l i t y ( a s s h o w n b y s e r i e s o f a l i q u o t s o f u r i n e ) was s t u d i e d i n r h e u m a t o i d p a t i e n t sa n d i n c o n t r o l groups. R h e u m a t o i d p a t i e n t s s h o w e d an a b n o r m a l copper e x c r e t i o np a t t e r n c o m p a r e d w i t h n o n r h e u m a t o i d s u b j e c t s . T h i s was n o t a d i r e c t f u n c t i o n o f t h er a i s e d serum copper i n r h e u m a t o i d d i s e a s e . M e a s u r e m e n t s b a s e d on 2 4 - h o u r s e r i e s o fa l i q u o t s o f u r i n e ( a s d i s t i n c t f r o m t o t a l p o o l e d 2 4 - h o u r c o l l e c t i o n s ) h a v e b e e n s h o w n t ob e a u s e f u l a n d s e n s i t i v e m e t h o d f o r s t u d y i n g copper e x c r e t i o n p a t t e r n s .

T h e e f f e c t i v e n e s s o f p o w e r f u l c h e l a t i n g a g e n t s i n t h et r e a t m e n t o f r h e u m a t o i d a r t h r i t i s ( J a f f e , 1 9 7 0 ;M u l t i c e n t r e T r i a l G r o u p , 1 9 7 3 ; D a y , G o l d i n g , L e e ,a n d B u t t e r w o r t h , 1 9 7 4 ; H u s k i ss o n , W oj t u l e ws k i ,B e r r y , S c o t t , H a r t , a n d B a l m e , 1 9 7 4 ) p o i n t s t o t h ep o s s i b l e r o l e o f t r a c e m e t a l s i n t h i s c o n d i t i o n . T h a t t h ed i s e a s e i s a s s o c i a t e d w i t h r a i s e d s e r u m c o p p e r a n ds e r u m c a e r u l o p l a s m i n h a s b e e n known f o r s o m ey e a r s ( H e i l m e y e r a n d S t i i w e , 1 9 3 8 ; M u l l e r , K l u t h e ,a n d M u l l e r , 1 9 6 3 ; N i e d e r m e i e r , 1 9 6 5 ; P l a n t i n a n dS t r a n d b e r g , 1 9 6 5 ; L o r b e r , C u t l e r , a n d C h a n g , 1 9 6 8 ;K o s k e l o , K e k k i , V i r k k u n e n , L a s s u s , a n d S o m e r ,1 9 6 6 ) ; b u t t h e m e c h a n i s m , s p e c i f i c i t y , a n d a e t i o l o g i c a ls i g n i f i c a n c e o f t h e a b n o r m a l i t y h a v e h a r d l y y e t b e e ne x p l o r e d . One o b s t a c l e h a s b e e n t h e d i f f i c u l t y o fc o r r e l a t i n g s e r u m ( a n d s y n o v i a l f l u i d ) c o p p e r w i t hu r i n a r y c o p p e r e x c r e t i o n . To t h e u n c e r t a i n t i e s o f t e na s s o c i a t e d w i t h t o t a l 2 4 - h o u r u r i n e c o l l e c t i o n s , o n em u s t a d d , i n t h e c a s e o f u b i q u i t o u s t r a c e m e t a l s , t h er i s k o f c o n t a m i n a t i o n . E v e n w h e n , w i t h t h e d e d i c a t e dc o - o p e r a t i o n o f p a t i e n t a n d n u r s i n g s t a f f , s u c h as p e c i m e n h a s b e e n c o l l e c t e d a n d a n a l y s e d , t h e r e s u l tmay b e d i f f i c u l t t o i n t e r p r e t f o r l a c k o f r e l i a b l e n o r m a ld a t a . To o v e r c o m e t h i s d i f f i c u l t y ( a n d a s p a r t o f aw i d e r s t u d y o f 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 ) we h a v e a d o p t e d a n a l t e r n a t i v e m e t h o d o -l o g i c a l a p p r o a c h b a s e d on m e a s u r i n g u r i n a r y c o p p e rc o n c e n t r a t i o n s i n c o n j u n c t i o n w i t h o s m o l a l i t y i n2 4 - h o u r s e r i e s o f a l i q u o t s . T h e p r o c e d u r e i s d e s c r i b e d .

M a t e r i a l s( 1 ) O n e - h u n d r e d a n d f o r t y - s i x p a t i e n t s w i t h r h e u m a t o i da r t h r i t i s ( 4 8 m e n , 9 8 w o m e n ) h a v e b e e n s t u d i e d . S i x t y - f i v eo f t h e p a t i e n t s h a d r e c e i v e d i n t r a - a r t i c u l a r s t e r o i d a n df o u r o t h e r s s y s t e m i c s t e r o i d o r ACTH t h e r a p y . E i g h t h a dh a d t r e a t m e n t w i t h g o l d i n t h e p a s t . A l l w e r e o n c o n v e n -t i o n a l a n a l g e s i c / a n t i - i n f l a m m a t o r y t h e r a p y . P a t i e n t s o np e n i c i l l a m i n e w e r e s t u d i e d s e p a r a t e l y a n d a r e n o t i n c l u d e di n t h e a b o v e s e r i e s . ( 2 ) F o r t y - f i v e n o r m a l c o n t r o l s u b j e c t sh a v e b e e n i n v e s t i g a t e d ( 2 7 m e n , 1 8 w o m e n ) b e t w e e n t h ea g e s o f n i n e t e e n a n d 7 1 y e a r s . T h i s g r o u p e x c l u d e s womeno n t h e c o n t r a c e p t i v e p i l l o r o n h o r m o n e t h e r a p y . ( 3 ) E l e v e nn o n p r e g n a n t women h a v e b e e n s t u d i e d a s a s e p a r a t eg r o u p : n i n e w e r e o n a n o e s t r o g e n - c o n t a i n i n g c o n t r a c e p -t i v e p i l l a n d t w o w e r e r e c e i v i n g o e s t r o g e n t h e r a p y f o rp o s t m e n o p a u s a l s y m p t o m s .M e t h o d sURINARY COPPER EXCRETIONU r i n e c o l l e c t i o nI n s t e a d o f l a r g e 2 4 - h o u r u r i n e c o n t a i n e r s t h e p a t i e n t s ( a n dc o n t r o l s u b j e c t s ) w e r e p r o v i d e d w i t h a d o z e n s m a l l ( 1 5 m l )a l i q u o t b o t t l e s . T h e y w e r e a s k e d t o c o l l e c t a s m a l l s a m p l eo f e v e r y s p e c i m e n o f u r i n e p a s s e d i n t h e c o u r s e o f 2 4 h o u r s .T h e t i m i n g a n d v o l u m e s w e r e n o n c r i t i c a l . Many s u c hs e r i e s ( a n d r e p e a t s e r i e s ) w e r e c o l l e c t e d b y o u t p a t i e n t s a n db y n o r m a l c o n t r o l s u b j e c t s d u r i n g o r d i n a r y w o r k i n g d a y s .L a b o r a t o r y m e a s u r e m e n t sC o p p e r c o n c e n t r a t i o n a n d o s m o l a l i t y w e r e m e a s u r e d one a c h a l i q u o t . T h e f o r m 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 3 0 6 a t o m i c a b s o r p t i o n s p e c t r o p h o t o m e t e r . T h e

A c c e p t e d f o r p u b l i c a t i o n O c t o b e r 3 0 , 1 9 7 4 .C o r r e s p o n d e n c e t o : D r . A . G . W h i t e , R h e u m a t o l o g y D e p a r t m e n t A r c h w a y W i n g , 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 R o a d , London N . 1 9 .

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U r i n a r y copper 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 3 4 1

0-

03 2-

200 400 6 6 0O s m o l o l i t y ( m O s m / l ) 8001000

FIG. 1 . C o p p e r c o n c e n t r q t i o n s a g a i n s t o s m o l a l i t i e s i n2 4 - h o u r s e r i e s o f a l i q u o t s o f u r i n e f r o m n o r m a l s u b j e c t sl a t t e r was m e a s u r e d c r y o s c o p i c a l l y w i t h an A d v a n c e dosmometer ( F i s o n s L t d . , L o u g h b o r o u g h ) .D e f i n i t i o n o f n o r m a l ' a r e a 'The r e s u l t s f r o m n o r m a l s u b j e c t s ( 4 5 2 4 - h s e r i e s , at o t a l o f 3 2 0 i n d i v i d u a l a l i q u o t s ) were p l o t t e d g r a p h i c a l l y .F i g . 1 s h o w s a t y p i c a l g r o u p o f curves. E a c h p o i n t repre-s e n t s one a l i q u o t , i . e . a s a m p l e o f o ne u r i n e s p e c i m e n .E a c h i r r e g u l a r curve r e p r e s e n t s a 2 4 - h o u r s e r i e s o f a l i q u o t s ,i . e . s a m p l e s o f every u r i n e s p e c i m e n p a s s e d i n t h e course o f2 4 h o u r s . T h e curves d o n o t r e p r e s e n t a c h r o n o l o g i c a lsequence c o m p a r a b l e t o a g l u c o s e t o l e r a n c e curve, b u tt h e y d i s t i n g u i s h b e t w e e n s e v e r a l 2 4 - h o u r s e r i e s o f a l i q u o t s( i . e . s e v e r a l s e r i e s o f i n d i v i d u a l p o i n t s ) p l o t t e d on t h e s a m eg r a p h . When p l o t t i n g a 2 4 - h o u r s e r i e s , t h e o s m o l a l i t ycopper c o r r e s p o n d e n c e p o i n t s o f e a c h a l i q u o t are m a r k e df i r s t . The p o i n t s ar e t h e n c o n n e c t e d b y s t r a i g h t l i n e s i na s c e n d i n g o r d e r o f copper c o n c e n t r a t i o n .L i m i t s o f n o r m a l w e r e d e f i n e d b y p l o t t i n g t h e 2 4 - h o u rs e r i e s o f u r i n e s f r o m o u r 4 5 n o r m a l s u b j e c t s . T h ed e m a r c a t i o n l i n e b e t w e e n n o r m a l a n d a b n o r m a l wasd e l i b e r a t e l y d r a w n so as t o s e p a r a t e two ' a r e a s ' . T h en o r m a l area ( t o t h e r i g h t a n d b e l o w t h e l i n e ) e n c l o s e d over98% o f i n d i v i d u a l p o i n t s ( o v e r 95% o f c o m p l e t e 2 4 - hc u r v e s ) d e r i v e d f r o m o ur g r o u p o f n o r m a l s . I t d o e s n o t , i no t h e r w o r d s , r e p r e s e n t a t h e o r e t i c a l c o n c e p t b a s e d on ap r e c o n c e i v e d r e l a t i o n b e t w e e n n o r m a l u r i n e o s m o l a l i t ya n d n o r m a l u r i n e copper c o n c e n t r a t i o n ; a n d we h a v es o u g h t no m a t h e m a t i c a l o r p h y s i o l o g i c a l e x p l a n a t i o n t oa c c o u n t f o r i t s s h a p e .

A s s e s s m e n t o f s u b s e q u e n t curvesS u b s e q u e n t 2 4 - h o u r s e r i e s o f u r i n e a l i q u o t s were a s s e s s e di n t e r m s o f t h e n o r m a l a n d a b n o r m a l areas as d e f i n e da b o v e C u r v e s f a l l i n g w i t h i n t h e n o r m a l area were a c c e p t e das n o r m a l . C u r v e s w i t h o ne o r more p o i n t s f a l l i n g o u t s i d et h e n o r m a l area were b y d e f i n i t i o n a b n o r m a l . I t s h o u l d b en o t e d t h a t i n t h e m a j o r i t y o f a b n o r m a l a l i q u o t s ( e a c hr e p r e s e n t e d b y a p o i n t o u t s i d e t h e n o r m a l a r e a ) t h e copperc o n c e n t r a t i o n s were a b n o r m a l l y h i g h o n l y i n r e l a t i o n t ot h e o s m o l a l i t y : i . e . o n t h e g r a p h s t h e p o i n t s were d i s p l a c e do u t s i d e t h e n o r m a l area t o t h e l e f t , n o t u p w a r d s .C o m p a r i s o n b e t w e e n 2 4 - h o u r s e r i e s o f a l i q u o t s and t o t a l2 4 - h o u r c o l l e c t i o n s .T h e r e s u l t s o f 2 4 - h o u r s e r i e s o f a l i q u o t s o f u r i n e werec o m p a r e d w i t h t h e s i n g l e c o p p e r / o s m o l a l i t y c o r r e s p o n -d e n c e p o i n t s d e r i v e d f r o m t o t a l p o o l e d 2 4 - h o u r c o l l e c t i o n sf r o m f o u r t e e n n o r m a l c o n t r o l s u b j e c t s a n d f r o m e i g h t e e np 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 .OTHER MEASUREMENTSS e r u m copper w as 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 n s p e c t r o -scopy. S e r u m c a e r u l o p l a s m i n was m e a s u r e d b y s i n g l er a d i a l i m m u n o d i f f u s i o n on 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 ( H o e c h s t P h a r m a c e u ti c a l s, L o n d o n ) .R e s u l t sOur f i n d i n g s i n s e r u m a n d s y n o v i a l f l u i d w i l l b ed i s c u s s e d i n d e t a i l i n a s u b s e q u e n t paper; b u t f o r t h ei n t e r p r e t a t i o n o f d i f f e r e n t copper e x c r e t i o n p a t t e r n si n d i f f e r e n t groups i t i s necessary t o t a k e i n t o a c c o u n tt h e c o r r e s p o n d i n g s e r u m copper a n d serum c a e r u l o -p l a s m i n l e v e l s , w h i c h ar e s u m m a r i z e d i n T a b l e I .F i g . 1 s h o w s t h e o s m o l a l i t y - r e l a t e d copper excre-t i o n p a t t e r n i n n o r m a l s u b j e c t s , e x c l u d i n g women onc o n t r a c e p t i v e p i l l s o r o e s t r o g e n t h e r a p y . F i g s 2 a n d 3show t h e p a t t e r n i n r h e u m a t o i d men a n d women,r e s p e c t i v e l y . F i g . 4 s h o w s t h e p a t t e r n i n n o r m a lwomen on t h e c o n t r a c e p t i v e p i l l o r on o e s t r o g e nt h e r a p y . I t w i l l b e n o t e d t h a t , d e s p i t e t h e h i g h se r u mcopper i n t h e l a s t g r o u p ( a s h i g h as o r h i g h e r t h a n t h ese r u m copper l e v e l s i n r h e u m a t o i d p a t i e n t s ) , t h eu r i n a r y e x c r e t i o n p a t t e r n w as o n l y m a r g i n a l l y a b -n o r m a l . The d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e gr o ups ar e

T a b l e I S e r u m c o p p e r a n d s e r u m c a e r u l o p l a s m i n l e v e l s i n n o r m a l a n d r h e u m a t o i d s u b j e c t s ( m e a n SD)G r o u p * S e r u m c o p p e r ( p g / d l ) S e r u m c a e r u l o s p l a m i n( m g / 1 0 0 m l )N o r m a lMen ( 2 7 ) 1 0 6 8 7 - 7 2 6 - 5 2 - 3W o men n o t o n o e s t r o g e n o r p i l l ( 1 8 ) 1 2 5 - 5 1 1 - 4 405 6 - 2Women o n o e st r o g e n o r p i l l ( 1 1 ) 1 9 8 - 8 1 6 - 3 4 9 - 6 6 - 5R h e u m a t o i dMen ( 4 8 ) 1 6 5 - 8 + 1 2 - 9 4 0 - 1 + 4 - 5W o men ( 9 8 ) 1 8 0 - 7 1 4 - 6 4 5 6 8 - 3* F i g u r e s i n p a r e n t h e s e s i n d i c a t e number o f s u b j e c t s i n e a c h g r o u p .

7/29/2019 copper n rheumatoid arthritis part 2

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3 l A n n s r X o f t h e R h e u m a t i c D i s e a s e s

C .

0 -v0. 4

. c2

200 400 600O s m o l o l i t y ( m O s m / 1 ) 800 1000FIG. 2 C o p p e r c o n c e n t r a t i o n s p l o t t e d a g a i n s t o s n w l a l i t i e si n 2 4 - h o u r s e r i e s o f a l i q u o t s o f u r i n e s f r o m m a l e r h e u m a t o i dp a t i e n t s . B r o k e n l i n e r e p r e s e n t s l i m i t s o f n o r m a l a r e a .S o l i d l i n e s r e p r e s e n t s e r i e s f r o m p a t i e n t s w i t h a n o r m a l se r u mcopper

200400Osmolality ( mOsm/Il

600 Boo 1 0 0 0FIG. 3 C o p p e r c o n c e n t r a t i o n s p l o t t e d a g a i n s t o s m o l a l i t i e si n 2 4 - h o u r s e r i e s o f a l i q u o t s o f u r i n e s f r o m f e m a k r h e u m a t o i dp a t i e n t s . B r o k e n l i n e r e p r e s e n t s l i m i t s o f n o r m a l area. S o l i dl i n e s r e p r e s e n t s e r i e s f r o m p a t i e n t s w i t h a n o r m a l ser u mcopper

T a b l e I I P e r c e n t a g e o f n o r m a l a l i q u o t s o f u r i n e i n n o r m a l a n d i n r h e u m a t o i d s u b j e c t sG r o u p N o . o f s u b j e c t s N o . o f a l i q u o t s P e r c e n t a g e o f n o r m a la l i q u o t sN o r m a l

Men 2 7 1 7 1 9 6Women n o t o n o e s t r o g e n s 1 8 1 4 5 9 5Women o n o e s t r o g e n s o r p i l l 1 1 7 6 9 2R h e u m a t o i dMen 4 8 4 3 0 5 5Women 9 8 7 7 2 4 8

T a b l e m N u m b e r o f a b n o r m a l a l i q u o t s o f u r i n e p e r 2 4 - h o u r s e r i e s o f a l i q u o t s i n n o r m a l a n d r h e u m a t o i d s u b j e c t s .7 h e p r o p o r t i o n o f a b n o r m a l a l i q u o t s i s e x p r e s s e d a s t h e % o f t h e t o t a l n u m b e r o f a l i q u o t s c o l l e c t e d o v e r a 2 4 - h o u rp e r i o d

N o . o f a b n o r m a l a l i q u o t s p e r 2 4 - h s e r i e sG r o u p . 1 2 3 4 5 6 7 8N o r m a lM e n ( 2 7 ) 1 1 0 0 0 0 0 0 0Women n o t o n o e s t r o g e n s ( 1 8 ) 1 1 0 0 0 0 0 0 0Women o n t h e p i l l / o e s t r o g e n t h e r a p y( 1 1 ) 5 6 9 0 0 0 0 0 0R h e u m a t o i dMen ( 4 8 ) 8 5 8 5 4 6 3 1 2 3 8 0 0Women ( 9 8 ) 8 2 8 2 5 6 4 6 4 6 4 6 2 7 2 7

F i g u r e s i n p a r e n t h e s e s i n d i c a t e n u m b e r o f s u b j e c t s i n e a c h g r o u p .

' 0a .I . .w

0 .o 4 ,._

2 -

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U r i n a r y c 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 3 4 3

- Vcr

4 .0 ~0 2c -

200 400O s m o l o l i t y ( m O s m / l ) 600 800 1000F I G . 4 C o p p e r c o n c e n t r a t i o n s p l o t t e d a g a i n s t o s m o l a l i t i e si n 2 4 - h o u r s e r i e s o f a l i q u o t s o f u r i n e s f r o m n o n r h e u m a t o i dw o m e n w i t h a s e r u m c o p p e r i n t h e ' r h e u m a t o i d ' r a n g e .S o l i d l i n e =6 women o n t h e c o n t r a c e p t i v e p i l l . x = 2 womeno n p o s t m e n o p a u s a l o e s t r o g e n t h e r a p y . T h e n o r m a l a r e al i e s b e l o w t h e b r o k e n l i n e

6a 4 - vw-0w 2= )

, e x p r e s s e d q u a n t i t a t i v e l y i n T a b l e s I I a n d I I I . T a b l eI I s h o w s t h a t o n l y a b o u t h a l f o f t h e t o t a l n u m b e r o fa l i q u o t s i n r h e u m a t o i d p a t i e n t s g a v e c o p p e r /o s m o l a l i t y c o r r e s p o n d e n c e p o i n t s w i t h i n t h e n o r m a la r e a . T a b l e I I I g i v e s t h e d i s t r i b u t i o n o f 2 4 - h o u rs e r i e s o f a l i q u o t s ( c u r v e s ) g r o u p e d a c c o r d i n g t o t h en u m b e r o f a l i q u o t s ( p o i n t s ) f a l l i n g o u t s i d e t h e n o r m a la r e a .C o m p a r i s o n s b e t w e e n t h e r e s u l t s o f 2 4 - h o u r s e r i e so f a l i q u o t s a n d o f t o t a l p o o l e d 2 4 - h o u r c o l l e c t i o n sf r o m t h e s a m e i n d i v i d u a l s a r e s h o w n i n F i g s 5 a n d 6 .I n t h e n o r m a l c o n t r o l s t h e s i n g l e c o p p e r / o s m o l a l i t yc o r r e s p o n d e n c e p o i n t s r e p r e s e n t i n g t h e t o t a l p o o l e d2 4 - h o u r c o l l e c t i o n s a l l f e l l w i t h i n t h e n o r m a l a r e a a sd e f i n e d f o r 2 4 - h o u r s e r i e s ( F i g . 5 ) . I n most r h e u m a t o i dp a t i e n t s , on t h e o t h e r h a n d , t h e c o r r e s p o n d e n c e

2 0 -

2 -A A , - I

A . --, /I .-0. - - A aA / *A, ' &*

A A * *A44 0 4 0

200 400 600 800O s m o l a l i t y ( m O s m / l ) 1000F I G . 5 C o p p e r / o s m o l a l i t y r e l a t i o n i n t o t a l p o o l e d 2 4 - h o u ru r i n e s f r o m n o r m a l s u b j e c t s * , a n d f r o m r h e u m a t o i dp a t i e n t s A , r e l a t e d t o t h e n o r m a l a r e a a s d e f i n e d o n t h e b a s i so f 2 4 - h o u r s e r i e s o f u r i n e s

-4Q .0. 20. c

24 .

I 200 6 6 0 1000O s m o l a l i t y ( m O s m / l )F I G . 7 U r i n a r y c o p p e r l o s m o l a l i t y c h a r t s f r o m 2 p a t i e n t so n D - p e n i c i l l a m i n e t h e r a p y f o r r h e u m a t o i d a r t h r i t i s . I=p r e t r e a t m e n t ; 2 = on D - p e n c i l l a m i n e , 3 0 0 m g d a i l y f o r 1w e e k ; 3 a n d 4 = o n D - p e n c i l l a m i n e , 1 2 0 0 m g d a i l y f o r1 m o n t h

-g

0 .-40.0v 2

200 400 O6OO s m o l o l i t y ( m O s m / l )F I G . 6 C o m p a r i s o n b e t w e e n t h e c o p p e r / o s m o l a l i t y r e l a t i o ni n t o t a l p o o l e d 2 4 - u r i n e s A a n d i n 2 4 - h o u r s e r i e s o f a l i q u o t sf r o m r h e u m a t o i d p a t i e n t s . N u m b e r s s h o w t h e t o t a l p o o l e dc o l l e c t i o n s a n d s e r i e s o f a l i q u o t s c o l l e c t e d f r o m t h e samep a t i e n t s

200 400 6 0 0 6 0 800 1000O s m o l o l i t y ( m O s m / 0 lFIG. 8 E f f e c t o f 1 2 mg D - p e n i c i l l a m i n e d a i l y f o r 1 w e e ko n t h e u r i n a r y c o p p e r / o s m o l a l i t y c h a r t o f a n o r m a l s u b j e c t .A =b e f o r e p e n i c i l l a m i n e ; B=f t e r 1 w e e k ' p l a c e b o 't a b l e t s ( s e e t e x t )

8 -r,-w0 -0 c0u 4

2 1800 1000

I , r - - -_ _ _

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3 4 4 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

p o i n t s r e p r e s e n t i n g t h e t o t a l p o o l e d 2 4 - h o u r c o l l e c -t i o n s f e l l w i t h i n t h e n o r m a l a r e a b u t m o r e t h a n o n eo f t h e p o i n t s i n t h e 2 4 - h o u r s e r i e s o f a l i q u o t s f e l lo u t s i d e ( F i g . 6 ) . I t m u s t b e a s s u m e d t h a t a f e w a b -n o r m a l s p e c i m e n s p a s s e d i n t h e c o u r s e o f 2 4 h o u r sc a n b e c o m e d i l u t e d b y t h e r e m a i n i n g n o r m a l s p e c i -m e n s . S i n c e , m o r e o v e r , t h i s o c c u r r e d o n l y i n r h e u m a -t o i d p a t i e n t s , i t s e e m s r e a s o n a b l e t o c o n c l u d e t h a t t h e2 4 - h o u r s e r i e s o f a l i q u o t s i s a m o r e s e n s i t i v e i n d e x o ft h e a b n o r m a l e x c r e t i o n p a t t e r n t h a n t h e t o t a l p o o l e d2 4 - h o u r c o l l e c t i o n .T h e s e n s i t i v i t y o f t h e 2 4 - h o u r s e r i e s o f a l i q u o t s i sf u r t h e r i l l u s t r a t e d b y t h e e f f e c t o f p e n i c i l l a m i n e , ap o w e r f u l c o p p e r - c h e l a t i n g a g e n t . N o t u n e x p e c t e d l y ,t h e r a p e u t i c d o s e s o f t h e d r u g l e d t o a g r o s s l y a b n o r m a lc o p p e r / o s m o l a l i t y e x c r e t i o n p a t t e r n ( F i g . 7 ) . How-e v e r , e v e n ' t r a c e ' c o n c e n t r a t i o n s o f t h e d r u g , a sr e p r e s e n t e d b y t h e p l a c e b o t a b l e t s o f a r e c e n t d o u b l e -b l i n d t r i a l ( 1 2 m g d a i l y f o r 7 d a y s ) , h a d a d e m o n -s t r a b l e e f f e c t i n a n o r m a l s u b j e c t ( F i g . 8 ) .D i s c u s s i o nR a i s e d s e r u m c 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 sc o m p a r e d b o t h t o n o r m a l men a n d t o n o r m a l womenn o t on o r a l c o n t r a c e p t i v e s a r e i n a g r e e m e n t w i t h t h ef i n d i n g s o f o t h e r g r o u p s o f w o r k e r s ( P l a n t i n a n dS t r a n d b e r g , 1 9 6 5 ; H a l s t e d , H a c k l e y , a n d S m i t h ,1 9 6 8 ) . R a i s e d s e r u m c o p p e r l e v e l s i n w o men on o r a lc o n t r a c e p t i v e s o r o n p o s t m e n o p a u s a l o e s t r o g e nt h e r a p y w e r e n o t s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t f r o m t h el 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 . I t i s t h e r e f o r e p o s s i b l et o c o m p a r e t h e c o p p e r e x c r e t i o n p a t t e r n o f r h e u m a -t o i d p a t i e n t s n o t o n l y w i t h t h e e x c r e t i o n p a t t e r n o fn o n r h e u m a t o i d s u b j e c t s w i t h a n o r m a l s e r u m c o p p e rb u t a l s o w i t h t h e e x c r e t i o n p a t t e r n o f n o n r h e u m a t o i ds u b j e c t s w i t h a s e r u m c o p p e r i n t h e ' r h e u m a t o i d 'r a n g e . B o t h c o m p a r i s o n s s h o w an a b n o r m a l c o p p e re 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 . T h a t t h i s i s n o ts i m p l y a r e f l e c t i o n o f t h e r a i s e d c o p p e r l e v e l s i s f u r t h e rs u p p o r t e d b y t h e f a c t t h a t i n some r h e u m a t o i dp a t i e n t s a n o r m a l s e r u m c o p p e r was a s s o c i a t e d w i t ha n a b n o r m a l u r i n a r y c o p p e r e x c r e t i o n .T h e o r e t i c a l l y a t l e a s t t h r e e p o s s i b l e e x p l a n a t i o n sc a n b e e n v i s a g e d . F i r s t , i f c o p p e r w e r e l e s s f i r m l yp r o t e i n - b o u n d i n t h e s e r u m o f r h e u m a t o i d s u b j e c t st h a n i n n o r m a l s e r u m more c o p p e r m i g h t b e f i l t e r e db y t h e g l o m e r u l i a t a n y serum c o p p e r l e v e l . A l t h o u g ht h e r e h a v e b e e n s u g g e s t i o n s i n t h e p a s t o f ana b n o r m a l c o p p e r / c a e r u l o p l a s m i n r a t i o i n r h e u m a t o i d

a r t h r i t i s , we h a v e b e e n u n a b l e t o c o n f i r m t h i s .S e c o n d , s i n c e i m p a i r e d g l o m e r u l a r f u n c t i o n a n dp r o t e i n u r i a a r e r e l a t i v e l y common i n r h e u m a t o i dd i s e a s e ( B u l g e r , H e a l e y , a n d P o l i n s k y , 1 9 6 8 ; S 0 r e n -s e n , 1 9 6 0 ; B u r r y , 1 9 7 2 ) , t h e p o s s i b i l i t y m u s t b ec o n s i d e r e d t h a t t h e ' e x c e s s ' c o p p e r i n u r i n e d e p e n d so n a b n o r m a l c a e r u l o p l a s m i n e x c r e t i o n . T h i s e x p l a -n a t i o n t o o i s c o n t r a d i c t e d b y o u r p r e l i m i n a r y s t u d i e sw h i c h s u g g e s t t h a t l i t t l e i f a n y u r i n a r y c o p p e r i n t h e s ep a t i e n t s i s c a e r u l o p l a s m i n - b o u n d . T h i r d , t h e i n -c r e a s e d c 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 p a t i e n t sc o u l d r e f l e c t t h e p r e s e n c e b o t h i n s e r u m a n d i n u r i n eo f a c o p p e r - b i n d i n g p e p t i d e . T h i s m i g h t c o m p e t ew i t h c a e r u l o p l a s m i n f o r c o p p e r i n s e r u m a n d m i g h tb e o f s u f f i c i e n t l y s m a l l m o l e c u l a r s i z e t o p a s s i n t o t h eg l o m e r u l a r f i l t r a t e . T h e r e i s s o m e i n d i r e c t e x p e r i m e n -t a l e v i d e n c e t o s u p p o r t t h i s p o s s i b i l i t y ( G e r be r , 1 9 6 6 ;K r y z m i e n , 1 9 7 4 ) a n d i t i s a t p r e s e n t b e i n g e x p l o r e d .A t a m o r e g e n e r a l l e v e l t h e f i n d i n g s i l l u s t r a t e t h es c o p e o f m e a s u r e m e n t s b a s e d o n 2 4 - h o u r s e r i e s o fa l i q u o t s o f u r i n e . A l t h o u g h f o r p u r p o s e s o f c o m p a r i -s o n , a n u m b e r o f p o o l e d . u n c o n t a m i n a t e d 2 4 - h o u rs p e c i m e n s h a v e b e e n c o l l e c t e d d u r i n g t h e p r e s e n ts t u d y , a d e t a i l e d i n v e s t i g a t i o n o f e x c r e t i o n p a t t e r n sb a s e d o n s u c h s p e c i m e n s w o u l d h a v e b e e n v i r t u a l l yi m p o s s i b l e . S e r i e s o f a l i q u o t s c a n n o t , o f c o u r s e , g i v ei n f o r m a t i o n a b o u t a b s o l u t e a m o u n t s o f c o p p e r ( o ra n y o t h e r t r a c e m e t a l ) e x c r e t e d i n u r i n e ; b u t t h i si n f o r m a t i o n i s r a r e l y o f i n t e r e s t o r o f p r a c t i c a l v a l u e .I n t h e n o r m a l s u b j e c t u r i n e i s a r e l a t i v e l y i n s i g n i f i c a n tr o u t e o f c o p p e r l o s s a n d b a l a n c e s t u d i e s c a n n o tt h e r e f o r e b e b a s e d on t o t a l u r i n a r y e x c r e t i o n . F o ra s s e s s i n g a b n o r m a l e x c r e t i o n a n d f o r m o n i t o r i n g t h ea c t i o n o f c h e l a t i n g d r u g s c o m p a r a t i v e s t u d i e s s u g g e s tt h a t m e a s u r e m e n t s b a s e d o n 2 4 - h o u r s e r i e s o f a l i q u o t sp r o v i d e a more s e n s i t i v e i n d i c a t o r ( F i g s 5 - 7 ) . A 2 4 -h o u r s e r i e s o f a l i q u o t s r e q u i r e s m u l t i p l e e s t i m a t i o n so f c o p p e r a n d o s m o l a l i t y ; b u t , o n c e e s t a b l i s h e d ,n e i t h e r t e c h n i q u e i s e x c e s s i v e l y t i m e - c o n s u m i n g .B o t h f r o m t h e p r a c t i c a l p o i n t o f v i e w ( s p e e d , a c c u r a c y ,p r e c i s i o n ) a n d o n t h e o r e t i c a l g r o u n d s o s m o l a l i t yr a t h e r t h a n c r e a t i n i n e , s o d i u m , o r a n y o t h e r s i n g l ec h e m i c a l u r i n e c o n s t i t u e n t s e e m s t o u s t h e r e f e r e n c em e a s u r e m e n t o f c h o i c e ( D o r m a n d y , 1 9 6 7 ) .We a r e g r a t e f u l t o M r . G e o r g e R a n c e , F I M L T , f o r e x p e r th e l p w i t h t h e f i g u r e s . P . S . was s u p p o r t e d b y a r e s e a r c hg r a n t o f 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 l . J . S . wass u p p o r t e d b y a g r a n t f r o m t h e W e l l c o m e T r u s t .

R e f e r e n c e sB U L G E R , R . J . , H E A L E Y , L . A . , AND P O L I N S K Y , P . ( 1 9 6 8 ) A n n . r h e u m . D i s . , 2 7 , 3 3 9 ( R e n a l a b n o r m a l i t i e s i n

r h e u m a t o i d a r t h r i t i s )B U R R Y , H . C . ( 1 9 7 2 ) A n n . r h e u m . D i s . , 3 1 , 6 5 ( R e d u c e d g l o m e r u l a r f u n c 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 )D A Y , A . T . , G O L D I N G , J . R . , L E E , P . N . , AND B U T T E R W O R T H , A . D . ( 1 9 7 4 ) B r i t . m e d . J . , 1 , 1 8 0 . ( P e n i c i l l a m i n e i nr h e u m a t o i d d i s e a s e : a l o n g - t e r m s t u d y )

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U r i n a r y c o p pe 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 3 4 5

D O R M A N D Y , T . L . ( 1 9 6 7 ) L a n c e t , 1 , 2 6 7 ( O s m o m e t r y )G E R B E R , D . A . ( 1 9 6 6 ) A r t h r . a n d R h e u m . , 9 , 7 9 5 ( I n c r e a s e d c o p p e r l i g a n d r e a c t i v i t y i n t h e u r i n e o f p a t i e n t s w i t hr h e u m a t o i d a r t h r i t i s )H A L S T E D , J . A . , H A C K L E Y , B . M . , AND S M r I H , J . C . ( 1 9 6 8 ) L a n c e t , 2 , 2 7 8 ( P l a s m a - z i n c a n d c o p p e r i n p r e g n a n c y a n da f t e r o r a l c o n t r a c e p t i v e s )H E I L M E Y E R , L . , AND S T U W E , G ( 1 9 5 8 ) . K l i n . W e h n . S c h r . , 1 7 , 9 2 5 ( D e r E i s e n - K u p f e r a n t a g o n i s m u s i mB l u t p l a s m a b e l m I n f e k t i o n s g e s c h e h e n )H U S K I s s O N , E . C . , W o T r U L E W S K I , J . A . , B E R R Y , H . , S c o T r , J . , H A R T , F . D . , AND B A L M E , H . W. ( 1 9 7 4 ) B r i t . m e d . J . ,1 , 1 7 6 ( T r e a t m e n t o f r h e u m a t o i d a r t h r i t i s w i t h f e n o p r o f e n ; c o m p a r i s o n w i t h a s p i r i n )J A F F E , I . A . ( 1 9 7 0 ) A r t h r . a n d R h e u m . , 1 3 , 4 3 6 ( T h e t r e a t m e n t o f r h e u m a t o i d a r t h r i t i s a n d n e c r o t i s i n g v a s c u l i t i s w i t hp e n i c i l l a m i n e )K O S K E L O , P . , K E K K I , M . , V I R K K U N E N , M . , L A S S u s , A . , AND S O M E R , T . ( 1 9 6 6 ) A c t a r h e u m . S c a n d . , 1 2 , 2 6 1 ( S e r u mc 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 n r 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 d s a r c o i d o s i s )K R Y Z V I E N , H . ( 1 9 7 4 ) G o s . P r z . P o s t . 4 5 , 1 7 4 0 ( W y s t e p o w a n i e c i a l w i a z a c y c h j o n y m i e d z i w m o c z u c h o r y c h n ag o s c i e c p r z e w l e k l y p o s t e p u j a c y )L O R B E R , A . , C U T L E R , L . , AND C H A N G , C . C . ( 1 9 6 8 ) A r t h r . a n d R h e u m . , 1 1 , 6 5 ( S e r u m c o p p e r l e v e l s i n r h e u m a t o i da r t h r i t i s ; r e l a t i o n s h i p o f e 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 a t i o n s )M U Y L L E R , W . , K L U T H E , R . , AND M U L L E R , H . ( 1 9 6 3 ) Z . R h e u m a f o r s c h u n g , 2 2 , 1 . ( O n t h e d i a g n o s i s o f t h e a c t i v i t y o fc h r o n i c r h e u m a t i c d i s e a s e s w i t h s p e c i a l r e f e r e n c e t o t h e q u a n t i t a t i v e d e t e r m i n a t i o n o f h a p t o g l o b i n s a n dc a e r u l o p l a s m i n )M U L T I C E N T R E T R I A L GROUP ( 1 9 7 3 ) L a n c e t , 1 , 2 7 5 ( C o n t r o l l e d t r i a l o f D ( - ) p e n c i l l a m i n e i n s e v e r e r h e u m a t o i da r t h r i t i s )N I E D E R M E I E R , W. ( 1 9 6 5 ) A n n . r h e u m . D i s . , 2 4 , 5 4 4 ( C o n c e n t r a t i o n a n d c h e m i c a l s t a t e o f c o p p e r i n s y n o v i a l f l u i da n d b l o o d s e r u m 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 )P L A N T I N , L . O . , AND S T R A N D B E R G , P . 0 . ( 1 9 6 5 ) A c t a r h e u m . s c a n d . , 1 1 , 3 5 ( W h o l e - b l o o d c o n c e n t r a t i o n o f c o p p e ra n d z i n c i n r h e u m a t o i d a r t h r i t i s s t u d i e d b y a c t i v a t i o n a n a l y s i s )S 0 R E N 3 E N , A . W. S . ( 1 9 6 0 ) A c t a r h e u m . s c a n d . , 6 , 1 1 5 ( I n v e s t i g a t i o n o f t h e k i d n e y f u n c 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 )