Amyloidóza a poškodenie obličiek - Príčiny a patogenéza

Základom tkanivových usadenín amyloidu sú amyloidné fibrily - špeciálne proteínové štruktúry s priemerom 5-10 nm a dĺžkou až 800 nm, pozostávajúce z 2 alebo viacerých paralelných filamentov. Bielkovinové podjednotky amyloidných fibríl sa vyznačujú špecifickou priestorovou orientáciou molekuly - krížovo P-zloženou konformáciou. Práve tá určuje tinktoriálne a optické vlastnosti, ktoré sú amyloidu vlastné. Najšpecifickejšou z nich je vlastnosť dvojitého lomu lúča počas mikroskopie preparátov zafarbených konžskou červenou v polarizovanom svetle, čo dáva jablkovozelenú žiaru. Detekcia tejto vlastnosti je základom pre diagnostiku amyloidózy.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Patogenéza amyloidózy

Napriek rozdielu v typoch amyloidných proteínov sú mechanizmy vzniku amyloidózy podobné. Hlavnou podmienkou pre rozvoj ochorenia je prítomnosť určitého, často zvýšeného množstva amyloidogénneho prekurzora. Výskyt alebo zvýšenie amyloidogenicity môže byť spôsobené molekulárnou heterogenitou prekurzorových proteínov (variantné transtyretíny, ľahké reťazce s aminokyselinovými substitúciami, rôzne izotypy proteínu SAA) a v dôsledku toho cirkuláciou proteínových variantov so zvýšenou celkovou hydrofóbnosťou molekuly a narušeným pomerom povrchových molekulárnych nábojov, čo vedie k nestabilite proteínovej molekuly a podporuje jej agregáciu do amyloidnej fibrily. Tieto mechanizmy sú obzvlášť zreteľne viditeľné u proteínov, ktorých funkcia zahŕňa potrebu fyziologickej zmeny konformácie. Takmer všetky apolipoproteíny, ktorých sekundárna štruktúra sa tvorí počas translokácie cholesterolu cez cievnu stenu, sa teda podieľajú na patogenéze rôznych foriem amyloidózy.

V poslednom štádiu amyloidogenézy interaguje amyloidný proteín s proteínmi krvnej plazmy a tkanivovými glykozaminoglykánmi. V tomto prípade amyloidné usadeniny zahŕňajú sérovú amyloidnú P-zložku, heparánsulfáty a dermatánsulfáty intersticiálneho glykokalyxu. Okrem štrukturálnych znakov sú dôležité aj fyzikálno-chemické vlastnosti medzibunkovej matrice, v ktorej je amyloidná fibrila zostavená (napríklad nízke pH renálneho intersticia môže podporovať agregáciu negatívne nabitých proteínov). V praxi experimentálnej amyloidózy je dobre známa schopnosť suspenzie amyloidných hmôt získaných z tkanív zvierat postihnutých amyloidom vyvolať ho pri podaní zdravým zvieratám (látka urýchľujúca tvorbu amyloidu). Schopnosť amyloidu prenášať je známa aj v klinickej praxi - u pacientov s ATTR amyloidózou: napriek zastaveniu cirkulácie patologického transtyretínu po transplantácii zdravej pečene sa hmotnosť amyloidných usadenín v srdci naďalej zvyšuje v dôsledku zachytenia normálneho, nezmeneného transtyretínu. Zvláštnou formou infekčnej amyloidózy je poškodenie mozgu pri priónových ochoreniach. Mnohé formy amyloidózy spája fakt, že sa vyskytujú v starobe a senilnom veku (AL, ATTR, AIAPP, AApoAl, AFib, ALys, AANF, Abeta); to naznačuje prítomnosť mechanizmov vekom podmienenej evolúcie štruktúry mnohých proteínov smerom k zvýšenej amyloidogenicite a umožňuje nám považovať amyloidózu za jeden z modelov starnutia tela.

Charakteristika hlavných typov amyloidózy

Β-zložená konfigurácia fibrily je spojená s rezistenciou amyloidu voči proteolytickým enzýmom medzibunkovej matrice, čo spôsobuje jeho významnú akumuláciu s progresívnou deštrukciou postihnutého orgánu a stratou jeho funkcie. Napriek heterogenite amyloidných fibríl (glykoproteínov) medzi amyloidogénnymi faktormi zohráva vedúcu úlohu konformačná labilita amyloidných prekurzorových proteínov, špecifických pre každý typ amyloidózy, ktorých obsah vo fibrile dosahuje 80 %.

Spomedzi iných amyloidných proteínov má mimoriadny význam tzv. amyloidná P-zložka. Je to derivát proteínu akútnej fázy syntetizovaného pečeňou a štrukturálne podobného C-reaktívnemu proteínu. Schopnosť inhibovať bunkovú adhéziu vysvetľuje účasť amyloidného P-proteínu na obmedzení zápalovej reakcie a blokovaní autoimunity. Ako súčasť amyloidu chráni P-zložka fibrily pred enzymatickou deštrukciou amyloidoklastovými makrofágmi. V závislosti od hlavného proteínu obsiahnutého v amyloidných fibrilách sa rozlišuje niekoľko typov amyloidózy.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ]

AA amyloidóza

Do tejto skupiny patrí reaktívna (sekundárna) amyloidóza; jej najčastejšími príčinami sú reumatoidná artritída (30 – 50 %), chronické hnisavo-deštruktívne ochorenia (osteomyelitída, bronchiektázia), zápalové ochorenia čriev (ulcerózna kolitída, Crohnova choroba), tuberkulóza, nádory (najčastejšie lymfogranulomatóza a rakovina obličiek). AA amyloidóza zahŕňa aj amyloidózu pri kryopyrinopatiách (napríklad pri Muckle-Wellsovom syndróme – familiárna periodická horúčka kombinovaná s hluchotou a urtikáriou), periodické ochorenie.

Periodická choroba (familiárna stredomorská horúčka) je ochorenie s autozomálne recesívnym typom dedičnosti, ktoré sa vyskytuje u obyvateľov Stredomoria: Židov, Arménov, menej často Arabov, Turkov, ako aj obyvateľov Grécka, Talianska a pobrežia severnej Afriky. Je charakterizovaná opakujúcimi sa záchvatmi aseptickej serozitídy (peritonitída, pleuritída, synovitída), ktorá sa prejavuje bolesťou brucha, hrudníka, kĺbov v kombinácii s horúčkou a v 20 – 40 % prípadov vedie k rozvoju amyloidózy. Predpoklad o dedičnej povahe periodickej choroby bol založený na etnickom charaktere lézie, familiárnej povahe ochorenia a nástupe ochorenia v detstve. Genetický koncept ochorenia bol potvrdený v roku 1997, keď bol na krátkom ramene chromozómu 16 identifikovaný gén MEFV (stredomorská horúčka). Gén MEFV, exprimovaný prevažne neutrofilmi, kóduje syntézu proteínu pyrínu (marenostrínu). Podľa moderných koncepcií je pyrín hlavným regulátorom zápalovej odpovede neutrofilov. Je známych viac ako 20 mutácií pyrínového génu, ktoré sú spojené s rozvojom periodického ochorenia. Tieto mutácie vedú k syntéze defektného proteínu a v konečnom dôsledku k narušeniu kontroly zápalu neutrofilmi, pričom si zachovávajú svoj konštantný prozápalový potenciál.

Súvislosť medzi dedičným chronickým zápalovým ochorením a AA amyloidózou, ktorá ho komplikuje, viedla k hypotéze o genetickej predispozícii k amyloidóze pri periodickom ochorení. Koncept dedičnej povahy amyloidózy pri tomto ochorení existoval dlho, napriek tomu, že mu protirečil rovnaký typ amyloidnej ultraštruktúry (AA proteín) ako pri sekundárnej amyloidóze, čo umožnilo klasifikovať amyloidózu pri periodickom ochorení ako reaktívnu, vyvíjajúcu sa v dôsledku opakujúceho sa aseptického zápalu. Až objav génu SAA na chromozóme 11 a identifikácia jeho mutácií umožnili vyvrátiť hypotézu o jednej genetickej povahe periodického ochorenia a amyloidózy a rozpoznať sekundárnu povahu druhej.

AA-amyloid sa tvorí z prekurzora sérového proteínu SAA - proteínu akútnej fázy, ktorý je normálne syntetizovaný hepatocytmi, neutrofilmi a fibroblastmi v stopových množstvách. Jeho koncentrácia sa významne zvyšuje pod vplyvom interleukínov-1 a -6, TNF-a v reakcii na zápal, rast nádoru. Zvýšenie obsahu SAA v krvi hrá hlavnú úlohu v patogenéze AA-amyloidózy.

Vysoká koncentrácia SAA však sama o sebe nestačí na rozvoj amyloidózy – prekurzorový proteín musí byť tiež amyloidogénny. Ľudský genotyp kóduje 4 SAA proteíny, z ktorých iba SAA1 a SAA2 sú proteíny akútnej fázy. Vývoj amyloidózy u ľudí je spojený s ukladaním SAA1; je známych 5 izotypov SAA1, z ktorých najvyššia amyloidogenicita sa pripisuje 1a/a- a 18-izotypom. Konečné štádium amyloidogenézy – tvorba amyloidných fibríl z prekurzorového proteínu – prebieha s neúplným štiepením proteázami spojenými s povrchovou membránou monocytov-makrofágov. Následná agregácia AA proteínu do amyloidných fibríl prebieha aj na povrchu makrofágov pod aktivačným vplyvom membránových enzýmov. Stabilizácia amyloidných fibríl a prudký pokles rozpustnosti tohto makromolekulárneho komplexu sú do značnej miery spôsobené pridaním P-zložky a interakciou s intersticiálnymi polysacharidmi.

Pri AA amyloidóze sa amyloid nachádza v rôznych orgánoch: obličkách, pečeni, slezine, nadobličkách, gastrointestinálnom trakte. Klinický obraz a prognóza sú však určené poškodením obličiek.

[ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ]

AL amyloidóza

AL amyloidóza zahŕňa primárnu (idiopatickú) amyloidózu a amyloidózu spojenú s myelómom, pri ktorej sa vyvíja u 7 – 10 % pacientov. Podľa moderných koncepcií sa primárna AL amyloidóza a myelóm (ako spojené s amyloidózou, tak aj nekombinované s ňou) považujú za súčasť jednej dyskrázie B-lymfocytov – proliferácie abnormálneho klonu plazmatických buniek alebo B-buniek v kostnej dreni s nadmernou produkciou monoklonálneho imunoglobulínu s amyloidogenicitou. Prekurzorový proteín pri AL amyloidóze sa považuje za monoklonálne ľahké reťazce imunoglobulínov, z ktorých názvu pochádza skratka L, a pri primárnej amyloidóze sa ľahké reťazce typu A nachádzajú 3-krát častejšie ako typu K, na rozdiel od myelómu, ktorý sa vyznačuje prevahou ľahkých reťazcov typu K. Pri tvorbe AL amyloidu má veľký význam porušenie proteolýzy ľahkých reťazcov s tvorbou polypeptidových fragmentov schopných agregácie.

AL amyloidóza je generalizovaný proces s prevažným poškodením srdca, obličiek, gastrointestinálneho traktu, nervového systému a kože.

[ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ]

ATTR amyloidóza

ATTR amyloidóza zahŕňa familiárnu amyloidnú polyneuropatiu, dedičnú autozomálne dominantným spôsobom, a systémovú senilnú amyloidózu. Prekurzorovým proteínom v tejto forme amyloidózy je transtyretín, zložka molekuly prealbumínu syntetizovanej pečeňou a pôsobiaca ako transportný proteín tyroxínu.

Bolo zistené, že dedičná amyloidóza ATTR je výsledkom mutácie v géne kódujúcom transtyretín, ktorá vedie k substitúcii aminokyselín v molekule TTR. Existuje niekoľko typov dedičnej amyloidnej neuropatie: portugalská, švédska, japonská a ďalšie. V najbežnejšom familiárnom variante (portugalskom) je metionín nahradený valínom v polohe 30 od N-konca molekuly transtyretínu, čo zvyšuje amyloidogenicitu prekurzorového proteínu a uľahčuje jeho polymerizáciu na amyloidné fibrily. Je známych niekoľko variantných transtyretínov, čo vysvetľuje rozmanitosť klinických foriem dedičnej neuropatie.

Klinicky sa toto ochorenie vyznačuje progresívnou periférnou a autonómnou neuropatiou, ktorá je kombinovaná s poškodením srdca, obličiek a iných orgánov rôzneho stupňa.

Systémová senilná amyloidóza sa vyvíja po 70 rokoch v dôsledku vekom podmienených konformačných zmien normálneho transtyretínu, ktoré zrejme zvyšujú jeho amyloidogenicitu. Cieľovými orgánmi senilnej amyloidózy sú srdce, mozgové cievy a aorta.

[ 22 ], [ 23 ], [ 24 ]

Iné formy amyloidózy

Medzi familiárne formy amyloidózy patria aj vzácnejšie AGel, AFib, ALys, pri ktorých majú amyloidogénnosť mutantné formy gelsolínu, fibrinogénu a lyzozýmu.

Pri týchto formách amyloidózy sa pozoruje prevažné poškodenie obličiek, avšak gelsolínová amyloidóza sa vyznačuje kombináciou nefropatie s retikulárnou dystrofiou rohovky a periférnou neuropatiou (prevažne sú postihnuté hlavové nervy).

V súčasnosti je známych viac ako 20 amyloidogénnych prekurzorových proteínov a podľa toho aj klinických foriem amyloidózy. AR-amyloid je teda morfologickým základom Alzheimerovej choroby, AIAPP-amyloid - diabetu 2. typu, avšak pri týchto formách amyloidózy poškodenie obličiek zvyčajne nemá významný klinický význam.

AR ₂ M-amyloidóza (spojená s chronickou hemodialýzou) má v nefrologickej praxi veľký význam. Prekurzorový proteín pri tejto forme amyloidózy, beta ₂ -mikroglobulín, je normálne prítomný v krvi, moči, mozgovomiechovom moku a synoviálnej tekutine. Pri normálnej funkcii obličiek je jeho koncentrácia v krvi 1-2 mg/l. Tento proteín sa filtruje v glomeruloch obličiek a po reabsorpcii v proximálnych tubuloch sa metabolizuje. U pacientov s chronickým zlyhaním obličiek sa koncentrácia beta ₂ -mikroglobulínu v krvi zvyšuje, koreluje s obsahom kreatinínu, ale maximálne hodnoty (20-70-krát vyššie ako je normálne) dosahuje po niekoľkých rokoch pravidelnej hemodialýzy. Keďže beta ₂ -mikroglobulín sa počas zákroku neodstraňuje, existujú predpoklady pre rozvoj amyloidózy po 7 a viac rokoch liečby. U pacientov nad 60 rokov sa dialyzačná amyloidóza vyvíja rýchlejšie. Okrem vysokej koncentrácie prekurzorového proteínu zohrávajú v patogenéze dialyzačnej amyloidózy významnú úlohu aj ďalšie faktory. Amyloidogenita beta2 mikroglobulínu sa zvyšuje s neúplnou proteolýzou spojenou s pôsobením cytokínov (interleukíny-1 a -6, TNF-a), ktorých produkcia monocytmi je stimulovaná zložkami dialyzátu a dialyzačnej membrány. Zistilo sa, že beta2 mikroglobulín má vysokú väzbovú aktivitu na kolagén, ktorá sa zvyšuje so zvyšujúcou sa koncentráciou v krvi. Okrem toho sa preukázala afinita beta2 mikroglobulínu k chrupavkovým glykozaminoglykánom, čo môže vysvetliť prevažné ukladanie amyloidných fibríl v kĺbových tkanivách. Pri tomto type amyloidózy sa pozoruje poškodenie kostí a periartikulárnych tkanív, menej často ciev.

Klasifikácia amyloidózy

Až donedávna bola všeobecne akceptovaná klasifikácia amyloidózy založená na prítomnosti ochorenia, ktoré ju spôsobilo. Po preukázaní, že heterogenita amyloidu je spôsobená rozmanitosťou prekurzorových proteínov v sére a existuje súvislosť medzi klinickými formami ochorenia a typom týchto proteínov, bola vytvorená klasifikácia amyloidózy založená na biochemickom type prekurzorového proteínu.

Amyloidný proteín	Prekurzorový proteín	Klinická forma amyloidózy
AA	SAA proteín	Sekundárna amyloidóza pri chronických zápalových ochoreniach vrátane periodického ochorenia a Muckle-Wellsovho syndrómu
AL	Lambda, k-ľahké reťazce imunoglobulínov	Amyloidóza pri dyskráziách plazmatických buniek - idiopatická, pri myelóme a Waldenstromovej makroglobulinémii
ATTR	Transtyretín	Familiárne formy polyneuropatickej, kardiopatickej a inej amyloidózy, systémová senilná amyloidóza
Abeta2M	Beta 2 -mikroglobulín	Dialyzačná amyloidóza
AGel	Gelsolin	Fínska familiárna amyloidná polyneuropatia
AApoAI	Apolipoproteín AI	Amyloidná polyneuropatia (typ III, podľa van Allena, 1956)
Fibrilácia predsiení	Fibrinogén	Amyloidná nefropatia
Abeta	Beta proteín	Alzheimerova choroba, Downov syndróm, dedičné mozgové krvácanie s amyloidózou (Holandsko)
APrpscr	Priónový proteín	Creutzfeldt-Jakobova choroba, Gertsmann-Straussler-Scheinkerova choroba
AAN	Atriálny natriuretický faktor	Izolovaná atriálna amyloidóza
AIAPP	Amilín	Izolovaná amyloidóza v Langerhansových ostrovčekoch pri diabete 2. typu, inzulinóm
ACal	Prokalcitonín	Pre medulárnu rakovinu štítnej žľazy
ACys	Cystatín C	Hereditárne mozgové krvácanie s amyloidózou (Island)

Podľa modernej klasifikácie sú všetky typy amyloidózy označené skratkou, v ktorej prvé písmeno A znamená „amyloidóza“ a nasledujúce písmená sú skrátené názvy hlavných fibrilárnych proteínov amyloidu: A - amyloidný proteín A, L - ľahké reťazce imunoglobulínov, TTR - transtyretín, P2M - beta2-mikroglobulín atď. Z klinického hľadiska je vhodné rozlišovať medzi systémovými alebo generalizovanými a lokálnymi formami amyloidózy. Medzi systémovými formami sa za hlavné považujú AA, AL, ATTR a Abeta ₂ M-amyloidóza.

[ 25 ], [ 26 ], [ 27 ], [ 28 ]