Amyloidóza a poškození ledvin - příčiny a patogeneze

Základem tkáňových depozit amyloidu jsou amyloidní fibrily - speciální proteinové struktury o průměru 5-10 nm a délce až 800 nm, sestávající ze 2 nebo více paralelních filament. Proteinové podjednotky amyloidních fibril se vyznačují specifickou prostorovou orientací molekuly - křížově P-složenou konformací. Právě to určuje tinktoriální a optické vlastnosti, které jsou amyloidu vlastní. Nejspecifičtější z nich je vlastnost dvojlomu paprsku při mikroskopii preparátů obarvených konžskou červení v polarizovaném světle, což dává jablkově zelenou záři. Detekce této vlastnosti je základem pro diagnózu amyloidózy.

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

Patogeneze amyloidózy

Navzdory rozdílu v typech amyloidních proteinů jsou mechanismy vzniku amyloidózy podobné. Hlavní podmínkou pro rozvoj onemocnění je přítomnost určitého, často zvýšeného množství amyloidogenního prekurzoru. Vznik nebo zvýšení amyloidogenity může být způsobeno molekulární heterogenitou prekurzorových proteinů (variantní transtyretiny, lehké řetězce s aminokyselinovými substitucemi, různé izotypy proteinu SAA) a v důsledku toho cirkulací proteinových variant se zvýšenou celkovou hydrofobicitou molekuly a narušeným poměrem povrchových molekulárních nábojů, což vede k nestabilitě proteinové molekuly a podporuje její agregaci do amyloidní fibrily. Tyto mechanismy jsou obzvláště jasně patrné u proteinů, jejichž funkce zahrnuje potřebu fyziologické změny konformace. Téměř všechny apolipoproteiny, jejichž sekundární struktura vzniká během translokace cholesterolu přes cévní stěnu, se tedy podílejí na patogenezi různých forem amyloidózy.

V poslední fázi amyloidogeneze interaguje amyloidní protein s proteiny krevní plazmy a tkáňovými glykosaminoglykany. V tomto případě amyloidní depozita zahrnují sérovou amyloidní P-složku, heparansulfáty a dermatansulfáty intersticiálního glykokalyxu. Kromě strukturních znaků jsou důležité i fyzikálně-chemické vlastnosti mezibuněčné matrix, ve které je amyloidní fibrila sestavena (například nízké pH renálního intersticia může podporovat agregaci negativně nabitých proteinů). V praxi experimentální amyloidózy je dobře známa schopnost suspenze amyloidních mas získaných z tkání zvířat postižených amyloidem jej vyvolat při podání zdravým zvířatům (látka urychlující amyloid). Schopnost amyloidu přenášet je známa i v klinické praxi - u pacientů s ATTR amyloidózou: navzdory zastavení oběhu patologického transthyretinu po transplantaci zdravých jater se hmotnost amyloidních depozit v srdci nadále zvyšuje v důsledku zachycení normálního, nezměněného transthyretinu. Zvláštní formou infekční amyloidózy je poškození mozku u prionových onemocnění. Mnoho forem amyloidózy spojuje fakt, že se vyskytují ve stáří a senilním věku (AL, ATTR, AIAPP, AApoAl, AFib, ALys, AANF, Abeta); to naznačuje přítomnost mechanismů věkem podmíněného vývoje struktury řady proteinů směrem ke zvýšené amyloidogenitě a umožňuje nám považovat amyloidózu za jeden z modelů stárnutí organismu.

Charakteristika hlavních typů amyloidózy

Β-složená konfigurace fibrily je spojena s rezistencí amyloidu vůči proteolytickým enzymům mezibuněčné matrix, což způsobuje jeho významnou akumulaci s postupnou destrukcí postiženého orgánu a ztrátou jeho funkce. Navzdory heterogenitě amyloidních fibril (glykoproteinů) mezi amyloidogenními faktory hraje hlavní roli konformační labilita amyloidních prekurzorových proteinů, specifických pro každý typ amyloidózy, jejichž obsah ve fibrile dosahuje 80 %.

Mezi dalšími amyloidními proteiny má zvláštní význam tzv. amyloidní P-složka. Je to derivát proteinu akutní fáze syntetizovaného játry a strukturně podobného C-reaktivnímu proteinu. Schopnost inhibovat buněčnou adhezi vysvětluje účast amyloidního P-proteinu na omezení zánětlivé reakce a blokování autoimunity. Jako součást amyloidu chrání P-složka fibrily před enzymatickou destrukcí amyloidoklastovými makrofágy. V závislosti na hlavním proteinu obsaženém v amyloidních fibrilách se rozlišuje několik typů amyloidózy.

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

AA amyloidóza

Do této skupiny patří reaktivní (sekundární) amyloidóza; jejími nejčastějšími příčinami jsou revmatoidní artritida (30–50 %), chronická hnisavě-destruktivní onemocnění (osteomyelitida, bronchiektázie), zánětlivá onemocnění střev (ulcerózní kolitida, Crohnova choroba), tuberkulóza, nádory (nejčastěji lymfogranulomatóza a rakovina ledvin). AA amyloidóza zahrnuje také amyloidózu při kryopyrinopatiích (například u Muckle-Wellsova syndromu – familiární periodická horečka kombinovaná s hluchotou a kopřivkou), periodické onemocnění.

Periodická horečka (familiární středomořská horečka) je onemocnění s autozomálně recesivním typem dědičnosti, které se vyskytuje u obyvatel Středomoří: Židů, Arménů, méně často Arabů, Turků, ale i obyvatel Řecka, Itálie a pobřeží severní Afriky. Je charakterizována opakujícími se atakami aseptické serozitidy (peritonitida, pleuritida, synovitida), která se projevuje bolestí břicha, hrudníku, kloubů v kombinaci s horečkou a ve 20–40 % případů vede k rozvoji amyloidózy. Předpoklad o dědičné povaze periodické horečky byl založen na etnickém charakteru léze, familiární povaze onemocnění a nástupu onemocnění v dětství. Genetický koncept onemocnění byl potvrzen v roce 1997, kdy byl na krátkém raménku chromozomu 16 identifikován gen MEFV (Mediterranean Fever). Gen MEFV, exprimovaný převážně neutrofily, kóduje syntézu proteinu pyrinu (marenostrin). Podle moderních představ je pyrin hlavním regulátorem zánětlivé reakce neutrofilů. Je známo více než 20 mutací genu pro pyrin, které jsou spojeny s rozvojem periodického onemocnění. Tyto mutace vedou k syntéze defektního proteinu a v konečném důsledku k narušení kontroly zánětu neutrofily, přičemž si udržují konstantní prozánětlivý potenciál.

Souvislost mezi dědičným chronickým zánětlivým onemocněním a AA amyloidózou, která jej komplikuje, vedla k hypotéze o genetické predispozici k amyloidóze u periodického onemocnění. Koncept dědičné povahy amyloidózy u tohoto onemocnění existoval po dlouhou dobu, a to i přes skutečnost, že byl vyvrácen stejným typem amyloidní ultrastruktury (AA proteinu) jako u sekundární amyloidózy, což umožnilo klasifikovat amyloidózu u periodického onemocnění jako reaktivní, vyvíjející se v důsledku recidivujícího aseptického zánětu. Teprve objev genu SAA na chromozomu 11 a identifikace jeho mutací umožnily vyvrátit hypotézu o jediné genetické povaze periodického onemocnění a amyloidózy a rozpoznat sekundární povahu druhé.

AA-amyloid se tvoří z prekurzoru sérového proteinu SAA - proteinu akutní fáze, který je normálně syntetizován hepatocyty, neutrofily a fibroblasty ve stopovém množství. Jeho koncentrace se významně zvyšuje pod vlivem interleukinů-1 a -6, TNF-a v reakci na zánět, růst nádoru. Zvýšení obsahu SAA v krvi hraje hlavní roli v patogenezi AA-amyloidózy.

Vysoká koncentrace SAA sama o sobě však k rozvoji amyloidózy nestačí – prekurzorový protein musí být také amyloidogenní. Lidský genotyp kóduje 4 proteiny SAA, z nichž pouze SAA1 a SAA2 jsou proteiny akutní fáze. Vývoj amyloidózy u lidí je spojen s depozicí SAA1; je známo 5 izotypů SAA1, z nichž nejvyšší amyloidogenita je připisována 1a/a- a 18-izotypům. Konečná fáze amyloidogeneze – tvorba amyloidních fibril z prekurzorového proteinu – probíhá za neúplného štěpení proteázami spojenými s povrchovou membránou monocytů-makrofágů. Následná agregace proteinu AA do amyloidních fibril probíhá také na povrchu makrofágů pod aktivačním vlivem membránových enzymů. Stabilizace amyloidních fibril a prudký pokles rozpustnosti tohoto makromolekulárního komplexu jsou z velké části způsobeny přidáním P-složky a interakcí s intersticiálními polysacharidy.

Při AA amyloidóze se amyloid nachází v různých orgánech: ledvinách, játrech, slezině, nadledvinách, gastrointestinálním traktu. Klinický obraz a prognóza jsou však určeny poškozením ledvin.

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

AL amyloidóza

AL amyloidóza zahrnuje primární (idiopatickou) amyloidózu a amyloidózu spojenou s myelomem, u které se rozvíjí u 7-10 % pacientů. Podle moderních konceptů se primární AL amyloidóza a myelom (jak spojené s amyloidózou, tak i nekombinované s ní) považují za součást jediné dyskrazie B-lymfocytů - proliferace abnormálního klonu plazmatických buněk nebo B-buněk v kostní dřeni s nadměrnou produkcí monoklonálního imunoglobulinu s amyloidogenitou. Prekurzorový protein u AL amyloidózy je považován za monoklonální lehké řetězce imunoglobulinů, od jejichž názvu pochází zkratka L, a u primární amyloidózy se lehké řetězce typu A nacházejí 3krát častěji než typu K, na rozdíl od myelomu, který se vyznačuje převahou lehkých řetězců typu K. Při tvorbě AL amyloidu má velký význam porušení proteolýzy lehkých řetězců s tvorbou polypeptidových fragmentů schopných agregace.

AL amyloidóza je generalizovaný proces s převážným poškozením srdce, ledvin, gastrointestinálního traktu, nervového systému a kůže.

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

ATTR amyloidóza

ATTR amyloidóza zahrnuje familiární amyloidní polyneuropatii, děděnou autozomálně dominantním způsobem, a systémovou senilní amyloidózu. Prekurzorovým proteinem v této formě amyloidózy je transthyretin, složka molekuly prealbuminu syntetizované játry a působící jako transportní protein tyroxinu.

Bylo zjištěno, že dědičná amyloidóza ATTR je důsledkem mutace v genu kódujícím transthyretin, která vede k substituci aminokyselin v molekule TTR. Existuje několik typů dědičné amyloidní neuropatie: portugalská, švédská, japonská a další. V nejběžnější familiární variantě (portugalské) je methionin nahrazen valinem v poloze 30 od N-konce molekuly transthyretinu, což zvyšuje amyloidogenicitu prekurzorového proteinu a usnadňuje jeho polymeraci do amyloidních fibril. Je známo několik variant transthyretinů, což vysvětluje rozmanitost klinických forem dědičné neuropatie.

Klinicky je toto onemocnění charakterizováno progresivní periferní a autonomní neuropatií, která je kombinována s poškozením srdce, ledvin a dalších orgánů různého stupně.

Systémová senilní amyloidóza se rozvíjí po 70 letech v důsledku věkem podmíněných konformačních změn normálního transthyretinu, které zřejmě zvyšují jeho amyloidogenitu. Cílovými orgány senilní amyloidózy jsou srdce, mozkové cévy a aorta.

[ 22 ], [ 23 ], [ 24 ]

Jiné formy amyloidózy

Mezi familiární formy amyloidózy patří také vzácnější AGel, AFib, ALys, u kterých mají amyloidogenitu mutantní formy gelsolinu, fibrinogenu a lysozymu.

U těchto forem amyloidózy je pozorováno převážné poškození ledvin, nicméně gelsolinová amyloidóza je charakterizována kombinací nefropatie s retikulární dystrofií rohovky a periferní neuropatií (postiženy jsou převážně hlavové nervy).

V současné době je známo více než 20 amyloidogenních prekurzorových proteinů a podle toho i klinických forem amyloidózy. AR-amyloid je tedy morfologickým základem Alzheimerovy choroby, AIAPP-amyloid - diabetu 2. typu, avšak u těchto forem amyloidózy obvykle nemá poškození ledvin významný klinický význam.

AR ₂ M-amyloidóza (spojená s chronickou hemodialýzou) má v nefrologické praxi velký význam. Prekurzorový protein v této formě amyloidózy, beta ₂ -mikroglobulin, je normálně přítomen v krvi, moči, mozkomíšním moku a synoviální tekutině. Při normální funkci ledvin je jeho koncentrace v krvi 1-2 mg/l. Tento protein je filtrován v glomerulech ledvin a po reabsorpci v proximálních tubulech metabolizován. U pacientů s chronickým selháním ledvin se koncentrace beta ₂ -mikroglobulinu v krvi zvyšuje, koreluje s obsahem kreatininu, ale maximálních hodnot (20-70krát vyšší než normálně) dosahuje po několika letech pravidelné hemodialýzy. Vzhledem k tomu, že beta ₂ -mikroglobulin není během zákroku odstraňován, existují předpoklady pro rozvoj amyloidózy po 7 letech léčby a déle. U pacientů starších 60 let se dialyzační amyloidóza rozvíjí rychleji. Kromě vysoké koncentrace prekurzorového proteinu hrají v patogenezi dialyzační amyloidózy významnou roli i další faktory. Amyloidogenita beta2 mikroglobulinu se zvyšuje s neúplnou proteolýzou spojenou s působením cytokinů (interleukiny-1 a -6, TNF-a), jejichž produkce monocyty je stimulována složkami dialyzátu a dialyzační membrány. Bylo zjištěno, že beta2 mikroglobulin má vysokou vazebnou aktivitu na kolagen, která se zvyšuje se zvyšující se koncentrací v krvi. Kromě toho byla prokázána afinita beta2 mikroglobulinu k chrupavčitým glykosaminoglykanům, což může vysvětlovat převážné ukládání amyloidních fibril v kloubních tkáních. U tohoto typu amyloidózy je pozorováno poškození kostí a periartikulárních tkání, méně často - cév.

Klasifikace amyloidózy

Až donedávna byla obecně přijímaná klasifikace amyloidózy založena na přítomnosti onemocnění, které ji způsobilo. Poté, co se prokázalo, že heterogenita amyloidu je způsobena rozmanitostí prekurzorových proteinů v séru a existuje souvislost mezi klinickými formami onemocnění a typem těchto proteinů, byla vytvořena klasifikace amyloidózy založená na biochemickém typu prekurzorového proteinu.

Amyloidní protein	Prekurzorový protein	Klinická forma amyloidózy
AA	SAA protein	Sekundární amyloidóza u chronických zánětlivých onemocnění, včetně periodické choroby a Muckle-Wellsova syndromu
AL	Lambda, k-lehké řetězce imunoglobulinů	Amyloidóza u plazmatocelulárních dyskrazií - idiopatická, u myelomové choroby a Waldenstromovy makroglobulinémie
ATTR	Transthyretin	Familiární formy polyneuropatické, kardiopatické a jiné amyloidózy, systémová senilní amyloidóza
Abeta2M	Beta 2 -mikroglobulin	Dialyzační amyloidóza
AGel	Gelsolin	Finská familiární amyloidní polyneuropatie
AApoAI	Apolipoprotein AI	Amyloidní polyneuropatie (typ III, podle van Allena, 1956)
Fibrilace síní	Fibrinogen	Amyloidní nefropatie
Abéta	Beta protein	Alzheimerova choroba, Downův syndrom, dědičné mozkové krvácení s amyloidózou (Holandsko)
APrpscr	Prionový protein	Creutzfeldt-Jakobova choroba, Gertsmann-Straussler-Scheinkerova choroba
AAN	Atriální natriuretický faktor	Izolovaná amyloidóza síní
AIAPP	Amilin	Izolovaná amyloidóza v Langerhansových ostrůvcích u diabetu 2. typu, inzulinom
ACal	Prokalcitonin	Pro medulární karcinom štítné žlázy
ACys	Cystatin C	Dědičné mozkové krvácení s amyloidózou (Island)

Podle moderní klasifikace jsou všechny typy amyloidózy označeny zkratkou, ve které první písmeno A znamená „amyloidóza“ a následující písmena jsou zkrácené názvy hlavních fibrilárních proteinů amyloidu: A - amyloidní protein A, L - lehké řetězce imunoglobulinů, TTR - transthyretin, P2M - beta2-mikroglobulin atd. Z klinického hlediska je vhodné rozlišovat mezi systémovými neboli generalizovanými a lokálními formami amyloidózy. Mezi systémovými formami jsou za hlavní považovány AA, AL, ATTR a Abeta ₂ M-amyloidóza.

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