Amiloidoza in poškodbe ledvic - Vzroki in patogeneza

Osnova tkivnih depozitov amiloida so amiloidne fibrile - posebne beljakovinske strukture s premerom 5-10 nm in dolžino do 800 nm, sestavljene iz 2 ali več vzporednih filamentov. Beljakovinske podenote amiloidnih fibril so značilne po specifični prostorski orientaciji molekule - navzkrižno P-zloženi konformaciji. Prav to določa tinktorijske in optične lastnosti, ki so lastne amiloidu. Najbolj specifična med njimi je lastnost dvojnega loma žarka med mikroskopijo pripravkov, obarvanih s kongo rdečim v polarizirani svetlobi, kar daje jabolčno zelen sijaj. Odkrivanje te lastnosti je osnova za diagnozo amiloidoze.

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

Patogeneza amiloidoze

Kljub razliki v vrstah amiloidnih beljakovin so mehanizmi nastanka amiloidoze podobni. Glavni pogoj za razvoj bolezni je prisotnost določene, pogosto povečane količine amiloidogenega predhodnika. Pojav ali povečanje amiloidogenosti je lahko posledica molekularne heterogenosti predhodnih beljakovin (variante transtiretinov, lahke verige z aminokislinskimi substitucijami, različni izotipi beljakovine SAA) in posledično kroženja beljakovinskih variant s povečano skupno hidrofobnostjo molekule in motenim razmerjem površinskih molekularnih nabojev, kar vodi v nestabilnost beljakovinske molekule in spodbuja njeno agregacijo v amiloidno fibrilo. Ti mehanizmi so še posebej jasno vidni pri beljakovinah, katerih funkcija vključuje potrebo po fiziološki spremembi konformacije. Tako skoraj vsi apolipoproteini, katerih sekundarna struktura nastane med translokacijo holesterola skozi žilno steno, sodelujejo v patogenezi različnih oblik amiloidoze.

V zadnji fazi amiloidogeneze amiloidni protein interagira z beljakovinami krvne plazme in tkivnimi glikozaminoglikani. V tem primeru amiloidne usedline vključujejo serumsko amiloidno P-komponento, heparan sulfate in dermatan sulfate intersticijskega glikokaliksa. Poleg strukturnih značilnosti so pomembne tudi fizikalno-kemijske lastnosti medceličnega matriksa, v katerem je sestavljena amiloidna fibrila (na primer, nizek pH ledvičnega intersticija lahko spodbuja agregacijo negativno nabitih beljakovin). V praksi eksperimentalne amiloidoze je dobro znana sposobnost suspenzije amiloidnih mas, pridobljenih iz tkiv živali, ki jih je prizadel amiloid, da ga izzove, ko ga damo zdravim živalim (snov, ki pospešuje amiloid). Sposobnost prenosa amiloida je znana tudi v klinični praksi - pri bolnikih z ATTR amiloidozo: kljub prenehanju kroženja patološkega transtiretina po presaditvi zdravih jeter se masa amiloidnih usedlin v srcu še naprej povečuje zaradi zajemanja normalnega, nespremenjenega transtiretina. Posebna oblika infekcijske amiloidoze je poškodba možganov pri prionskih boleznih. Številne oblike amiloidoze združuje dejstvo, da se pojavljajo v starosti in senilni dobi (AL, ATTR, AIAPP, AApoAl, AFib, ALys, AANF, Abeta); to kaže na prisotnost mehanizmov starostne evolucije strukture številnih beljakovin v smeri povečane amiloidogenosti in nam omogoča, da amiloidozo obravnavamo kot enega od modelov staranja telesa.

Značilnosti glavnih vrst amiloidoze

Β-zložena konfiguracija fibrile je povezana z odpornostjo amiloida na proteolitične encime medceličnega matriksa, kar povzroča njegovo znatno kopičenje s progresivnim uničenjem prizadetega organa in izgubo njegove funkcije. Kljub heterogenosti amiloidnih fibril (glikoproteinov) ima med amiloidogenimi dejavniki vodilno vlogo konformacijska labilnost amiloidnih prekurzorskih beljakovin, specifičnih za vsako vrsto amiloidoze, katerih vsebnost v fibrili doseže 80 %.

Med drugimi amiloidnimi beljakovinami je še posebej pomembna tako imenovana amiloidna P-komponenta. Je derivat beljakovine akutne faze, ki jo sintetizirajo jetra in je strukturno podobna C-reaktivnemu proteinu. Sposobnost zaviranja celične adhezije pojasnjuje sodelovanje amiloidne P-proteine pri omejevanju vnetne reakcije in blokiranju avtoimunosti. Kot del amiloida P-komponenta ščiti fibrile pred encimskim uničenjem s strani amiloidoklastnih makrofagov. Glede na glavno beljakovino, ki je vključena v amiloidne fibrile, ločimo več vrst amiloidoze.

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

AA amiloidoza

V to skupino spada reaktivna (sekundarna) amiloidoza; njeni najpogostejši vzroki so revmatoidni artritis (30–50 %), kronične gnojno-destruktivne bolezni (osteomielitis, bronhiektazije), vnetne črevesne bolezni (ulcerozni kolitis, Crohnova bolezen), tuberkuloza, tumorji (najpogosteje limfogranulomatoza in rak ledvic). AA amiloidoza vključuje tudi amiloidozo pri kriopirinopatijah (na primer pri Muckle-Wellsovem sindromu – družinska periodična mrzlica v kombinaciji z gluhostjo in urtikarijo), periodična bolezen.

Periodična bolezen (družinska mediteranska mrzlica) je bolezen z avtosomno recesivnim tipom dedovanja, ki se pojavlja pri prebivalcih Sredozemlja: Judih, Armencih, redkeje Arabcih, Turkih, pa tudi prebivalcih Grčije, Italije in obale Severne Afrike. Zanjo so značilni ponavljajoči se napadi aseptičnega serozitisa (peritonitis, plevritis, sinovitis), ki se kažejo z bolečinami v trebuhu, prsih, sklepih v kombinaciji z vročino in v 20–40 % primerov vodijo do razvoja amiloidoze. Domneva o dedni naravi periodične bolezni je temeljila na etničnem značaju lezije, družinski naravi bolezni in nastanku bolezni v otroštvu. Genetski koncept bolezni je bil potrjen leta 1997, ko je bil na kratkem kraku kromosoma 16 identificiran gen MEFV (sredozemska mrzlica). Gen MEFV, ki ga izražajo predvsem nevtrofilci, kodira za sintezo beljakovine pirin (marenostrin). Po sodobnih konceptih je pirin glavni regulator vnetnega odziva nevtrofilcev. Znanih je več kot 20 mutacij gena pirina, povezanih z razvojem periodične bolezni. Te mutacije vodijo do sinteze okvarjenega proteina in na koncu do kršitve nadzora vnetja s strani nevtrofilcev, pri čemer se ohranja njihov stalen provnetni potencial.

Povezava med dedno kronično vnetno boleznijo in AA amiloidozo, ki jo zapleta, je privedla do hipoteze o genetski nagnjenosti k amiloidozi pri periodični bolezni. Koncept dedne narave amiloidoze pri tej bolezni je obstajal dolgo časa, kljub dejstvu, da ga je nasprotovala ista vrsta amiloidne ultrastrukture (AA protein) kot sekundarno amiloidozo, kar je omogočilo razvrstitev amiloidoze pri periodični bolezni kot reaktivne, ki se razvije kot posledica ponavljajočega se aseptičnega vnetja. Šele odkritje gena SAA na kromosomu 11 in identifikacija njegovih mutacij je omogočilo ovrženje hipoteze o eni sami genetski naravi periodične bolezni in amiloidoze ter prepoznavanje sekundarne narave slednje.

AA-amiloid nastane iz serumskega proteina predhodnika SAA - proteina akutne faze, ki ga običajno sintetizirajo hepatociti, nevtrofilci in fibroblasti v sledovih. Njegova koncentracija se znatno poveča pod vplivom interlevkinov-1 in -6, TNF-a kot odziv na vnetje, rast tumorja. Povečanje vsebnosti SAA v krvi igra pomembno vlogo pri patogenezi AA-amiloidoze.

Vendar pa visoka koncentracija SAA sama po sebi ni dovolj za razvoj amiloidoze – predhodni protein mora biti tudi amiloidogen. Človeški genotip kodira 4 proteine SAA, od katerih sta le SAA1 in SAA2 proteina akutne faze. Razvoj amiloidoze pri ljudeh je povezan z odlaganjem SAA1; znanih je 5 izotipov SAA1, od katerih se najvišja amiloidogenost pripisuje 1a/a- in 18-izotipom. Končna faza amiloidogeneze – nastanek amiloidnih fibril iz predhodnega proteina – se pojavi z nepopolnim cepljenjem s proteazami, povezanimi s površinsko membrano monocitov-makrofagov. Nadaljnja agregacija proteina AA v amiloidne fibrile se pojavi tudi na površini makrofagov pod aktivacijskim vplivom membranskih encimov. Stabilizacija amiloidne fibrile in močno zmanjšanje topnosti tega makromolekularnega kompleksa sta v veliki meri posledica dodatka P-komponente in interakcije z intersticijskimi polisaharidi.

Pri amiloidozi AA se amiloid nahaja v različnih organih: ledvicah, jetrih, vranici, nadledvičnih žlezah, prebavilih. Vendar pa klinično sliko in prognozo določa okvara ledvic.

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

AL amiloidoza

AL amiloidoza vključuje primarno (idiopatsko) amiloidozo in amiloidozo, povezano z mielomom, pri kateri se razvije pri 7-10 % bolnikov. Po sodobnih konceptih se primarna AL amiloidoza in mielom (tako povezana z amiloidozo kot tudi ne) obravnavata v okviru ene same diskrazije B-limfocitov - proliferacije nenormalnega klona plazemskih celic ali B-celic v kostnem mozgu s prekomerno proizvodnjo monoklonskega imunoglobulina z amiloidogenostjo. Predhodni protein pri AL amiloidozi velja za monoklonske lahke verige imunoglobulinov, iz katerih imena izvira okrajšava L, pri primarni amiloidozi pa se lahke verige tipa A nahajajo 3-krat pogosteje kot tipa K, v nasprotju z mielomom, za katerega je značilna prevlada lahkih verig tipa K. Pri nastanku AL amiloida je zelo pomembna kršitev proteolize lahkih verig z nastankom polipeptidnih fragmentov, ki so sposobni agregacije.

AL amiloidoza je generaliziran proces s pretežno okvaro srca, ledvic, prebavil, živčnega sistema in kože.

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

ATTR amiloidoza

ATTR amiloidoza vključuje družinsko amiloidno polinevropatijo, ki se deduje avtosomno dominantno, in sistemsko senilno amiloidozo. Prekurzorska beljakovina pri tej obliki amiloidoze je transtiretin, komponenta molekule prealbumina, ki jo sintetizirajo jetra in deluje kot transportna beljakovina za tiroksin.

Ugotovljeno je bilo, da je dedna ATTR amiloidoza posledica mutacije v genu, ki kodira transtiretin, kar povzroči zamenjavo aminokislin v molekuli TTR. Obstaja več vrst dedne amiloidne nevropatije: portugalska, švedska, japonska in druge. Pri najpogostejši družinski varianti (portugalski) je metionin na položaju 30 od N-terminusa molekule transtiretina nadomeščen z valinom, kar poveča amiloidogenost predhodnega proteina in olajša njegovo polimerizacijo v amiloidne fibrile. Znanih je več variant transtiretinov, kar pojasnjuje raznolikost kliničnih oblik dedne nevropatije.

Klinično je za to bolezen značilna progresivna periferna in avtonomna nevropatija, ki je kombinirana s poškodbo srca, ledvic in drugih organov različne stopnje.

Sistemska senilna amiloidoza se razvije po 70. letu starosti kot posledica starostnih konformacijskih sprememb normalnega transtiretina, kar očitno poveča njegovo amiloidogenost. Ciljni organi senilne amiloidoze so srce, možganske žile in aorta.

[ 22 ], [ 23 ], [ 24 ]

Druge oblike amiloidoze

Družinske oblike amiloidoze vključujejo tudi redkejše AGel, AFib, ALys, pri katerih imajo mutirane oblike gelsolina, fibrinogena oziroma lizocima amiloidogenost.

Pri teh oblikah amiloidoze opazimo pretežno poškodbo ledvic, vendar je za gelsolinsko amiloidozo značilna kombinacija nefropatije z retikularno distrofijo roženice in periferno nevropatijo (pretežno so prizadeti možganski živci).

Trenutno je znanih več kot 20 amiloidogenih prekurzorskih proteinov in s tem tudi kliničnih oblik amiloidoze. Tako je AR-amiloid morfološka osnova Alzheimerjeve bolezni, AIAPP-amiloid pa sladkorne bolezni tipa 2, vendar pri teh oblikah amiloidoze okvara ledvic običajno nima pomembnega kliničnega pomena.

AR ₂ M-amiloidoza (povezana s kronično hemodializo) je zelo pomembna v nefrološki praksi. Predhodni protein pri tej obliki amiloidoze, beta ₂ -mikroglobulin, je normalno prisoten v krvi, urinu, cerebrospinalni in sinovialni tekočini. Pri normalnem delovanju ledvic je njegova koncentracija v krvi 1-2 mg/l. Ta protein se filtrira v glomerulih ledvic in se po reabsorpciji v proksimalnih tubulih presnovi. Pri bolnikih s kronično ledvično odpovedjo se koncentracija beta ₂ -mikroglobulina v krvi poveča, kar je povezano z vsebnostjo kreatinina, vendar doseže svoje najvišje vrednosti (20-70-krat višje od normalne) po več letih redne hemodialize. Ker se beta ₂ -mikroglobulin med postopkom ne odstrani, obstajajo predpogoji za razvoj amiloidoze po 7 letih zdravljenja ali več. Pri bolnikih, starejših od 60 let, se dializna amiloidoza razvija hitreje. Poleg visoke koncentracije predhodnega proteina imajo pomembno vlogo pri patogenezi dializne amiloidoze tudi drugi dejavniki. Amiloidogenost beta2 mikroglobulina se poveča z nepopolno proteolizo, povezano z delovanjem citokinov (interlevkini-1 in -6, TNF-a), katerih proizvodnjo monocitov spodbujajo komponente dializata in dializne membrane. Ugotovljeno je bilo, da ima beta2 mikroglobulin visoko aktivnost vezave kolagena, ki se povečuje z naraščajočo koncentracijo v krvi. Poleg tega je bila dokazana afiniteta beta2 mikroglobulina za hrustančne glikozaminoglikane, kar lahko pojasni pretežno odlaganje amiloidnih fibril v sklepnih tkivih. Pri tej vrsti amiloidoze opazimo poškodbe kosti in periartikularnih tkiv, redkeje - žil.

Klasifikacija amiloidoze

Do nedavnega je bila splošno sprejeta klasifikacija amiloidoze osnovana na prisotnosti bolezni, ki jo je povzročila. Potem ko je bilo dokazano, da je heterogenost amiloida posledica raznolikosti serumskih prekurzorskih beljakovin in da obstaja povezava med kliničnimi oblikami bolezni in vrsto teh beljakovin, je bila ustvarjena klasifikacija amiloidoze, ki temelji na biokemični vrsti prekurzorske beljakovine.

Amiloidni protein	Predhodni protein	Klinična oblika amiloidoze
AA	SAA beljakovine	Sekundarna amiloidoza pri kroničnih vnetnih boleznih, vključno s periodično boleznijo in Muckle-Wellsovim sindromom
AL	Lambda, k-lahke verige imunoglobulinov	Amiloidoza pri diskrazijah plazemskih celic - idiopatska, pri mielomski bolezni in Waldenstromovi makroglobulinemiji
ATTR	Transtiretin	Družinske oblike polinevropatske, kardiopatske in drugih amiloidoz, sistemska senilna amiloidoza
Abeta2M	Beta 2 -mikroglobulin	Dializna amiloidoza
AGel	Gelsolin	Finska familiarna amiloidna polinevropatija
AApoAI	Apolipoprotein AI	Amiloidna polinevropatija (tip III, po van Allenu, 1956)
Atrijska fibrilacija	Fibrinogen	Amiloidna nefropatija
Abeta	Beta beljakovine	Alzheimerjeva bolezen, Downov sindrom, dedna možganska krvavitev z amiloidozo (Nizozemska)
APrpscr	Prionski protein	Creutzfeldt-Jakobova bolezen, Gertsmann-Straussler-Scheinkerjeva bolezen
AAN	Atrijski natriuretični faktor	Izolirana atrijska amiloidoza
AIAPP	Amilin	Izolirana amiloidoza v Langerhansovih otočkih pri sladkorni bolezni tipa 2, inzulinom
ACal	Prokalcitonin	Za medularni rak ščitnice
ACys	Cistatin C	Dedna možganska krvavitev z amiloidozo (Islandija)

Po sodobni klasifikaciji so vse vrste amiloidoze označene s kratico, v kateri prva črka A pomeni "amiloidoza", naslednje črke pa so okrajšana imena glavnih fibrilarnih proteinov amiloida: A - amiloidni protein A, L - lahke verige imunoglobulinov, TTR - transtiretin, P2M - beta2-mikroglobulin itd. S kliničnega vidika je priporočljivo razlikovati med sistemskimi ali generaliziranimi in lokalnimi oblikami amiloidoze. Med sistemskimi oblikami so glavne AA, AL, ATTR in Abeta ₂ M-amiloidoza.

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