Patogeneza aplastične anemije

Glede na sodobne koncepte, ki temeljijo na številnih kulturnih, elektronsko-mikroskopskih, histoloških, biokemijskih in encimskih raziskovalnih metodah, so pri patogenezi aplastične anemije pomembni trije glavni mehanizmi: neposredna poškodba pluripotentnih matičnih celic (PSC), spremembe v mikrookolju matične celice in posledično zaviranje ali motenje njenega delovanja; ter imunopatološko stanje.

Po sodobnih konceptih je vzrok pancitopenije na celični in kinetični ravni znatno zmanjšanje števila PSC in bolj zrelih predhodnikov eritro-, mielo- in trombocitopoeze. Določeno vlogo ima tudi kvalitativna okvara preostalih matičnih celic, ki se izraža v njihovi nezmožnosti tvorbe zadostnega števila zrelih potomcev. Okvara PSC je primarna motnja, ki se manifestira ali stopnjuje pod vplivom različnih etioloških dejavnikov. Primarnost okvare PSC kot vodilnega dejavnika v patogenezi aplastične anemije temelji na odkrivanju močnega zmanjšanja sposobnosti celic kostnega mozga za tvorbo kolonij pri bolnikih, ki traja tudi v obdobju klinične in hematološke remisije, ter odkrivanju morfološko okvarjenih hematopoetskih celic, kar kaže na funkcionalno manjvrednost PSC. Ugotovljeno je bilo, da se pri zmanjšanju ravni PSC za več kot 10 % od norme pojavi neravnovesje med procesi diferenciacije in proliferacije s prevladujočo diferenciacijo, kar najverjetneje pojasnjuje zmanjšanje sposobnosti kostnega mozga za tvorbo kolonij. Primarnost okvare PSC pri aplastični anemiji potrjujejo naslednja dejstva:

• Razvoj aplastične anemije je možen ob ozadju jemanja kloramfenikola (levomicetina), ki nepovratno zavira vključevanje aminokislin v mitohondrijske beljakovine in sintezo RNK v celicah predhodnikih kostnega mozga, kar vodi v moteno njihovo proliferacijo in diferenciacijo;
• izpostavljenost sevanju povzroči smrt dela PSC, spremembe, ki se razvijejo v matičnem sistemu obsevanih posameznikov, pa so lahko vzrok za aplastično anemijo;
• Učinkovitost alogenske presaditve kostnega mozga pri aplastični anemiji je bila dokazana;
• Potrjena je povezava med aplastično anemijo in klonskimi boleznimi - možna je transformacija aplastične anemije v paroksizmalno nočno hemoglobinurijo, mielodisplastični sindrom in akutno mieloblastno levkemijo.

Trenutno velja prepričanje, da zmanjšanje števila hematopoetskih progenitorskih celic poteka z mehanizmom programirane celične smrti (apoptoze). Vzrok za razvoj hematopoetskih aplazij je verjetno povečana apoptoza matičnih celic. Povečana dovzetnost matičnih celic za apoptozo je lahko prirojena (tak mehanizem je bil postuliran za prirojene aplazije) ali povzročena s hiperekspresijo proapoptotičnih genov s strani aktiviranih udeležencev imunskega odziva (idiopatske aplazije, aplazije po infuzijah donorskih limfocitov) ali mielotoksičnimi učinki (γ-sevanje). Ugotovljeno je bilo, da se hitrost zmanjšanja števila progenitorskih celic in specifični efektorski mehanizmi apoptoze razlikujejo pri različnih variantah AA.

Pomemben vidik patogeneze aplastične anemije je patologija hematopoetskega mikrookolja. Možna je primarna okvara celic hematopoetskega mikrookolja, kar dokazuje zmanjšanje funkcije tvorbe kolonij fibroblastov kostnega mozga in sprememba ultrastrukturnih in ultracitokemijskih indeksov celic stromalnega mikrookolja kostnega mozga. Tako pri bolnikih z aplastično anemijo, poleg popolne maščobne degeneracije, opazimo spremembe, skupne vsem stromalnim celicam, ne glede na njihovo lokalizacijo v parenhimu kostnega mozga. Poleg tega so ugotovili povečanje vsebnosti mitohondrijev, ribosomov in polisomov v citoplazmi celic. Možna je okvara funkcije strome kostnega mozga, kar vodi do zmanjšanja sposobnosti stromalnih celic za izločanje hematopoetskih rastnih faktorjev. Virusi igrajo pomembno vlogo pri spreminjanju hematopoetskega mikrookolja. Znano je, da obstaja skupina virusov, ki lahko prizadenejo celice kostnega mozga – to so virus hepatitisa C, virus denge, virus Epstein-Barr, citomegalovirus, parvovirus B19 in virus humane imunske pomanjkljivosti. Virusi lahko prizadenejo hematopoetske celice tako neposredno kot s spremembami v hematopoetskem mikrookolju, kar dokazuje odkrivanje več patoloških vključkov v jedrih skoraj vseh stromalnih celic z elektronsko mikroskopijo. Perzistentni virusni delci lahko vplivajo na genetski aparat celic, s čimer izkrivljajo ustreznost prenosa genetskih informacij na druge celice in motijo medcelične interakcije, ki se lahko dedujejo.

Imunološki mehanizmi razvoja aplastične anemije so pomembni. Opisani so bili različni imunski pojavi, ki lahko ciljajo na hematopoetsko tkivo: povečana aktivnost limfocitov T (predvsem s fenotipom CD 8) s povečano proizvodnjo interlevkina-2 in zaviranjem interlevkina-1, zaviranje aktivnosti naravnih ubijalcev, oslabljeno zorenje monocitov v makrofage, povečana proizvodnja interferona in morda prisotnost protiteles, ki zavirajo aktivnost celic, ki tvorijo kolonije. Poročali so o povečanem izražanju antigenov histokompatibilnosti DR 2 in povišanih ravneh faktorja tumorske nekroze, ki je potencialni zaviralec hematopoeze. Te imunološke spremembe vodijo do zaviranja hematopoeze in prispevajo k razvoju hematopoetske aplazije.

Razvoj aplastične anemije torej temelji na večfaktorskih patoloških mehanizmih.

Zaradi škodljivega učinka kostni mozeg bolnikov z aplastično anemijo doživi številne pomembne spremembe. Neizogibno se zmanjša vsebnost proliferirajočih hematopoetskih celic, kar vodi v različno stopnjo zmanjšanja celičnosti (nukleacije) kostnega mozga, pa tudi do nadomestitve kostnega mozga z maščobnim tkivom (maščobna infiltracija), povečanja števila limfoidnih elementov in stromalnih celic. V hujših primerih pride do skoraj popolnega izginotja hematopoetskega tkiva. Znano je, da se življenjska doba eritrocitov pri aplastični anemiji skrajša, kar je običajno posledica zmanjšanja aktivnosti posameznih eritroidnih encimov, medtem ko se med poslabšanjem bolezni opazi povečanje ravni fetalnega hemoglobina. Poleg tega je bilo ugotovljeno, da pride do intramedularnega uničenja eritroidnih celic.

Patologija levkopoeze se kaže v zmanjšanju števila granulocitov in moteni njihovi funkciji, v limfoidnem bazenu pa pride do strukturnih sprememb v kombinaciji z moteno kinetiko limfocitov. Zmanjšani so kazalniki humoralne imunosti (koncentracija imunoglobinov G in A) in nespecifičnih obrambnih dejavnikov (beta-lizinov, lizocim). Motnje trombopoeze se izražajo v trombocitopeniji, močnem zmanjšanju števila megakariocitov v kostnem mozgu in različnih morfoloških spremembah. Življenjska doba trombocitov se zmerno skrajša.

Pri patogenezi dednih aplastičnih anemij se velik pomen pripisuje genetskim okvaram in vplivu neugodnih učinkov v zgodnjih fazah embriogeneze. Trenutno je ugotovljeno, da je pojav dednih aplastičnih anemij povezan s povečano prirojeno nagnjenostjo PSC k apoptozi. Fanconijeva anemija se lahko deduje avtosomno recesivno; približno 10–20 % bolnikov se rodi iz krvnih porok. Citogenetske študije, opravljene pri otrocih s Fanconijevo anemijo, so pokazale izrazite spremembe v strukturi kromosomov v obliki različnih kromosomskih aberacij (prelomi kromatid, vrzeli, preureditve, izmenjave, endoreduplikacije), ki jih povzročajo spremembe na kromosomih 1 in 7 (popolna ali delna delecija ali transformacija). Prej je veljalo prepričanje, da patogeneza Fanconijeve anemije temelji na okvari popravljanja DNK, saj se za diagnosticiranje Fanconijeve anemije uporablja veliko snovi, imenovanih klastogeni, kar nakazuje na zgoraj omenjeni mehanizem. Ta sredstva (mitomicin C, diepoksibutan, dušikov iperit) poškodujejo DNK tako, da povzročajo medverižne zamreženja, znotrajverižne zamreženja in prelome. Trenutno obstaja alternativna hipoteza, da je povečana občutljivost celic Fanconijeve anemije na mitomicin C posledica poškodb, ki jih povzročajo kisikovi radikali, in ne nepravilnosti v zamreženju DNK. Prosti kisikovi radikali vključujejo superoksidni anion, vodikov peroksid in hidroksilni radikal. So mutageni, zlasti hidroksilni ion pa lahko povzroči kromosomske nepravilnosti in prelome DNK. Obstajajo različni mehanizmi razstrupljanja za odstranjevanje prostih kisikovih radikalov in zaščito celic pred poškodbami. Mednje spadata encimska sistema superoksid dismutaza (SOD) in katalaza. Dodatek SOD ali katalaze limfocitom bolnikov s Fanconijevo anemijo zmanjša poškodbe kromosomov. Klinične študije z uporabo rekombinantnega SOD so pokazale, da njegova uporaba v nekaterih primerih zmanjša število prelomov. Pridobljeni podatki so služili kot osnova za ponovno preučitev vloge prostih kisikovih radikalov pri obstoju povečane občutljivosti celic bolnikov s Fanconijevo anemijo na mitomicin C in za preučevanje vloge apoptoze v tej situaciji. Mitomicin C obstaja v inaktiviranem stanju in kot oksid. Številni encimi v celici lahko katalizirajo izgubo enega elektrona v molekuli mitomicina C, ki postane zelo aktivna. Pri nizkih koncentracijah kisika, ki obstajajo v celicah hipoksičnih celičnih linij, mitomicin C reagira z DNK in vodi do nastanka zamreženj. Vendar pa pri visokih koncentracijah kisika, ki so značilne za normalno celično kulturo, mitomicin C prekomerno oksidira s kisikom, da tvori proste kisikove radikale, njegova sposobnost zamreženja DNK pa se znatno zmanjša. Študije apoptoze z uporabo posebnih raziskovalnih sistemov so pokazale, da pri nizkih (5 %) koncentracijah kisika ni razlik v resnosti apoptoze med normalnimi celicami in celicami bolnikov s Fanconijevo anemijo. Vendar pa pri visokih koncentracijah kisika (20 %)...ki spodbujajo nastanek prostih radikalov pod vplivom mitomicina C, je apoptoza v celicah bolnikov s Fanconijevo anemijo bolj izrazita in kvalitativno drugačna kot v normalnih celicah.

Pri anemiji Blackfan-Diamond je bilo ugotovljeno, da bolezen ni povezana niti z izgubo sposobnosti mikrookolja za podporo eritropoeze niti z imunskim odzivom proti eritroidnim prekurzorjem (študije, ki podpirajo to hipotezo, so pokazale aloimunizacijo, odvisno od transfuzije). Najverjetnejša hipoteza za razvoj anemije Blackfan-Diamond je znotrajcelična okvara mehanizmov prenosa signalov ali transkripcijskih faktorjev v fazi zgodnje hematopoeze (najzgodnejši eritroidni prekurzor ali pluripotentna matična celica). Takšne spremembe lahko vodijo do povečane občutljivosti eritroidnih celic na apoptozo: pri gojenju in vitro brez eritropoetina takšne celice vstopijo v programirano celično smrt hitreje kot normalne celice posameznikov iz kontrolne skupine.

Genetika anemije Blackfan-Diamond: več kot 75 % primerov je sporadičnih, 25 % bolnikov ima mutacijo v genu, ki se nahaja na kromosomu 19ql3 in kodira ribosomski protein S19. Posledica te mutacije je razvoj anemije Blackfan-Diamond. Genska mutacija je bila ugotovljena tako v sporadičnih kot v družinskih primerih anemije, ko je v eni družini opaziti več bolnikov s to anemijo. Družinski primeri vključujejo jasno dominantno dedovanje anemije pri probandu in pri enem od staršev ali pojav anomalij pri sorojencih, rojenih drug za drugim; možnosti avtosomno recesivnih in na X vezanih tipov dedovanja ni mogoče izključiti. Pri večini bolnikov z anemijo Blackfan-Diamond so bile ugotovljene naključne anomalije, na primer anomalije kromosomov 1 in 16.

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