Deficit alfa1 antitrypsinu

Existuje mnoho dědičných metabolických onemocnění, která mohou mít patologický dopad na játra. V mnoha případech je jaterní složka těchto onemocnění pouze epifenoménem obecnější systémové poruchy. Příkladem takových epifenoménů jsou nemoci ukládání glykogenu a lipidů, u nichž je hepatomegalie projevem základní metabolické poruchy, ačkoli játra nemusí být nutně hlavním cílovým orgánem. Existují však tři geneticky podmíněná onemocnění, u nichž mohou být játra hlavním cílovým orgánem, s projevy akutního, subakutního nebo chronického onemocnění, které se může projevit v časném nebo pozdějším věku. Jedná se o hereditární hemochromatózu (HH), hlavní poruchu přetížení železem, Wilsonovu chorobu, genetickou poruchu přetížení mědí, a nedostatek alfa1-antitrypsinu (α1-AT), poruchu, při níž je v jaterní buňce narušeno normální zpracování bílkoviny produkované játry.

V některých případech je povědomí o těchto stavech vyvoláno podezřením na základě specifického klinického syndromu. V jiných případech je třeba tyto stavy vyloučit, pokud se setkáme s nespecifickými abnormalitami jaterního onemocnění, jako jsou zvýšené hladiny jaterních enzymů, hepatomegalie nebo dříve nediagnostikovaná portální hypertenze. V případě hemochromatózy se přístup k včasné diagnóze posunul o krok dále s vědomím, že markery přetížení železem mohou být v séru přítomny dlouho před rozvojem jaterního onemocnění. Tyto kapitoly se zaměří na diskusi o těchto třech stavech.

Některé klíčové pojmy (rámeček 1) jsou společné pro všechny tři stavy a je třeba je zdůraznit hned na začátku. Za prvé, ačkoli rozpoznání dědičného onemocnění jater je často procesem vyloučení běžnějších příčin (např. viry, alkohol, autoimunita), je důležité zdůraznit, že povědomí o klinických rysech těchto metabolických onemocnění jater by mělo podpořit proaktivní diagnostické hodnocení. Za druhé, dědičné metabolické onemocnění jater se může projevit v dětství nebo se může opozdit až do dospělosti a v některých případech může po dětství nebo dospívání ustoupit, aby se znovu objevilo později v životě. Za třetí, s příchodem molekulárního diagnostického testování může být fenotypické hodnocení těchto stavů nyní v některých případech doplněno genotypovým hodnocením. Začtvrté, s dostupností účinné léčby došlo k dramatickému ovlivnění prognózy metabolických onemocnění jater v dětství i dospělosti, což dále zdůrazňuje význam včasné diagnostiky. A konečně, u některých stavů (např, deficit α1-AT, Wilsonova choroba) transplantace jater koriguje primární biochemickou abnormalitu jater a účinně vyléčí onemocnění.

Zpět na začátek

Definice

Definice alfa1-antitrypsinu (α1-AT) je časté dědičné onemocnění spojené se zadržováním játry produkovaného proteinu α1-AT v játrech a nízkou hladinou α1-AT v séru. U nejtěžší formy deficitu α1-AT se klinické příznaky skládají z časného emfyzému, novorozenecké hepatitidy, chronické hepatitidy, cirhózy a hepatocelulárního karcinomu. Fenotypický projev v průběhu života je však velmi variabilní. Gen pro α1-AT se nachází na chromozomu 14 a mutace v lokusu inhibitoru proteázy (PI) vedou k záměně jedné aminokyseliny (kyselina glutamová za lyzin 342), která narušuje sekreci produktu mutantního genu, což vede k retenci α1-AT v hepatocytu a nízkým hladinám α1-AT v séru. Protože se fenotyp projevuje autozomálně kodominantní dědičností, je každá alela zodpovědná za 50 % hladiny cirkulujícího α1-AT. Bylo popsáno přibližně 100 alelických variant, z nichž pouze některé jsou spojeny s onemocněním jater. Alela Z je mutace spojená s maximálním deficitem α1-AT.

Zpět na začátek

Epidemiologie

Frekvence této patogenní alely PI Z v americké populaci evropského původu se pohybuje mezi 0,01 a 0,02, přičemž homozygotní deficitní stav postihuje 1 z 2000 až 7000 obyvatel. K hlavnímu deficitu dochází u fenotypu PI ZZ, přičemž nepřímé epidemiologické přístupy a přímější populační screeningové metody odhadují, že homozygotem pro tento fenotyp je ve Spojených státech přibližně 60 000 osob. Ve Skandinávii je frekvence alely Z podstatně vyšší, takže na 1600 živě narozených dětí připadá jeden PI ZZ. Alela PI Z je omezena převážně na bělochy a vzácně se vyskytuje u Afroameričanů nebo Asiatů. Existuje mnoho dalších alelických kombinací, které mohou mít klinický význam, včetně heterozygotního stavu MZ a dalších kombinací, jako je PI SZ, které jsou rovněž spojeny s nedostatkem α1-AT v séru.

Zpět na začátek

Patofyziologie

α1-AT je převládající serinová PI v krvi, která je příčinou alfa1 píku na elektroforéze sérových bílkovin. α1-AT funguje na základě inhibice tkáňových proteináz, mezi které patří enzymy jako neutrofilní elastáza, katepsin G a různé další proteinázy. Jedná se o protein s relativně nízkou molekulovou hmotností, který se skládá z 394 aminokyselin a několika postranních sacharidových řetězců. α1-AT je také protein akutní fáze a jeho syntéza se může výrazně zvýšit v reakci na poranění nebo zánět.

Navzdory svému názvu reaguje α1-AT mnohem snadněji s neutrofilní elastázou než s trypsinem, a to ve vzájemné sebevražedné interakci, která za normálních okolností udržuje dostatečné ochranné síto proti elastolytické zátěži neutrofilní elastázy. Nedostatek α1-AT posouvá tuto rovnováhu ve prospěch elastolytického rozkladu, který se nejčastěji projevuje jako emfyzém.

Syntéza α1-AT probíhá v endoplazmatickém retikulu hepatocytu a prochází mnohonásobným složitým skládáním a vkládáním postranních sacharidových řetězců. Genetické mutace zodpovědné za nedostatek α1-AT mohou narušovat syntézu, export z buňky a schopnost fungovat jako inhibitor proteináz.

Varianta Z je výsledkem jediné bodové mutace, která vede k záměně kyseliny glutamové za lysin v poloze 342. Varianta Z je důsledkem záměny kyseliny glutamové za lysin. Vzniklý variantní polypeptid je relativně nestabilní a dochází k jeho polymerizaci v endoplazmatickém retikulu, což vede ke vzniku periodických acid-Schiff (PAS) pozitivních globulí, které lze pozorovat při světelné mikroskopii. Pouze varianty α1-AT, které vedou k tomuto typu polymerizace, jsou spojeny s defektem zisku funkce vedoucím k poškození jaterních buněk. Vzácná „nulová“ varianta se nevyznačuje hromaděním α1-AT v hepatocytu a není spojena s poškozením jater.

Polymerizace mutovaného antitrypsinu naopak brání jeho vylučování z hepatocytu, takže do plazmy se vylučuje pouze asi 15 % PI ZZ antitrypsinu. Polymerizace i vzácná nulová varianta vedou k defektu ztráty funkce, což zvyšuje riziko vzniku emfyzému.

V lokusu genu α1-AT bylo popsáno přibližně 100 alelických variant, což vede ke složité genetické klasifikaci založené na fenotypových vlastnostech cirkulujícího proteinu α1-AT. Nejčastější varianta, PI M, je přítomna přibližně u 95 % bělošské populace v USA a je považována za normální variantu spojenou s normálními sérovými hladinami funkčního α1-AT. Pouze přibližně 15 alel (zahrnujících deficientní, dysfunkční a nulové alely) je spojeno s onemocněním jater, plic nebo krvácivou diatézou. Deficitní alely, jako jsou PI Z a PI S, mohou vést ke sníženým hladinám cirkulujícího α1-AT, ale se zcela normálními funkčními proteiny. Fenotyp MM se proto označuje jako projevující se 100% koncentrací cirkulujícího α1-AT. Heterozygotní kombinace MZ poskytuje 50 %, SZ 37,5 % a ZZ 15 % této normální hodnoty MM. Přibližně 95 % všech stavů deficitu α1-AT vedoucích ke klinickým projevům tvoří homozygoti PI ZZ. Některé alely, jako je alela S, ať už v homozygotním stavu, nebo ve spojení s alelou M, se nezdají být spojeny s abnormálně polymerizovanými molekulami v endoplazmatickém retikulu a nebyly usvědčeny ze vzniku onemocnění jater nebo plic, pokud nejsou kombinovány s alelou Z. Produkty těchto různých alel mají charakteristické vlastnosti při izoelektrické fokusaci, která umožňuje specifickou identifikaci typů PI (viz dále, Diagnostika).

Zpět na začátek

Příznaky a symptomy

Spojení deficitu α1-AT a onemocnění jater u dětí poprvé popsal v roce 1969 Harvey Sharp na univerzitě v Minnesotě. Mnoho následných klinických studií pozorovalo, že výskyt jaterních onemocnění při deficitu α1-AT je bimodální, postihuje děti v novorozeneckém nebo raném kojeneckém věku a méně často dospělé v pozdním středním věku. V obou těchto skupinách je základní genetickou determinantou homozygotní forma deficitu α1-AT (tabulka 1).

Děti s PI ZZ deficitem alfa1-antitrypsinu

Většina informací o klinickém obrazu deficitu α1-AT v této populaci pochází ze zkušeností ze Skandinávie. Dvě třetiny novorozenců s deficitem α1-AT mají abnormální hladiny jaterních enzymů a přibližně u 10 % se během prvního roku života vyvine přetrvávající cholestáza. Zdá se, že u mnoha z těchto novorozenců dochází ke spontánní remisi a pouze asi u 3 % původně diagnostikovaných novorozenců dochází během dětství a dospívání k progresi fibrózy nebo cirhózy. Nicméně pečlivé sledování odhalilo, že u mnoha z nich přetrvávají abnormální hladiny jaterních enzymů.

Novorozenci s nejplněji vyjádřenou formou onemocnění vykazují známky akutní novorozenecké hepatitidy s převážně konjugovanou hyperbilirubinémií. Tato žloutenka může přetrvávat až 1 rok, s přidruženými známkami defektního růstu a následkem malabsorpce vitaminů rozpustných v tucích. Fyzikální příznaky zahrnují hepatomegalii, splenomegalii a možné známky koagulopatie.

Dospělí s PI ZZ deficitem alfa1-antitrypsinu

Většina dospělých s PI ZZ deficitem α1-AT je identifikována podle plicních příznaků a vykazuje známky a příznaky chronické obstrukční plicní nemoci, přičemž emfyzém se rozvíjí přibližně u 80 % až 100 % jedinců s tímto fenotypem. Tento stav se často zhoršuje kouřením cigaret. Rozedma plic spojená s nedostatkem α1-AT má charakteristické rysy, včetně časného nástupu (ve čtvrté nebo páté dekádě života), převažujícího postižení plicních spodin a panacinární patologie. Naproti tomu jedinci s emfyzémem s deficitem α1-AT jsou starší, s převažujícím apikálním a centrilobulárním emfyzémem.

Prevalence přidruženého jaterního onemocnění byla pravděpodobně podhodnocena, ale 10-40 % těchto dospělých může mít známky cirhózy. Riziko cirhózy se zvyšuje s přibývajícími roky, zejména u mužů. V těchto případech by měl muž starší 50 let s prokázanou cirhózou, portální hypertenzí nebo hepatocelulárním karcinomem bez základní predisponující příčiny vzbudit podezření na základní metabolickou vadu, jako je hemochromatóza nebo deficit α1-AT. Zdá se, že rysy jaterního onemocnění jsou při diagnostice v tomto stadiu rychle progredující, s vysokou pravděpodobností úmrtí do 4 let od zjištění jaterního onemocnění.

Heterozygotní deficit alfa1-antitrypsinu

Řada studií tvrdí, že jedna mutantní alela hraje roli při vzniku tzv. kryptogenního jaterního onemocnění u dospělých. Vzhledem k tomu, že mnoho těchto heterozygotních stavů je spojeno s intermediárním deficitem α1-AT, bude nutné provést prospektivní studie ke zhodnocení patofyziologických důsledků heterozygotního stavu. V pediatrické oblasti neexistují žádné náznaky významných dlouhodobých důsledků heterozygotního stavu α1-AT. U dospělých se však předpokládá, že přítomnost jediné alely Z může zvyšovat náchylnost nebo působit synergicky s dalšími rizikovými faktory jaterních onemocnění. Mezi tyto přidružené stavy patří chronická virová hepatitida, alkoholické onemocnění jater a nealkoholická steatohepatitida. Mnohé z těchto synergických stavů mohou být spojeny se zánětlivou reakcí, která vede k dalším defektům v polymerizaci a degradaci α1-AT v hepatocytu.

Zpět na začátek

Diagnostika

Deficit α1-AT je příkladem dědičné metabolické poruchy, u níž definice fenotypu definuje také genotyp (rámeček 2). Stanovení sérové hladiny α1-AT pomocí kvantitativní imunoprecipitace není dostatečným důkazem pro diagnózu deficitu α1-AT. Je tomu tak proto, že sérové hladiny mohou být falešně zvýšené v důsledku obzvláště silné reakce tohoto proteinu na akutní fázi. Proto musí být stanovení kvantitativní hladiny α1-AT kombinováno s fenotypovou analýzou. Ta definuje fenotyp variantních PI proteinů v séru a provádí se pomocí izoelektrické fokusace. Pacienti s nejtěžší formou deficitu mají alelickou variantu, která migruje do vyššího izoelektrického bodu a lze ji definovat jako fenotyp PI ZZ, a tedy odvozeně jako genotyp PI ZZ. Interpretace elektroforetických vzorků při izoelektrické fokusaci určí homozygotní nebo heterozygotní stavy a definuje specifické mutantní alely na základě jejich relativní polohy mezi anodou a katodou. Konečně, molekulárně genetické nástroje pro definování defektu v kódující sekvenci nukleotidů pro každou z defektních alel byly vyvinuty pro populační studie, ale v současné době nejsou rutinně dostupné v diagnostických laboratořích.

Epidemiologické úvahy stanovily prahové množství α1-AT potřebné k ochraně plic před emfyzémem. Tato ochranná prahová hladina je 80 mg/dl při radiální difúzi a 11 μM při vztažení na funkční aktivitu elastázy (normální hodnoty, 150 až 350 mg/dl, resp. 20-53 μM). U jedinců s PI ZZ se sérové hladiny α1-AT shlukují kolem střední hodnoty přibližně 6 μM.

Americká hrudní společnost a Evropská respirační společnost vydaly pokyny, které doporučují testování na nedostatek α1-AT v následujících případech: (1) časný emfyzém (mladší než 45 let); (2) emfyzém bez rozpoznaného rizikového faktoru; (3) emfyzém s výraznou bazální hyperlucencí; (4) nevysvětlené jaterní onemocnění; (5) nekrotizující panikulitida; (6) antiproteináza 3 pozitivní vaskulitida (C-ANCA pozitivní vaskulitida); (7) rodinná anamnéza některého z následujících případů: (7) bronchiektázie bez zjevné příčiny.

U pacientů s projevy jaterního onemocnění je jaterní biopsie pro světelnou mikroskopii a histochemii a případnou elektronovou mikroskopii cenná pro stanovení stadia jaterního onemocnění a pro identifikaci PAS-pozitivních globulí rezistentních vůči diastáze uvnitř hepatocytů. U novorozenců mohou být globule nezřetelné a špatně vyvinuté, ale s věkem se zvětšují. Zejména u dospělých pacientů mohou být spojeny s portálním a periportálním zánětem. Povahu globulí lze potvrdit imunohistochemickými technikami s použitím imunoperoxidázy ve spojení s protilátkou α1-AT. Nakonec lze umístění těchto globulí v endoplazmatickém retikulu potvrdit pomocí elektronové mikroskopie.

Zpět na začátek

Léčba

Při pokročilém a dekompenzujícím se onemocnění jater je jediným dostupným postupem ortotopická transplantace jater (OLT). Jedná se o nejčastější dědičné onemocnění vedoucí k transplantaci jater u dětí. Stejně jako u Wilsonovy choroby je výsledek OLT velmi dobrý a náhrada jater poskytuje příjemci fenotyp α1-AT dárce.

Nové přístupy, které mohou mít vliv na sekreci α1-AT z hepatocytu, se mohou ukázat jako užitečné, ale jsou ve fázi experimentálního vývoje. A konečně, ačkoli úvahy o genové terapii mohou nakonec poskytnout nejnadějnější přístup k léčbě deficitu α1-AT, bude toho muset být dosaženo odstraněním aberantního mutantního genu, což bude představovat značnou výzvu.

Protože je deficit α1-AT spojen s variabilní fenotypovou expresí, je rozumné pacientům poradit s ohledem na všechny ostatní možné zdroje poškození jater, jako je například zneužívání alkoholu. Podobný přístup byl zvolen u pacientů s poškozením plic – poradit pacientům ohledně škodlivých účinků kouření.

Augmentační terapie se týká exogenní infuze purifikované sdružené lidské plazmy α1-AT. Může být podávána týdně, dvoutýdenně nebo měsíčně. Ačkoli se tato technika stala základem specifické terapie při nedostatku α1-AT s rozedmou plic, nenabízí žádnou významnou pomoc při zlepšení jaterního poškození. Studie naznačují, že augmentace může snížit počet plicních infekcí, zpomalit rychlost poklesu plicních funkcí, snížit úmrtnost a snížit rychlost úbytku plicní tkáně stanovenou pomocí počítačové tomografie (CT).

Zpět na začátek

Výsledky

Výsledky léčby, s výjimkou transplantace jater, představují rozpory v účelu, pokud jsou zaměřeny na prevenci onemocnění jater i plic. Je tomu tak proto, že přínos jakéhokoli přístupu, který zvyšuje sérové hladiny α1-AT za účelem ochrany plic, nemusí vždy poskytovat podobnou ochranu jater. Pouze transplantace jater nabízí účinnou léčbu tohoto onemocnění tím, že koriguje fenotyp příjemce a normalizuje cirkulující hladiny α1-AT.

Shrnutí

• Deficit alfa1-antitrypsinu (α1-AT) je dědičná porucha jater způsobená poruchou sekrece α1-AT hepatocytem, s různými fenotypovými rysy.
• Nejtěžší formy se vyznačují novorozeneckou hepatitidou, chronickou hepatitidou, cirhózou, hepatocelulárním karcinomem a časným emfyzémem.
• Bylo popsáno přibližně 100 alelických variant genu α1-AT. Varianta Z je spojena s nejzávažnějšími fenotypovými rysy.
• Diagnóza se potvrzuje fenotypovou analýzou variantních forem α1-AT v séru a při projevech jaterního onemocnění jaterní biopsií s imunohistochemickým a ultrastrukturálním hodnocením.
• Léčba spočívá v transplantaci jater při dekompenzovaném jaterním onemocnění a v augmentační terapii pro zmírnění a prevenci symptomatického emfyzému.
• Transplantace jater vyléčí metabolický defekt při deficitu α1-AT.

Zpět na začátek

Navržená literatura

1. Vyjádření Americké hrudní společnosti/Evropské respirační společnosti: Standardy pro diagnostiku a léčbu jedinců s deficitem alfa-1 antitrypsinu. Am J Respir Crit Care Med 2003;168:818-900.
2. Berg NO, Eriksson S: Liver disease in adults with alpha-1-antitrypsin deficiency. N Engl J Med 1972;287:1264-1267.
3. Carrell RW, Lomas DA: Alpha 1-antitrypsin deficiency-a model for conformational diseases. N Engl J Med 2002;346:45-53.
4. Fischer HP, Ortiz-Pallardo ME, Ko Y, et al: Chronické onemocnění jater u heterozygotního deficitu alfa 1-antitrypsinu PiZ. J Hepatol 2000;33:883-892.
5. Perlmutter DH: Buněčný základ poškození jater při deficitu alfa 1-antitrypsinu. Hepatologie 1991;13:172-185.
6. Perlmutter DH: Klinické projevy deficitu alfa 1-antitrypsinu. Gastroenterol Clin North Am 1995;24:27-43.
7. Rosen HR: Jaterní onemocnění spojené s nedostatkem alfa 1-antitrypsinu. In Rosen HR, Martin P (eds): Metabolic Liver Disease: Clinics in Liver Disease, vol. 2. Philadelphia, WB Saunders, 1998, s. 175-185.
8. Sharp HL, Bridges RA, Krivit W, Freier EF: Cirhóza spojená s nedostatkem alfa-1-antitrypsinu: A previously unrecognized inherited disorder. J Lab Clin Med 1969;73:934-939.
9. Stoller JK, Aboussouan LS: Alpha1-antitrypsin deficiency. Lancet. 2005;365:2225-2236.

Zpět na začátek

.