Amyloidoza i uszkodzenie nerek - przyczyny i patogeneza

Podstawą tkankowych złogów amyloidu są fibryle amyloidu - specjalne struktury białkowe o średnicy 5-10 nm i długości do 800 nm, składające się z 2 lub więcej równoległych włókienek. Podjednostki białkowe fibryli amyloidu charakteryzują się specyficzną orientacją przestrzenną cząsteczki - konformacją krzyżowo-P-złożoną. To właśnie ona determinuje właściwości barwiące i optyczne właściwe amyloidowi. Najbardziej specyficzną z nich jest właściwość podwójnego załamania wiązki podczas mikroskopii preparatów barwionych czerwienią Kongo w świetle spolaryzowanym, dająca jabłkowo-zieloną poświatę. Wykrycie tej właściwości stanowi podstawę rozpoznania amyloidozy.

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

Patogeneza amyloidozy

Pomimo różnicy w typach białka amyloidowego, mechanizmy powstawania amyloidozy są podobne. Głównym warunkiem rozwoju choroby jest obecność określonej, często zwiększonej ilości prekursora amyloidogennego. Pojawienie się lub wzrost amyloidogenności może być spowodowane molekularną heterogennością białek prekursorowych (warianty transtyretyny, łańcuchy lekkie z podstawieniami aminokwasów, różne izotypy białka SAA) i w konsekwencji krążeniem wariantów białek o zwiększonej ogólnej hydrofobowości cząsteczki i zaburzonym stosunku powierzchniowych ładunków cząsteczkowych, co prowadzi do niestabilności cząsteczki białka i sprzyja jej agregacji w fibryl amyloidu. Mechanizmy te są szczególnie wyraźnie widoczne w białkach, których funkcja obejmuje potrzebę fizjologicznej zmiany konformacji. Tak więc w patogenezie różnych postaci amyloidozy uczestniczą prawie wszystkie apolipoproteiny, których struktura drugorzędowa powstaje podczas translokacji cholesterolu przez ścianę naczynia.

Na ostatnim etapie amyloidogenezy białko amyloidu wchodzi w interakcję z białkami osocza krwi i glikozaminoglikanami tkankowymi. W tym przypadku złogi amyloidu obejmują składnik amyloidu P surowicy, siarczany heparanu i siarczany dermatanu śródmiąższowego glikokaliksu. Oprócz cech strukturalnych istotne są również właściwości fizykochemiczne macierzy międzykomórkowej, w której gromadzą się fibryle amyloidu (na przykład niskie pH śródmiąższu nerkowego może sprzyjać agregacji białek o ładunku ujemnym). W praktyce eksperymentalnej amyloidozy dobrze znana jest zdolność zawiesiny mas amyloidu uzyskanych z tkanek zwierząt dotkniętych amyloidem do jej wywoływania po podaniu zdrowym zwierzętom (substancja przyspieszająca amyloid). Zdolność amyloidu do przenoszenia jest również znana w praktyce klinicznej - u pacjentów z amyloidozą ATTR: pomimo ustania krążenia patologicznej transtyretyny po przeszczepieniu zdrowej wątroby, masa złogów amyloidu w sercu nadal wzrasta z powodu wychwytywania prawidłowej, niezmienionej transtyretyny. Szczególną postacią zakaźnej amyloidozy jest uszkodzenie mózgu w chorobach prionowych. Wiele postaci amyloidozy łączy fakt, że występują w wieku podeszłym i starczym (AL, ATTR, AIAPP, AApoAl, AFib, ALys, AANF, Abeta); wskazuje to na obecność mechanizmów ewolucji związanej z wiekiem struktury szeregu białek w kierunku zwiększonej amyloidogenności i pozwala nam uznać amyloidozę za jeden z modeli starzenia się organizmu.

Charakterystyka głównych typów amyloidozy

β-złożona konfiguracja fibryli jest związana z opornością amyloidu na enzymy proteolityczne macierzy międzykomórkowej, co powoduje jego znaczną akumulację z postępującą destrukcją dotkniętego narządu i utratą jego funkcji. Pomimo heterogeniczności fibryli amyloidowych (glikoprotein), wśród czynników amyloidogennych wiodącą rolę przypisuje się konformacyjnej labilności białek prekursorowych amyloidu, specyficznych dla każdego typu amyloidozy, których zawartość w fibryli sięga 80%.

Spośród innych białek amyloidowych szczególne znaczenie ma tzw. składnik amyloidu P. Jest on pochodną białka fazy ostrej syntetyzowanego przez wątrobę i strukturalnie podobny do białka C-reaktywnego. Zdolność do hamowania adhezji komórkowej wyjaśnia udział białka amyloidu P w ograniczaniu reakcji zapalnej i blokowaniu autoimmunizacji. Jako część amyloidu składnik P chroni fibryle przed enzymatycznym zniszczeniem przez makrofagi amyloidoklastyczne. W zależności od głównego białka wchodzącego w skład fibryli amyloidu, wyróżnia się kilka typów amyloidozy.

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

AA amyloidoza

Do tej grupy zalicza się amyloidozę reaktywną (wtórną); jej najczęstszymi przyczynami są: reumatoidalne zapalenie stawów (30-50%), przewlekłe choroby ropno-destrukcyjne (zapalenie kości i szpiku, rozstrzenie oskrzeli), choroby zapalne jelit (wrzodziejące zapalenie jelita grubego, choroba Leśniowskiego-Crohna), gruźlica, nowotwory (najczęściej limfogranulomatoza i rak nerki). Do amyloidozy AA zalicza się także amyloidozę w kriopirynopatiach (np. w zespole Muckle'a-Wellsa - rodzinna nawracająca gorączka połączona z głuchotą i pokrzywką), chorobę okresową.

Choroba okresowa (rodzinna gorączka śródziemnomorska) jest chorobą o autosomalnym recesywnym typie dziedziczenia, występującą u mieszkańców Morza Śródziemnego: Żydów, Ormian, rzadziej Arabów, Turków, a także mieszkańców Grecji, Włoch i wybrzeży Afryki Północnej. Charakteryzuje się nawracającymi atakami aseptycznego zapalenia błon surowiczych (zapalenie otrzewnej, zapalenie opłucnej, zapalenie błony maziowej), objawiającymi się bólem brzucha, klatki piersiowej, stawów w połączeniu z gorączką i w 20-40% przypadków prowadzi do rozwoju amyloidozy. Założenie o dziedzicznym charakterze choroby okresowej opierało się na etnicznym charakterze zmiany chorobowej, rodzinnym charakterze choroby i początku choroby w dzieciństwie. Genetyczna koncepcja choroby została potwierdzona w 1997 r., kiedy na krótkim ramieniu chromosomu 16 zidentyfikowano gen MEFV (gorączka śródziemnomorska). Gen MEFV, wyrażany głównie przez neutrofile, koduje syntezę białka piryny (marenostryny). Według współczesnych koncepcji piryna jest głównym regulatorem odpowiedzi zapalnej neutrofili. Znanych jest ponad 20 mutacji genu piryny, związanych z rozwojem choroby okresowej. Mutacje te prowadzą do syntezy wadliwego białka i ostatecznie do naruszenia kontroli stanu zapalnego przez neutrofile, utrzymując ich stały potencjał prozapalny.

Związek między dziedziczną przewlekłą chorobą zapalną a komplikującą ją amyloidozą AA doprowadził do hipotezy genetycznej predyspozycji do amyloidozy w chorobie okresowej. Koncepcja dziedzicznej natury amyloidozy w tej chorobie istniała przez długi czas, pomimo faktu, że przeczył jej ten sam typ ultrastruktury amyloidu (białko AA) co amyloidoza wtórna, co pozwoliło zaklasyfikować amyloidozę w chorobie okresowej jako reaktywną, rozwijającą się w wyniku nawracającego zapalenia aseptycznego. Dopiero odkrycie genu SAA na chromosomie 11 i identyfikacja jego mutacji pozwoliły obalić hipotezę o jednolitej naturze genetycznej choroby okresowej i amyloidozy oraz rozpoznać wtórną naturę tej ostatniej.

AA-amyloid powstaje z surowiczego białka prekursorowego SAA - białka ostrej fazy, które normalnie jest syntetyzowane przez hepatocyty, neutrofile i fibroblasty w śladowych ilościach. Jego stężenie znacznie wzrasta pod wpływem interleukin-1 i -6, TNF-a w odpowiedzi na stan zapalny, wzrost guza. Wzrost zawartości SAA we krwi odgrywa główną rolę w patogenezie AA-amyloidozy.

Jednak wysokie stężenie SAA samo w sobie nie wystarczy, aby rozwinąć amyloidozę - białko prekursorowe musi być również amyloidogenne. Genotyp ludzki koduje 4 białka SAA, z których tylko SAA1 i SAA2 są białkami ostrej fazy. Rozwój amyloidozy u ludzi jest związany z odkładaniem się SAA1; znanych jest 5 izotypów SAA1, z których najwyższą amyloidogenność przypisuje się izotypom 1a/a i 18. Końcowy etap amyloidogenezy - tworzenie włókienek amyloidu z białka prekursorowego zachodzi z niepełnym rozszczepieniem przez proteazy związane z błoną powierzchniową monocytów-makrofagów. Następna agregacja białka AA do włókienek amyloidu zachodzi również na powierzchni makrofagów pod aktywującym wpływem enzymów błonowych. Stabilizacja włókienek amyloidowych i gwałtowny spadek rozpuszczalności tego kompleksu makrocząsteczkowego są w dużej mierze spowodowane dodaniem składnika P i interakcją z polisacharydami śródmiąższowymi.

W amyloidozie AA amyloid występuje w różnych narządach: nerkach, wątrobie, śledzionie, nadnerczach, przewodzie pokarmowym. Jednak obraz kliniczny i rokowanie zależą od uszkodzenia nerek.

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

Amyloidoza AL

Amyloidoza AL obejmuje amyloidozę pierwotną (idiopatyczną) i amyloidozę związaną z chorobą szpiczakową, w której rozwija się u 7-10% pacjentów. Według współczesnych koncepcji pierwotna amyloidoza AL i choroba szpiczakowa (obie związane z amyloidozą i nieskojarzone z nią) rozpatrywane są w ramach pojedynczej dyskrazji limfocytów B - proliferacji nieprawidłowego klonu komórek plazmatycznych lub komórek B w szpiku kostnym z nadmierną produkcją monoklonalnej immunoglobuliny o amyloidogenności. Za białko prekursorowe w amyloidozie AL uważa się monoklonalne łańcuchy lekkie immunoglobulin, od których nazwy pochodzi skrót L, a w amyloidozie pierwotnej łańcuchy lekkie typu A występują 3 razy częściej niż typu K, w przeciwieństwie do choroby szpiczakowej, która charakteryzuje się przewagą łańcuchów lekkich typu K. W powstawaniu amyloidu AL duże znaczenie ma zaburzenie proteolizy łańcuchów lekkich z utworzeniem fragmentów polipeptydowych zdolnych do agregacji.

Amyloidoza AL jest uogólnionym procesem, w którym dominującym uszkodzeniem jest serce, nerki, przewód pokarmowy, układ nerwowy i skóra.

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

Amyloidoza ATTR

Amyloidoza ATTR obejmuje rodzinną polineuropatię amyloidową, dziedziczoną w sposób autosomalny dominujący, oraz systemową amyloidozę starczą. Białkiem prekursorowym w tej postaci amyloidozy jest transtyretyna, składnik cząsteczki prealbuminy syntetyzowanej przez wątrobę i działającej jako białko transportujące tyroksynę.

Ustalono, że dziedziczna amyloidoza ATTR wynika z mutacji w genie kodującym transtyretynę, co skutkuje substytucją aminokwasów w cząsteczce TTR. Istnieje kilka typów dziedzicznej neuropatii amyloidowej: portugalska, szwedzka, japońska i inne. W najczęstszej odmianie rodzinnej (portugalskiej) metionina jest zastępowana waliną w pozycji 30 od N-końca cząsteczki transtyretyny, co zwiększa amyloidogenność białka prekursorowego i ułatwia jego polimeryzację do włókienek amyloidu. Znanych jest kilka wariantów transtyretyny, co wyjaśnia różnorodność postaci klinicznych dziedzicznej neuropatii.

Klinicznie choroba ta charakteryzuje się postępującą neuropatią obwodową i autonomiczną, której towarzyszą uszkodzenia serca, nerek i innych narządów w różnym stopniu zaawansowania.

Systemowa starcza amyloidoza rozwija się po 70. roku życia w wyniku związanych z wiekiem zmian konformacyjnych w normalnej transtyretynie, najwyraźniej zwiększając jej amyloidogenność. Docelowymi narządami starczej amyloidozy są serce, naczynia mózgowe i aorta.

[ 22 ], [ 23 ], [ 24 ]

Inne formy amyloidozy

Do rodzinnych form amyloidozy zalicza się także rzadsze AGel, AFib, ALys, w których zmutowane formy gelsoliny, fibrynogenu i lizozymu wykazują amyloidogenność.

W tych postaciach amyloidozy obserwuje się przede wszystkim uszkodzenie nerek, natomiast amyloidoza gelsolinowa charakteryzuje się połączeniem nefropatii z dystrofią siatkowatą rogówki i neuropatią obwodową (dotyczy to głównie nerwów czaszkowych).

Obecnie znanych jest ponad 20 amyloidogennych białek prekursorowych i, odpowiednio, klinicznych form amyloidozy. Tak więc AR-amyloid jest morfologiczną podstawą choroby Alzheimera, AIAPP-amyloid - cukrzycy typu 2, jednak dla tych form amyloidozy uszkodzenie nerek zwykle nie ma istotnego znaczenia klinicznego.

AR ₂ M-amyloidoza (związana z przewlekłą hemodializą) ma duże znaczenie w praktyce nefrologicznej. Białko prekursorowe w tej postaci amyloidozy, beta ₂ -mikroglobulina, jest normalnie obecne we krwi, moczu, płynie mózgowo-rdzeniowym i maziowym. Przy prawidłowej czynności nerek jego stężenie we krwi wynosi 1-2 mg/l. Białko to jest filtrowane w kłębuszkach nerkowych i metabolizowane po wchłonięciu zwrotnym w kanalikach proksymalnych. U pacjentów z przewlekłą niewydolnością nerek stężenie beta ₂ -mikroglobuliny we krwi wzrasta, korelując z zawartością kreatyniny, ale osiąga maksymalne wartości (20-70 razy wyższe niż normalnie) po kilku latach regularnej hemodializy. Ponieważ beta ₂ -mikroglobulina nie jest usuwana podczas zabiegu, istnieją przesłanki do rozwoju amyloidozy po 7 latach leczenia lub dłużej. U pacjentów powyżej 60 roku życia amyloidoza dializacyjna rozwija się szybciej. Oprócz wysokiego stężenia białka prekursorowego, w patogenezie amyloidozy dializacyjnej istotną rolę odgrywają również inne czynniki. Amyloidogenność beta ₂ -mikroglobuliny wzrasta wraz z niepełną proteolizą związaną z działaniem cytokin (interleukin-1 i -6, TNF-a), których wytwarzanie przez monocyty jest stymulowane przez składniki dializatu i błony dializacyjnej. Stwierdzono, że beta ₂ -mikroglobulina ma wysoką aktywność wiązania kolagenu, która wzrasta wraz ze wzrostem jej stężenia we krwi. Ponadto wykazano powinowactwo beta ₂ -mikroglobuliny do glikozaminoglikanów chrząstki, co może tłumaczyć dominujące odkładanie się włókienek amyloidu w tkankach stawowych. Przy tym typie amyloidozy obserwuje się uszkodzenie kości i tkanek okołostawowych, rzadziej - naczyń.

Klasyfikacja amyloidozy

Do niedawna powszechnie akceptowana klasyfikacja amyloidozy opierała się na obecności choroby, która ją wywołała. Po udowodnieniu, że heterogeniczność amyloidu wynika z różnorodności białek prekursorowych surowicy i istnieje związek między postaciami klinicznymi choroby a rodzajem tych białek, stworzono klasyfikację amyloidozy opartą na typie biochemicznym białka prekursorowego.

Białko amyloidowe	Białko prekursorowe	Postać kliniczna amyloidozy
AA	Białko SAA	Wtórna amyloidoza w przewlekłych chorobach zapalnych, w tym chorobach okresowych i zespole Muckle’a-Wellsa
Glin	Lambda, łańcuchy lekkie k immunoglobulin	Amyloidoza w dyskrazjach komórek plazmatycznych - idiopatyczna, w chorobie szpiczakowej i makroglobulinemii Waldenströma
ATTR	Transtyretyna	Rodzinne formy polineuropatycznej, kardiopatycznej i innej amyloidozy, układowa starcza amyloidoza
Abeta2M	Beta 2 - Mikroglobulina	Amyloidoza dializacyjna
AGel	Żelsolina	Fińska rodzinna polineuropatia amyloidowa
AApoAI	Apolipoproteina AI	Polineuropatia amyloidowa (typ III według van Allena, 1956)
Migotanie przedsionków	Fibrynogen	Nefropatia amyloidowa
Abeta	Białko beta	Choroba Alzheimera, zespół Downa, dziedziczny krwotok mózgowy z amyloidozą (Holandia)
APrpscr	Białko prionowe	Choroba Creutzfeldta-Jakoba, choroba Gertsmanna-Strausslera-Scheinkera
AAN	Czynnik natriuretyczny przedsionkowy	Izolowana amyloidoza przedsionkowa
AIAPP	Amilin	Izolowana amyloidoza w wyspach Langerhansa w cukrzycy typu 2, insulinoma
A-Cal	Prokalcytonina	W przypadku raka rdzeniastego tarczycy
Acys	Cystatyna C	Dziedziczny krwotok mózgowy z amyloidozą (Islandia)

Zgodnie z nowoczesną klasyfikacją wszystkie typy amyloidozy są oznaczane skrótem, w którym pierwsza litera A oznacza „amyloidoza”, a kolejne litery to skrócone nazwy głównych białek fibrylarnych amyloidu: A - białko amyloidu A, L - łańcuchy lekkie immunoglobulin, TTR - transtyretyna, P2M - beta2-mikroglobulina itp. Z klinicznego punktu widzenia wskazane jest rozróżnienie między postaciami układowymi, czyli uogólnionymi, a miejscowymi amyloidozy. Spośród postaci układowych za główne uważa się AA, AL, ATTR i Abeta ₂ M-amyloidozę.

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