Patogeneza niedokrwistości aplastycznej

Zgodnie z nowoczesnymi koncepcjami, które opierają się na licznych metodach badawczych z zakresu kultury, mikroskopii elektronowej, histologii, biochemii i enzymów, w patogenezie niedokrwistości aplastycznej istotne są trzy główne mechanizmy: bezpośrednie uszkodzenie komórek macierzystych pluripotentnych (PSC), zmiany w mikrośrodowisku komórki macierzystej i w rezultacie zahamowanie lub zakłócenie jej funkcji; oraz stan immunopatologiczny.

Według współczesnych koncepcji przyczyną pancytopenii na poziomie komórkowym i kinetycznym jest znaczny spadek liczby PSC i bardziej dojrzałych zaangażowanych prekursorów erytro-, mielo- i trombocytopoezy. Pewną rolę odgrywa również jakościowy defekt resztkowych komórek macierzystych, wyrażający się w ich niezdolności do wytworzenia odpowiedniej liczby dojrzałych potomków. Defekt PSC jest pierwotnym zaburzeniem, które objawia się lub nasila pod wpływem różnych czynników etiologicznych. Prymat defektu PSC, jako wiodącego czynnika w patogenezie niedokrwistości aplastycznej, opiera się na wykryciu gwałtownego spadku zdolności tworzenia kolonii przez komórki szpiku kostnego u pacjentów, który utrzymuje się nawet w okresie remisji klinicznej i hematologicznej, oraz wykryciu morfologicznie wadliwych komórek hematopoetycznych, co wskazuje na funkcjonalną niższość PSC. Ustalono, że gdy poziom PSC spada o więcej niż 10% od normy, następuje zaburzenie równowagi procesów różnicowania i proliferacji z przewagą różnicowania, co najprawdopodobniej wyjaśnia spadek zdolności szpiku kostnego do tworzenia kolonii. Pierwszeństwo wady PSC w niedokrwistości aplastycznej potwierdzają następujące fakty:

• rozwój niedokrwistości aplastycznej jest możliwy na tle przyjmowania chloramfenikolu (lewomycetyny), który nieodwracalnie hamuje wbudowywanie aminokwasów do białek mitochondrialnych i syntezę RNA w komórkach prekursorowych szpiku kostnego, co prowadzi do zaburzenia ich proliferacji i różnicowania;
• narażenie na promieniowanie powoduje śmierć części komórek macierzystych PSC, a zmiany rozwijające się w układzie macierzystym u napromieniowanych osób mogą być przyczyną niedokrwistości aplastycznej;
• skuteczność allogenicznego przeszczepu szpiku kostnego w niedokrwistości aplastycznej została udowodniona;
• Potwierdzono związek niedokrwistości aplastycznej z chorobami klonalnymi – możliwe jest przekształcenie się niedokrwistości aplastycznej w napadową nocną hemoglobinurię, zespół mielodysplastyczny i ostrą białaczkę mieloblastyczną.

Obecnie uważa się, że redukcja puli progenitorów hematopoetycznych jest pośredniczona przez mechanizm programowanej śmierci komórek (apoptozy). Przyczyną rozwoju aplazji hematopoetycznych jest prawdopodobnie zwiększona apoptoza komórek macierzystych. Zwiększona podatność komórek macierzystych na apoptozę może być wrodzona (taki mechanizm postulowano w przypadku aplazji wrodzonych) lub indukowana przez nadmierną ekspresję genów proapoptotycznych przez aktywowanych uczestników odpowiedzi immunologicznej (aplazje idiopatyczne, aplazje po infuzjach limfocytów dawcy) lub efekty mielotoksyczne (promieniowanie γ). Ustalono, że szybkość redukcji puli progenitorów i specyficzne mechanizmy efektorowe apoptozy różnią się w różnych wariantach AA.

Ważnym aspektem patogenezy niedokrwistości aplastycznej jest patologia mikrośrodowiska hematopoetycznego. Możliwy jest pierwotny defekt komórek mikrośrodowiska hematopoetycznego, o czym świadczy spadek funkcji kolonizacyjnej fibroblastów szpiku kostnego i zmiana wskaźników ultrastrukturalnych i ultracytochemicznych komórek mikrośrodowiska podścieliska szpiku kostnego. Tak więc u pacjentów z niedokrwistością aplastyczną, wraz z całkowitym zwyrodnieniem tłuszczowym, obserwuje się zmiany wspólne dla wszystkich komórek podścieliska, niezależnie od ich lokalizacji w miąższu szpiku kostnego. Ponadto stwierdzono wzrost zawartości mitochondriów, rybosomów i polisomów w cytoplazmie komórek. Możliwy jest defekt funkcji podścieliska szpiku kostnego, co prowadzi do zmniejszenia zdolności komórek podścieliska do wydzielania hematopoetycznych czynników wzrostu. Wirusy odgrywają znaczącą rolę w zmianie mikrośrodowiska hematopoetycznego. Wiadomo, że istnieje grupa wirusów zdolnych do oddziaływania na komórki szpiku kostnego - są to wirus zapalenia wątroby typu C, wirus dengi, wirus Epsteina-Barr, cytomegalowirus, parwowirus B19, wirus niedoboru odporności ludzkiej. Wirusy mogą oddziaływać na komórki krwiotwórcze zarówno bezpośrednio, jak i poprzez zmiany w mikrośrodowisku krwiotwórczym, o czym świadczy wykrycie licznych patologicznych inkluzji w jądrach niemal wszystkich komórek podścieliska według mikroskopii elektronowej. Trwałe cząsteczki wirusowe są zdolne do oddziaływania na aparat genetyczny komórek, tym samym zakłócając adekwatność przekazywania informacji genetycznej do innych komórek i zakłócając interakcje międzykomórkowe, które mogą być dziedziczone.

Istotne są mechanizmy immunologiczne rozwoju niedokrwistości aplastycznej. Opisano różne zjawiska immunologiczne, które mogą dotyczyć tkanki hematopoetycznej: zwiększoną aktywność limfocytów T (głównie o fenotypie CD 8) ze zwiększoną produkcją interleukiny-2 i supresją interleukiny-1, obniżenie aktywności NK, upośledzone dojrzewanie monocytów do makrofagów, zwiększoną produkcję interferonu i prawdopodobnie obecność przeciwciał, które hamują aktywność komórek tworzących kolonie. Zgłaszano zwiększoną ekspresję antygenów zgodności tkankowej DR 2 i podwyższone poziomy czynnika martwicy nowotworu, który jest potencjalnym inhibitorem hematopoezy. Te zmiany immunologiczne prowadzą do zahamowania hematopoezy i przyczyniają się do rozwoju aplazji hematopoetycznej.

Rozwój niedokrwistości aplastycznej opiera się zatem na wieloczynnikowych mechanizmach patologicznych.

W wyniku działania uszkadzającego szpik kostny pacjentów z niedokrwistością aplastyczną ulega szeregowi istotnych zmian. Nieuchronnie zmniejsza się zawartość proliferujących komórek krwiotwórczych, co prowadzi do różnego stopnia zmniejszenia komórkowości (jądrowania) szpiku kostnego, a także do zastąpienia szpiku kostnego tkanką tłuszczową (naciek tłuszczowy), zwiększenia liczby elementów limfoidalnych i komórek podścieliska. W ciężkich przypadkach dochodzi do niemal całkowitego zaniku tkanki krwiotwórczej. Wiadomo, że w niedokrwistości aplastycznej skraca się czas życia erytrocytów, co zwykle jest spowodowane spadkiem aktywności poszczególnych enzymów erytrocytowych, natomiast w zaostrzeniu choroby obserwuje się wzrost poziomu hemoglobiny płodowej. Ponadto ustalono, że dochodzi do wewnątrzrdzeniowego zniszczenia komórek erytrocytowych.

Patologia leukopoezy objawia się spadkiem liczby granulocytów i zaburzeniem ich funkcji, występują zmiany strukturalne w puli limfoidalnej w połączeniu z zaburzeniem kinetyki limfocytów. Obniżone wskaźniki odporności humoralnej (stężenie immunoglobin G i A) i niespecyficznych czynników obronnych (beta-lizyny, lizozym). Zaburzenie trombopoezy wyraża się w trombocytopenii, gwałtownym spadku liczby megakariocytów w szpiku kostnym, różnych zmianach morfologicznych. Czas życia płytek krwi jest umiarkowanie skrócony.

W patogenezie dziedzicznych niedokrwistości aplastycznych dużą wagę przywiązuje się do defektów genetycznych i wpływu niekorzystnych efektów na wczesnych etapach embriogenezy. Obecnie ustalono, że występowanie dziedzicznych niedokrwistości aplastycznych wiąże się ze zwiększoną wrodzoną tendencją PSC do apoptozy. Niedokrwistość Fanconiego może być dziedziczona w sposób autosomalny recesywny; około 10-20% pacjentów rodzi się z małżeństw spokrewnionych. Badania cytogenetyczne przeprowadzone u dzieci z niedokrwistością Fanconiego ujawniły wyraźne zmiany w strukturze chromosomów w postaci różnych aberracji chromosomowych (pęknięcia chromatyd, przerwy, przegrupowania, wymiany, endoreduplikacje) wywołanych zmianami w chromosomach 1 i 7 (całkowita lub częściowa delecja lub transformacja). Wcześniej uważano, że patogeneza niedokrwistości Fanconiego opiera się na defekcie naprawy DNA, ponieważ do diagnozowania niedokrwistości Fanconiego stosuje się wiele czynników zwanych klastogenami, co sugeruje wyżej wymieniony mechanizm. Te czynniki (mitomycyna C, diepoksybutan, iperyt azotowy) uszkadzają DNA, powodując międzyniciowe wiązania poprzeczne, wewnątrzniciowe wiązania poprzeczne i pęknięcia. Obecnie alternatywna hipoteza głosi, że zwiększona wrażliwość komórek z niedokrwistością Fanconiego na mitomycynę C wynika z uszkodzeń spowodowanych przez rodniki tlenowe, a nie z nieprawidłowości w wiązaniach poprzecznych DNA. Wolne rodniki tlenowe obejmują anion ponadtlenkowy, nadtlenek wodoru i rodnik hydroksylowy. Są one mutagenami, a jon hydroksylowy w szczególności może powodować nieprawidłowości chromosomalne i pęknięcia DNA. Istnieją różne mechanizmy detoksykacji, które usuwają wolne rodniki tlenowe i chronią komórki przed uszkodzeniem. Należą do nich układy enzymatyczne dysmutazy ponadtlenkowej (SOD) i katalazy. Dodanie SOD lub katalazy do limfocytów pacjentów z niedokrwistością Fanconiego zmniejsza uszkodzenia chromosomów. Badania kliniczne z wykorzystaniem rekombinowanego SOD wykazały, że jego podanie w niektórych przypadkach zmniejsza liczbę pęknięć. Uzyskane dane posłużyły jako podstawa do ponownego rozważenia roli wolnych rodników tlenowych w istnieniu zwiększonej wrażliwości komórek pacjentów z niedokrwistością Fanconiego na mitomycynę C i do zbadania roli apoptozy w tej sytuacji. Mitomycyna C występuje w stanie nieaktywnym i jako tlenek. Wiele enzymów w komórce może katalizować utratę jednego elektronu w cząsteczce mitomycyny C, która staje się wysoce aktywna. Przy niskich stężeniach tlenu, jakie występują w komórkach linii komórkowych niedotlenionych, mitomycyna C reaguje z DNA i prowadzi do tworzenia wiązań poprzecznych. Jednak przy wysokich stężeniach tlenu, które są typowe dla normalnej hodowli komórkowej, mitomycyna C jest przetleniana przez tlen, tworząc wolne rodniki tlenowe, a jej zdolność do wiązania poprzecznego DNA jest znacznie zmniejszona. Badania apoptozy z wykorzystaniem specjalnych systemów badawczych wykazały, że przy niskich (5%) stężeniach tlenu nie ma różnic w nasileniu apoptozy w normalnych komórkach i komórkach pacjentów z niedokrwistością typu Fanconiego. Jednak przy wysokich stężeniach tlenu (20%)które pod wpływem mitomycyny C sprzyjają powstawaniu wolnych rodników, apoptoza w komórkach chorych na niedokrwistość typu Fanconiego jest wyraźniejsza i jakościowo odmienna niż w komórkach normalnych.

W przypadku niedokrwistości Blackfana-Diamonda ustalono, że choroba nie jest związana ani z utratą zdolności mikrośrodowiska do wspierania erytropoezy, ani z odpowiedzią immunologiczną przeciwko prekursorom erytrocytów (badania wspierające tę hipotezę wykazały zależną od transfuzji alloimmunizację). Najbardziej prawdopodobną hipotezą rozwoju niedokrwistości Blackfana-Diamonda jest wewnątrzkomórkowy defekt w mechanizmach przekazywania sygnału lub czynnikach transkrypcyjnych na etapie wczesnej hematopoezy (najwcześniejszy prekursor erytrocytów lub pluripotentna komórka macierzysta). Takie zmiany mogą prowadzić do zwiększonej wrażliwości komórek erytrocytów na apoptozę: gdy są hodowane in vitro bez erytropoetyny, takie komórki wchodzą w zaprogramowaną śmierć komórkową szybciej niż normalne komórki od osób z grupy kontrolnej.

Genetyka niedokrwistości Blackfana-Diamonda: ponad 75% przypadków ma charakter sporadyczny, u 25% pacjentów występuje mutacja w genie zlokalizowanym na chromosomach 19ql3, kodującym białko rybosomalne S19. Konsekwencją tej mutacji jest rozwój niedokrwistości Blackfana-Diamonda. Mutację genu stwierdzono zarówno w sporadycznych, jak i rodzinnych przypadkach niedokrwistości, gdy w jednej rodzinie obserwuje się kilku pacjentów z tą niedokrwistością. Przypadki rodzinne obejmują wyraźne dominujące dziedziczenie niedokrwistości u probanta i u jednego z rodziców lub występowanie anomalii u rodzeństwa urodzonego jedno po drugim; nie można wykluczyć możliwości dziedziczenia autosomalnego recesywnego i sprzężonego z chromosomem X. U większości pacjentów z niedokrwistością Blackfana-Diamonda stwierdzono anomalie losowe, na przykład anomalie chromosomów 1 i 16.

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