ANÉMIE III., POLYCYTÉMIE

1. HEMATOLOGIE ANÉMIE III., POLYCYTÉMIE ÚSTAV PATOLOGICKÉ FYZIOLOGIE 1.LF UK V PRAZE http://patf.lf1.cuni.cz OTÁZKY A PŘIPOMÍNKY K VÝUCE HEMATOLOGIE: MUDr. PAVEL KLENER, Ph.D., pavel.klener@lf1.cuni.cz

2. ANÉMIE III.- PREZENTACE V BODECH • 1. Chronické hemolytické anémie: vrozené, Coombs-negativní • A. Vrozené poruchy erytrocytární membrány (sférocytóza, eliptocytóza atd.) • B. Enzymopatie (deficit G6PD, deficit PK aj.) • C. Thalassémie (thalassémie alfa, beta) • D. Další hemoglobinopatie (nestabilní Hb, zvýšená afinita k O2, methemoglobinémie aj.) • Anémie spojené s útlumem erytropoézy a dyserytropoetické anémie (DBA, PRCA, nádorová infiltrace, CDA aj.) • Polycytémie

3. 1. CHRONICKÉ HEMOLYTICKÉ ANÉMIE: VROZENÉ, COOMBS-NEGATIVNÍ

4. 1.A. VROZENÉ PORUCHY ERYTROCYTÁRNÍ MEMBRÁNY

5. Vertikální a horizontální interakce proteinů erytrocytární membrány Lipidová dvojvrstva spočívá na skeletu erytrocytárních membránových proteinů, které vytvářejí vysoce deformabilní strukturu. Mezi hlavní strukturální proteiny erytrocytární membrány patří spektrin, ankyrin, band3, protein 4.1, aktin a glykoforiny.

6. Poruchy struktury erytrocytární membrány Poruchavertikálníinterakce=poruchainterakcí spektrin-ankyrin-band3 sférocytóza Poruchahorizontálníinterakce= porucha interakcí spektrin-spektrin  eliptocytóza

7. Hereditární sférocytóza (HS) HS je jedna z nejčastějších vrozených hemolytických anémií v Evropě. Prevalence HS= 1 / 2.000 osob. HS je onemocnění podmíněné vrozenou mutací genu pro spektrin, ankyrin či band3 (nejčastěji v heterozygotní konstituci).

8. Patofyziologie HS Následkem mutací spektrinu, ankyrinu či band3 dochází k poruše vertikálních interakcí těchto proteinů, které hrají hlavní roli v udržování vertikální integrity erytrocytární membrány. Opakovanými ztrátami povrchu (tj. erytrocytární membrány) v podobě mikrovezikul postupně vzniká malý denzní sférocyt (mikrosférocyt).

9. Patofyziologie HS Mutace spektrinu / ankyrinu nebo band3 Narušení vertikálních interakcí (spektrin-ankyrin-band3) Opakovaná ztráta erytrocytární membrány ve formě mikrovezikul ↑MCHC Vzniká malý denzní sférocyt (mikrosférocyt) ↑osmotická fragilita = ↓osmotická rezistence ↓deformabilita sférocytu ↑destrukce sférocytů ve slezině Chronická extravaskulární hemolytická anémie

10. Patofyziologie HS • V patofyziologii HS hrají hlavní roli 2 faktory: • Defekt proteinů udržujících integritu erytrocytární membrány • Funkční slezina Funkčí slezina hraje v patofyziologii HS dominantní roli, neboť likviduje rigidní mikrosférocyty. Proto splenektomie u většiny pacientů s lehčí formou nemoci vede k vymizení či výraznému zmírnění známek chronické hemolýzy. Prostup erytrocytů skrze fenestrace slezinných sinusů.

11. Patofyziologie HS Další roli v patofyziologii HS hraje patrně zvýšený únik draslíku extracelulárně, čímž dochází k dehydrataci sférocytu. Dehydratace nadále snižuje deformabilitu mikrosférocytu.

12. Patofyziologie HS Průměrná doba, kterou stráví normální diskocyt ve slezině je cca 30-40 sekund. Sférocyt stráví ve slezině 10-100 minut a pokud není ve slezině zlikvidován, může být dále narušena jeho deformabilita (= splenic conditioning). Splenic conditioning se projeví v testu osmotické fragility jako tzv. ocas hemolýzy (= tailed curve). Ocas hemolýzy mizí po splenektomii. Test osmotické fragility erytrocytů

13. Diagnostika Sférocyty jsou malé a denzní  ↑MCHC (s výjimkou srpkovité anémie je zvýšení MCHC patognomonické pro hereditární sférocytózu) Dalším charakteristickým nálezem je ↑RDW (Red cell Distribution Width). Pro sférocytózu je typické zvýšeníosmotické fragility erytrocytů. Podobně test autohemolýzy bez přítomnosti glukózy je u hereditární sférocytózy abnormálně zvýšený. Potvrzením diagnózy je analýzy proteinů erytrocytární membrány pomocí Western Blottingu (Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE)) či molekulárně-genetické vyšetření (mutační analýza příšlušných genů).

14. Klinický obraz Typický pacient s HS (=heterozygot) je relativně asymptomatický. Dominuje mírná anémie, ikterus a splenomegalie. V KO normální či mírně mírně zvýšené retikulocyty.

15. Komplikace Jsou totožné s komplikacemi jiných chronických hemolytických anémií. • Bilirubinové žlučníkové kameny (až u 50% pacientů) • Hemolytická krize (relativně vzácně, zejm. v souvislosti s infekcemi- zhoršení anémie v průběhu infekce) • Megaloblastová krize • Aplastická krize • Infekční komplikace po splenektomii • Dna • Ulcerace dolních končetin z poruch mikrocirkulace

16. Terapie Metodou volby je splenektomie = odstranění hlavního místa destrukce mikrosférocytů.

17. Patofyziologické konsekvence Sférocytóza se přechodně zlepšuje (včetně vymizení známek chronické hemolýzy a laboratorní úpravy testů osmotické fragility) u pacientů se současnou obstrukcí vývodných žlučových cest (s obstrukčním ikterem). PROČ??? U obstrukčního ikteru dochází totiž ke zvýšení hladiny fosfolipidů a cholesterolu v důsledku změny spektra plazmatických apolipoproteinů. Zvýšená integrace fosfolipidů a cholesterolu do erytrocytární membrány vede u pacientů bez sférocytózy k absolutnímu zvýšení plochy erytrocytární membrány, čímž vznikají terčovité erytrocyty (target cells). U pacientů se sférocytózou dochází také ke zvýšení plochy erytrocytární membrány, čímž z mikrosférocytů vznikají (morfologicky téměř normální) diskocyty.

18. Hereditární eliptocytóza (HE) Hereditární eliptocytóza je onemocnění podmíněné vrozenou mutací genu pro spektrin, protein 4.1 či glykoforin C (nejčastěji v heterozygotní konstituci). Prevalence je nejvyšší v Africe a ve Středomoří. Klinická manifestace a terapie je obdobná jako u sférocytózy.

19. Získané poruchy struktury erytrocytární membrány

20. Získané změny struktury erytrocytární membrány Hypotéza fosfolipidová dvojvrstvy: Expanze celého povrchu erytrocytární membrány (tj. expanzeobou listů lipidové dvojvrstvy) vede ke vzniku terčovitých erytrocytů (target cells). Zmenšení povrchu erytrocytární membrány (tj. deficitobou listů lipidové dvojvrstvy) vede ke vzniku mikrosférocytů. TERČOVITÝ ERYTROCYT DISKOCYT (MIKRO)SFÉROCYTY

21. Získané změny struktury erytrocytární membrány Hypotéza fosfolipidová dvojvrstvy: Expanzevnějšího listu lipidové dvojvrstvy vede k vytváření výběžků (echinocyty, akantocyty). Expanzevnitřního listu dvojvrstvy vede k zanořování membrány (stomatocyty). ECHINOCYT / AKANTOCYT DISKOCYT STOMATOCYT

22. Jaterní choroby a terčovité erytrocyty Terčovité erytrocyty se vyskytují u pacientů s jaterními chorobami, zejména u obstrukčního ikteru. Díky změnám ve spektru plazmatických apolipoproteinů dochází k zvýšené integraci fosfolipidů a cholesterolu do obou listů lipidové dvojvrstvy erytrocytární membrány. Dochází k absolutnímu zvětšování plochy erytrocytární membrány a vzniku terčovitých erytrocytů. Někdy dochází k větší integraci do vnějšího listu a vznikají terčovité echinocyty / akantocyty. Terčovité erytrocyty se vyskytují též u thalasémií. U thalasémií se však jedná o relativní, nikoli absolutní nadbytek erytrocytární membrány.

23. ANÉMIE III.- PREZENTACE V BODECH • 1. Chronické hemolytické anémie: vrozené, Coombs-negativní • A. Vrozené poruchy erytrocytární membrány (sférocytóza, eliptocytóza atd.) • B. Enzymopatie (deficit G6PD, deficit PK aj.) • C. Thalassémie (thalassémie alfa, beta) • D. Další hemoglobinopatie (nestabilní Hb, zvýšená afinita k O2, methemoglobinémie aj.) • Anémie spojené s útlumem erytropoézy a dyserytropoetické anémie (DBA, PRCA, nádorová infiltrace, CDA aj.) • Polycytémie

24. 1.B. ENZYMOPATIE

25. Enzymatické vybavení erytrocytu • Glykolýza  ATP •  NADH • Pentózový zkrat  NADPH • Rapaport-Lueberingův zkrat  2,3-BPG • ATP  stabilita erytrocytu • NADH  redukce met-Hb na Hb • NADPH  redukce glutathionu (GS-SG  2x GSH)  stabilita erytrocytu • 2,3-BPG  posun disociační křivky Hb doleva

26. Methemoblobin (met-Hb) a jeho enzymatická redukce na hemoglobin (Hb) Cytochrom b5 reduktáza katalyzuje redukci met-Hb na Hb. Nezbytným kofaktorem těchto reakcí je NADH. Methemoglobin může být redukován na Hb též pomocí methylenové modři. Methylenová modř však vyžaduje jako kofaktor NADPH, vznikající pentózovým zkratem (vyžaduje tudíž přítomnost funkčního enzymu G6PD (glukózo-6-fosfát-dehydrogenáza). Methylenová modř tak nemůže být použita k redukci met-Hb na Hb u pacientů s deficitem G6PD.

27. Obecné charakteristiky erytrocytárních enzymopatií 1.    Obraz chronické hemolytické anémie bez specifických morfologických odchylek erytrocytů (deficit PK) 2.    Akutní hemolytické krize po expozici oxidativním látkám a přítomnost inkluzí v erytrocytech (Heinzova tělíska) na nátěru periferní krve (deficit G6PD) 3.    Bazofilní tečkování (deficit pyrimidin-5′ nucleotidázy)

28. Erytrocytární enzymopatie: rozdělení 1.    Enzymopatie interferující s produkcí NADPH (deficit G6PD) 2.    Enzymopatie interferující s produkcí ATP (deficit PK) 3.    Další enzymopatie (deficit pyrimidin-5′ nucleotidázy)

29. Vrozený deficit glukózo-6-fosfát-dehydrogenázy (G6PD)= enzymopatie interferující s produkcí NADPH Erytrocyty obsahují vysokou koncentraci glutathion (cca 2mM). Glutathion reparuje buněčné struktury erytrocytu poškozené oxidativním stresem. Při tom sám přechází z redukovaného do oxidovaného stav. K opětovné redukci glutathionu je zapotřebí vysoká koncentrace NADPH. Ta je vytvářena pentózovým zkratem. Při něm není glukóza-6-fosfát přeměněna na fruktózu-6-fosfát, ale na 6-fosfo-glukonát enzymem G6PD (glukózo-6-fosfát-dehydrogenázou). Deficit G6PD je spojen s nízkou produkcí NADPH, sníženou kapacitou redukovat glutathion a zvýšenou náchylností k oxidativnímu stresu.

30. Klinický obraz deficitu G6PD Vrozený deficit G6PD je charakterizovaný intermitentními akutními hemolytickými krizemi po požití oxidativních látek (léky, boby). Akutní hemolytická krize obvykle odezní i v případě, že trvá expozice látkám indukujícím oxidativní stres. Je to dáno tím, že během akutní hemolýzy dojde k destrukci starších erytrocytů, které mají nízkou aktivitu G6PD. Mladší erytrocyty mají vyšší aktivitu G6PD a jsou vůči oxidativnímu stresu obvykle dobře odolné. Erytrocyty pacientů s deficitem G6PD obvykle obsahují inkluze (Heinzova tělíska). Terapie není obvykle nutná. Stačí vyhýbat se expozici látkám vyvolávajícím oxidativní stres.

31. Deficit pyruvát-kinázy (PK)= enzymopatie interferující s produkcí ATP a NADH Deficit pyruvát-kinázy (PK)  snížená tvorba ATP i NADH.

32. Deficit PK- patofyziologie Mechanismus hemolýzy u deficitu PK není objasněn. Nelze ho vysvětlit pouze sníženou hladinou ATP. Patrně dochází také ke sníženému přežívání erytroidních progenitorů v kostní dřeni.

33. Deficit PK- klinický obraz, diagnostika, terapie Erytrocyty pacientů s deficitem PK nemají žadnou specifickou morfologickou abnormalitu. Neexistuje žádný rutinně provádění screeningový test na deficit PK. • Pro deficit PK platí: • Vysoká penetrance hemolytického fenotypu. • Velká variabilita klinických projevů (od mírné hemolýzy po hydrops fetalis). Klinický obraz odpovídá tíži hemolýzy. U pacientů s těžkou hemolytickou anémií lze zvážit provedení splenektomie.

34. ANÉMIE III.- PREZENTACE V BODECH • 1. Chronické hemolytické anémie: vrozené, Coombs-negativní • A. Vrozené poruchy erytrocytární membrány (sférocytóza, eliptocytóza atd.) • B. Enzymopatie (deficit G6PD, deficit PK aj.) • C. Thalassémie (thalassémie alfa, beta) • D. Další hemoglobinopatie (nestabilní Hb, zvýšená afinita k O2, methemoglobinémie aj.) • Anémie spojené s útlumem erytropoézy a dyserytropoetické anémie (DBA, PRCA, nádorová infiltrace, CDA aj.) • Polycytémie

35. 1.C. THALASÉMIE

36. Thalasémie Vrozené poruchy krvetvorby způsobené mutacemi genů kódujících globinové řetězce hemboglobinu (Hb)  snížená či chybějící produkce jednoho či více globinových řetězců. Globinový řetězec alfa= 2 geny na chromozomu 16= 4 alely Globinový řetězec beta= 1 gen na chromozomu 11= 2 alely Defekty produkce globinových řetězců gama, epsilon či zéta (= fetální hemoglobiny) jsou letální in utero. Absence či snížení produkce funkčních tetramerů hemoglobinu A (HbA= a2b2) má za následek vytváření mirkocytárních hypochromních erytrocytů. Relativní nadbytek erytrocytární membrány následkem nízké koncentrace Hb dává vznik terčovitým erytrocytům (target cells).

37. Nerovná syntéza alfa a beta řetězců Následkem nerovné syntézy alfa a beta globinových řetězců u thalasémií vznikají špatně rozpustné, funkčně méněcenné, patologické Hb tetramery či nerozpustné precipitáty globinových řetězců. Nadbytečná syntéza nemutovaných globinových řetězců je do značné míry odpovědná za řadu symptomů u thalasémií (viz. dále patofyziologie). Mezi nejčastější patologické Hbtetramery patří: HbBart= g4 HbH= b4 Tetramera4 je nerozpustný a vytváří zcela nefunkční precipitáty.

38. Fundamentální rozdíl v manifestaci alfa- a beta-thalasémie Vzhledem k tomu, že prenatálně dominuje produkce fetálního hemoglobinu- HbF (a2g2), která je kompletně nahrazena dospělým typem hemoglobinu-HbA (a2b2) během prvních dvou let života, dochází prenatálně a při narození ke klinické manifestaci thalasémie pouze u dětí s alfa-thalasémií. Beta-thalasémie se manifestují až cca od 4-6 měsíce postnatálně, neboť v tomto období obvykle rostoucí produkce HbA převýší klesající produkci HbF (viz. obrázek na dalším snímku).

39. Fetální a dospělá hematopoéza

40. Beta-thalasémie Patofyziologie plynoucí ze snížené produkce normálních beta-globinových řetězců (u alfa-thalasémií je situace analogická) Vrozená mutace genů kódujících beta-globinové řetězce ↓ produkce normálních beta-globinových řetězců ANÉMIE Relativní nadbytek erytrocytární membrány Hypochromní mikrocyty až leptocyty ↑ Erytropoetin Terčovité erytrocyty Extramedulární hematopoéza Kapkovité a jaderné erytrocyty, leukoerytroblastický nátěr periferní krve

41. Patofyziologie plynoucí ze zvýšené produkce normálních alfa-globinových řetězců ↑ produkce normálních alfa-globinových řetězců Inkluze v ery (Heinzova tělíska) Precipitáty alfa-globinových tetramerů Oxidativní poškození erytrocytů Zvýšené přežívání erytrocytů s ↑HbF  ↑afinita ke kyslíku ↑Zánik erytroidních progenitorů v kostní dřeni  neefektivní erytropoéza ↑Zánik erytrocytů ve slezině  chronická hemolýza ANÉMIE Masivní splenomegalie ↑ Erytropoetin Transfuze Masivní expanze kostní dřeně a extramedulární hematopoéza Přetížení železem Městnavé srdeční selhání Facies thalassemica Cirhóza jater

42. Klinické formy onemocnění alfa- a beta-thalasémií Vzhledem k odlišnému počtu genů kódujících alfa-globinové řetězce (2 geny= 4 alely) a beta-globinové řetězce (1 gen= 2 alely) existuje odlišný počet klinických forem onemocnění u alfa- a beta-thalasémie.

43. Alfa-thalasémie 4 stupně alfa-thalasémie (2 klinicky závažné formy- podtržené): a0/a0/a0/a0= HbBart hydrops fetalis(syntéza alfa-globinových řetězců zcela chybí) a0/a0/a0/aWT= choroba hemoglobinu H (HbHdisease, zachováno 20-30% syntézy) a0/a0/aWT/aWT= rys alfa-thalasémie (alpha-thalassémiatrait) a0/aWT/aWT/aWT= tiché nosičství alfa-thalasémie(alpha-thalassemiasilentcarrier) a0 = delece či mutace genu pro alfa-globinový řetězec aWT= wild-type (nemutovaná) alela genu pro alfa-globinový řetězec

44. Beta-thalasémie • 3 stupně beta-thalasémie (2 klinicky závažné formy): • b0/b0= beta-thalassemia major(syntéza beta-globinových řetězců zcela chybí) • b0/b+ nebo b+/b+= beta-thalassemia intermedia (zachováno 5-30% syntézy) • b0/bWT nebo b+/bWT= beta-thalassemiaminor / rys beta-thalasémie(zachováno 90-95% syntézy beta-globinových řetězců) b0/b+ = delece či mutace genu pro beta-globinový řetězec bWT= wild-type (nemutovaná) alela genu pro beta-globinový řetězec

45. Beta-thalassemia major Beta-thalasémie se začíná klinicky manifestovat od 4-6 měsíce života, kdy dochází k pozvolnému rozvoji anémie, žloutenky a vzedmutí bříška dítěte při progredující hepatosplenomegalii. Nastává retardace růstu a deformování obličejových plochých kostí do podoby facies thalassemica. Neléčení pacienti umírají po 10-20 letech živoření na městnavé srdeční selhání, přetížení železem a tromboembolické komplikace. ↑ LDH Krevní obraz: Hb<70g/L MCV= 50-70fL MCH= 12-20pg Laboratoř: ↑ bilirubin ↓ haptoglobin ↑ Retikulocyty ↑ HbF ↑HbA2 (=a2d2) Morfologie erytrocytů: je výrazně abnormální. Nacházíme extrémní poikilocytózu a hlubokou mikrocytózu s hypochromazií, leptocyty, četné terčovité, jaderné a kapkovité erytrocyty, inkluze a bazofilní tečkování aj.

46. Beta-thalassemia intermedia Odlišení beta-thalassemia major a intermedia je do značné míry závislé na klinickém průběhu onemocnění. Beta-thalassemia intermedia je onemocnění s intermediálním stupněm obtíží (oproti beta-thalasémii major, kde je stupeň klinických obtíží nejvýraznější). ↑ LDH Krevní obraz: Hb>70g/L MCV<70fL MCH<20fL Laboratoř: ↑ bilirubin ↓ haptoglobin ↑ Retikulocyty ↑ HbF ↑HbA2 (=a2d2) Morfologie erytrocytů: je výrazně abnormální. Nacházíme poikilocytózu a výraznou mikrocytózu s hypochromazii, leptocyty, četné terčovité, jaderné a kapkovité erytrocyty, inkluze a bazofilní tečkování aj.

47. Beta-thalassemia minor / rys beta-thalasémie Beta-thalasémia minor (rys beta-thalasémie) je klinická němé onemocnění, které se projevuje prakticky pouze laboratorními odchylkami. Syntéza beta-globinových řetězců je totiž snížená jen lehce (o 5-10% v porovnání se zdravou populací). ↔ LDH Krevní obraz: Hb>70g/L MCV<80fL MCH<27pg Laboratoř: ↔ bilirubin ↔ haptoglobin ↔ Retikulocyty ↑ HbF ↑HbA2 (=a2d2) Morfologie erytrocytů: je abnormální. Nacházíme poikilocytózu a mírnou mikrocytózu s hypochromazii, ojedinělými terčovitými erytrocyty, ojedinělé inkluze a bazofilní tečkování aj.

48. Beta-thalasémie: komplikace 1. Tromboembolické komplikace (všechny chronické hemolytické anémie patří mezi významné trombofilní stavy) 2. Přetížení železem (beta-thalasémie patří mezi tzv. iron-loading anémie) 3. Městnavé srdeční selhání (z hyperkinetické cirkulace při současné masivní hepatosplenomegalii) 4. Žlučníkové kameny (bilirubinové, z chronické hemolýzy) 5. Útlak orgánů při extramedulární hematopoéze (např. paraplegie) 6. Ulcerace dolních končetin (z okluze mikrocirkulace). 7. Facies thalassemica (z excesivní hematopoézy v obličejových kostech).

49. Beta-thalasémie: principy terapie 1. Náhrada krvetvorby (= alogenní transplantace kostní dřeně) 2. Substituční terapie (= transfuzní podpora  zmírnění anémie  útlum neefektivní erytropoézy  zmírnění symptomů choroby) 3. Terapie přetížení železem (= chelatační terapie, např. desferioxamin) 4. Modifikace choroby (= hydroxyurea  zvýšení exprese HbF, snížení extramedulární hematopoézy) 5. Symptomatická terapie (= splenektomie = odstranění hlavního místa zániku erytrocytů  zvýšení hladiny Hb o 10-30g/L) 6. Kauzální terapie (= genová terapie, vnesení wild-type alely beta-globinového genu do hematopoetické kmenové buňky)- experimentální přístup

50. Alfa-thalasémie • 4 stupně alfa-thalasémie (2 klinicky závažné formy): • a0/a0/a0/a0= HbBart hydrops fetalis(syntéza alfa-globinových řetězců zcela chybí) • a0/a0/a0/aWT= choroba hemoglobinu H (HbHdisease, zachováno 20-30% syntézy) • a0/a0/aWT/aWT= rys alfa-thalasémie (alpha-thalassémiatrait) • a0/aWT/aWT/aWT= tiché nosičství alfa-thalasémie(alpha-thalassemiasilentcarrier)