ANÉMIE II., HEMOCHROMATÓZA

1. HEMATOLOGIE ANÉMIE II., HEMOCHROMATÓZA 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 II.- PREZENTACE V BODECH • 1. Mikrocytární anémie • Metabolismus železa • Přetížení železem: hereditární hemochromatóza a sekundární hemosideróza • Sideropenická anémie a chronická ztráta krve • Anémie chronických onemocnění • E. Další mikrocytární anémie • 2. Megaloblastové a další makrocytární anémie • A. Megaloblastové anémie • B. Další makrocytární anémie • 3. Autoimmunní hemolytické anémie (AIHA): získané, Coombs-pozitivní • 4. Mikroangiopatické hemolytické anémie (MAHA): získané, Coombs-negativní

3. 1. MIKROCYTÁRNÍ ANÉMIE

4. 1.A. METABOLISMUS ŽELEZA

5. Metabolismus železa Denní spotřeba železa při krvetvorbě = cca 25mg Fe. Opakování z minulé přednášky: Vypočítaný celkový objem krve u dospělého člověka (80kg)= 70x80= cca 5.600mL. Životnost erytrocytu = cca 120 dní, tj. 1/120 celkového objemu krve se musí denně vytvořit. 5.600/120= 46,6= cca 50mL / 1den. Obsah železa v 50mL plné krve= ½, tj. 25mg. Denní spotřeba je však z větší míry pokryta recyklací železa. Přestárlé erytrocyty jsou vychytávány ve slezině, játrech, event. makrofázích a hemové železo je znovu použito při produkci nových erytrocytů.Díky tomu je nutné vstřebat každý den pouze cca 1-2mg železa / 1den. Železo se vstřebává v duodenu.

6. Metabolismus železa

7. Metabolismus železa Účinnost vstřebávání železa z potravy=cca 10% podaného železa (při sideropenii stoupá účinnost ke 20%). Některé látky vstřebávání železa usnadňují (kyselina ascorbová, kyselina citronová, aminokyseliny), jiné blokují (fytáty, taniny, antacida). Některé prvky soutěží s železem o stejné transportní proteiny (zinek, magnézium, olovo, kobalt aj.)

8. Metabolismus železa Železo musí být nejprve redukováno (Fe3+ Fe2+), poté je aktivně transportováno do enterocytu duodenální sliznice přes transportní systém DMT1 (divalent metal transporter 1). Z enterocytu je následně Fe2+ transportováno do krevního oběhu pomocí transportéru zvaného ferroportin. Na krevní straně je železo opět oxidováno (Fe3+  Fe2+) a váže se na transferin (TF).

9. Metabolismus železa: transportní a vazebné proteiny Jedna molekula TF je schopna vázat dva atomy železa: transferin s navázaným jedním a dvěma atomy železa se nazývá monoferický, respektive diferický transferin. Monoferický TF je převažující formou transferinu u sideropenických pacientů. Tím je dosaženo rovnoměrnější dodávka zbývajícího železa mezi erytroidní progenitory. Po vazbě na transferin je komplex Fe2+-TF transportován krví do místa spotřeby, zejména do krvetvorné tkáně kostní dřeně. Erytroidní progenitory exprimují na svém povrchu cca 800.000 transferinových receptorů typu 1 (TFR1). Po navázání komplexu Fe2+-TF na TFR1 dochází k endocytóze komplexu Fe2+-TF-TFR1 a následnému uvolnění železa do cytosolu a opětovnému vystavení prázdných transferinových receptorů na povrch buňky.

10. Metabolismus železa: transportní a vazebné proteiny V cytosolu dochází k vazbě železa na feritin, který je schopen reverzibilně vázat cca 4.500 atomů železa. Feritin přímo odráží stav zásob železa v organismu. NEEXISTUJEnespecifické snížení hladiny ferritinu. Proto vždy platí, že nízký feritin= sideropenie.

11. Odpadní a reaktivní formy železa Kromě TFR1 existuje ještě transferinový receptor 2 (TFR2)- ten hraje roli v regulaci příjmu železa. Hemosiderin= konglomerát částečně degradovaných molekul feritinu a dalších proteinů. Hemosiderin přestavuje odpadní formu železa, kterou buňka neumí metabolicky využít. Malá část železa (<1%) se v plazmě vyskytuje ve volném stavu (nenavázané na transferin)= non-transferrin-bound iron (NTBI). NTBIpředstavuje reaktivní formu železa, která má tendenci katalýzou oxidativních procesů poškozovat buněčné membrány a tkáně.

12. Základní laboratorní hodnoty metabolismu železa Plazmatické železo=6-28mmol/L Feritin= 10-290mg/L Hladina feritinu 50-150mg/L (ve zdravé populaci) odpovídá cca 400-1200mg zásobního Fe (1mg/L ferritinu = cca 8mg zásobního Fe). Transferin (TF)= 2-3,6g/L

13. Další laboratorní hodnoty metabolismu železa Celková vazebná kapacita transferinu pro železo (TIBC= total iron binding capacity)= množství železa, které se naváže na trasferin při 100% saturaci. TIBC= 40-75mmol/L Saturace transferinu železem je vypočítaná hodnota= Fe / TIBC Saturace TF= 20-30% Volné transferinové receptory (fTFR)=solubilní TFR v plazmě. MEDEA: fTFR= 1,7-3,7mg/L

14. Příjem a vylučování železa Lidské tělo nedisponuje žádným známým systémem vylučování prvkového železa z organismu. Jedinou možností zůstává tudíž exkrece hemového železa spolu s přestárlými a nefunkčními erytrocyty, případně krevní ztrátou. Hlavním membránovým transportérem prvkového železa je ferroportin. Ten však transportuje železo vždy do krve (resp. plazmy), a to z duodenálních enterocytů (železo z potravy), ze slezinných makrofágů (recyklované železo) a z hepatocytů (zásobní železo jaterního parenchymu).

15. Hepcidin a ferroportin Hlavním regulátorem vstřebávání železa je hormon HEPCIDIN. Hepcidin je syntetizován v játrech. • Hlavním mechanismem, kterým hepcidin reguluje vstřebávání železa, je degradace ferroportinu. • Následkem degradace ferroportinu je inhibována dodávka železa do krve (resp. plazmy) a to ze všech tří hlavních zdrojů železa, které představují: • Nutriční železo (duodenální enterocyty GIT) • Recyklované železo (slezinné a jaterní makrofágy) • Zásobní železo (hepatocyty jaterního parenchymu)

16. Čtyři hlavní regulační dráhy exprese hepcidinu 1 Železo v plazmě Diferický TRANSFERIN 2 Zánět 3 StabilitaTFR2 Hypoxie Stabilita komplexu TFR2-HFE-HJV IL6 HIF1 HEPCIDIN STAT3 SMAD4 Erytropoetin GDP15 FERROPORTIN TFR2= transferinový receptor 2 HIF1= hypoxia-inducing factor 1 GDP15= Growth and Differentiation Protein 15 4 Železo v plazmě Erytropoéza

17. Hepcidin Erythroidní hyperplazie s neefektivní erytropoézou nadbytek železa hypoxie nedostatek železa HEPCIDIN Infekce / systémová zánětlivá odpověď Hereditární hemochromatóza

18. Erythroidní hyperplazie s neefektivní erytropoézou Infekce/zánět HEPCIDIN Hereditární hemochromatóza Přetížení železem

19. 1.B. PŘETÍŽENÍ ŽELEZEM: HEREDITÁRNÍ HEMOCHROMATÓZA A SEKUNDÁRNÍ HEMOSIDERÓZA

20. Přetížení železem • Patologickou akumulaci železa v organizmu mohou způsobit dvě hlavní skupiny onemocnění: • Hereditární hemochromatóza (HH)- skupina onemocnění charakterizovaná vrozenou mutací genů, které regulují příjem železa (např. HFE, hemojuvelin, hepcidin, ferroportin)= • (Sekundární) hemosideróza= zvýšený příjem a akumulace železa v organismu, přičemž geny regulující příjem železa nejsou primárně postiženy.

21. Hereditární hemochromatóza (HH) Patofyziologie: HH je skupina vrozených chorob, charakterizovaná patologicky zvýšeným příjmem železa a jeho akumulací v organismu. Všechny známé formy HH jsou způsobeny vrozenou mutací genů vyvolávajících poruchu interakce mezihepcidinem a ferroportinem. Nemocní s HH nejsou schopni zvýšit expresi hepcidinu v odpověď na přetížení železem, nejsou tudíž schopni degradovat ferroportin a zastavit další přísun železa z potravy do organismu. Absence adekvátní syntézy hepcidinu vede proto již v mladém věku (ve 3.-4. dekádě, u juvenilních forem i dříve) k chorobnému vstřebávání železa z potravy a jeho akumulaci v parenchymatózních orgánech (játra, srdce, pankreas) a dalších tkáních (gonády, kůže, klouby).

22. Hereditární hemochromatóza (HH) Hemochromatóza typ 1= mutace genu HFE= nejčastější forma HH (www.ncbi.nlm.nih.gov/omim/235200) Hemochromatóza typ 2A= mutace genu HJV (hemojuvelin) Hemochromatóza typ 2B= mutace genu HAMP (hepcidin) Hemochromatóza typ 3= mutace genu TFR2 (transferinový receptor 2) Hemochromatóza typ 4= mutace genu SLC40A1 (ferroportin) Zásoby železa u pacientů s HH ve 3.-4. dekádě dosahují hodnot cca 20g železa (ve srovnání s cca 1g na osobu ve zdravé populaci).

23. Sekundární hemosideróza Sekundární hemosideróza vzniká následkem zvýšeného příjmu železa, přičemž proteiny regulující expresi hepcidinu nejsou primárně narušeny (např. vrozenou mutací jako u hereditární hemochromatózy). • Existují dvě hlavní příčiny rozvoje sekundární hemosiderózy: • Zvýšený přívod exogenního železa, téměř výlučně formou substituční terapie (transfuze krve) u nemocných s chronickými anémiemi. • Iron-loading anémie (viz. podrobněji další snímek) Krevní transfuze a sekundární hemosideróza: pamatuj, že 1TU (transfuzní jednotka) krve (přesněji erymasa) je vyrobena z cca 450mL plné krve a obsahuje tudíž cca220mgprvkového železa. U všech polytransfundovaných pacientů se po podání 10-20 TU erymas (= cca 2,5-5g železa) vyvinou známky přetížení železem.

24. Iron-loading anémie Jako tzv. „iron-loading“ anémie se označují anémie spojené s erytroidní hyperplazií a neefektivní erytropoézou. Mezi iron-loading anémie patří např. thalasémie, časné fáze MDS, kongenitální dyserytropoetické anémie (CDA) aj. V patofyziologii iron-loading anémií hraje hlavní roli hepcidin (viz. dříve): následkem erytroidní hyperplazie dochází k inhibici exprese hepcidinu, snížené degradaci ferroportinu a chronicky zvýšenému příjmu železa z GIT. Tyto anémie jsou vždy spojeny s vysokou hladinou plazmatického železa a obvykle s normální nebo zvýšenou hladinou ferritinu. Po zahájení transfuzní terapie dochází pak nevyhnutelně k masivnímu přetížení parenchymatózních orgánů železem.

25. Symptomy, diagnostika a principy terapie Symptomy: přetížení železem postihuje nejčastěji parenchymatózní orgány: játra, srdce a pankreas, ale i gonády, klouby a kůži: postupně dochází k rozvoji jaterního a srdečního selhávání, bronzového diabetu mellitu, gonadální dysfunkce, pigmentace kůže aj. Vysoká hladina reaktivního železa (NTBI) vede však k většímu či menšímu poškození prakticky všech tkání. Laboratoř: zvýšená hladina plazmatického železa, vysoký ferritin (tisíce mg/L), vysoká saturace transferinu železem (>50%, ale i 100%). Diagnóza: pro definitivní diagnózu je nutné stanovení množství železa ve vzorku jaterního parenchymu získaného biopsií, molekulárně-genetické vyšetření stanoví přesný typ onemocnění.

26. Principy terapie • Symptomatická terapie (= odstranění železa): • Flebotomie (500mL plné krve jednou týdně do poklesu zásob železa) • Erytrocytaferéza (oddělení erytrocytů na speciálním přístroji zvaném separátor- šetrnější) • Chelátory železa (desferioxamin, deferipron, deferasirox) • B. Kauzální terapie= genová terapie (pouze experimentálně)

27. 1.C. SIDEROPENICKÁ ANÉMIE A CHRONICKÁ KREVNÍ ZTRÁTA

28. Sideropenie Hladina plazmatického železa je snížena u sideropenické anémie, u infekcí včetně systémových zánětlivých odpovědí a u nádorových onemocnění. Hladina plazmatického železa je zvýšena u sideroblastické anémie, aplastické anémie, u iron-loading anémií (MDS, thalassémie aj.) a u jaterních chorob. Feritin<10mg/L  absence zásobního železa. Sideropenická anémie je nejčastějším typem anémie a jedním z nejčastějších onemocnění na světě vůbec. Z důvodů chronické krevní ztráty (menstruace) a zvýšené spotřeby železa (těhotenství, porod, laktace) postihuje sideropenie častěji ženy než muže.

29. Příčiny sideropenie a chronická ztráta krve Nejčastějšípříčinou sideropenie v západních zemích je chronická krevní ztráta. Další možnou příčinu sideropenie představuje snížený příjem železa či malabsorpce (např. u pacientů po resekci duodena, coeliakie aj.).

30. Příčiny sideropenie a chronická ztráta krve Conditio sine qua non je vždy komplexně dovyšetřit u pacienta se sideropenickou anémií příčinu sideropenie a z možných příčin vyloučit zejména skryté nádorové onemocnění (především tumory GIT a urogenitálního traktu). Kolorektální karcinom je nejčastější nádorového onemocnění u nás a chronické okultní krvácení do GIT bývá častou příčinou sideropenické anémie, která může být prvním projevem nádorového onemocnění. Odeslat staršího pacienta se sideropenickou anémií na substituci železem do domácího prostředí bez naplánování řádného dovyšetření je zločin a může mít forenzní dopad na lékaře. Naprosté vyšetřovací minimum= stolice na okultní krvácení, vyšetření močového sedimentu, zobrazovací metody (rtg plic + sono břicha)

31. Stádia sideropenie: • Prelatentní= vyčerpání zásob železa • Latentní= sideropenická erytropoéza (ještě však nedochází k poklesu hemoglobinu, tj. není anémie) • Manifestní= sideropenická anémie= pokles hemoglobinu= mikrocytární hypochromní anémie

32. Symptomy A. Anemický syndrom (viz. přednáška Anémie I/Porfyrie) • B. Specifické symptomy sideropenie (mimo anemický syndrom) • -vyplývají z deplece železa, které tvoří součást řady důležitých buněčných enzymů (např. cytochromy). Dochází k poruše proliferace a funkčním defektům. • Pagofagie (=pojídání ledu), picca (=pojídání omítky, jílu, papíru aj.) • Modré skléry (ztenčení pojivové tkáně sklér následkem porušené syntézy kolagenu) • Atrofická gastritida • Dysfagie, postkrikoideálníezofageální membrány a striktury (syndrom Plummer-Vinson / Kelly-Peterson= dysfagie + glossitida + sideropenie) • Glossitida, angulární stomatitida • Atrofie žaludku • Koilonychie= lžičkovité nehty- patognomonické pro sideropenii • Syndrom neklidných nohou (Ekbornův syndrom)

33. Laboratoř Krevní obraz: mikrocytární hypochromní anémie. Tíže sideropenie a délka jejího trvání (tedy podle délky trvání erytropoézy s deficitem železa) odpovídá hloubce mikrocytární hypochromní anémie, která může díky rozvoji kompenzačních mechanismů v některých případech dosáhnout extrémně nízkých hodnot. Laboratoř: ↓železo, ↓ferritin, ↑transferin, ↑volné transferinové receptory, ↓saturace transferinu železem, ↑celková vazebná kapacita transferinu pro železo

34. Terapie Substituce železem: minimálně 150-200mg / den (min. 25mg železa je nutné pro denní produkci erytrocytů (50mL), při maximální frakci perorálně vstřebaného železa 15-20% musíme tudíž denně per os dodat cca 200mg prvkového železa). Preventivní podávání: 50-100mg / den Hladinu ferritinu kontrolujeme vždy až po normalizaci hladiny hemoglobinu.

35. 1.D. ANÉMIE CHRONICKÝCH ONEMOCNĚNÍ (ACD)

36. Anémie chronických onemocnění (ACD= anemia of chronic diseases) Patofyziologie ACD je multifaktoriální. Patrně hlavní úlohu však patrně hraje chronickézvýšeníexprese hepcidinu (mechanismus viz. výše). • Hepcidin vede k degradaci ferroportinu, což způsobí poruchu vstřebávání a redistribuce železa. • Následkem je: • Snížení plazmatického železa (na snížení železa v plazmě se podílí i zvýšené uvolňování laktoferrinu ze zánětem aktivovaných neutrofilů) • Zvýšení zásobního železa (stoupá hladina ferritinu), které ale nelze mobilizovat pro potřeby krvetvorby.

37. Patofyziologie ACD je multifaktoriální • Na patofyziologii ACD se podílí: • Deregulace metabolismu železa způsobená chronickým zvýšením exprese hepcidinu • Mírně snížené přežívání erytrocytů • Přímá inhibice erytropoézy zánětlivými cytokiny (TNFa, IL1, IL6, IFNa) • Relativní deficit erytropoetinu • ACD je tudíž anémie hypoproliferační. • retikulocytopenie • snížená hladina transferinových receptorů, a to jak na erytroidních progenitorech kostní dřeně, tak v plazmě (solubilní transferinové receptory (fTFR)). fTFR jsou u sideropenické anémie naopak výrazně zvýšené.

38. Diferenciální diagnóza sideropenie a ACD • Hladina feritinu nebývá u ACD snížená, bývá naopak zvýšená, často výrazně. • Solubilní transferinové receptory (fTFR) jsou u ACD snížené, zatímco u sideropenické anémie jsou fTFR zvýšené. • Hladina transferinu (TF) bývá u ACD snížená (TF je negativní protein akutní fáze), zatímco u sideropenie bývá zvýšená. • SaturaceTF železem bývá u ACD normální (nízký TF + nízké Fe), zatímco u sideropenické anémie je saturace TF snížená (vysoký TF + nízké Fe). • Celková vazebná kapacita TF pro železo bývá u ACD snížená (nízký TF), zatímco u sideropenie bývá výrazně zvýšená (vysoký TF).

39. Anémie chronických onemocnění (ACD= anemia of chronic diseases) ACD je asociována se systémovými zánětlivými chorobami pojiva, s nádorovými onemocněními a s chronickými infekcemi. Anémie u ACD bývá typicky lehčího stupně (HB >100g/L), obvykle normocytární- normochromní, nebo pouze mírně mikrocytání-hypochromní (MCV kolem 80, saturace TF>10%) Diagnóza se opírá o typický nález v krevním obraze, laboratoři a klinické symptomy (systémové zánětlivé onemocnění, nádor, autoimunita, chronická infekce aj.). Terapie spočívá ve zaléčení základního systémového onemocnění.

40. 1.E. DALŠÍ MIKROCYTÁRNÍ ANÉMIE

41. Další mikrocytární anémie 1. Hereditární sideroblastická anémie (na podkladě mutace ALAS2) Hereditární sideroblatická anémie je vzácné onemocnění. Patří mezi tzv. iron-loading anémie. Je pro ni charakteristická vysoká hladina železa, ferritinu, časné projevy sekundární hemosiderózy a manifestace v dětském věku. 2. Získané sideroblastické anémie jsou obvykle vyvolány chronickým alkoholismem, otravou olovem, deficitem mědi, nadbytkem zinku či expozici léčivy (izoniazid, chloramfenikol). Nejčastější příčinou získané sideroblastické anémie je chronický alkoholismus. Terapie: Část pacientů s hereditární sideroblastickou anémií odpoví na terapii pyridoxal-fosfátem (vitamin B6). Pyridoxal je totiž nezbytným kofaktorem ALAS. CAVE: Sideroblastické anémie tvoří také součást myelodysplastických syndromů (např. RARS= refrakterní anémie s prstenčitými sideroblasty). Sideroblastické anémie v rámci MDS jsou však zcela jiného charakteru. Jedná se o získané klonální poruchy krvetvorby (preleukémie) na podkladě mutací hematopoetické kmenové buňky. Anémie u pacientů s MDS je charakteristicky makrocytární.

42. Další mikrocytární anémie 2. Thalasémie alfa a beta- v naších podmínkách téměř výlučně thalasémie beta minor a thalasémie alfa silent carrier / tray (viz. dále hemoglobinopatie).

43. ANÉMIE II.- PREZENTACE V BODECH • 1. Mikrocytární anémie • Metabolismus železa • Přetížení železem: hereditární hemochromatóza a sekundární hemosideróza • Sideropenická anémie a chronická ztráta krve • Anémie chronických onemocnění • E. Další mikrocytární anémie • 2. Megaloblastové a další makrocytární anémie • A. Megaloblastové anémie • B. Další makrocytární anémie • 3. Autoimmunní hemolytické anémie (AIHA): získané, Coombs-pozitivní • 4. Mikroangiopatické hemolytické anémie (MAHA): získané, Coombs-negativní

44. 2. MEGALOBLASTOVÉ A DALŠÍ MAKROCYTÁRNÍ ANÉMIE

45. 2.A. MEGALOBLASTOVÉ ANÉMIE

46. Vstřebávání vit.B12 (kobalamin)

47. Vstřebávání kyseliny listové (folátu)

48. Vitamin B12 a kyselina listová jsou nezbytnými kofaktory při syntéze DNA Vitamin B12 a kyselina listová (folát) hrají důležitou roli jako kofaktory enzymů při syntéze thymidinu (tj. DNA).

49. MEGALOBLASTOVÉ ANÉMIE= anémie z nedostatku vitaminu B12 a folátu Nedostatek vit. B12 či folátu vede k poruše biosyntézy deoxythymidinu a tím k poruše replikace DNA, nikoli však transkripce (RNA neobsahuje thymin, ale uracyl)  postiženy jsou VŠECHNY PROLIFERUJÍCÍ BUŇKY. Nedostatek thymidinu má za následek to, že DNA polymeráza začne zvýšeně chybovat při vřazování bazí DNA během replikace. Následná vystřižení chybně vložených bazí kontrolními opravnými mechanizmy DNA má za následek vznik jednovláknových zlomů DNA, neboť thymidin pro případnou opravu není k dispozici. To vyvolá zpomalení až zástavu replikace, v extrémním případě až programovou buněčnou smrt (apoptózu). Díky tomu dochází k výraznému zpomalení replikace DNA, zatímco transkripce mRNA a následná translace proteinů není narušena. Díky opožděnému zrání jádra za cytoplazmou v populaci VŠECH hematopoetických progenitorů v kostní dřeni a vznikátypický morfologický obraz- MEGALOBLASTOVÁ PŘESTAVBA KOSTNÍ DŘENĚ.

50. Anémie z nedostatku vitaminu B12 (kobalaminu) a kyseliny listové (folátu) Při hlubokém deficitu vit.B12 či folátu zanikáaž 90% gigantických megaloblastů ještě v kostní dřeni apoptózou v důsledku neopravitelných zlomů v DNA vyvolaných nedostatkem thymidinu. Následkem neefektivní hematopoézy je PANCYTOPENIEv periferní krvi.