Choroba gauchera
Etiologia i przyczyny
Choroba Gauchera jest autosomalnie recesywnym zaburzeniem lizosomalnym spowodowanym mutacjami w genie GBA1 na chromosomie 1q21, prowadzącym do niedoboru enzymu glukocerebrozydazy (EC 4.2.1.25). Deficyt tego enzymu skutkuje akumulacją glukozyloceramidu w makrofagach, co powoduje ich transformację w komórki Gauchera i prowadzi do uszkodzeń wątroby, śledziony oraz szpiku kostnego. Zidentyfikowano ponad 400 mutacji GBA1, z najczęstszymi N370S, L444P, 84GG i IVS2+1, które różnicują fenotypy choroby. Choroba występuje z częstością 1:40 000–1:60 000 w populacji ogólnej, a wśród Żydów Aszkenazyjskich nawet 1:800 urodzeń. Fenotypowo wyróżnia się trzy typy: typ 1 (bez zajęcia OUN, najczęstszy), typ 2 (ostra neuropatyczna, śmiertelna w niemowlęctwie) oraz typ 3 (neurowiśceralna o zmiennym przebiegu). Patofizjologia obejmuje nie tylko akumulację lipidów, ale także zaburzenia immunologiczne i metabolizmu kostnego, co przekłada się na cytopenie, splenomegalię, hepatomegalię i zmiany kostne.
Etiologia choroby Gauchera
Choroba Gauchera jest rzadkim, genetycznym zaburzeniem metabolicznym, będącym najczęstszą lizosomalną chorobą spichrzeniową. Jest to dziedziczona w sposób autosomalny recesywny choroba, spowodowana mutacjami w genie GBA1 (znanym również jako GBA), który znajduje się na chromosomie 1 (1q21). Mutacje te prowadzą do znacznego obniżenia lub całkowitego braku aktywności enzymu lizosomalnego – glukocerebrozydazy (zwanej również glukozylceramidazą lub kwaśną β-glukozydazą, EC: 4.2.1.25).12
Deficyt enzymatyczny
Podstawowy defekt w chorobie Gauchera polega na niedoborze enzymu glukocerebrozydazy, który w normalnych warunkach hydrolizuje glukozyloceramid (GlcCer) do ceramidu i glukozy. Konsekwencją tego niedoboru jest gromadzenie się substratu enzymu – glukozyloceramidu oraz pokrewnych substancji w komórkach, głównie w makrofagach, powodując ich przekształcenie w komórki Gauchera.12
W wyniku niewystarczającej aktywności enzymatycznej, następuje toksyczne nagromadzenie lipidów glukocerebrozydowych w wielu narządach, przede wszystkim w wątrobie, śledzionie i szpiku kostnym. Przeładowane lipidami komórki żerne (makrofagi) stają się nieskuteczne i zniekształcone, co prowadzi do dysfunkcji tkanek i narządów.12
Bardzo rzadko choroba Gauchera może być również spowodowana niedoborem aktywatora glukocerebrozydazy – sapozyny C, będącym następstwem mutacji w genie PSAP, bez deficytu samej glukocerebrozydazy.12
Mutacje genetyczne
Obecnie zidentyfikowano ponad 400 różnych mutacji alleli GBA1 u pacjentów z chorobą Gauchera. Mutacje te znacząco zmniejszają lub eliminują aktywność enzymu glukocerebrozydazy.12 Najczęstsze mutacje w genie GBA1 to:
- N370S – najczęściej obserwowana mutacja wśród pacjentów pochodzenia żydowskiego Aszkenazyjskiego
- L444P – najczęstsza mutacja w genie GBA powodująca chorobę na całym świecie
- 84GG – trzecia najczęstsza mutacja, będąca mutacją insercyjną prowadzącą do przesunięcia ramki odczytu i przedwczesnego zakończenia
- IVS2+1 – czwarta najczęstsza mutacja, zaburzająca przetwarzanie RNA i powodująca delecję drugiego egzonu genu GBA
Niektóre mutacje powstają w wyniku rekombinacji z pseudogenem glukocerebrozydazy, który znajduje się 16 kb dalej i wykazuje 96% homologii sekwencji z genem glukocerebrozydazy. Złożone allele zawierające regiony sekwencji pseudogenu zostały zidentyfikowane u niektórych pacjentów.1
Wzorzec dziedziczenia
Choroba Gauchera jest dziedziczona w sposób autosomalny recesywny. Oznacza to, że dziecko musi odziedziczyć dwie kopie zmutowanego genu GBA, po jednej od każdego z rodziców, aby zachorować.12
Gdy oboje rodzice są nosicielami mutacji genu GBA:
- Istnieje 25% szans na urodzenie zdrowego dziecka z dwoma prawidłowymi genami
- Istnieje 50% szans na urodzenie zdrowego dziecka, które również jest nosicielem
- Istnieje 25% szans na urodzenie dziecka z chorobą Gauchera, posiadającego dwie kopie zmutowanego genu
Nosiciele, czyli osoby posiadające tylko jedną kopię zmutowanego genu GBA, zazwyczaj nie wykazują objawów choroby, ponieważ jedna prawidłowo funkcjonująca kopia genu jest wystarczająca do produkcji odpowiedniej ilości enzymu glukocerebrozydazy.12
Rozkład populacyjny
Choroba Gauchera występuje we wszystkich grupach etnicznych, jednak jej częstość występowania jest znacznie wyższa w populacji Żydów Aszkenazyjskich (pochodzenia wschodnio- i środkowoeuropejskiego). Częstość występowania nosicielstwa w tej grupie wynosi około 1 na 12 osób, a częstość występowania genotypów związanych z chorobą szacuje się na 1 na 850 urodzeń.123
W populacji ogólnej częstość występowania choroby Gauchera wynosi około 1 na 40 000 do 1 na 60 000 urodzeń, podczas gdy w populacji Żydów Aszkenazyjskich może sięgać 1 na 800 urodzeń.123
Patofizjologia choroby Gauchera
Patofizjologia choroby Gauchera jest bezpośrednio związana z niedoborem enzymu glukocerebrozydazy, co prowadzi do szeregu kaskadowych zmian w organizmie.1
Akumulacja glukocerebrozydów
W wyniku deficytu enzymatycznego, glukocerebrozyd (glukozyloceramid) oraz pokrewne substancje gromadzą się w komórkach układu siateczkowo-śródbłonkowego, głównie w makrofagach wątroby, śledziony i szpiku kostnego. Te obładowane lipidami makrofagi, nazywane komórkami Gauchera, stają się charakterystyczne dla choroby.12
Akumulacja glukozyloceramidu w makrofagach prowadzi do ich transformacji w duże, zniekształcone komórki o charakterystycznym wyglądzie „pomarszczonego papieru”. Nagromadzenie tych komórek w różnych tkankach i narządach jest główną przyczyną cytopeniii, splenomegalii, hepatomegalii i zmian kostnych związanych z chorobą.12
Dysfunkcja układu immunologicznego
W chorobie Gauchera obserwuje się również znaczące zaburzenia układu immunologicznego. Dochodzi do podwyższonych poziomów niektórych cytokin i chemokin, aktywacji makrofagów typu M2, nieprawidłowych odpowiedzi limfocytów T oraz zmniejszenia liczby komórek NK.12
Nadaktywny układ odpornościowy i wynikające z tego zapalenie przyczyniają się do uszkodzeń obserwowanych w chorobie Gauchera. Wiele komórek immunologicznych, które mogą wpływać na wzrost i regenerację kości, zwłaszcza makrofagi, wykazuje nadmierną aktywność u pacjentów z chorobą Gauchera.1
Zajęcie układu nerwowego
Czynniki przyczyniające się do zajęcia układu nerwowego u pacjentów z typem 2 i 3 choroby Gauchera nie są w pełni poznane. Mogą być one związane z akumulacją cytotoksycznego glikolipidu, glukozylosfingozyny, w mózgu z powodu znacznego niedoboru aktywności glukocerebrozydazy lub z neuroinfekcją.12
Jedna z teorii sugeruje, że w typie 1 choroby Gauchera istnieje wystarczająca ilość enzymu β-glukocerebrozydazy do rozkładu glukozyloceramidu (powstałego z gangliozydu) i ochrony mózgu, podczas gdy w typach 2 i 3 jest go zbyt mało, co prowadzi do akumulacji glukozyloceramidu i występowania problemów neurologicznych.1
Inna teoria dotyczy ilości obecnego wapnia. W chorobie Gauchera równowaga wapniowa jest zaburzona, gdy gromadzi się glukozyloceramid, co może powodować obumieranie neuronów.1
Zaburzenia metabolizmu kostnego
Badania wykazały, że wysokie poziomy cząsteczek tłuszczowych, takich jak glukozylosfingozyna i glukozyloceramid, u osób z chorobą Gauchera zakłócają aktywność osteoblastów i osteoklastów, zaburzając proces metabolizmu kostnego i prowadząc do choroby kości.1
Typy choroby Gauchera
Choroba Gauchera najlepiej charakteryzuje się jako kontinuum fenotypów, z dużą zmiennością w zakresie ciężkości objawów. Wyróżnia się trzy główne typy kliniczne choroby Gauchera:12
Typ 1 (nieneuropatyczny)
Typ 1 choroby Gauchera stanowi ponad 90% przypadków wśród osób pochodzenia europejskiego i jest najczęstszą postacią choroby.1 Charakteryzuje się brakiem pierwotnego zajęcia układu nerwowego, choć wykazuje dużą zmienność kliniczną w zakresie ciężkości choroby.1
Typ 1 może ujawnić się w dzieciństwie z objawami hepatosplenomegalii, pancytopenii i choroby kości, choć występuje uderzająca zmienność kliniczna w ciężkości choroby. Niektórzy pacjenci pozostają bezobjawowi aż do ósmej dekady życia.12
Typ 1 jest częstszy wśród osób pochodzenia żydowskiego Aszkenazyjskiego, choć wszystkie typy mają ogólnoświatowy zasięg w dystrybucji etnicznej.1
Typ 2 (ostra neuropatyczna)
Typ 2 choroby Gauchera (zwany również ostrą neuropatyczną chorobą Gauchera) powoduje szybko postępującą chorobę neurowiśceralną i prowadzi do śmierci w okresie niemowlęcym lub w pierwszych latach życia.1
Szacowana częstość występowania wynosi około 1 na 150 000 urodzeń.1 Ta forma choroby Gauchera silnie wpływa na mózg i jest powszechna wśród niemowląt i małych dzieci.1
Typ 3 (przewlekła neuropatyczna)
Typ 3 choroby Gauchera jest często mniej gwałtownie postępującą chorobą neurowiśceralną, ale wykazuje największą zmienność fenotypową spośród całego spektrum choroby Gauchera.1
Zgłaszano różne związane z nią przebiegi kliniczne, z których niektóre powodują śmierć w dzieciństwie lub wczesnej dorosłości.1
Typy 2 i 3 są rzadkie, ale mogą być bardziej rozpowszechnione niż typ 1 w niektórych krajach, w tym w Egipcie, Indiach, Japonii, Polsce i Szwecji.1
Korelacje genotyp-fenotyp
Choć zidentyfikowano pewne korelacje genotyp-fenotyp w niektórych specyficznych prezentacjach choroby Gauchera, to występuje duża zmienność kliniczna, która często nie może być w pełni wyjaśniona przez leżące u jej podstaw mutacje.1
Specyficzne mutacje i ich związek z fenotypem
Pacjenci z chorobą Gauchera typu 1, którzy są homozygotyczni pod względem mutacji N370S, zazwyczaj mają późniejszy początek i stosunkowo łagodny przebieg choroby.1
Pacjenci z chorobą Gauchera typu 3, którzy są homozygotyczni pod względem mutacji D409H, wykazują rzadki fenotyp (choroba Gauchera 3C, GD3C), który wiąże się z wapnieniem serca, nieprawidłowościami okulomotoryczmymi i zmętnieniem rogówki.1
Wiele mutacji zidentyfikowanych u pacjentów z ciężką chorobą Gauchera typu 2 wykazuje niewielką aktywność enzymatyczną in vitro lub jej brak. Są to często nonsensowne, przesunięte w ramce odczytu lub rekombinowane allele, które nie mogą tworzyć kompletnego białka i są zasadniczo allelami zerowymi.1
Zmienność kliniczna
Prezentacja kliniczna u pacjentów z chorobą Gauchera znacznie się różni i często nie może być w pełni wyjaśniona przez leżące u podstaw mutacje, ponieważ ciężkość może się różnić nawet wśród rodzeństwa, które ma identyczne genotypy.1
Podobnie, ilość resztkowej aktywności enzymatycznej nie przewiduje dokładnie podtypu choroby i jej ciężkości, z wyjątkiem wielu mutacji zidentyfikowanych u pacjentów z ciężką chorobą Gauchera typu 2.1
Pomimo znajomości dokładnych przyczyn genetycznych większości form choroby Gauchera, dokładna przyczyna pozostaje nieznana. Pacjenci z tą samą mutacją mogą mieć bardzo różne objawy i symptomy. Możliwe jest również, że pacjenci z podobnymi objawami mają bardzo różne mutacje genetyczne. Czynniki środowiskowe, a także indywidualne cechy genetyczne, najprawdopodobniej wpływają na ekspresję fenotypową choroby Gauchera.12
Schorzenia związane z chorobą Gauchera
Choroba Gauchera wiąże się z podwyższonym ryzykiem wystąpienia pewnych schorzeń, które mogą mieć wspólne mechanizmy patofizjologiczne.
Choroba Parkinsona
Pacjenci z heterozygotycznymi (lub homozygotycznymi) mutacjami w genie GBA1, szczególnie c.1226A>G (N370S), ale także c.1448T>C (L444P), c.84dup, c.115+1G>A (IVS2+1G>A), c.1297G>T (V394L) i c.1604G>A (R496H), są obecnie uważani za grupę ryzyka rozwoju choroby Parkinsona.1
Heterozygoty dla określonych mutacji kwasowej beta-glukozydazy mają około pięciokrotnie wyższe ryzyko rozwoju choroby Parkinsona, co czyni je najczęstszym znanym genetycznym czynnikiem ryzyka choroby Parkinsona.1
Badania wykazały, że lipidy, które gromadzą się w chorobie Gauchera, napędzają podstawowy proces, który szkodzi neuronom w substancji czarnej – części mózgu, która jest uszkodzona w chorobie Parkinsona.1
Chociaż związek między chorobą Gauchera a chorobą Parkinsona nie jest jasny, badacze wysunęli hipotezę, że akumulacja lipidów w ośrodkowym układzie nerwowym, która występuje u pacjentów z chorobą Gauchera, może powodować uszkodzenie neuronów dopaminergicznych w mózgu, co prowadzi do rozwoju choroby Parkinsona.1
Ryzyko nowotworów
Ryzyko zachorowania na raka może być zwiększone, szczególnie na szpiczaka.1
Częstość występowania hipergammaglobulinemii i obecność monoklonalnych Ig w chorobie Gauchera są dwoma czynnikami, które sprzyjają powstawaniu szpiczaka mnogiego; częstość występowania szpiczaka wydaje się być zwiększona w chorobie Gauchera, z ryzykiem względnym wynoszącym co najmniej 5,9.1
Patofizjologia rozwoju raka w chorobie Gauchera nie jest dobrze zrozumiana. Co najmniej dwa rodzaje mechanizmów mogą działać, oba związane z niedoborem GCase i wynikającym z tego defektem katabolicznym, tj. akumulacją GlcCer i/lub jego deacylowanego produktu, glukozylosfingozyny lub lizozyloceramidu glikozylowego.12
Najczęstsza hipoteza zakłada, że za nowotworzenie odpowiedzialne jest (zaburzone) środowisko komórkowe i cytokinowe w chorobie Gauchera: zaburzenia obejmują znacznie podwyższone poziomy niektórych cytokin i chemokin, aktywowane makrofagi (M2), nieprawidłowe odpowiedzi limfocytów T i zmniejszenie komórek NK.12
Druga hipoteza zakłada, że początkowe kroki w kierunku defektu katabolicznego pochodzą nie ze środowiska, ale z samej (przyszłej) komórki złośliwej.1
Badania genetyczne i diagnostyka
Badania genetyczne odgrywają kluczową rolę w diagnozowaniu choroby Gauchera i identyfikacji nosicieli. Wczesna diagnoza umożliwia szybszy dostęp do leczenia, które może spowolnić postęp choroby.1
Badania genetyczne
Badania genetyczne można przeprowadzić przy użyciu próbki krwi lub śliny w celu identyfikacji mutacji w genie GBA1, które powodują chorobę.1
Badanie przesiewowe na 6 najczęstszych mutacji GBA1 u pacjentów pochodzenia żydowskiego Aszkenazyjskiego umożliwiło identyfikację do 90% zmutowanych alleli w tej populacji, ale ogólnie opisano dużą liczbę innych mutacji w innych populacjach, co komplikuje badanie przesiewowe mutacji.1
Badania przesiewowe mogą również przeoczyć allele z więcej niż jedną mutacją na tym samym allelu. Ponadto opisano nietypowe przypadki wynikające z niedoboru sapozyny C, jednorodzicielskiej izodisomii lub nowych mutacji.1
Badanie aktywności enzymatycznej
Badania krwi mogą zidentyfikować obniżone poziomy enzymu GCase, który powoduje chorobę Gauchera.1
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.