Erytromelalgia
Patofizjologia i mechanizm
Erytromelalgia (EM) to złożony zespół kliniczny charakteryzujący się triadą: zaczerwienieniem, uczuciem ciepła i palącym bólem, głównie kończyn. Pierwotna erytromelalgia (PE) wynika z mutacji gain-of-function w genie SCN9A, kodującym kanał sodowy Nav1.7, co prowadzi do hiperpolaryzacyjnego przesunięcia aktywacji, spowolnionej deaktywacji i zwiększonych prądów narastających, skutkując nadpobudliwością neuronów nocyceptywnych i obniżeniem progu generowania potencjałów czynnościowych. Wtórna erytromelalgia wiąże się z zaburzeniami hematologicznymi (np. czerwienica prawdziwa, trombocytemia) i autoimmunologicznymi, gdzie patogeneza obejmuje aktywację płytek, mikrozakrzepicę, dysfunkcję śródbłonka oraz zaburzenia mikrokrążenia. Hipoteza shuntu tętniczo-żylnego tłumaczy objawy przez niedotlenienie tkanek spowodowane nieprawidłowym rozkładem przepływu mikronaczyniowego, a dysautonomia manifestuje się odnerwieniem gruczołów potowych i tętnic, co potwierdzają badania neuropatologiczne i elektrofizjologiczne. Zapalenie neurogenne i dysfunkcja śródbłonka dodatkowo nasilają objawy, a mutacje SCN9A są powiązane z różnorodnymi fenotypami bólowymi, co podkreśla złożoność molekularną choroby.
- Patofizjologia Erytromelalgii
- Pierwotna erytromelalgia – zaburzenia kanałów sodowych
- Wtórna erytromelalgia – różnorodność patogenezy
- Hipoteza shuntu tętniczo-żylnego
- Neuropatia włókien cienkich i dysautonomia
- Interakcje między mechanizmami
- Rola zapalenia
- Mechanizmy molekularne i genetyczne
- Modele patofizjologiczne i terapeutyczne
- Model dysfunkcji mikronaczyniowej
- Model blokady współczulnej
- Model stymulacji rdzenia kręgowego
- Analiza falowa i perfuzja mikrokrążenia
- Podsumowanie aktualnego stanu wiedzy
Patofizjologia Erytromelalgii
Erytromelalgia (EM) to rzadki zespół kliniczny charakteryzujący się triadą objawów: zaczerwienieniem, uczuciem ciepła i palącym bólem, najczęściej obejmującym kończyny. Patogeneza tej jednostki chorobowej jest złożona i nie do końca poznana, jednak postępy w badaniach genetycznych i neurofizjologicznych rzuciły nowe światło na mechanizmy leżące u podstaw tego schorzenia.12
Pierwotna erytromelalgia – zaburzenia kanałów sodowych
Pierwotna erytromelalgia (PE) jest spowodowana mutacjami w genie SCN9A, który koduje podjednostkę alfa napięciowo-zależnych kanałów sodowych Nav1.7. Kanały te występują głównie w neuronach nocyceptywnych i odgrywają kluczową rolę w określaniu progu niezbędnego do wywołania potencjału czynnościowego.13 Mutacje te powodują, że kanały sodowe stają się nadpobudliwe, co prowadzi do generowania potencjałów czynnościowych przy bodźcach podprogowych. W konsekwencji bodziec, który wcześniej nie wywoływał bólu, prowadzi do bolesnej odpowiedzi, co objawia się palącym bólem charakterystycznym dla erytromelalgii.1
Badania elektrofizjologiczne wykazały, że mutacje PE powodują zwiększoną pobudliwość neuronów czuciowych poprzez następujące mechanizmy:45
- Hiperpolaryzacyjne przesunięcie aktywacji kanałów – kanały otwierają się przy bardziej ujemnych potencjałach błonowych, bliższych potencjałowi spoczynkowemu
- Depolaryzacyjne przesunięcie w stanie inaktywacji (w niektórych mutacjach)
- Spowolnioną deaktywację – kanały pozostają otwarte przez dłuższy czas
- Wzmocnione prądy narastające (ramp currents)
- Obniżony próg potencjału czynnościowego i zwiększoną częstotliwość generowania potencjałów czynnościowych
Hiperpolaryzacyjne przesunięcie aktywacji, z lub bez zmiany w stanie inaktywacji, zwiększa nachodzenie na siebie krzywych aktywacji i inaktywacji. Wzmocnione prądy narastające prowadzą do większej dostępności kanałów sodowych przy potencjale spoczynkowym podczas aktywacji i szybkiej inaktywacji.4 Te zmiany elektrofizjologiczne powodują, że kanały Nav1.7 łatwiej się otwierają, a neurony stają się nadpobudliwe, co przyczynia się do występowania objawów bólowych w PE.6
Cummins i współpracownicy wykazali, że zmutowane kanały SCN9A są aktywowane przy bardziej ujemnych potencjałach i wykazują około 10-krotnie i 3-krotnie wolniejszą kinetykę inaktywacji w przypadku mutacji L858H i I848T, w porównaniu do kanałów typu dzikiego.7 Han i współpracownicy odkryli związek między genotypem a fenotypem w erytromelalgii o wczesnym i późnym początku, wykazując, że mutacje związane z późniejszym początkiem choroby wywołują mniejszy wpływ na pobudliwość neuronów zwojów korzeni grzbietowych.8
Wtórna erytromelalgia – różnorodność patogenezy
Wtórna erytromelalgia jest związana z różnorodnymi czynnikami przyczynowymi, a jej patofizjologia nie zawsze jest dobrze poznana. W przypadkach związanych ze schorzeniami hematologicznymi, uważa się, że aktywacja płytek krwi powoduje tworzenie się skrzeplin w tętniczkach. Skrzepliny te zamykają naczynia, powodując niedotlenienie tkanek i ostatecznie ból.1 Pierwsze informacje na temat patofizjologii erytromelalgii związanej z trombocytemią uzyskano, gdy próbki biopsji skóry ujawniły włóknienie tętniczek i niedrożność z zakrzepami płytkowymi.9
W erytromelalgii wtórnej występuje kilka istotnych mechanizmów patofizjologicznych:9106
- Nieprawidłowa hiperagregacja płytek krwi
- Zmniejszone przeżycie płytek krwi, głównie z powodu ich zużycia
- Prostaglandyny i cyklooksygenaza odgrywające ważną rolę patogenetyczną
- Zwiększona liczba i nieprawidłowa funkcja płytek krwi (szczególnie w trombocytemii)
- Nieprawidłowa dynamika naczyniowa
- Substancje wazoaktywne i mediatory zapalne
Erytromelalgia związana z trombocytemią może być uważana za powikłanie mikrowaskularno-niedokrwienne czerwienicy prawdziwej. W przypadku erytromelalgii wtórnej do czerwienicy prawdziwej, interferon hamuje proliferację komórek, szczególnie płytek krwi, co ilustruje istotną rolę płytek w patogenezie tego stanu.1112
Autoimmunizacja i dyskrazje hematologiczne, takie jak trombocytemia, są również implikowane w patogenezie erytromelalgii wtórnej.13 W przypadku erytromelalgii związanej z czerwienicą prawdziwą, możliwe jest, że mutowany JAK2 związany z czerwienicą prawdziwą działa na układ renina-angiotensyna, wpływając na kontrolę ciśnienia krwi w pierwotnym hiperaldosteronizmie i nasilając czerwienicę.14
Hipoteza shuntu tętniczo-żylnego
Istnieje hipoteza shuntingu, proponowana zarówno dla pierwotnej, jak i wtórnej erytromelalgii. Hipoteza ta zakłada, że objawy erytromelalgii są spowodowane hipoksją skóry w wyniku zwiększonego shuntingu tętniczo-żylnego, prowadzącego do zaburzenia równowagi między perfuzją termoregulacyjną a odżywczą.1516
W erytromelalgii występuje dysfunkcja mikrokrążenia, która powoduje objawy. Zwiększona perfuzja chorej kończyny jest paradoksalnie związana z niedokrwieniem tkanek z powodu nieprawidłowego rozkładu przepływu mikronaczyniowego przez shunty tętniczo-żylne przedwłośniczkowe.17 Otwarcie zespoleń tętniczo-żylnych, ze wzrostem przepływu, prowadzi do zmniejszenia krążenia włośniczkowego, zmniejszając dopływ natlenowanej krwi i powodując hipoksję i ból tkanek.1718
Badania wykazały, że zwiększony ogólny przepływ krwi do skóry paradoksalnie towarzyszy zmniejszonej perfuzji powierzchniowego splotu naczyniowego, o czym świadczy zmniejszona gęstość naczyń włosowatych skóry. Prowadzi to do hipotezy, że rozszerzenie zespoleń tętniczo-żylnych jest bezpośrednio odpowiedzialne za odprowadzanie odżywczego przepływu krwi od powierzchniowego splotu naczyniowego.19
Neuropatia włókien cienkich i dysautonomia
Badania sugerują, że erytromelalgia jest syndromem dysautonomii z powtarzalnymi wynikami w biopsji, charakteryzującym się poszerzeniem naczyń i odnerwowieniem gruczołów potowych i tętnic.2021 Występuje znaczne zmniejszenie autonomicznego unerwienia gruczołów potowych i tętnic, co odzwierciedla dysautonomię.21 Badanie potwierdza hipotezę, że erytromelalgia jest syndromem dysautonomii i może być postrzegana jako część klinicznego spektrum fenotypowego neuropatii drobnych włókien.21
Neuropatologiczne objawy pierwotnej erytromelalgii wynikają z nadpobudliwości włókien C w zwoju korzenia grzbietowego. Ta nadpobudliwość powoduje silny, palący ból odczuwany przez pacjentów. Z kolei zmiany mikronaczyniowe w erytromelalgii są spowodowane hipopobudliwością. Układ współczulny kontroluje napięcie naczyniowe skóry, a zmieniona odpowiedź tego układu na bodźce, takie jak ciepło, prawdopodobnie prowadzi do obserwowanych objawów mikronaczyniowych.22
Zaburzenia czuciowe obwodowe, dysfunkcja adrenergiczna i dystalna neuropatia małych włókien mogą występować w erytromelalgii.23 Małe włókna są częścią autonomicznego układu nerwowego kontrolującego pocenie się, częstość akcji serca i ciśnienie krwi.24 Diagnoza neuropatii małych włókien obserwowana jest u większości tych pacjentów, a 88% pacjentów z erytromelalgią wykazuje pewien rodzaj zaburzeń pocenia się.17
Interakcje między mechanizmami
Istnieją dwie główne teorie wyjaśniające interakcje między neuropatią a dysfunkcją naczyniową w erytromelalgii:25
- A – Pierwotna dysfunkcja małych włókien może wzmacniać nieprawidłowy rozkład mikrokrążenia i hipoksję
- B – Zaburzona dystrybucja naczyniowa prowadząca do hipoksji może wywołać neuropatię
Ponieważ zmieniona aktywność kanału sodowego Nav1.7 występuje zarówno w nerwach współczulnych, jak i czuciowych, a wiadomo, że w unerwieniu tych naczyń zbiegają się oba nerwy, te złożone wzajemne powiązania mogą przyczyniać się do powstawania rumienia skóry i bólu w erytromelalgii.2518 Zarówno dysfunkcja nerwowa, jak i naczyniowa są powiązane i wzajemnie na siebie oddziałują.18
Badania sugerują również potencjalny związek z zaburzeniami immunologicznymi. Niedokrwienie aksonalne na poziomie mikronaczyniowym może być ważne dla postępującego odnerwiania autonomicznego i somatycznego, które występuje w erytromelalgii.26 Choroby związane z okluzją naczyniową, takie jak trombocytemia, lub uszkodzenie komórek śródbłonka mogą definiować kluczowe zdarzenia patogenetyczne prowadzące do erytromelalgii.26
Rola zapalenia
Zapalenie odgrywa centralną rolę w patogenezie erytromelalgii. Aktywacja kanałów jonowych prowadzi nie tylko do aktywacji potencjału czynnościowego, ale także do uwalniania mediatorów zapalnych.2728 Wzmocnienie przekazu bólowego jest zapewnione nie tylko przez uwalnianie w miejscu uszkodzenia zapalnego, ale także poprzez dodatkową rekrutację sąsiednich aktywowanych lub uczulonych włókien, głównie poprzez odruch aksonalny, tzw. zapalenie neurogenne.28
Pierwotne aferenty przyczyniają się do tego wieloaspektowego procesu zapalnego, uwalniając neuropeptydy, które uczestniczą w szerzącej się sensytyzacji nocyceptorów.24 Patogeneza może być również związana z dysfunkcją śródbłonka i wynikającym z tego zmniejszeniem tlenku azotu pochodzącego z śródbłonka, co prowadzi do nadciśnienia i niedokrwienia wywołanego skurczem naczyń, a następnie do reaktywnej przekrwienia.29
U pacjentów z przewlekłym stanem zapalnym spowodowanym nawracającą astmą, egzemą i alergicznym nieżytem nosa może występować predyspozycja do rozwoju erytromelalgii.29 W niektórych przypadkach, przyjmowanie niskich dawek aspiryny może prowadzić do ustąpienia bólu i rumienia kończyn, co może być związane z korekcją hiperagregacji płytek krwi i wzmożonej aktywności cyklooksygenazy, które są zgłaszane u pacjentów z łuszczycą i erytromelalgią.30
Mechanizmy molekularne i genetyczne
Mutacje w genie SCN9A
W 2004 roku erytromelalgia stała się pierwszym ludzkim zaburzeniem, w którym możliwe było powiązanie mutacji kanału jonowego z przewlekłym bólem neuropatycznym, kiedy jej związek z genem SCN9A został po raz pierwszy opublikowany w Journal of Medical Genetics.31 Później w tym samym roku, w artykule w The Journal of Neuroscience, Cummins i współpracownicy wykazali, za pomocą rejestracji napięcia zaciskowego, że mutacje te zwiększają funkcję kanałów sodowych NaV1.7, które są preferencyjnie ekspresjonowane w obwodowych neuronach.31
W genie SCN9A zidentyfikowano ponad 70 mutacji, które są związane z różnymi fenotypami klinicznymi, w tym z zaburzeniami bólowymi obejmującymi zaburzenia wzmocnienia funkcji – erytromelalgię i paroksyzmalne zaburzenie ekstremalnego bólu (PEPD), a także zaburzenia utraty bólu – wrodzony brak wrażliwości na ból (CIP).3
Mutacje SCN9A związane z erytromelalgią powodują konstytutywną aktywację kanałów sodowych, co prowadzi do nadpobudliwości neuronów czuciowych. Badania na modelach mysich z wyłączonym genem SCN9A wykazały, że wrażliwość myszy na szkodliwe bodźce termiczne została zmniejszona o około 20%, a wrażliwość na szkodliwe uszkodzenia mechaniczne również uległa znacznemu obniżeniu.32
Rola układów endokrynnego i autonomicznego
U niektórych osób objawy są wywoływane przez dojrzewanie płciowe, co sugeruje wpływ hormonalny.33 Pierwotny hiperaldosteronizm powoduje wtórną erytropoezę poprzez aktywację układu renina-aldosteron, jednak mechanizm nie jest jasny. Erytropoeza może być promowana przez współistniejący pierwotny hiperaldosteronizm i czerwienicę prawdziwą, co prowadzi do wtórnej erytromelalgii.34
Erytromelalgia związana z trombocytemią została powiązana z wariantami genów wytwarzającymi konstytutywnie aktywowaną formę kinazy Janusowej 2 (JAK2).35 Oaklander postawił hipotezę, że erytromelalgia może być napędzana głównie przez neuropatię drobnych włókien związaną z układowymi zaburzeniami autoimmunologicznymi/autozapalnymi.35
Terapie celowane
Rozważane są również innowacyjne podejścia terapeutyczne oparte na zrozumieniu mechanizmów molekularnych erytromelalgii. Identyfikacja nowych wariantów związanych z erytromelalgią będzie miała szersze implikacje dla zrozumienia mechanizmów bólu ogólnie i może prowadzić do nowatorskich podejść do leczenia bólu, jak zrobiono wcześniej z Nav1.7.35 Badania genetyczne również wspierają wysiłki badawcze mające na celu opracowanie blokerów Nav1.7 jako nowatorskiej strategii terapeutycznej. Są one obecnie w fazie badań klinicznych.36
Wiele przypadków pediatrycznej erytromelalgii nie ma zidentyfikowanego podłoża genetycznego. Jak wykazał przegląd badań, mutacje genu SCN9A zidentyfikowano jako przyczynę tylko 35% zgłoszonych przypadków pediatrycznych erytromelalgii. Dlatego większość przypadków może mieć etiologie niegenomiczne lub jeszcze niezidentyfikowaną mutację w jednym lub więcej genach.35
Modele patofizjologiczne i terapeutyczne
Model dysfunkcji mikronaczyniowej
Model skurczu naczyń, a następnie przekrwienia reaktywnego, jest proponowany jako wyjaśnienie patofizjologii erytromelalgii w niektórych przypadkach. Początkowy skurcz naczyń wynika ze zmian strukturalnych lub funkcjonalnych w śródbłonku i/lub mięśniach gładkich lub unerwieniu mikronaczyń skórnych.37 Skurcz naczyń skórnych powoduje, że komórki niedokrwione przechodzą na oddychanie beztlenowe, gromadząc mediatory zapalne nocyceptywne, które otwierają zespolenia tętniczo-żylne.37
Ten scenariusz może wyjaśniać, dlaczego niektóre przypadki erytromelalgii reagują na blokery kanału wapniowego, podobnie jak zjawisko Raynauda. Z drugiej strony, model skurczu naczyń nie odnosi się do pacjentów z erytromelalgią, którzy mają stale rozszerzone naczynia, u których blokery kanału wapniowego nasilają objawy.37
W niektórych przypadkach erytromelalgii, zwiększone napięcie naczyniowe skóry obniża poranną temperaturę podstawową, po której następuje przekrwienie reaktywne później w ciągu dnia, jak w fazie zaczerwienienia zjawiska Raynauda.38
Model blokady współczulnej
Dokładny mechanizm działania blokady zwoju współczulnego u pacjenta z erytromelalgią nie jest jasny, ale sugeruje się kilka teorii. Po pierwsze, skurcz naczyń rozpoczyna się przed reaktywnym rozszerzeniem naczyń, podobnie jak w zjawisku Raynauda. Po drugie, małe włókna aferentne są zaatakowane przez chorobę i powodują ból neuropatyczny. Po trzecie, aktywacja i koagulacja płytek krwi blokuje tętnice.39
Blokada współczulna ma wpływ na ból neuropatyczny i może złagodzić skurcz naczyń oraz zwiększyć przepływ krwi, co może poprawić stan bólowy.39 Jedna z hipotez dotyczących pochodzenia bólu erytromelalgii zakłada, że jest on związany z regionalnym niedotlenieniem tkanek, wtórnym do nieprawidłowego krążenia mikronaczyniowego. Uważa się, że rozszerzenie naczyń związane z sympatektomią poprawia regionalny przepływ krwi i przywraca normoksję do dotkniętych tkanek, co może wyjaśniać sukces różnych technik sympatektomii.40
Model stymulacji rdzenia kręgowego
Mechanizm działania stymulacji rdzenia kręgowego nie jest do końca poznany i prawdopodobnie zależy od przyczyny bólu. W przypadku bólu niedokrwiennego, stymulacja rdzenia kręgowego może hamować napięcie współczulne i poprawiać dostarczanie tlenu, podobnie jak blokady współczulne, poprzez rozszerzenie naczyń. W przypadku bólu neuropatycznego, stymulatory rdzenia kręgowego mogą łagodzić ból poprzez modulowanie lokalnych poziomów neuroprzekaźników w rogach grzbietowych.40
Stymulacja rdzenia kręgowego może stać się jedyną skuteczną metodą leczenia, alternatywą dla leczenia objawowego i farmakologicznego, u pacjenta z długotrwałym i ciężkim opornym bólem neuropatycznym spowodowanym erytromelalgią.41
Analiza falowa i perfuzja mikrokrążenia
Badania z wykorzystaniem flowmetrii dopplerowskiej i analizy falkowej dostarczają głębszego zrozumienia fizjologicznych zmian wywoływanych przez czynniki prowokujące objawy erytromelalgii. Reaktywne przekrwienie poreperfuzyjne (PORH) wydaje się być związane z aktywnością śródbłonkową, autonomiczną i miogenną, podczas gdy chłodzenie wydaje się być związane z aktywnością sercową, oddechową i miogenną.42
Wyniki te sugerują, że erytromelalgia szczególnie wpływa na regulację autonomiczną, miogenną i śródbłonkową mikrokrążenia, zwłaszcza podczas fazy powrotu do stanu wyjściowego.42 Badania z użyciem flowmetrii dopplerowskiej (LDF) wykazały również, że u pacjentów z pierwotną erytromelalgią, miejscowa prowokacja ciepłem podnosi perfuzję skóry i temperaturę okolicy podeszwowej stopy (lokalizacja wielu shuntów tętniczo-żylnych), podczas gdy zmniejsza się ona na grzbiecie stopy.43
| Typ erytromelalgii | Główne mechanizmy patogenetyczne | Charakterystyka elektrofizjologiczna | Związane zaburzenia |
|---|---|---|---|
| Pierwotna erytromelalgia | Mutacje gain-of-function w genie SCN9A kodującym kanał Nav1.7 | Hiperpolaryzacyjne przesunięcie aktywacji, spowolniona deaktywacja, zwiększone prądy narastające | Sporadyczna lub dziedziczona autosomalnie dominująco |
| Wtórna erytromelalgia związana z zaburzeniami hematologicznymi | Aktywacja płytek, tworzenie skrzepów tętniczkowych, nieprawidłowa hiperagregacja płytek | Nieprawidłowe funkcjonowanie płytek i zwiększone zużycie płytek | Czerwienica prawdziwa, nadpłytkowość samoistna, inne zespoły mieloproliferacyjne |
| Wtórna erytromelalgia związana z chorobami autoimmunologicznymi | Uszkodzenie komórek śródbłonka, aktywacja dopełniacza, wzmocniona sygnalizacja interferonu typu I | Mikrozakrzepica naczyń, neuropatia małych włókien | Toczeń, reumatoidalne zapalenie stawów, inne choroby tkanki łącznej |
| Erytromelalgia z dysautonomią | Dysfunkcja postgangliowa współczulna, zaburzenia regulacji naczyniowej | Odnerwienie gruczołów potowych i tętnic, zaburzenia termorecepcji | Neuropatia włókien cienkich, dysautonomia |
Podsumowanie aktualnego stanu wiedzy
Patogeneza erytromelalgii obejmuje złożoną interakcję mechanizmów neuronalnych, naczyniowych i genetycznych. W pierwotnej erytromelalgii, mutacje genu SCN9A powodują nadpobudliwość obwodowych neuronów nocyceptywnych poprzez zmiany w funkcjonowaniu kanałów sodowych Nav1.7. W erytromelalgii wtórnej, różne schorzenia podstawowe prowadzą do dysfunkcji naczyniowej, aktywacji płytek krwi i zaburzeń mikrokrążenia.1320
Hipoteza shuntu tętniczo-żylnego sugeruje, że objawy erytromelalgii są spowodowane niedotlenieniem tkanek wynikającym z nieprawidłowego rozkładu przepływu mikronaczyniowego, z przeważającym przepływem termoregulacyjnym przez shunty tętniczo-żylne kosztem perfuzji odżywczej.1517 Dodatkowo, erytromelalgia jest związana z dysautonomią, charakteryzującą się odnerwowieniem gruczołów potowych i tętnic.21
Pomimo znacznego postępu w zrozumieniu mechanizmów patofizjologicznych, patogeneza erytromelalgii pozostaje nie w pełni wyjaśniona i wymaga dalszych badań. Hipotezy dotyczące patogenezy erytromelalgii prowadzą do różnorodnych podejść terapeutycznych, jednak wciąż brakuje uniwersalnie skutecznego leczenia.44 Identyfikacja nowych wariantów genetycznych i lepsze zrozumienie mechanizmów dysfunkcji naczyniowej i neuropatii mogą prowadzić do opracowania bardziej ukierunkowanych terapii.36
Przyszłe badania powinny skupić się na lepszym zrozumieniu roli niedokrwienia mikronaczyniowego, zapalenia i dysautonomii w patogenezie erytromelalgii, a także na rozwoju celowanych terapii, które mogą skutecznie łagodzić objawy tej rzadkiej i trudnej do leczenia choroby.2636
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.