Hipercholesterolemia rodzinnego występowania
Patofizjologia i mechanizm
Hipercholesterolemia rodzinna (FH) to dziedziczna choroba charakteryzująca się znacznym podwyższeniem stężenia cholesterolu LDL w surowicy, wynikającym z mutacji w genach LDLR (80-85% przypadków), APOB (5-10%), PCSK9 (~2%) oraz rzadziej LDLRAP1 (<1%). Mutacje te prowadzą do defektów funkcji receptorów LDL, co skutkuje zmniejszonym wychwytem i degradacją LDL w wątrobie oraz wydłużonym czasem krążenia LDL (średnio 4,5 dnia). Fenotyp FH obejmuje heterozygotyczną formę, z ryzykiem choroby sercowo-naczyniowej do 50. roku życia w 40% przypadków, oraz homozygotyczną, prowadzącą do ciężkiej miażdżycy już w dzieciństwie. Klasyfikacja mutacji LDLR obejmuje pięć klas, od całkowitego braku receptora (klasa 1) po defekty recyklingu (klasa 5). Mutacje w PCSK9 zwiększają degradację receptorów LDL, podnosząc poziom LDL-C, natomiast mutacje inaktywujące PCSK9 obniżają LDL i zmniejszają ryzyko choroby wieńcowej. Diagnostyka opiera się na testach genetycznych, które umożliwiają wczesne wykrycie i precyzyjne leczenie, a testy kaskadowe u krewnych pierwszego stopnia są rekomendowane dla skutecznej prewencji.
- Patogeneza hipercholesterolemii rodzinnego występowania: podstawy genetyczne
- Mutacje w genie APOB
- Mutacje w genie PCSK9
- Mutacje w genie LDLRAP1
- Molekularne mechanizmy hipercholesterolemii rodzinnej
- Patofizjologia miażdżycy w hipercholesterolemii rodzinnej
- Diagnostyka molekularna hipercholesterolemii rodzinnej
- Leczenie hipercholesterolemii rodzinnej
Patogeneza hipercholesterolemii rodzinnego występowania: podstawy genetyczne
Hipercholesterolemia rodzinnego występowania (FH) to grupa dziedzicznych defektów genetycznych prowadzących do znacznego podwyższenia stężenia cholesterolu w surowicy krwi. Klinicznie FH charakteryzuje się wysokim poziomem cholesterolu frakcji LDL (lipoproteiny niskiej gęstości) w surowicy. Pod względem genetycznym można ją sklasyfikować na dwie podgrupy: (1) autosomalną dominującą (AD) oraz (2) kodominującą z penetracją wynoszącą 90% lub więcej.1
Główne znane mutacje genetyczne w FH dotyczą trzech genów: genu receptora LDL (najczęstsze, odpowiadające za 80-85% przypadków FH), genu apolipoproteiny B (APOB) (5-10% przypadków) oraz genu konwertazy proproteinowej subtylizyny/keksyny typu 9 (PCSK9) (około 2% przypadków).12 Rzadko występuje również mutacja w genie białka adaptorowego receptora LDL 1 (LDLRAP1), odpowiadająca za mniej niż 1% przypadków.3
Gen receptora LDL (LDLR) znajduje się na krótkim ramieniu chromosomu 19 (19p13.1-13.3). Składa się z 18 egzonów i obejmuje 45 kb, a dojrzała forma białka zawiera 839 aminokwasów. Pojedyncza nieprawidłowa kopia (heterozygotyczna forma) genu FH powoduje chorobę sercowo-naczyniową do 50. roku życia w około 40% przypadków. Posiadanie dwóch nieprawidłowych kopii (homozygotyczna forma) prowadzi do przyspieszonej miażdżycy w dzieciństwie wraz z jej powikłaniami.4
Mechanizm zaburzeń w receptorze LDL
Defekty w genie LDLR prowadzą do zmniejszonej funkcji lub całkowitego braku receptora LDL, co powoduje wydłużony czas krążenia LDL w osoczu (średnio 4,5 dnia) i w konsekwencji znacznie podwyższony poziom cholesterolu LDL we krwi przy normalnych poziomach innych lipoprotein.5 Odkrycie to zawdzięczamy Goldsteinowi i Brownowi, którzy zidentyfikowali receptor LDL i ustalili, że FH jest spowodowana mutacją autosomalną dominującą.6
Od czasu odkrycia receptora LDL zidentyfikowano ponad 1700 różnych mutacji, z których 79% prowadzi do fenotypu hipercholesterolemicznego.7 Badania przeprowadzone na hodowlach fibroblastów od homozygot wykazały, że podstawowy defekt dotyczy receptora błonowego dla LDL. W warunkach prawidłowych LDL wiąże się z błoną komórkową i jest transportowany do komórki, gdzie trafia do lizosomów. Tam białko jest degradowane, a cholesterol staje się dostępny do hamowania enzymu mikrosomalnego 3-hydroksy-3-metyloglutarylo-koenzymu A (HMG CoA) reduktazy, co stanowi ograniczający etap w syntezie cholesterolu.8
W hipercholesterolemii rodzinnej występuje defekt wiązania spowodowany dysfunkcyjnym receptorem. Jednocześnie zachodzi wzajemna stymulacja syntezy estrów cholesterolu.9 Harders-Spengel i współpracownicy przedstawili dowody na obecność defektu receptora na błonach wątrobowych.10
Klasyfikacja mutacji receptora LDL
Zdefiniowano pięć klas mutacji receptora LDL:11
- Klasa 1: obejmuje allele null, które powodują całkowity brak receptora LDL.
- Klasa 2: obejmuje allele z zaburzeniami transportu, które zaburzają prawidłowe fałdowanie receptora i powodują albo niepowodzenie w transporcie do powierzchni komórki, albo udany transport skróconych, zmutowanych receptorów.
- Klasa 3: obejmuje allele z defektem wiązania, które wpływają na wiązanie LDL, a w niektórych przypadkach również na wiązanie VLDL.
- Klasa 4: obejmuje allele z defektem internalizacji, które wpływają na koncentrację normalnych receptorów w dołkach opłaszczonych klatryną do internalizacji przez hepatocyt.
- Klasa 5: obejmuje allele z defektem recyklingu, które uniemożliwiają rozdzielenie receptora i ligandu, co prowadzi do przerwania recyklingu receptora.
Mutacje w genie APOB
Mutacje w genie apolipoproteiny B (APOB) są drugą najczęstszą przyczyną FH, odpowiadającą za 5-10% przypadków.12 Gen APOB koduje apolipoproteinę B-100, która jest ligandem na cząsteczce LDL umożliwiającym wiązanie do receptora LDL. Zaburzenie to wiąże się z defektem ligandu apoB-100 na LDL, co zmniejsza zdolność receptora LDL do wiązania cząsteczek LDL.13
W rezultacie zmniejsza się klirens LDL z osocza, co prowadzi do podwyższonego poziomu LDL w surowicy. Mutacje w genie APOB powodujące FH to mutacje utraty funkcji, które skutkują defektem wiązania LDL do LDLR.14 Zaburzenie to nazywane jest również rodzinnym defektem apoB i jest klinicznie nie do odróżnienia od hipercholesterolemii rodzinnej spowodowanej mutacjami LDLR.15
Mutacje w genie PCSK9
Mutacje w genie konwertazy proproteinowej subtylizyny/keksyny typu 9 (PCSK9) stanowią około 2% przypadków FH.16 PCSK9 to białko produkowane głównie w wątrobie i wydzielane jako białko osoczowe o niskiej zawartości. Wiąże się ono z receptorami LDL na powierzchni hepatocytów, prowadząc do ich degradacji lizosomalnej i zmniejszonej liczby receptorów LDL na powierzchni wątroby.17
Mutacje powodujące zwiększoną aktywność PCSK9 prowadzą do zwiększonej degradacji receptora LDL i w konsekwencji podwyższenia poziomu LDL w osoczu. Natomiast mutacje inaktywujące PCSK9 powodują obniżenie poziomu LDL w osoczu i zmniejszenie ryzyka choroby wieńcowej (CHD).18 Badanie wykazało, że dwie mutacje utraty funkcji powodujące skrócenie PCSK9, które występują w populacji czarnoskórych Amerykanów z częstością około 1/50, są związane z znacznie niższymi niż normalnie poziomami LDL w osoczu i silną ochroną przed wczesną chorobą wieńcową.19
Gen PCSK9 jest najnowszym odkrytym genem związanym z FH, ale prawdopodobnie najistotniejszym dla zarządzania leczeniem FH, ponieważ jego odkrycie pozwoliło na identyfikację mechanizmu molekularnego, który jest głównym celem innowacyjnych terapii opartych na jego hamowaniu przez przeciwciała monoklonalne lub małe interferujące RNA.20
Mutacje w genie LDLRAP1
Mutacje w genie białka adaptorowego receptora LDL 1 (LDLRAP1) prowadzą do autosomalnej recesywnej hipercholesterolemii (ARH), rzadkiej formy FH.21 Białko LDLRAP1 zawiera zachowaną domenę wiążącą fosfotyrozynę i wydaje się funkcjonować jako dodatkowe białko adaptorowe, które oddziałuje z receptorem LDL poprzez jego domenę cytoplazmatyczną, umożliwiając receptorowi interakcję z maszynerią dołków opłaszczonych klatryną w celu endocytozy.22
Utrata funkcji LDLRAP1 prowadzi do braku lub niefunkcjonalnego białka adaptorowego receptora LDL 1, co uniemożliwia transportowanie kompleksu receptora LDL/LDL do komórki. Zapobiega to skutecznemu usuwaniu krążącego LDL przez receptor LDL.23
Fenotyp ARH jest podobny do fenotypu pacjentów z homozygotyczną FH spowodowaną mutacjami LDLR, ale jest nieco łagodniejszy pod względem poziomów cholesterolu całkowitego i cholesterolu LDL w surowicy, a także wykazuje lepszą odpowiedź na leczenie lekami obniżającymi poziom lipidów z aferezą LDL lub bez niej.24
Molekularne mechanizmy hipercholesterolemii rodzinnej
Końcowym wynikiem we wszystkich trzech głównych mutacjach genowych jest dysfunkcja wiązania receptorów LDL do cholesterolu LDL, co zmniejsza wychwyt i degradację cholesterolu LDL w wątrobie i powoduje wzrost poziomu LDL w surowicy.25 Obniżona funkcja LDLR prowadzi do zmniejszonego klirensu LDL z osocza i podwyższenia cholesterolu lipoprotein o niskiej gęstości (LDL-C), co powoduje zwiększony wychwyt utlenionego LDL lub innych modyfikacji przez makrofagi, prowadząc do tworzenia komórek piankowatych.26
Wpływ na homeostazę cholesterolu
W warunkach prawidłowych LDL wiąże się z receptorem LDL na powierzchni hepatocytów, kompleks jest internalizowany, a LDL jest degradowane w lizosomach. Receptor LDL jest zazwyczaj poddawany recyklingowi z powrotem na powierzchnię komórki. W FH zaburzenie tego procesu prowadzi do nieprawidłowego klirensu LDL.27
Badania obrotu LDL udokumentowały kluczową rolę receptorów LDL w wątrobie w katabolizmie LDL. Nowsze badania wskazują, że receptor LDL może również regulować szybkość wprowadzania VLDL do krążenia.28
Znaczenie receptora LDL w ograniczaniu wydzielania VLDL in vivo u ludzi pozostaje kontrowersyjne, ponieważ badania izotopowe nie mogą łatwo określić proporcji nowo powstałego VLDL, które wchodzi do krążenia systemowego.29
Molekularne konsekwencje mutacji
Mutacje w genie LDLR mogą powodować powstanie defektywnego, ale częściowo funkcjonalnego receptora LDL lub receptora bez żadnej funkcjonalności (null LDLR). W związku z tym przypadki mutacji null LDLR są bardziej odporne na leczenie, ponieważ terapia obniżająca poziom lipidów często opiera się na częściowo funkcjonalnych receptorach LDL.30
Białko PCSK9 w normalnych warunkach zmniejsza aktywność receptora LDL w wątrobie; mutacje utraty funkcji hamują to zmniejszenie. Podstawowy mechanizm mutacji zwiększających funkcję pozostaje jednak niejasny.31
Niektóre dowody wskazują, że wydzielanie apoB może być zwiększone oprócz zmniejszenia aktywności receptora LDL, a u pacjentów heterozygotycznych dla zmutowanego PCSK9 zaobserwowano LDL o nieprawidłowym składzie.32
Patofizjologia miażdżycy w hipercholesterolemii rodzinnej
Głównym ryzykiem u pacjentów z FH jest wczesne wystąpienie miażdżycy i chorób sercowo-naczyniowych. Miażdżyca charakteryzuje się hiperplazją ściany naczyń krwionośnych, akumulacją lipidów w ścianie naczyń krwionośnych, inwazją makrofagów aktywowanych cytokinami do ściany naczyń krwionośnych i tworzeniem komórek piankowatych makrofagów.33
Chociaż miażdżyca występuje w pewnym stopniu u wszystkich ludzi, osoby z FH mogą rozwinąć przyspieszoną miażdżycę z powodu podwyższonego poziomu LDL. Stopień miażdżycy w przybliżeniu zależy od liczby wciąż ekspresjonowanych receptorów LDL i funkcjonalności tych receptorów. W wielu heterozygotycznych formach FH funkcja receptora jest tylko nieznacznie upośledzona, a poziomy LDL pozostają stosunkowo niskie. W poważniejszych formach homozygotycznych receptor nie jest w ogóle ekspresjonowany.34
Analiza szlaku KEGG wykazała, że geny o zmienionej ekspresji (DEG) były znacząco wzbogacone w adhezję ogniskową i szlak sygnałowy glukagonu. Te istotne DEG i ich funkcje teoretycznie przyczyniają się do rozwoju miażdżycy u pacjentów z FH.35
Czynniki wpływające na nasilenie fenotypu FH
Kombinacja wariantów o niskiej częstości występowania i wieku, czynników środowiskowych, takich jak dieta, czy innych czynników genetycznych przyczynia się do nasilenia lub zmienności fenotypu FH.36 Obecność wariantu w genach modyfikujących lub wysokie wyniki wielogenowych wskaźników ryzyka (PRS) w heterozygotycznej FH dodatkowo pogarsza fenotyp, częściowo uzasadniając jego zmienność wśród pacjentów.37
Ciężkość miażdżycy jest proporcjonalna do stopnia i czasu trwania podwyższonych poziomów LDL-C w osoczu (obliczanych jako wynik cholesterol-lata).38 Ryzyko sercowo-naczyniowe jest znacznie wyższe u pacjentów z FH z powodu długotrwałego obciążenia LDL-C i jest również pod wpływem innych czynników ryzyka.39
Nawet przy tych samych poziomach LDL-C, nosiciele mutacji FH wykazują wyższe ryzyko choroby wieńcowej. Monogeniczna FH ma gorszy profil ryzyka sercowo-naczyniowego i odpowiedź na terapię obniżającą poziom lipidów w porównaniu z hipercholesterolemią poligeniczną.4041
Diagnostyka molekularna hipercholesterolemii rodzinnej
Testy genetyczne są uważane za złoty standard w diagnostyce FH. Większość znanych mutacji występuje w LDLR, ale APOB, PCSK9 i potencjalnie inne geny zaangażowane w katabolizm LDL-C również mogą mieć mutacje. Kilka mutacji pozostaje nieznanych, a nieznalezienie mutacji genetycznej nie wyklucza diagnozy, szczególnie jeśli istnieją silne dowody fenotypowe.42
Identyfikacja podłoża genetycznego (monogenicznego lub poligenicznego) może wzmocnić wczesną diagnozę, określić wybór leku i intensywność, prognozę choroby oraz zoptymalizować badania przesiewowe.43
Ekstremalna zmienność fenotypowa może być obserwowana wśród pacjentów z FH o tym samym statusie genetycznym, co częściowo wyjaśniono różnym wpływem zmutowanego genu lub różnymi typami wariantów, zarówno u dorosłych, jak i u dzieci.44
Testy kaskadowe, w których pomiar LDL-C, testy genetyczne lub oba te badania przeprowadza się u wszystkich krewnych pierwszego stopnia pacjentów z FH, prowadzą do wcześniejszego wykrycia FH i są opłacalną strategią zmniejszania CAD, zawałów mięśnia sercowego i zgonów.45
Leczenie hipercholesterolemii rodzinnej
Rozpoczęcie terapii obniżającej poziom lipidów wcześnie jest równie ważne jak wczesne wykrycie choroby. U nieleczonych pacjentów heterozygotycznych pierwszy incydent wieńcowy występuje około 20 lat wcześniej niż w populacji ogólnej. U nieleczonych pacjentów homozygotycznych rokowanie jest jeszcze gorsze, przy czym pierwszy incydent często występuje w dzieciństwie.46
Statyny i inne leki obniżające poziom lipidów
Statyny hamują enzym reduktazę 3-hydroksy-3-metylo-glutarylo-koenzymu A, co prowadzi do zmniejszonej produkcji cholesterolu i zwiększonej ekspresji receptora LDL na powierzchni hepatocytów, co dodatkowo zmniejsza LDL-C w osoczu. Terapię statynami należy rozpocząć jak najszybciej, aby pomóc zapobiec incydentom sercowo-naczyniowym. U pacjentów z homozygotyczną hipercholesterolemią rodzinną terapię statynami często rozpoczyna się w pierwszej dekadzie życia.47
Ezetymib jest najczęściej przepisywanym lekiem obniżającym LDL-C po statynach. Działa poprzez hamowanie transportera Niemann-Pick C1-Like 1, co zapobiega jelitowemu wchłanianiu cholesterolu z diety i żółci oraz zmniejsza dostarczanie cholesterolu do wątroby, zwiększając w ten sposób ekspresję LDLR i zwiększając wychwyt LDL-C przez wątrobę.48
Kwas bempedoiczny jest inhibitorem adenozynotrifosforanu liazy cytrynianowej, enzymu występującego przed reduktazą HMG-CoA. Obniża LDL-C poprzez mechanizm podobny do statyn, interferując z wewnątrzwątrobową biosyntezą cholesterolu, co prowadzi do zwiększenia regulacji LDLR na powierzchni hepatocytów.49
Inhibitory PCSK9
Inhibitory PCSK9 to przeciwciała monoklonalne, które celują w krążące PCSK9, które normalnie degraduje receptor LDL. Więcej receptorów LDL jest zatem poddawanych recyklingowi na powierzchnię hepatocytów i jest dostępnych do usuwania większej ilości LDL-C z krążenia. Te leki są zalecane, gdy tradycyjna terapia obniżająca poziom lipidów nie może skutecznie obniżyć LDL-C.50
Kuracje celujące w PCSK9 obejmują przeciwciała monoklonalne (ewolokumab i alirokumab), które wiążą PCSK9, promując jego degradację, lub małą interferującą cząsteczkę kwasu rybonukleinowego (inklisiran), która hamuje translację mRNA PCSK9, blokując jego syntezę.51
Alirokumab to w pełni ludzkie przeciwciało monoklonalne, które celuje w PCSK9, zapobiegając jego wiązaniu z receptorami LDL na hepatocytach, co zwiększa zdolność wątroby do usuwania LDL-C z krwi. Jest zatwierdzony dla pacjentów z heterozygotyczną hipercholesterolemią rodzinną lub miażdżycową chorobą sercowo-naczyniową (ASCVD), którzy potrzebują dodatkowego obniżenia poziomu LDL-C, szczególnie u tych, którzy nie osiągają wystarczającej redukcji przy stosowaniu statyn lub którzy nie tolerują statyn.52
Ewolokumab jest zatwierdzony dla pacjentów z heterozygotyczną hipercholesterolemią rodzinną, ASCVD i tych, którzy wymagają dodatkowego obniżenia poziomu LDL-C poza tym, co mogą zapewnić same statyny. Oba leki wykazały znaczącą skuteczność w obniżaniu poziomów LDL-C i poprawie wyników sercowo-naczyniowych u pacjentów wysokiego ryzyka, szczególnie tych, którzy nie osiągają odpowiedniej redukcji poziomu LDL-C przy samej terapii statynami.53
Inne metody leczenia
W przypadkach, gdy LDL-C nie reaguje na terapię medyczną, często obserwowanych w homozygotycznej FH, można rozważyć aferezę LDL. Afereza LDL (usuwanie LDL metodą podobną do dializy) i czasami przeszczep wątroby są stosowane w leczeniu homozygotycznej FH, która często nie reaguje na standardową terapię medyczną.5455
Wczesne rozpoczęcie agresywnej terapii obniżającej poziom LDL-C jest kluczowe dla zmniejszenia zachorowalności i śmiertelności związanej z ASCVD. Niestety, FH często pozostaje niewykryta do momentu wystąpienia incydentu sercowego, a wiele osób pozostaje niezdiagnozowanych i niedostatecznie leczonych.56
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.