Krzywica
Patofizjologia i mechanizm
Krzywica jest chorobą metaboliczną kości u dzieci, charakteryzującą się zaburzeniem mineralizacji płytek wzrostowych, co prowadzi do osłabienia i deformacji szkieletu. Patofizjologia obejmuje defekt mineralizacji osteoidu spowodowany zaburzeniami homeostazy wapniowo-fosforanowej, regulowanej przez witaminę D, parathormon (PTH) i kalcytoninę. Wyróżnia się krzywicę hipokalcemiczną (z niedoborem wapnia i witaminy D), hipofosfatemiczną (z przewlekłym niedoborem fosforanów) oraz z zahamowaną mineralizacją przy prawidłowych stężeniach minerałów. Kluczowym elementem jest hipofosfatemia, która zaburza apoptozę przerostowych chondrocytów i prowadzi do klinicznych i radiologicznych zmian rachitycznych. Diagnostyka opiera się na ocenie profilu biochemicznego, w tym stężenia witaminy D, wapnia, fosforanów oraz fosfatazy alkalicznej (ALP), która jest podwyższona w przebiegu choroby.
Krzywica (Rickets) – Patogeneza i mechanizm
Krzywica (ang. Rickets) jest chorobą metaboliczną kości występującą u dzieci, charakteryzującą się zaburzeniem mineralizacji płytek wzrostowych (chrząstki nasadowej) przed zamknięciem się nasad kostnych. Podstawowym defektem w przebiegu krzywicy jest nieprawidłowa mineralizacja osteoidu, która prowadzi do osłabienia i zmiękczenia kości, a w konsekwencji do deformacji szkieletu.123
Homeostaza wapniowo-fosforanowa i jej zaburzenia
Prawidłowy wzrost i mineralizacja kości wymagają odpowiednich stężeń wapnia i fosforanów, dwóch głównych składników odżywczych tworzących krystaliczną strukturę kości. Witamina D, wapń i fosforany są kluczowymi czynnikami wpływającymi na dojrzewanie i mineralizację kości. Zakłócenia w ich metabolizmie mogą prowadzić do krzywicy i/lub osteomalacji.13
Homeostaza wapniowo-fosforanowa jest regulowana przez złożone mechanizmy obejmujące działanie kilku kluczowych hormonów:4
- Witamina D – zwiększa wchłanianie wapnia z jelit
- Parathormon (PTH) – mobilizuje wapń z kości i zwiększa wydalanie fosforanów z moczem
- Kalcytonina – hamuje resorpcję kości
Zakłócenie tej równowagi prowadzi do nieprawidłowej kalcyfikacji macierzy chrząstki rosnących kości długich. Proces ten zachodzi w strefie tymczasowej kalcyfikacji i prowadzi do zwiększonej szerokości płytek wzrostowych oraz ścieńczenia i wygięcia kości.25
Klasyfikacja typów krzywicy
Na podstawie profilu biochemicznego krzywicę można podzielić na:16
- Krzywica hipokalcemiczna (typu wapniowego) – spowodowana niedoborem wapnia, najczęściej wynikającym z niedoboru witaminy D lub niewydolności jej metabolizmu
- Krzywica hipofosfatemiczna (typu fosforanowego) – spowodowana przewlekle niskim stężeniem fosforanów w surowicy
- Krzywica z zahamowaną mineralizacją – występuje, gdy istnieje defekt w mineralizacji płytki wzrostowej przy prawidłowych stężeniach wapnia i fosforanów
Warto podkreślić, że wspólnym mianownikiem w rozwoju krzywicy, zarówno hipokalcemicznej jak i hipofosfatemicznej, jest obniżone stężenie fosforanów.68 Hipofosftemia jest bezpośrednio odpowiedzialna za zmniejszoną apoptozę przerostowych chondrocytów płytki wzrostowej i w konsekwencji za rozwój klinicznych i radiologicznych zmian rachitycznych.8
Patogeneza krzywicy niedoborowej (pokarmowej)
Krzywica niedoborowa (pokarmowa) jest najczęstszą przyczyną krzywicy na świecie. Wynika najczęściej z niedoboru witaminy D, choć niedobór wapnia lub fosforanów w diecie również może prowadzić do rozwoju choroby.91
Patofizjologia krzywicy związanej z niedoborem witaminy D obejmuje kilka kluczowych etapów:210
- Niskie stężenie witaminy D prowadzi do zmniejszonego wchłaniania jelitowego wapnia
- Obniżone stężenie wapnia w surowicy powoduje kompensacyjny wzrost PTH
- Podwyższone PTH prowadzi do zwiększonej resorpcji kości i zwiększonego wydalania fosforanów przez nerki
- Utrata fosforanów z organizmu pogłębia defekt mineralizacji kości
- Resorpcja kości prowadzi do podwyższenia stężenia fosfatazy alkalicznej (ALP)
Cholekalcyferol (witamina D3) powstaje w skórze z 5-dihydrotachysterolu pod wpływem promieniowania ultrafioletowego. Ten steroid ulega dwustopniowej hydroksylacji:10
- Pierwsza hydroksylacja zachodzi w pozycji 25 w wątrobie, prowadząc do powstania kalcydiolu (25-hydroksycholekalcyferol), który krąży w osoczu jako najbardziej obfity metabolit witaminy D i jest uważany za dobry wskaźnik ogólnego statusu witaminy D
- Druga hydroksylacja zachodzi w nerkach w pozycji 1, gdzie tworzy się aktywny metabolit kalcytriol (1,25-dihydroksycholekalcyferol)
Kalcytriol działa w trzech głównych miejscach, aby ściśle regulować metabolizm wapnia:10
- Promuje wchłanianie wapnia i fosforanów z jelit
- Zwiększa reabsorpcję fosforanów w nerkach
- Działa na kości, uwalniając wapń i fosforany
Kalcytriol może również bezpośrednio ułatwiać kalcyfikację.10
Zwiększenie stężenia wapnia i fosforanów w płynie pozakomórkowym prowadzi z kolei do kalcyfikacji osteoidu, przede wszystkim w metafizarnych rosnących końcach kości, ale także w całym osteoidzie w szkielecie.12
Patogeneza krzywicy zależnej od witaminy D
Krzywica zależna od witaminy D występuje w dwóch głównych typach, które wynikają z zaburzeń genetycznych wpływających na metabolizm witaminy D:1314
- Krzywica zależna od witaminy D typu I – wynika z autosomalnie recesywnej mutacji w genie kodującym nerkową 25-(OH)-1-hydroksylazę, co zapobiega konwersji nieaktywnej formy witaminy D do formy aktywnej, prowadząc do zmniejszonego stężenia kalcytriolu
- Krzywica zależna od witaminy D typu II – wynika z autosomalnie recesywnej mutacji w wewnątrzkomórkowym receptorze dla 1,25-(OH)2-witaminy D, prowadząc do podwyższonego stężenia kalcytriolu, ale przy braku odpowiedzi tkanek docelowych
Patogeneza krzywicy hipofosfatemicznej
Krzywica hipofosfatemiczna charakteryzuje się niskim stężeniem fosforanów w surowicy i opornością na leczenie promieniowaniem ultrafioletowym lub podawaniem witaminy D.15 Głównym defektem w tych postaciach krzywicy jest zwiększona utrata fosforanów przez nerki.16
Najczęstszą postacią krzywicy hipofosfatemicznej jest krzywica hipofosfatemiczna sprzężona z chromosomem X (XLH), która stanowi ponad 80% wszystkich przypadków rodzinnej hipofosfatemii. XLH jest zaburzeniem dominującym, wynikającym z mutacji genu PHEX (gen regulujący fosforany homologiczny do endopeptydaz na chromosomie X).1517
Patogeneza krzywicy hipofosfatemicznej obejmuje zaburzenie w regulacji kotransportera sodowo-fosforanowego w rąbku szczoteczkowym komórek nabłonka cewek proksymalnych nerek.18 Kluczową rolę w tym procesie odgrywa czynnik wzrostu fibroblastów 23 (FGF23).1219
FGF23 jest hormonem fosfoaturycznym, który:1918
- Zmniejsza wchłanianie zwrotne fosforanów w cewkach nerkowych
- Obniża aktywność 1α-hydroksylazy w nerkach
- Stymuluje aktywność nerkowej 24-hydroksylazy
Mechanizm regulacji między PHEX a FGF23 nie jest do końca wyjaśniony, ale badania sugerują, że PHEX może być bezpośrednim inhibitorem transkrypcji FGF23 i wpływać na ekspresję tego białka.20 Mutacje w genie PHEX prowadzą do utraty funkcji białka PHEX, co skutkuje zwiększonym stężeniem FGF23 i w konsekwencji zwiększonym wydalaniem fosforanów przez nerki.2122
Niewystarczające stężenie fosforanów nieorganicznych upośledzają funkcję dojrzałych osteoblastów (tj. kostnienie macierzy kostnej), ponieważ tworzenie dojrzałej kości wiąże się z wytrącaniem kryształów hydroksyapatytu [3-Ca3(PO4)2: Ca(OH)2].18
Zmiany patologiczne w płytce wzrostowej
Charakterystyczne zmiany patologiczne w krzywicy wynikają z niezdolności do uwapnienia macierzy międzykomórkowej w głębszych warstwach płytki wzrostowej.4 Zaburzenia płytki wzrostowej są spowodowane zmniejszoną inwazją naczyniową z obniżoną aktywnością chondroblastów i osteoklastów.5
Krzywica jest wynikiem zaburzonej apoptozy przerostowych chondrocytów w płytce wzrostowej. Apoptoza chondrocytów przerostowych jest indukowana przez zewnątrzkomórkowe fosforany poprzez fosforylację pośredników szlaku kinazy białkowej aktywowanej mitogenami (MAPK) i zależną od kaspazy-9 apoptozę mitochondrialną.23 Zmniejszenie dostępności fosforanów dla chondrocytów, które jest wspólne dla wszystkich form krzywicy, wydaje się być kluczowe dla zaburzonej apoptozy.2324
Niedobór witaminy D powoduje globalną słabą mineralizację szkieletu. Kliniczne i radiologiczne manifestacje kostne przeważają w obszarach szybkiego wzrostu kości, w tym w nasadach kości długich i połączeniach żebrowo-chrzęstnych.25
Gdy dochodzi do niedoboru minerałów w płytce wzrostowej, wzrost ulega spowolnieniu, a wiek kostny jest opóźniony. Ponadto dochodzi do gromadzenia się osteoidu pod płytką wzrostową, co prowadzi do zmiękczenia kości w miarę upływu czasu.626
Szczególne formy krzywicy
Poza opisanymi głównymi typami, istnieją również inne formy krzywicy:
Krzywica oporna na witaminę D (FGF23-zależna) – najczęściej występująca forma krzywicy dziedzicznej, znana również jako rodzinna krzywica hipofosfatemiczna. Mutacje w genach prowadzą do nadmiernej produkcji lub zmniejszonej degradacji FGF23, powodując zwiększone wydalanie fosforanów z moczem i w konsekwencji hipofosfatemię.1427
Krzywica indukowana przez guzy – nieheredytyczna forma hipofosfatemicznej krzywicy, spowodowana przez zjawisko paraneoplastyczne, w którym dochodzi do ektopowej produkcji FGF23, prowadzącej do fosfaturii i powikłań podobnych do dziedzicznej krzywicy hipofosfatemicznej.2827
Krzywica nerkowa – zwykle ograniczona do pacjentów z przewlekłą chorobą nerek. Przewlekła choroba nerek prowadzi do niedoboru enzymu 1-alfa-hydroksylazy, co zmniejsza produkcję 1,25-hydroksywitaminy D (kalcytriol).16 Ponadto krzywica w przebiegu kwasicy cewkowej (RTA) ma wieloczynnikową patogenezę. Kwasica systemowa wiąże się z wadliwą mineralizacją chrząstek i kości z powodu zwiększonej rozpuszczalności fazy mineralnej.29
Podłoże genetyczne krzywicy
Obecnie znanych jest ponad 10 genów kandydatów, których defekty prowadzą do rozwoju wrodzonych form krzywicy hipofosfatemicznej.30 Główne mutacje genetyczne związane z krzywicą hipofosfatemiczną obejmują:2231
- PHEX – mutacje powodują podwyższone stężenie FGF23, prowadząc do utraty fosforanów przez nerki i obniżonej aktywacji witaminy D
- DMP1 – mutacje prowadzą do niefunkcjonalnego białka DMP-1, powodując zaburzenia dojrzewania osteocytów i związaną z tym nadmierną sekrecję FGF23
- ENPP1 – reguluje różnicowanie osteoblastów, wpływając na różnicowanie osteocytów i prowadząc do nadmiernego wydzielania FGF23
- FAM20C – mutacje w konserwatywnej domenie C-terminalnej prowadzą do fenotypu z anomaliami twarzoczaszki, osteosklerozą i w niektórych przypadkach wysokim stężeniem FGF23
- SLC34A3 – inaktywujące mutacje prowadzą do nadmiernej utraty fosforanów przez nerki z podwyższonym stężeniem 1,25-(OH)2D i hiperkalciurią wtórną
Mutacje typu gain-of-function prowadzą do stabilizacji pełnej długości (32 kDa) FGF23 poprzez zastąpienie argininy glutaminą lub tryptofanem w obrębie miejsca cięcia konwertazy proproteinowej RXXR. To prowadzi do zwiększonej aktywności FGF23 i w konsekwencji do nerkowej utraty fosforanów, hipofosfatemii i upośledzenia mineralizacji kości.22
Niedawne badania wykazały, że PHEX negatywnie reguluje transkrypcję promotora FGF23, co dostarcza nowego wyjaśnienia mechanizmu regulacyjnego między PHEX a FGF23.20 Ważnym osiągnięciem w leczeniu krzywicy hipofosfatemicznej XLH jest wprowadzenie burosumabubumab, ludzkiego przeciwciała monoklonalnego przeciwko FGF-23, które okazało się skuteczne u dzieci z krzywicą sprzężoną z chromosomem X.1633
Konsekwencje krzywicy nieleczonej
Nieleczona krzywica może prowadzić do poważnych konsekwencji zdrowotnych, takich jak:3435
- Zahamowanie wzrostu
- Deformacje kostne
- Defekty zębowe
- Drgawki
- Uszkodzenia serca
- W ciężkich przypadkach – niewydolność oddechowa
U kobiet zniekształcenie miednicy spowodowane krzywicą może powodować problemy z porodem w późniejszym życiu.9 Niedobór witaminy D w życiu płodowym i podczas pierwszego roku życia ma niszczące konsekwencje i może wpływać na rozwój przewlekłych chorób, które mogą skrócić długość życia dziecka.25
Rozpoznanie rodzaju krzywicy ma kluczowe znaczenie dla określenia odpowiedniego leczenia, które powinno być ukierunkowane na jej patogenezę.36 Leczenie krzywicy niedoborowej koncentruje się na uzupełnianiu brakujących witamin lub minerałów w organizmie, co eliminuje większość objawów związanych z krzywicą. W przypadku krzywicy dziedzicznej wymagane są zarówno suplementy fosforanów, jak i wysokie dawki specjalnej formy witaminy D.37
Wprowadzenie do terapii przeciwciała monoklonalnego przeciwko FGF-23 (burosumab) stanowi nowy kierunek w leczeniu krzywicy hipofosfatemicznej sprzężonej z chromosomem X. Mechanizm działania tego przeciwciała neutralizującego polega na inaktywacji FGF23 w surowicy poprzez zwiększenie reabsorpcji fosforanów w nerkach i zwiększenie ich stężenia w krwiobiegu.33
Ogólnie rzecz biorąc, leczenie burosumabem okazało się bardziej skuteczne niż konwencjonalna terapia w poprawie stanu krzywicy, wzrostu, deformacji kończyn dolnych i chodzenia u dzieci z XLH w wieku od 1 do 12 lat.33
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.