Malformacje naczyniowe ośrodkowego układu nerwowego
Etiologia i przyczyny
Malformacje naczyniowe ośrodkowego układu nerwowego (OUN) to heterogenna grupa zaburzeń naczyniowych obejmujących mózg, rdzeń kręgowy i opony, o etiologii wieloczynnikowej, łączącej wady rozwojowe, czynniki genetyczne oraz nabyte uszkodzenia. Patogeneza opiera się na zaburzeniu integralności łożyska naczyniowego, obejmującego naczynia włosowate, tętnicze i żylne, co prowadzi do powstawania wad wrodzonych lub nabytych. Kluczową rolę odgrywają mutacje genów takich jak ENG (chromosom 9q), ALK1 (12q), KRAS, RASA1, MAP2K1, BRAF i HRAS, które wpływają na szlaki sygnałowe MAPK oraz TGF-β/BMP. Wśród zespołów genetycznych predysponujących do malformacji wyróżnia się m.in. dziedziczną telangiektazję krwotoczną, zespół Klippela-Trenaunaya, Parkesa-Webera oraz chorobę von Hippla-Lindaua. Coraz więcej dowodów wskazuje na możliwość powstawania malformacji de novo, także w wieku dorosłym, co podważa tradycyjne przekonanie o ich wyłącznie wrodzonym charakterze.
- Etiologia Malformacji Naczyniowych Ośrodkowego Układu Nerwowego
- Nieprawidłowy rozwój naczyniowy
- Podłoże genetyczne
- Zespoły genetyczne związane z malformacjami naczyniowymi
- Uraz jako czynnik etiologiczny
- Kontrowersje dotyczące wrodzonego charakteru malformacji
- Teorie dotyczące powstawania malformacji tętniczo-żylnych
- Czynniki środowiskowe i mikrobiologiczne
- Czynniki ryzyka krwotoku z malformacji naczyniowych
- Mechanizmy patofizjologiczne
- Klasyfikacja malformacji naczyniowych OUN
- Podsumowanie
Etiologia Malformacji Naczyniowych Ośrodkowego Układu Nerwowego
Malformacje naczyniowe ośrodkowego układu nerwowego (OUN) stanowią rzadką grupę zaburzeń obejmujących nieprawidłowości naczyń krwionośnych w mózgu, rdzeniu kręgowym oraz ich oponach. Etiologia tych zmian pozostaje nie w pełni poznana, jednak badania wskazują na złożony charakter ich powstawania, obejmujący zarówno czynniki wrodzone, jak i nabyte.12
Nieprawidłowy rozwój naczyniowy
Podstawowym mechanizmem patologicznym leżącym u podłoża malformacji naczyniowych OUN jest zaburzenie integralności łożyska naczyniowego, obejmującego naczynia włosowate, żylne i tętnicze. Ta utrata integralności może wynikać z przyczyn zewnętrznych, takich jak urazy mechaniczne, lub wad rozwojowych naczyń podczas angiogenezy, wzrostu naczyń i ich dojrzewania.2 Większość malformacji naczyniowych powstaje w wyniku nieprawidłowego rozwoju kanałów naczyniowych i/lub limfatycznych w okresie życia płodowego, co skutkuje obecnością wad wrodzonych (kongenitalnych).3
W prawidłowym rozwoju naczyniowym kluczową rolę odgrywają liczne czynniki, w tym czynniki wzrostu śródbłonka naczyniowego (VEGF), czynniki wzrostu fibroblastów, płytkopochodne czynniki wzrostu oraz angiopoetyny. Zaburzenia złożonych interakcji między tymi czynnikami mogą prowadzić do rozwoju, progresji i regresji malformacji naczyniowych.2
Podłoże genetyczne
W ostatnich dziesięcioleciach znacząco poszerzono wiedzę na temat genetycznych podstaw malformacji naczyniowych OUN. Niektóre malformacje występują rodzinnie, wykazując dziedziczenie autosomalnie dominujące, co dotyczy zwłaszcza przypadków malformacji jamistych, dziedzicznej telangiektazji krwotocznej oraz malformacji włośniczkowo-tętniczo-żylnych.2 Jednak zdecydowana większość malformacji naczyniowych występuje sporadycznie.4
Zidentyfikowano kilka wariantów genetycznych, które mogą predysponować do powstawania malformacji naczyniowych i ich powikłań. Wśród zidentyfikowanych genów, które przyczyniają się do powstawania malformacji naczyniowych OUN, znajdują się:4
- Endoglina (ENG) na chromosomie 9q5
- Receptor typu 1 podobny do kinazy aktywiny (ALK1) na chromosomie 12q5
- Somatycznie aktywujący KRAS4
- Gen RASA14
- Mutacje MAP2K1, kodującego MEK16
- Mutacje BRAF, KRAS i HRAS6
Badania wykazały, że dziedziczone malformacje tętniczo-żylne są spowodowane mutacjami typu utraty funkcji w białkach wpływających na szlak MAPK (RAS p21 protein activator 1 [RASA1]/EPHB4), fosfatazy i homolog tensyny (PTEN) lub szlak TGF-β/BMP (endoglina [ENG], ACVRL1, SMAD4, GDF2/BMP9).6 W nieodziedziczonych malformacjach tętniczo-żylnych kluczową i patogenną rolę odgrywa kaskada sygnałowa MAPK.6
Zespoły genetyczne związane z malformacjami naczyniowymi
Istnieje kilka zespołów genetycznych, które predysponują do rozwoju malformacji naczyniowych OUN:78
- Dziedziczna telangiektazja krwotoczna (zespół Oslera-Webera-Rendu) – autosomalnie dominująca choroba powodująca nieprawidłowości naczyń krwionośnych7
- Zespół Klippela-Trenaunaya – zwiększa ryzyko malformacji tętniczo-żylnych rdzenia9
- Zespół Parkesa-Webera – predysponuje do malformacji tętniczo-żylnych kręgosłupa9
- Zespół metamerii naczyniowej Cobba – związany z malformacjami tętniczo-żylnymi kręgosłupa9
- Choroba von Hippla-Lindaua – mutacja genu na krótkim ramieniu chromosomu 3, predysponująca do guzów naczyniowych układu nerwowego10
Uraz jako czynnik etiologiczny
Uszkodzenie ośrodkowego układu nerwowego jest wskazywane jako potencjalna przyczyna malformacji naczyniowych.1 Urazy, w których występuje nierozpoznane uszkodzenie naczyń, mogą z czasem rozwinąć się w malformację naczyniową.3 W przypadku przetok tętniczo-żylnych rdzenia kręgowego uważa się, że często powstają one w starszej populacji i mogą być spowodowane zdarzeniem traumatycznym.11
Istnieją również doniesienia o wtórnych przetokach tętniczo-żylnych ośrodkowego układu nerwowego po zakrzepicy żylnej.6 Może to sugerować, że niektóre malformacje naczyniowe mogą powstawać w odpowiedzi na różne niespecyficzne uszkodzenia mózgu.12
Kontrowersje dotyczące wrodzonego charakteru malformacji
Chociaż tradycyjnie malformacje tętniczo-żylne mózgu uważano za sporadyczne, wrodzone, rozwojowe zmiany naczyniowe, pogląd ten został zakwestionowany przez wiele dobrze udokumentowanych doniesień o tworzeniu się de novo malformacji tętniczo-żylnych mózgu.13 Istnieją współczesne doniesienia o tworzeniu się malformacji de novo po urodzeniu i w wieku dorosłym, z nieprawidłowo regulowaną angiogenezą o podłożu genetycznym jako etiologią.4
Podważa to przekonanie, że malformacje tętniczo-żylne mózgu są zawsze wadami wrodzonymi, sugerując, że przynajmniej w niektórych przypadkach mogą być nabyte w wyniku różnych niespecyficznych urazów mózgu.12 Niektórzy autorzy sugerują, że malformacje tętniczo-żylne mogą być już obecne przed trzecim miesiącem ciąży, jednak obserwacje te budzą wątpliwości co do wrodzonego charakteru mózgowych malformacji tętniczo-żylnych.12
Teorie dotyczące powstawania malformacji tętniczo-żylnych
Zaproponowano kilka hipotez dotyczących etiologii malformacji tętniczo-żylnych, w tym:45
- Zachowanie embrionalnych połączeń naczyniowych – niepowodzenie różnicowania kanałów naczyniowych w dojrzałe tętnice, naczynia włosowate i żyły w trzecim tygodniu embriogenezy5
- Zmiany naczyniowe spowodowane odpowiedzią zapalną4
- Podwyższony poziom czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego4
- Przetrwanie prymitywnego połączenia tętniczo-żylnego lub rozwój takiego połączenia po początkowym zamknięciu prymitywnego połączenia5
- Zaburzony wzrost naczyń, dysfunkcja przebudowy na połączeniu włośniczkowo-żylnym lub przetoki żylaków mózgowych5
Niektóre teorie sugerują, że malformacje tętniczo-żylne rozwijają się z powodu zaburzeń wzrostu naczyń, dysfunkcji przebudowy na połączeniu włośniczkowo-żylnym lub przetok żylaków mózgowych.5 Ostatnie badania na modelach zwierzęcych wykazały, że poporodowa aktywacja mutacji KRAS w komórkach śródbłonka może powodować malformacje tętniczo-żylne.6
Czynniki środowiskowe i mikrobiologiczne
Interesujące są doniesienia łączące etiologię malformacji naczyniowych z różnicami w mikrobiocie jelitowej. Zaobserwowano, że pacjenci z malformacjami naczyniowymi mają wyższy odsetek bakterii Gram-ujemnych, wśród których wyróżnia się Odoribacter splanchnicus, oraz niższy stosunek bakterii Gram-dodatnich, takich jak Faecalibacterium prausnitzii i Bifidobacterium adolescencia.14
Czynniki ryzyka krwotoku z malformacji naczyniowych
Malformacje naczyniowe mogą powodować poważne powikłania, a najczęstszą prezentacją kliniczną jest krwotok śródczaszkowy.4 Roczne ryzyko pęknięcia malformacji tętniczo-żylnej u pacjentów z dziedziczną telangiektazją krwotoczną szacuje się na 0,36% do 1,02% rocznie.4
Czynniki ryzyka, które prowadzą do pęknięcia malformacji naczyniowych, prawdopodobnie obejmują te same czynniki, które zwiększają ryzyko pęknięcia innych zmian naczyniowych (takich jak tętniaki mózgu), w tym:15
- Nadciśnienie tętnicze15
- Palenie tytoniu15
- Objawowe masy naczyniowe, które krwawiły w przeszłości – są one narażone na większe ryzyko ponownego krwawienia w przyszłości15
Ponadto stwierdzono, że anomalie genetyczne zwiększają ryzyko pęknięcia malformacji tętniczo-żylnej. W szczególności zmiany w metaloproteinazie macierzy-9 (MMP-9) mogą zagrażać stabilności naczyniowej i prowadzić do nieregularnej angiogenezy.5
Mechanizmy patofizjologiczne
Malformacje naczyniowe ośrodkowego układu nerwowego charakteryzują się różnymi mechanizmami patofizjologicznymi, które zależą od ich typu. W malformacjach tętniczo-żylnych (AVM) występuje nieprawidłowe połączenie między układem tętniczym a żylnym, powodujące bezpośredni przepływ krwi z tętnic do żył z pominięciem łożyska włośniczkowego.716
Ten bezpośredni przepływ krwi z układu tętniczego do żylnego prowadzi do podwyższonego ciśnienia w żyłach, które mają cieńsze ściany i nie są przystosowane do wysokiego ciśnienia tętniczego. Podwyższone ciśnienie może przyczyniać się do krwawień lub napadów padaczkowych, które występują w AVM.16 Mechanizm ten powoduje również brak prawidłowej wymiany tlenu i składników odżywczych w tkankach mózgowych, co może prowadzić do deficytów neurologicznych.17
Uważa się, że głównym patofizjologicznym mechanizmem rozwoju malformacji naczyniowych jest zaburzenie hemodynamiki przepływu krwi. Nagłe zmiany w przepływie hemodynamicznym na połączeniu naczyń tętniczo-żylnych mogą silnie wpływać na mediatory epigenetyczne i ostatecznie prowadzić do rozwoju AVM.18
Klasyfikacja malformacji naczyniowych OUN
Malformacje naczyniowe ośrodkowego układu nerwowego obejmują szereg różnych typów anomalii naczyniowych, które można sklasyfikować w następujący sposób:1920
- Malformacje tętniczo-żylne (AVM) – nieprawidłowe sploty naczyń krwionośnych, w których tętnice łączą się bezpośrednio z żyłami, omijając normalny system włośniczkowy w mózgu20
- Malformacje jamiste (kavernoma) – skupiska nieprawidłowych, powiększonych naczyń krwionośnych przypominających poszerzone żyły20
- Przetoki tętniczo-żylne opony twardej (DAVF) – rodzaj AVM, który obejmuje bezpośrednie połączenie między tętnicami a żyłami, ale bez gniazda nieprawidłowych naczyń (nidus) jak w AVM20
- Żylakowatość żylna – powiększone żyły, które odprowadzają krew z normalnego segmentu mózgu20
- Teleangiektazje włośniczkowe – małe poszerzone naczynia krwionośne (włośniczki)19
Warto zauważyć, że malformacje naczyniowe mogą również występować w kombinacjach lub jako część szerszych zespołów naczyniowych.21
Podsumowanie
Etiologia malformacji naczyniowych ośrodkowego układu nerwowego jest złożona i wieloczynnikowa. Obejmuje zarówno wrodzone nieprawidłowości rozwoju naczyniowego, podłoże genetyczne, jak i potencjalne czynniki nabyte, takie jak urazy. Postępy w identyfikacji i charakteryzacji różnych zmian genetycznych stanowiących podłoże malformacji naczyniowych pozwoliły lepiej zrozumieć ich patofizjologię, jednocześnie dając lepsze perspektywy rozwoju opcji terapeutycznych opartych głównie na cząsteczkach regulujących ekspresję genów oraz terapiach celowanych.14
Trwające badania nad etiologią malformacji naczyniowych OUN są bardzo aktywne i koncentrują się na określeniu, czy rozwijają się one w okresie płodowym, jakie są ich powiązania genetyczne lub czy istnieje przyczyna, która jest jeszcze nieznana. Gdy przyczyna lub źródło problemu zostanie zrozumiane, można opracować metody zapobiegania i leczenia.22
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.