Niedokrwistość sierpowatokrwinkowa
Patofizjologia i mechanizm
Niedokrwistość sierpowatokrwinkowa (SCD) jest chorobą genetyczną wynikającą z mutacji punktowej w genie β-globiny, prowadzącej do produkcji hemoglobiny S (HbS). Polimeryzacja odtlenowanej HbS powoduje deformację erytrocytów do kształtu sierpowatego, co skutkuje zwiększoną sztywnością komórek, ich odwodnieniem oraz zaburzeniami homeostazy jonowej (utrata K⁺, wzrost Ca²⁺). Hemoliza erytrocytów jest nasilona (przeżycie 10-20 dni vs. 90-120 dni w normie), co prowadzi do uwalniania wolnej hemoglobiny i hemu, indukujących stres oksydacyjny, dysfunkcję śródbłonka oraz stan prozapalny i prozakrzepowy. Kluczowe mechanizmy patofizjologiczne obejmują polimeryzację HbS przy stężeniu >20,8 g/dl, aktywację kanałów jonowych, zwiększoną adhezję erytrocytów (CD36, VLA-4) do śródbłonka (VCAM-1, selektyny), a także przewlekłe zapalenie i okluzję naczyń prowadzącą do niedokrwienia i uszkodzeń narządowych, w tym OUN, płuc, nerek i wątroby. HbF działa ochronnie, hamując polimeryzację HbS, co jest podstawą terapii hydroksymocznikiem oraz nowoczesnych terapii genowych celujących w gen BCL11A.
- Niedokrwistość sierpowatokrwinkowa – patogeneza
- Mechanizm polimeryzacji HbS
- Czynniki wpływające na polimeryzację
- Zmiany w błonie komórkowej erytrocytów
- Hemoliza i jej następstwa
- Naczyniowe mechanizmy patogenetyczne
- Zjawisko okluzji naczyniowej
- Dysfunkcja śródbłonka i reakcja zapalna
- Model naczyniowo-okluzyjny
- Mechanizmy adhezji w patogenezie SCD
- Mechanizmy molekularne i genetyczne
- Mutacja genetyczna i jej konsekwencje
- Rola hemoglobiny płodowej
- Nowe podejście terapeutyczne
- Wpływ czynników genetycznych i środowiskowych
- Złożone interakcje patogenetyczne
- Powikłania naczyniowe i narządowe
- Nowe podejścia terapeutyczne
Niedokrwistość sierpowatokrwinkowa – patogeneza
Niedokrwistość sierpowatokrwinkowa jest chorobą genetyczną charakteryzującą się nieprawidłową budową hemoglobiny, która prowadzi do poważnych zaburzeń funkcji czerwonych krwinek. Podstawą patogenezy tej choroby jest mutacja punktowa w genie kodującym łańcuch β-globiny, powodująca zastąpienie kwasu glutaminowego (hydrofilnego) waliną (hydrofobową) w pozycji 6 łańcucha β hemoglobiny.12 Ta pojedyncza zmiana aminokwasu prowadzi do powstania nieprawidłowej hemoglobiny S (HbS), która pod wpływem odtlenowania ulega polimeryzacji i powoduje deformację krwinek czerwonych.3
Mechanizm polimeryzacji HbS
Polimeryzacja hemoglobiny S jest kluczowym procesem w patogenezie niedokrwistości sierpowatokrwinkowej. Kiedy HbS oddaje tlen tkankom, cząsteczki hemoglobiny ulegają zmianie konformacyjnej, która prowadzi do odsłonięcia hydrofobowych motywów na różnych tetramerach HbS. W wyniku tego β-łańcuchy globiny na różnych odtlenowanych tetramerach HbS wiążą się ze sobą, aby ukryć hydrofobowe motywy, inicjując nukleację polimeru HbS.4 Te polimery HbS szybko rosną, tworząc długie włókna, które zwiększają sztywność komórek i zniekształcają błonę erytrocytu, prowadząc do sierpowatego kształtu krwinek czerwonych.5
W warunkach niedoboru tlenu hemoglobina S staje się znacznie mniej rozpuszczalna, zwiększając tworzenie polimerów we krwi i jej ogólną lepkość. Prowadzi to do powstawania taktoidów – substancji żelowej zawierającej kryształy hemoglobiny, która istnieje w równowadze z jej zwykłym stanem rozpuszczalnym.67 Z czasem błona komórkowa ulega trwałemu uszkodzeniu, co prowadzi do tego, że komórki na stałe pozostają w dwuwklęsłym, sierpowatym kształcie, nawet gdy krew jest ponownie narażona na wystarczające stężenie tlenu.8
Czynniki wpływające na polimeryzację
Proces polimeryzacji HbS zależy od kilku kluczowych czynników:910
- Ciśnienie parcjalne tlenu – polimeryzacja zachodzi tylko w stanie odtlenowanym; w obecności tlenu dominuje stan ciekły
- Stężenie HbS – żelowanie HbS zachodzi przy stężeniach większych niż 20,8 g/dl (podczas gdy normalne stężenie hemoglobiny w krwinkach czerwonych wynosi około 30 g/dl)
- Obecność innych hemoglobin – normalna hemoglobina dorosłych (HbA) i hemoglobina płodowa (HbF) mają hamujący wpływ na żelowanie
- Czas ekspozycji krwinek czerwonych na niskie stężenie tlenu – im dłuższy kontakt z warunkami niedotlenienia, tym większe prawdopodobieństwo polimeryzacji
- Odwodnienie czerwonych krwinek – zwiększa stężenie HbS i sprzyja sierpowaceniu
Zmiany w błonie komórkowej erytrocytów
Powtarzające się epizody sierpowacenia prowadzą do uszkodzenia błony komórkowej i zaburzenia homeostazy jonowej. Dochodzi do aktywacji kanałów jonowych, w tym transportera K-Cl i kanału wapniowo-zależnego potasowego (kanał Gardosa).12 Powoduje to utratę wewnątrzkomórkowego potasu, odwodnienie komórkowe i wzrost stężenia wewnątrzkomórkowej hemoglobiny, co dodatkowo zwiększa prawdopodobieństwo sierpowacenia.13
Podczas odtlenowania zdrowa hemoglobina zmienia swoją konformację, umożliwiając wiązanie z cząsteczkami dwutlenku węgla, co jest procesem odwracalnym. W przeciwieństwie do tego, HbS ma tendencję do polimeryzacji w sztywne nierozpuszczalne włókna i taktoidy, które są substancjami żelowymi zawierającymi kryształy Hb.14 Wzrost stężenia Ca²⁺ prowadzi do dysfunkcji pompy wapniowej, co dodatkowo nasila proces sierpowacenia.15
Hemoliza i jej następstwa
Zwiększona hemoliza jest jednym z głównych elementów patofizjologii niedokrwistości sierpowatokrwinkowej. W przeciwieństwie do normalnych krwinek czerwonych, które funkcjonują przez 90-120 dni, sierpowate krwinki przeżywają tylko 10-20 dni.16 Hemoliza zachodzi zarówno wewnątrznaczyniowo (około 1/3 przypadków), jak i zewnątrznaczyniowo (około 2/3 przypadków) w układzie siateczkowo-śródbłonkowym.17
Stres oksydacyjny przyczynia się do hemolizy poprzez autooksydację HbS, prowadząc do uszkodzenia błony komórkowej erytrocytów. Zwiększona ekspresja dehydrogenazy ksantynowej, oksydazy ksantynowej i zmniejszona ekspresja oksydazy NADPH zwiększają stres oksydacyjny w sierpowatych krwinkach czerwonych.18
Hemoliza uwalnia wolną hemoglobinę do osocza, która wychwytuje tlenek azotu (NO), ważny regulator napięcia naczyniowego. Ponadto uwalniana jest arginaza 1, która konkuruje o L-argininę, substrat do produkcji NO. Te procesy przyczyniają się do stresu oksydacyjnego i przebudowy naczyń.1920
Zespół pro-zapalny i prozakrzepowy
Hem (żelazowa protoporfinę IX) i jego utleniona forma, hemina (żelazowa protoporfinę IX), uwalniane po utlenieniu Hb, są silnymi agonistami receptora TLR4, które przyczyniają się do stanu prozapalnego i prozakrzepowego w niedokrwistości sierpowatokrwinkowej. Stan ten charakteryzuje się aktywacją leukocytów, płytek krwi, komórek śródbłonka, czynnika tkankowego, burzą cytokinową, wyczerpaniem NO i wytwarzaniem reaktywnych form tlenu (ROS).21
Wolny hem jest również alarminem – sygnałem uszkodzenia tkanek lub zakażenia, który wywołuje reakcje obronne w organizmie i zwiększa ryzyko zapalenia i zdarzeń naczyniowo-okluzyjnych.22 Komórki śródbłonka są jednymi z pierwszych typów komórek, które ulegają aktywacji w obecności hemu. Hem aktywuje komórki śródbłonka, indukując ekspresję cząsteczek adhezyjnych (E-selektyny, P-selektyny, cząsteczki adhezji komórkowej naczyń 1), co inicjuje aktywację i rekrutację innych komórek immunologicznych, w tym makrofagów, neutrofilów, komórek tucznych i płytek krwi.23
Stres oksydacyjny
Stres oksydacyjny jest ważnym czynnikiem przyczyniającym się do patogenezy niedokrwistości sierpowatokrwinkowej i powiązanych powikłań, takich jak sierpowacenie, okluzja naczyń i uszkodzenie niedokrwienno-reperfuzyjne. Stres oksydacyjny występuje z powodu zaburzenia równowagi między produkcją reaktywnych form tlenu (ROS) i reaktywnych form azotu (RNS) a zdolnością czynników antyoksydacyjnych do ich neutralizacji.24
Pacjenci z niedokrwistością sierpowatokrwinkową są często narażeni na stres oksydacyjny, a badania wykazały wyższe poziomy ROS w krwinkach czerwonych pacjentów z SCD w porównaniu do zdrowych osób.25 Uszkodzenia oksydacyjne lipidów, znane jako peroksydacja lipidów, zachodzą, gdy fosfolipidy błonowe są narażone na działanie rodnika hydroksylowego i wodoronadtlenkowego, które są najbardziej rozpowszechnionymi ROS wpływającymi na lipidy.26
Naczyniowe mechanizmy patogenetyczne
Zjawisko okluzji naczyniowej
Okluzja naczyniowa, czyli zamknięcie naczyń krwionośnych prowadzące do niedokrwienia, jest dominującą patofizjologią odpowiedzialną za ostry ogólnoustrojowy bolesny przełom naczyniowo-okluzyjny (VOC) i konieczność nagłej opieki medycznej u pacjentów z niedokrwistością sierpowatokrwinkową.27 Badania obrazowania przyżyciowego przeprowadzone na transgenicznych humanizowanych myszach z SCD i badania in vitro w komorach przepływowych przeprowadzone z krwią ludzką z SCD przyczyniły się do obecnego zrozumienia okluzji naczyniowej jako wzajemnego oddziaływania między zaburzoną reologią krwi, zwiększoną adhezyjnością erytrocytów z komórkami zapalnymi i śródbłonkiem naczyniowym oraz aktywacją hemostatyczną.28
Reologia krwi jest determinowana przez hematokryt, lepkość osocza i odkształcalność erytrocytów. Zwiększona lepkość osocza, która występuje w wyniku przewlekłej hemolizy i zmniejszonej odkształcalności sierpowatych erytrocytów z powodu polimeryzacji Hb i odwodnienia, przyczynia się do upośledzonego przepływu krwi przez włośniczki i żyłki pozawłośniczkowe tkanek o wysokim zapotrzebowaniu na tlen.29
Dysfunkcja śródbłonka i reakcja zapalna
Dysfunkcja śródbłonka i sterylne zapalenie, które są cechami charakterystycznymi niedokrwistości sierpowatokrwinkowej, mogą przyczyniać się do zwiększonej ekspresji selektyn (P- i E-), cząsteczki adhezyjnej komórek naczyniowych-1 (VCAM-1), ICAM-1 i głównych chemoatraktantów leukocytów, takich jak KC (u myszy) lub interleukina-8 (IL-8) (u ludzi) na komórkach śródbłonka.30
Środowisko zapalne w niedokrwistości sierpowatokrwinkowej może również promować aktywację neutrofilów, monocytów i płytek krwi, prowadząc do zwiększonej adhezji do siebie i do aktywowanego śródbłonka.31 Okluzja naczyniowa przyczynia się do uszkodzenia niedokrwienno-reperfuzyjnego, które wraz z uwolnieniem eDAMP (endogenne wzorce molekularne związane z uszkodzeniem), promuje progresję sterylnego zapalenia w niedokrwistości sierpowatokrwinkowej.32
Model naczyniowo-okluzyjny
Proponowany model przełomu naczyniowo-okluzyjnego (VOC) w niedokrwistości sierpowatokrwinkowej obejmuje kilka etapów:33
- Aktywacja śródbłonka przez sierpowate krwinki czerwone i inne mediatory zapalne
- Rekrutacja przylegających leukocytów
- Aktywacja zrekrutowanych neutrofilów i innych leukocytów (np. monocytów lub komórek NK)
- Interakcje sierpowatych erytrocytów z przylegającymi neutrofilami
- Zatkanie naczyń przez heterotypowe agregaty komórkowe składające się z sierpowatych krwinek czerwonych, przylegających leukocytów i potencjalnie płytek krwi
- Zwiększony czas przejścia większy niż czas opóźnienia polimeryzacji hemoglobiny indukowanej odtlenieniem, rozprzestrzeniający się wstecznie VOC
- Niedokrwienie w wyniku niedrożności, które tworzy pętlę sprzężenia zwrotnego pogarszającej się aktywacji śródbłonka
Mechanizmy adhezji w patogenezie SCD
Sierpowate krwinki czerwone wykazują zwiększoną adhezyjność do śródbłonka naczyniowego ze względu na zmiany błonowe i ekspresję specyficznych cząsteczek adhezyjnych. Wykazano, że na powierzchni krwinek czerwonych z SCD ekspresjonowanych jest wiele cząsteczek adhezyjnych, w tym CD36, integryna α-4-β-1, cząsteczka adhezyjna komórek międzykomórkowych 4 (ICAM-4) i cząsteczka adhezji komórek podstawnych (B-CAM).34
Cząsteczki adhezyjne (tj. P-selektyna, VCAM-1, integryna α-V-β-3) są również ekspresjonowane na aktywowanym śródbłonku. Wreszcie, czynniki osoczowe i białka adhezyjne (tj. trombospondyna [TSP], czynnik von Willebranda [vWf], laminina) odgrywają ważną rolę w tej interakcji.35
Sierpowate krwinki czerwone ekspresjonują bardzo późny antygen-4 (VLA-4) na powierzchni. VLA-4 oddziałuje z endotelialną cząsteczką adhezyjną, cząsteczką adhezyjną komórek naczyniowych-1 (VCAM-1). VCAM-1 jest regulowana w górę przez niedotlenienie i hamowana przez tlenek azotu.36
Mechanizmy molekularne i genetyczne
Mutacja genetyczna i jej konsekwencje
Niedokrwistość sierpowatokrwinkowa jest spowodowana homozygotycznością allelu beta-S (S) (zlokalizowanego na chromosomie 11p15.5), który różni się od allelu dzikiego typu β o pojedynczy polimorfizm nukleotydowy dbSNP Rs334(T;T), w którym GTG jest podstawiony za GAG w szóstym kodonie genu β-globiny. Prowadzi to do zastąpienia hydrofilowej reszty kwasu glutaminowego (Glu) przez hydrofobową resztę waliny (Val) w szóstej pozycji łańcucha β-globiny, co skutkuje zmutowanym tetramerem hemoglobiny HbS (α₂β₂ˢ) w erytrocytach osób z niedokrwistością sierpowatokrwinkową.37
Homozygotyczne dziedziczenie mutacji S (HbSS) lub współdziedziczenie S z innymi mutacjami, takimi jak C (HbSC), D (HbSD), O (HbSO/Arab), E (HbSE) lub allel β-talasemii (HbS/β-thal⁰ lub HbS/β-thal⁺) prowadzi do innych form SCD poprzez wiele powiązanych mechanizmów molekularnych i komórkowych.38
Rola hemoglobiny płodowej
Hemoglobina płodowa (HbF) ma korzystny wpływ na przebieg niedokrwistości sierpowatokrwinkowej. Wysoki poziom HbF ma działanie hamujące na polimeryzację HbS i może łagodzić objawy choroby.39 Organizm zwiększa produkcję hemoglobiny płodowej (HbF), aby zrekompensować niskie poziomy HbA w niedokrwistości sierpowatokrwinkowej.40
Hydroksymocznik zmniejsza częstość występowania ostrych epizodów bólowych i poprawia przeżycie poprzez stymulację erytropoezy i zwiększenie stężenia hemoglobiny płodowej, co proporcjonalnie zmniejsza ilość hemoglobiny sierpowatej, prowadząc do zmniejszenia polimeryzacji czerwonych krwinek i rzadszych epizodów naczyniowo-okluzyjnych.41
Nowe podejście terapeutyczne
Ostatnie postępy w zrozumieniu przełącznika z hemoglobiny płodowej na dorosłą, z identyfikacją kluczowych czynników regulujących, takich jak BCL11A, wraz z głównymi postępami w technologiach genetycznych i genomicznych, przełożyły się na podejścia genetyczne do leczenia niedokrwistości sierpowatokrwinkowej.42
Ponieważ polimeryzacja odtlenowanej HbS jest kluczowym zdarzeniem, które wywołuje dalsze konsekwencje niedokrwistości sierpowatokrwinkowej, kilka podejść terapeutycznych skupiło się na łagodzeniu tej podstawowej przyczyny, wykorzystując zarówno genetyczne, jak i farmakologiczne strategie przeciw sierpowaceniu.43
Jedną z najlepiej ustalonych strategii jest indukcja syntezy HbF, poparta nie tylko licznymi badaniami klinicznymi i epidemiologicznymi, ale także przez kinetykę i termodynamikę samego procesu polimeryzacji. Sekwencja aminokwasowa łańcucha γ-globiny jest wystarczająco różna od S, że łańcuch γ-globiny bierze niewielki udział lub wcale nie uczestniczy w tworzeniu włókna, więc podstawowym efektem HbF (α₂γ₂) jest po prostu rozcieńczenie wewnątrzkomórkowego stężenia HbS.44
Wpływ czynników genetycznych i środowiskowych
Wzajemne oddziaływanie między genetyką, polimeryzacją HbS zależną od hemolizy i sierpowacenia, niedokrwieniem zależnym od okluzji naczyniowej, waskulopatią zależną od dysfunkcji śródbłonka i sterylnym zapaleniem przyczynia się do patofizjologii niedokrwistości sierpowatokrwinkowej, która promuje ostre i przewlekłe powikłania OUN, serca, płuc, nerek, wątroby i innych narządów.45
Mechanizm VOC jest złożony i jeszcze nie w pełni poznany. Jednak najbardziej prawdopodobne jest, że VOC występuje, gdy równowaga między patologicznymi procesami niedokrwistości sierpowatokrwinkowej odpowiedzialnymi za trwające zapalenie a mechanizmami adaptacyjnymi gospodarza zostaje zakłócona na korzyść procesów patologicznych. W rezultacie mechanizmy adaptacyjne gospodarza są przytłoczone, co prowadzi do dekompensacji stanu równowagi.46
Złożone interakcje patogenetyczne
Błędne koło patogenezy
W następstwie rozwoju okluzji naczyniowej, kilka procesów patologicznych jest wzmacnianych poza te, które mogą być utrzymywane w ryzach przez mechanizmy adaptacyjne gospodarza. Wśród wielu wydarzeń dalszych jest pięć szlaków, z których wszystkie skutkują pozytywnym sprzężeniem zwrotnym do procesu VOC, indukując wtórny VOC:47
- Zwiększona hemoliza produkuje więcej wolnego hemu i przytłacza mechanizmy wychwytywania hemu, przyspieszając rozwój zewnątrzkomórkowych pułapek neutrofilowych, które promują lokalny stan prozakrzepowy
- Lokalne niedotlenienie spowodowane okluzją naczyniową indukuje sierpowacenie erytrocytów w pobliżu
- Uwolnienie cytokin z powodu VOC aktywuje leukocyty i płytki krwi oraz zwiększa ich rekrutację do miejsca lokalnego uszkodzenia tkanek
- Zwiększone uszkodzenie enterocytów z powodu VOC dodatkowo zwiększa przepuszczalność jelit i pogarsza translokację bakterii/produktów bakteryjnych z jelita do krążenia ogólnoustrojowego
- Stres wywołany bolesnym VOC prowadzi do zwiększonej produkcji adrenaliny i odpowiedzi glikokortykoidowej
Trwające procesy zapalne są dodatkowo pogarszane, jeśli występuje VOC, ponieważ VOC jest niezmiennie następowany przez uszkodzenie niedokrwienno-reperfuzyjne.48 Zakres równowagi między przewlekłymi procesami zapalnymi a różnymi mechanizmami adaptacyjnymi, które utrzymują równowagę, prawdopodobnie różni się u różnych osób z SCD.49
Rola leukocytów i trombocytów
Leukocyty, takie jak neutrofile, eozynofile, bazofile, monocyty, limfocyty oraz płytki krwi, zostały zaimplementowane w patogenezie niedokrwistości sierpowatokrwinkowej, co potwierdzają liczne badania. Komórki te są odpowiedzialne za promowanie zapalenia, adhezji i bolesnych przełomów charakterystycznych dla SCD. Nawet przy braku infekcji, leukocytoza i aktywacja immunologiczna są częstym zjawiskiem.50
Płytki krwi, które są małymi bezjądrowymi komórkami i odgrywają rolę w odpowiedzi immunologicznej, również zostały zaimplementowane w patogenezie niedokrwistości sierpowatokrwinkowej.51 Chociaż wiele badań badało rolę wrodzonego układu odpornościowego, rola adaptacyjnej odpowiedzi immunologicznej jest nadal słabo rozumiana.52
Zapalenie jako kluczowy element patogenezy
Zapalenie jest naturalną odpowiedzią organizmu na toksyczne substancje chemiczne, infekcje i urazy. Chociaż trudno określić dokładne zdarzenia, które wywołują przewlekły stan zapalny w niedokrwistości sierpowatokrwinkowej, zgłoszono kilka mechanizmów. Źródła zapalenia w SCD obejmują zmiany w czerwonych krwinkach, hemolizę, procesy naczyniowo-okluzyjne, uszkodzenie niedokrwienno-reperfuzyjne, infekcje, uwolnienie histaminy, stres oksydacyjny, generowanie trombiny i aktywację dopełniacza.53 Wiele zgłaszanych powikłań, takich jak ostry zespół płucny, udar mózgu, owrzodzenia nóg, nefropatia i nadciśnienie płucne, zostało powiązane z procesami zapalnymi.54
| Czynnik patogenetyczny | Mechanizm działania | Konsekwencje kliniczne |
|---|---|---|
| Polimeryzacja HbS | Tworzenie włókien w warunkach odtlenowania, powodujące deformację krwinek | Sierpowacenie krwinek, zwiększona sztywność komórek, zaburzenia przepływu |
| Hemoliza | Przedwczesna destrukcja krwinek, uwalnianie wolnej hemoglobiny i hemu | Niedokrwistość, wyczerpanie NO, zaburzenia naczyniowe |
| Stres oksydacyjny | Nierównowaga między ROS/RNS a mechanizmami antyoksydacyjnymi | Uszkodzenie błon komórkowych, peroksydacja lipidów, uszkodzenie tkanek |
| Dysfunkcja śródbłonka | Zwiększona ekspresja cząsteczek adhezyjnych, aktywacja śródbłonka | Przyleganie komórek krwi do śródbłonka, zaburzenia przepływu |
| Zapalenie | Aktywacja układu immunologicznego, uwolnienie cytokin | Nasilenie okluzji naczyniowej, uszkodzenie narządów |
| Aktywacja leukocytów | Zwiększona adhezja do śródbłonka i interakcje z krwinkami | Formowanie agregatów komórkowych, blokada naczyń |
| Zaburzenia homeostazy jonowej | Aktywacja kanałów jonowych, utrata K+, wzrost Ca2+ | Odwodnienie komórkowe, zwiększone stężenie HbS |
Powikłania naczyniowe i narządowe
Wzajemne oddziaływanie między genetyką, polimeryzacją HbS zależną od hemolizy, niedokrwieniem zależnym od okluzji naczyń, waskulopatią zależną od dysfunkcji śródbłonka i sterylnym zapaleniem przyczynia się do patofizjologii niedokrwistości sierpowatokrwinkowej, która promuje ostre i przewlekłe powikłania ośrodkowego układu nerwowego, serca, płuc, nerek, wątroby i innych narządów.5556
Powikłania neurologiczne są związane z przełomem naczyniowo-okluzyjnym i obejmują udary mózgu i ciche udary. Ostre powikłania płucne niedokrwistości sierpowatokrwinkowej, zbiorczo określane jako ostry zespół płucny (ACS), są definiowane jako pojawienie się nowych nacieków z objawami płucnymi, obecność gorączki, niedotlenienie i ból w klatce piersiowej. Czynnikami przyspieszającymi ACS są infekcje, zawały i/lub zator tłuszczowy płuc.57
Mechanizmy uszkodzeń narządowych
Objawy i symptomy niedokrwistości sierpowatokrwinkowej są spowodowane sierpowaceniem krwinek czerwonych. Gdy krwinki czerwone sierpowacieją, rozpadają się przedwcześnie, co może prowadzić do niedokrwistości. Niedokrwistość może powodować duszność, zmęczenie i opóźniony wzrost i rozwój u dzieci. Szybki rozpad krwinek czerwonych może również powodować zażółcenie skóry i białek oczu (żółtaczka).58
Bolesne epizody mogą wystąpić, gdy sierpowate krwinki czerwone, które są sztywne i nieelastyczne, utykają w małych naczyniach krwionośnych. Te epizody pozbawiają tkanki i narządy, takie jak płuca, nerki, śledziona i mózg, bogatej w tlen krwi i mogą prowadzić do uszkodzenia narządów. Szczególnie poważnym powikłaniem niedokrwistości sierpowatokrwinkowej jest wysokie ciśnienie krwi w naczyniach krwionośnych, które zaopatrują płuca (nadciśnienie płucne), które może prowadzić do niewydolności serca.59
Komplikacje hepatobilarne są częste u pacjentów z niedokrwistością sierpowatokrwinkową i wymagają czujności w celu identyfikacji. Uszkodzenie hepatobilarne w niedokrwistości sierpowatokrwinkowej jest znane jako wieloczynnikowe, z zapaleniem w wyniku procesu sierpowacenia i hemolizy, uszkodzeniem niedokrwiennym z powodu nawracających epizodów naczyniowo-okluzyjnych (VOE), uszkodzeniem śródbłonka, cholestazą i przeciążeniem żelazem z powodu hemolizy i transfuzji, co przyczynia się do tego.60
Patogeneza przewlekłego bólu
W badaniach klinicznych pacjenci z niedokrwistością sierpowatokrwinkową z przewlekłym bólem wykazują objawy sugerujące sensytyzację dróg bólowych. Bolesne epizody nasilają się w okresach zimnej i wietrznej pogody, co sugeruje możliwą wrażliwość na chłód/zimno u pacjentów z niedokrwistością sierpowatokrwinkową.61
Zwiększona aktywacja nocyceptorów, charakterystyczna dla sensytyzacji, została stwierdzona w modelach zwierzęcych niedokrwistości sierpowatokrwinkowej. Sensytyzacja obwodowa może nie być jedynym czynnikiem przyczyniającym się do przewlekłego bólu związanego z niedokrwistością sierpowatokrwinkową. Sensytyzacja centralna, zjawisko, w którym zwiększa się pobudliwość neuronów rdzenia kręgowego, może wystąpić w modelach mysich niedokrwistości sierpowatokrwinkowej.62
Podwyższone poziomy ET-1 w osoczu krwi pacjentów z niedokrwistością sierpowatokrwinkową i myszy zarówno podczas, jak i po epizodzie naczyniowo-okluzyjnym sugerują, że ten peptyd może odgrywać rolę w bólu związanym z niedokrwistością sierpowatokrwinkową. ET-1 może sensytyzować nocyceptory, działając na kanały przejściowego receptora potencjału waniloidowego 1 (TRPV1), które współlokalizują się z receptorami ETA w obwodowych nocyceptorach.63
Przewlekły charakter bólu związanego z niedokrwistością sierpowatokrwinkową może być przypisany kombinacji sensytyzacji obwodowej i centralnej.64
Nowe podejścia terapeutyczne
W niedokrwistości sierpowatokrwinkowej opracowano wiele nowych terapii celujących w różne aspekty patofizjologii choroby. Poprzez zmniejszenie hemolizy, stresu oksydacyjnego i zapalenia, leczenie to ma na celu spowolnienie przebiegu choroby. Ponadto celem terapii ukierunkowanych na adhezję sierpowatych krwinek do śródbłonka naczyniowego i dysfunkcję śródbłonka jest uniknięcie niedokrwienia tkanek i okluzji naczyniowej.65
Innym ważnym zdarzeniem patofizjologicznym w niedokrwistości sierpowatokrwinkowej jest polimeryzacja hemoglobiny w warunkach odtlenienia, która powoduje sierpowacenie czerwonych krwinek i inne powikłania. W rezultacie kluczowym celem stało się zatrzymanie polimeryzacji hemoglobiny sierpowatej (HbS), co zatrzyma tworzenie się sierpowatych krwinek czerwonych i zmniejszy ryzyko przełomów naczyniowo-okluzyjnych.66
Ponadto metody zwiększania syntezy hemoglobiny płodowej (HbF) wzbudziły zainteresowanie, ponieważ HbF zapobiega polimeryzacji HbS i łagodzi objawy SCD.67 Ponieważ zapalenie jest niezbędne zarówno do przewlekłego uszkodzenia narządów, jak i przełomów naczyniowo-okluzyjnych, również stanowi cel interwencji.68
Terapie genowe
Niedokrwistość sierpowatokrwinkowa stała się przedmiotem intensywnych badań nad terapiami genowymi. W grudniu 2023 roku FDA zatwierdziła pierwszą terapię opartą na CRISPR, o nazwie Casgevy. Opracowana przez CRISPR Therapeutics i Vertex Pharmaceuticals, Casgevy specjalnie celuje w gen BCL11A w celu leczenia niedokrwistości sierpowatokrwinkowej i beta-talasemii.69
Leczenie niedokrwistości sierpowatokrwinkowej za pomocą CRISPR obejmuje procedurę ex vivo znaną jako terapia komórkowa z edycją genów, w której komórki macierzyste hematopoetyczne są pobierane od pacjenta, korygowane, a następnie zastępowane.70 Jednym z głównych podejść do terapii genowej niedokrwistości sierpowatokrwinkowej z wykorzystaniem CRISPR jest naprawa mutacji w genie hemoglobiny dorosłych odpowiedzialnej za niedokrwistość sierpowatokrwinkową, powodująca produkcję zdrowej, normalnej formy hemoglobiny dorosłych (hemoglobiny S).71
Drugie podejście do terapii genowej niedokrwistości sierpowatokrwinkowej z wykorzystaniem CRISPR obejmuje knockout genu, wyłączając gen, który tłumi hemoglobinę płodową. Ta metoda powoduje ekspresję hemoglobiny płodowej (hemoglobiny F), zastępując zmutowaną hemoglobinę dorosłych.72
Terapie farmakologiczne
Niedawno zatwierdzono kilka nowych terapii farmakologicznych celujących w różne aspekty patofizjologii niedokrwistości sierpowatokrwinkowej. L-glutamina, mimo że jej mechanizm działania nie jest w pełni zrozumiany, jest stosowana w niedokrwistości sierpowatokrwinkowej ze względu na jej działanie antyoksydacyjne. Zwiększa potencjał redoks NAD w sierpowatych krwinkach czerwonych poprzez zwiększenie dostępności zredukowanego glutationu. Może to zmniejszyć uszkodzenia oksydacyjne w sierpowatych krwinkach czerwonych.73
P-selektyna jest regulowana w górę w komórkach śródbłonka i płytkach krwi i przyczynia się do patogenezy okluzji naczyniowej i przełomów bólowych sierpowatokrwinkowych. Okluzja naczyniowa jest spowodowana przyleganiem zdeformowanych erytrocytów i leukocytów do śródbłonka, co prowadzi do niedrożności naczyń i niedokrwienia tkanek. P-selektyna na powierzchni śródbłonka pośredniczy w nieprawidłowym toczeniu się i statycznej adhezji sierpowatych erytrocytów do powierzchni naczynia.74
Voxelotor (GBT440) jest doustnym, pierwszym w swojej klasie, małocząsteczkowym inhibitorem polimeryzacji HbS. Odwracalnie wiąże się z i stabilizuje oksyhemoglobinę, zapobiegając polimeryzacji odtlenowanej HbS oraz sierpowaceniu i hemolizie erytrocytów.75
Hydroksymocznik wykazał zmniejszenie częstości występowania VOC, ACS, hospitalizacji i potrzeby transfuzji krwi. Hydroksymocznik zapobiega lub zmniejsza progresję przewlekłego uszkodzenia narządów, takich jak powikłania naczyniowo-mózgowe i nefropatia sierpowatokrwinkowa, co koreluje z korzyściami w zakresie śmiertelności.76
Crizanlizumab wykazał zmniejszenie rocznej częstości VOC o 45%, ale dowody na zmniejszenie ACS, priapizmu i nefropatii wciąż wymagają lepszego uzasadnienia. Voxelotor podnosi poziomy Hb, poprawia odkształcalność czerwonych krwinek i zmniejsza lepkość krwi poprzez hamowanie polimeryzacji HbS.77
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.