Zespół cushinga
Patofizjologia i mechanizm
Zespół Cushinga to kliniczny obraz wynikający z przewlekłej nadprodukcji kortyzolu, najczęściej spowodowany gruczolakiem przysadki wydzielającym ACTH (choroba Cushinga, stanowiąca około 80% przypadków endogennego zespołu). Patofizjologia obejmuje zaburzenia osi podwzgórze-przysadka-nadnercza (HPA), gdzie mutacje w genie USP8, BRAF oraz nadekspresja enzymów takich jak 11β-HSD2 i białka HSP90 prowadzą do oporności na glikokortykoidy i nadmiernej produkcji ACTH. Inne etiologie to zespół ektopowego wydzielania ACTH lub CRH, ACTH-niezależne guzy nadnerczy, obustronna makro- i mikroguzkowa hiperplazja nadnerczy oraz jatrogenny zespół Cushinga związany z długotrwałym stosowaniem egzogennych glikokortykoidów. Nadmiar kortyzolu powoduje wielokierunkowe zaburzenia metaboliczne, immunologiczne, sercowo-naczyniowe i endokrynologiczne, m.in. hiperglikemię, insulinooporność, osteoporozę, nadciśnienie tętnicze, hipokaliemię oraz zaburzenia funkcji rozrodczych.
Patogeneza Zespołu Cushinga
Zespół Cushinga to zespół kliniczny charakteryzujący się objawami i dolegliwościami wynikającymi z długotrwałej ekspozycji tkanek na nadmiar glikokortykoidów. Jest to endokrynologiczne zaburzenie spowodowane nadmiarem kortyzolu we krwi przez dłuższy okres czasu, co prowadzi do licznych powikłań zdrowotnych12. Patofizjologia zespołu Cushinga jest złożona i może wynikać z różnych mechanizmów.
Oś podwzgórze-przysadka-nadnercza
Kluczową rolę w patogenezie zespołu Cushinga odgrywa zaburzenie funkcjonowania osi podwzgórze-przysadka-nadnercza (HPA). W warunkach fizjologicznych podwzgórze uwalnia kortykoliberynę (CRH), która stymuluje przysadkę mózgową do uwalniania hormonu adrenokortykotropowego (ACTH). ACTH z kolei stymuluje nadnercza do produkcji kortyzolu. Podwyższone poziomy kortyzolu hamują wydzielanie CRH przez podwzgórze oraz ACTH przez przysadkę w mechanizmie ujemnego sprzężenia zwrotnego12.
W chorobie Cushinga (przysadkowej postaci zespołu Cushinga) zaburzony zostaje mechanizm ujemnego sprzężenia zwrotnego. Pomimo podwyższonego poziomu kortyzolu, gruczolakowytwarzający ACTH pozostaje relatywnie oporny na hamowanie przez kortyzol, co prowadzi do ciągłej stymulacji nadnerczy i nadmiernej produkcji kortyzolu1. W rezultacie dochodzi do zaburzenia prawidłowego dobowego rytmu wydzielania kortyzolu2.
Mechanizmy molekularne choroby Cushinga
Choroba Cushinga stanowi około 80% przypadków endogennego zespołu Cushinga i jest spowodowana gruczolakiem przysadki wydzielającym ACTH12. W ostatnich latach zidentyfikowano kilka mechanizmów molekularnych odpowiedzialnych za rozwój gruczolaków kortykotropowych:
- Mutacje w genie USP8 (ubikwitynowo-specyficzna peptydaza 8) – są najczęstszą mutacją występującą w gruczolakachwyttwarzających ACTH. Mutacja ta prowadzi do zwiększonej aktywności enzymu, co skutkuje nadmierną deubikwitynacją receptora czynnika wzrostu naskórka (EGFR), zaburzając jego degradację i przyczyniając się do nadmiernej produkcji ACTH123.
- Oporność na glikokortykoidy – gruczolaki kortykotropowe wykazują częściowy brak odpowiedzi na hamujące działanie glikokortykoidów. Mechanizm ten może być związany z nadekspresją białka szoku cieplnego 90 (HSP90), które prowadzi do zakłócenia kompleksu HSP90, indukując częściową oporność gruczolaków kortykotropowych na glikokortykoidy12.
- Nadekspresja 11β-dehydrogenazy hydroksysteroidowej typu 2 (11β-HSD2) – enzym ten przekształca kortyzol w jego nieaktywną formę, kortyzon. Zwiększona ekspresja 11β-HSD2 obserwowana w gruczolakachwyttwarzających ACTH przyczynia się do oporności na glikokortykoidy1.
- Mutacje w genach BRAF – stwierdzono, że około 16,5% gruczolaków kortykotropowych bez mutacji USP8 ma mutacje BRAF kodujące p.V600E, prowadzące do zwiększonej aktywności MAPK (kinazy aktywowanej mitogenami) i zwiększonej ekspresji proopiomelanokortyny (POMC), prekursora ACTH1.
- Zmiany w ekspresji czynników transkrypcyjnych, takich jak Brg1 (gen związany z brahma 1) i HDAC2 (deacetylaza histonowa 2), które w warunkach fizjologicznych tworzą kompleks z receptorem glikokortykoidowym i sierocym receptorem jądrowym NGFI-B w celu hamowania wydzielania POMC1.
Inne przyczyny zespołu Cushinga
Poza chorobą Cushinga, zespół Cushinga może być spowodowany przez inne mechanizmy1:
- Zespół ektopowego wydzielania ACTH – nowotwory spoza przysadki, takie jak drobnokomórkowy rak płuca, rakowiak oskrzela czy grasicy, rak rdzeniasty tarczycy lub inne guzy neuroendokrynne mogą wydzielać ACTH, co prowadzi do nadmiernej produkcji kortyzolu12.
- Zespół ektopowego wydzielania CRH – rzadko guzy mogą wydzielać CRH lub peptyd podobny do CRH, co stymuluje przysadkę do produkcji ACTH1.
- ACTH-niezależny zespół Cushinga – najczęściej spowodowany guzem kory nadnerczy (gruczolakiem lub rzadziej rakiem nadnercza), który autonomicznie produkuje nadmiar kortyzolu. W tych przypadkach poziom ACTH jest obniżony z powodu ujemnego sprzężenia zwrotnego wywieranego przez wysokie poziomy kortyzolu12.
- Obustronna makroguzkowa hiperplazja nadnerczy – charakteryzuje się dużymi mnogimi guzkami o wielkości powyżej 1 cm. Może występować sporadycznie lub, rzadziej, rodzinnie (mutacja ARMC5). Patofizjologia związana jest z nieprawidłowymi receptorami sprzężonymi z białkiem G, aktywowanymi przez nietypowe bodźce, takie jak peptyd hamujący wydzielanie żołądkowe, katecholaminy, hormon antydiuretyczny i inne1.
- Obustronna mikroguzkowa hiperplazja nadnerczy (pierwotna barwnikowa choroba guzkowa nadnerczy, PPNAD) – charakteryzuje się średnicą guzków poniżej 1 cm. Może występować sporadycznie lub jako część kompleksu Carneya (dziedzicznego autosomalnie dominującego schorzenia)1.
- Jatrogenny zespół Cushinga – najczęstsza przyczyna zespołu Cushinga, spowodowana długotrwałym stosowaniem egzogennych glikokortykoidów w leczeniu chorób autoimmunologicznych, przewlekłej astmy, reumatoidalnego zapalenia stawów, tocznia i innych chorób prowadzących do przewlekłego stanu zapalnego12.
Mechanizm działania kortyzolu w zespole Cushinga
Kortyzol wywiera wielokierunkowy wpływ na metabolizm, układ odpornościowy i inne funkcje organizmu. W zespole Cushinga nadmiar kortyzolu prowadzi do licznych zaburzeń metabolicznych i innych nieprawidłowości1:
- Metabolizm glukozy – kortyzol zwiększa tempo glukoneogenezy, glikogenolizy i zwiększa insulinooporność. Wpływa bezpośrednio na transkrypcję i translację białek enzymatycznych zaangażowanych w metabolizm tłuszczów, glikogenu, syntezę białek i cykl Krebsa. Promuje produkcję wolnej glukozy w organizmie, podnosząc poziom glukozy, jednocześnie zwiększając insulinooporność12.
- Metabolizm białek – długotrwały katabolizm białek powoduje purpurowe rozstępy na tułowiu, osteoporozę i słabe gojenie się ran. Wszystkie te procesy dotyczą kolagenu, który jest białkiem składającym się z trzech aminokwasów1.
- Układ odpornościowy – wysoki poziom kortyzolu powoduje zaburzenia immunologiczne; hormon ten prowadzi do zmniejszenia poziomu limfocytów i zwiększenia liczby neutrofili. Powoduje odłączenie puli marginalnej neutrofili w krwiobiegu i zwiększa poziom krążących neutrofili, chociaż nie ma zwiększonej produkcji neutrofili. Glikokortykoidy powodują down-regulację NF-kappaB, hamują produkcję IL-2, TNF alfa, IFN alfa i gamma. Obniżony poziom IL-2 zapobiega proliferacji limfocytów T1.
- Układ sercowo-naczyniowy – kortyzol przyczynia się do nadciśnienia tętniczego poprzez zwiększone wchłanianie sodu i wrażliwość na katecholaminy, prowadząc do zwężenia naczyń12.
- Aktywność mineralokortykoidowa – w wysokich stężeniach kortyzol może wykazywać również aktywność mineralokortykoidową, prowadząc do nadciśnienia i hipokaliemii przez układ renina-angiotensyna-aldosteron12.
- Układ rozrodczy – kortyzol wywiera negatywne sprzężenie zwrotne na wydzielanie gonadoliberyny (GnRH) przez podwzgórze, co prowadzi do zmniejszenia LH/FSH i produkcji estrogenów oraz testosteronu (szczególnie ważne u kobiet). Może to powodować niepłodność, zmniejszenie libido i nieregularne miesiączki12.
- Dystrybucja tkanki tłuszczowej – kortyzol powoduje selektywny rozkład tłuszczu. Selektywna ekspresja receptora kortyzolu na różnych tkankach tłuszczowych sprawia, że tłuszcz centralny, twarzowy i grzbietowy jest mniej rozkładany niż w innych obszarach (mechanizm niejasny). W połączeniu z wpływem kortyzolu na zwiększenie apetytu prowadzi to do charakterystycznego rozmieszczenia tkanki tłuszczowej1.
- Układ krzepnięcia – przewlekła ekspozycja na wysokie poziomy glikokortykoidów w zespole Cushinga często wiąże się z zaburzeniami układu krzepnięcia i ekspresją fenotypów prozakrzepowych. Obserwuje się zwiększoną częstość występowania zdarzeń zakrzepowo-zatorowych zarówno tętniczych, jak i żylnych1.
Mechanizmy receptorowe i wewnątrzkomórkowe
Działanie kortyzolu na poziomie komórkowym jest zapośredniczone przez receptory glikokortykoidowe1:
- Receptor glikokortykoidowy (GR) – jest wewnątrzkomórkowym białkiem, które w formie związanej z ligandem działa jako jądrowy czynnik transkrypcyjny regulujący ekspresję różnorodnych genów w wielu obszarach ciała1.
- Kompleks HSP90 – GR pozostaje w kompleksie HSP90 i jest transportowany do jądra po związaniu glikokortykoidu, co indukuje podstawienie FK506-wiążącej immunofiliny 5 (FKBP5) przez FKBP4 i rekrutację białka transportowego dyneiny, w wyniku czego GR przekształca się w formę wiążącą DNA w jądrze1.
- Receptor mineralokortykoidowy (MR) – kortyzol może również wiązać się i aktywować receptor mineralokortykoidowy. W regionie kanalika nerkowego enzym 11β-HSD2 przekształca kortyzol w kortyzon, który nie może wiązać się z receptorem MR. W zespole Cushinga nadmiar kortyzolu może przekroczyć zdolność organizmu do konwersji kortyzolu do kortyzonu, co prowadzi do efektu aldosteronowego i wchłaniania sodu z kanalika zbiorczego korowego do naczyń krwionośnych1.
Genetyczne podłoże zespołu Cushinga
Większość przypadków zespołu Cushinga, w tym choroby Cushinga, ma charakter sporadyczny, jednak w niektórych przypadkach zidentyfikowano tło genetyczne1:
- Mutacje USP8 – zidentyfikowane w gruczolakach kortykotropowych, przyczyniają się do nadmiernej ekspresji czynników wzrostu, które działają wraz z ACTH w celu zwiększenia poziomu kortyzolu12.
- Mutacje MEN1, AIP, GNAS, PRKAR1A, CDKN1B – choroba Cushinga została opisana w związku z zespołem mnogiej gruczolakowatości wewnątrzwydzielniczej typu 1, rodzinnym izolowanym gruczolakiem przysadki, zespołem McCune’a-Albrighta, kompleksem Carneya i MEN41.
- Mutacje ARMC5 – odkryte w tkance obustronnej makroguzkowej hiperplazji nadnerczy12.
- Mutacje PRKAR1A, PDE11A lub PDE8B – zidentyfikowane u dużej liczby pacjentów z PPNAD i kompleksem Carneya, regulujące sygnały do produkcji kortyzolu1.
Nowe badania i podejścia terapeutyczne
Badania nad patogenezą zespołu Cushinga prowadzą do odkrywania nowych celów terapeutycznych12:
- Analogi somatostatyny – zarówno normalne, jak i nieprawidłowe komórki kortykotropowe w przysadce mózgowej mają dwa rodzaje receptorów somatostatyny: SSR2 i SSR5. Pasireotyd jest lekiem, który naśladuje działanie somatostatyny i działa na cztery z pięciu typów receptorów somatostatyny: SSR1, SSR2, SSR3 i SSR512.
- Kwas retinowy (RA) – obniża poziom kortyzolu u osób z chorobą Cushinga poprzez różne mechanizmy, w tym hamowanie produkcji COUP-TF1, białka niezbędnego do syntezy kortyzolu12.
- Inhibitory steroidogenezy – leki takie jak ketokonazol, metyrapon, mitotanmogą hamować enzymy uczestniczące w syntezie kortyzolu w nadnerczach12.
- Mifepryston (RU-486) – syntetyczny steroid o działaniu antyprogestacyjnym i antyglikokortykoidowym. Jest konkurencyjnym inhibitorem progesteronu i kortyzolu na receptorze glikokortykoidowym1.
- Agonisty receptorów dopaminowych – gruczolaki wytwarzające ACTH wykazują ekspresję receptorów dopaminowych, głównie receptorów D2, które stanowią potencjalne cele w leczeniu zespołu Cushinga. Kabergolina, agonista receptora D2, może modulować uwalnianie ACTH i potencjalnie zmniejszać wielkość guza12.
- Antagoniści ACTH – doustne, niepeptydowe antagonisty ACTH mogą blokować działanie ACTH na receptor melanokortynowy typu 2 (MC2R), który jest głównie wyrażany w nadnerczach. Jest to obiecujący kierunek w leczeniu zespołu Cushinga zależnego od ACTH12.
- Inhibitory HSP90 – mogą oddzielać receptor glikokortykoidowy od HSP90, zwiększając negatywne sprzężenie zwrotne glikokortykoidów na poziomie przysadki i modulując wydzielanie ACTH1.
- Inhibitory HDAC – związki o obiecujących właściwościach przeciwnowotworowych. Ogólnie w nowotworach acetylacja chromatyny jest zaburzona, a hamowanie HDAC może prowadzić do zwiększonej ekspresji genów supresorów nowotworów i zmniejszonej ekspresji onkogenów1.
- Inhibitory HSD-1 – nowe podejście terapeutyczne wykorzystujące mechanizm działania ukierunkowany na źródło kortyzolu powodującego problemy zdrowotne. Inhibicja HSD-1 może nie mieć niepożądanych efektów całkowitego blokowania receptora glikokortykoidowego, obniżania ACTH lub hamowania wielu enzymów steroidogennych, jak w przypadku obecnie zatwierdzonych terapii1.
Podsumowanie patogenezy zespołu Cushinga
Zespół Cushinga jest złożonym zaburzeniem endokrynologicznym wynikającym z długotrwałej ekspozycji na nadmiar kortyzolu. Patogeneza tego zespołu obejmuje różne mechanizmy, w tym zaburzenia osi podwzgórze-przysadka-nadnercza, mutacje genetyczne, nieprawidłową ekspresję receptorów i zaburzenia wewnątrzkomórkowych szlaków sygnałowych1.
Trzy główne czynniki zaangażowane w etiologię choroby Cushinga to: kancerogeneza, autonomiczna produkcja i wydzielanie ACTH oraz oporność na glikokortykoidy. Czynniki te wzajemnie na siebie wpływają, tworząc błędne koło patologicznej produkcji kortyzolu1.
Lepsze zrozumienie molekularnych mechanizmów zespołu Cushinga i fizjologii osi HPA powinno przyczynić się do rozwoju nowych leków w przyszłości, które będą bardziej skuteczne i lepiej tolerowane przez pacjentów z tą rzadką, ale poważną chorobą1.
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.