Steatóza, základy buněčné a orgánové patologie mitochondiálních a peroxismálních poruch. Ústav patologie 1.LF UK a VFN

Transkript

1 Steatóza, základy buněčné a orgánové patologie mitochondiálních a peroxismálních poruch

2 Definice Steatóza Abnormální hromadění lipidů v buňkách parenchymových orgánů Poruchy metabolismu s intracelulární akumulací abnormálního množství látky (lipidů)

3 Intracelulární akumulace abnormálního množství látky o Normální endogennní substance o Produkty - abnormální endogenní syntézy nebo metabolismu (dědičné či získané) o Exogenní látky (minerály, produkty infekčních agens) o Pigmenty přechodně x trvale neškodné x toxické

4

5 Terminologie Steatóza abnormální hromadění lipidů v buňkách parenchymových orgánů Lipidóza gen. podmíněné poruchy lysosomální degradace lipidů Lipomatóza tuková atrofie Obezita nadměrné uložení tuku v organismu

6 Obezita nadměrné uložení tuku v organismu normálně - ženy do %, muži do % BMI 30 kg/m2 viscerální (intraabdominální) riziková (výraznější metabolická aktivita a ovlivnění jater metabolismu- portální řečiště) zásoba E + endokrinní fce (hormony (leptin, adiponektin..), cytokiny (TNFα, IL+) ) Pozn.: Terminologie obezita rodičů je prediktorem rizika persistence obezity u dítěte oba rodiče obézní 6-15 x vyšší riziko perzistence obezity do dospělosti (genetika + sociální a nutriční faktory) Liposukce nemá významný efekt na inzulin senzitivitu ani další rf koronárních onem.,

7 Steatóza Mikro - intracelulární tuková kapénka

8 nefixovaná tkáň fixace ve vodných fixativech (10% formol, Bakerova tekutina) zmrazené řezy extrakční postupy průkaz barvivy rozpustnými v tucích (Sudanová barviva, olejová červeň) fluorescence polarizace Průkaz lipidů speciální metody skupinové (luxol. modř)

9 Makro zvětšená hladká játra měkká konzistence nažloutlé zbarvení Steatóza prokrvení oranžové

10 Diagnostika Laboratorní testy sérové transaminázy, feritin (mohou být normální) Ultrazvuk (zlatý standard) hyperechogenní Steatóza senzitivita klesá u morbidně obézních Radiodiagnostické metody (CT, MR) primárně se pro dg. nepoužívají Biopsie steatóza x steatohepatitis/steatofibróza

11 Lipidy Heterogenní skupina sloučenin Obsahují MK Jednoduché (estery MK a alkoholu) Složené (estery MK a alkoholu + další skupiny) Nepolární, hydrofóbní (TG, CH, estery CH) Polární (fosfolipidy, glykolipidy, sfingolipidy )

12 oxidace triacylglycerolů (TG) kryje cca 1/3 celkové energetické potřeby přibližně 80% energetických potřeb srdce a jater je pokryto oxidací mastných kyselin (MK) Metabolismus v buňce Lipidy Cytoplazma - štěpení na MK a glycerol Mitochondrie - oxidace MK Krátké MK (< 12 uhlíků) - difúzí přes mitochondriální membránu) Delší MK - transport - acyl-karnitin / karnitinový přenašeč

13 Trávení lipidů lipidy v potravě (TG, CH, fosfolipidy) mechanicky emulgovány střevo - natráveny E + ŽK a další látky tzv. směsné micely = enterocyty enterocyty opětovná reesterifikace na TG + apolipoproteiny chylomikrony lymfa krev

14 chylomikrony - převážně TG - zdroj MK pro tkáně LPL - odštěpení MK (endotelie cév kosterní a srdeční sval, tuková tkáň), ev. jaterní lipáza (inzulin) tzv. chylomikronové remnanty - CH z diety, vychytávány játry MK ve tkáních β-oxidace jako zdroj energie zásoby v podobě TG (v tukové tkáni; H senzitivní lipáza katecholaminy, glukokortikoidy) Játra - tvorba VLDL do krve - zdroj TG pro perif. tkáně (LPL) TG syntetizované de novo (z acetyl-co A z přebytku sacharidů) nespotřebované MK z VLDL IDL a LDL Transport lipidů

15 Cholesterol exogenní (z diety) endogenní (z acetyl-coa) zpětně resorbovaný ze žluči (enterohepatální oběh) chylomikrony (dietní) VLDL (endogen. syntéza v játrech) a LDL LDL částice - z VLDL po odbourání MK z TG - zdroj CH pro periferní bb LDL-receptor internalizace využití CH uvolněný CH zablokuje syntézu endogenního CH (inhibice hydroxymetylglutaryl-coa-reduktázy) játra, nadledviny, CNS a tuková tkáň

16 Transport lipidů reverzní transport CH - HDL tvořené v játrech a enterocytech (CH z chylomikronů, VLDL a b. membrán) játra HDL-receptor CH žluč - volný CH - ve formě ŽK zvýšená hladina LDL - rizikový kardiovaskulární faktor zvýšená hladina HDL protektivní kardiovaskulární faktor

17 orgánové postižení především parenchymové buňky játra srdce a kosterní svaly ledviny Steatóza nejčastější příčiny obezita alkohol diabetes mellitus toxiny hypoxie proteinkalorická malnutrice

18 Steatóza příčiny vzniku Játra alkohol hepatotoxin + nadbytečný zdroj acetátu AcCoA syntéza MK obezita hladiny volných MK v krvi + inzulinová resistence inzulinová resistence periferní lipolýza, syntéza TG a vychytávání MK játry akumulace TG v játrech posun k β oxidaci MK (od sacharidů) léky + otravy (CCl 4 ) hepatotoxiny; otrava tvorba apoproteinů lipoproteinů malnutrice uvolnění MK z tukových zásob v periferii + tvorba apoproteinů (lipoproteinů) = ukládání do hepatocytů hypoxie narušení beta oxidace

19 Steatóza příčiny vzniku Svalovina ( sval pružnosti a mobility) hypoxie narušení beta oxidace obezita adaptace na vytrvalostní zátěž atletický paradox, počet kapek, objem mitochondrií; těsnější kontakt bez negativních účinků na inzulinovou senzitivitu Ledviny hypoxie narušení beta oxidace toxické vlivy patologická propustnost glomerulárního filtru pro lipoproteiny - lysosomy

20 Dle mechanismu vzniku: z poruch syntézy a sekrece lipoproteinů z mitochondriální insuficience v důsledku lysosomální dysfunkce endocytóza lipidů lipidózy Steatóza dělení Klasické něm. dělení z nadměrného přívodů tuků saginativní nadměrný přívodu potravou luxusní transportativní náhlá mobilizace tuk. zásob přechodná lipémie (otrava muchomůrkou, fosforem). resorptivní b. se z místních příčin ocitá v prostředí bohatém na tuky z poruš. metabolismu buňky toxická (dystrofická) - toxiny či jedy naruš. oxidace lipidů, membrány nebo enzymy malnutriční - tvorba lipoproteinů retentivní (retenční) - neschopnost bb zbavit se lipidů -naruš.metabolismus hypoxie- z nedostatku O 2 enzymatický defekt

21 Steatóza mechanismy vzniku z poruch syntézy a sekrece lipoproteinů z mitochondriální insuficience v důsledku lysosomální dysfunkce zvýšená endocytóza lipidů lipidózy

22 Steatóza z poruch syntézy a sekrece lipoproteinů převážně hepatocyty a enterocyty porucha ER dědičné poruchy Abetalipoproteinémie - malabsorpce toxické látky hladovění uvolňování lipidů z tuk. tkáně přísunu MK (NAFLD) DM II, obezita, hyperlipoproteinémie => inzulinová resistence LPL v perif. tuk tkáni hydrolýza TG ve VLDL i chylomikrech endogen. lipázy nabídka MK pro hepatocyty - syntéza VLDL TG a VLDL

23 Steatóza mechanismy vzniku z poruch syntézy a sekrece lipoproteinů z mitochondriální insuficience v důsledku lysosomální dysfunkce zvýšená endocytóza lipidů lipidózy

24 Steatóza z mitochondriální insuficience poruchy beta oxidace (BOX; v anglosaské lit. FAO - fatty acid oxidation) energeticky náročné bb myokard a kosterní svaly, ledviny a hepatocyty x transport MK do mitochondrií MK reesterifikace TG = tuk. kapénky vázané na mitochondrie x β-oxidace hypoxie (ischémie) toxické vlivy (alkohol) přetížení kapacity mitochondrií (hladovění, infekce) genetické defekty

25 Steatóza z mitochondriální insuficience Steatóza myokardu Při hypoxii žlutavé žíhání komorové svaloviny tygrované nebo drozdí srdce Při diftérii difúzní postižení

26 Steatóza z mitochondriální insuficience Alkoholická steatóza, steatohepatitis X Nealkoholická steatóza jater (NAFLD) dle několika studií nezávislý rf pro vznik aterosklerózy (KVS onem.) Nealkoholická steatohepatitis (NASH) bez alkoholu (pod 20 g týdně) častější u osob s metabolickým sy rizikové faktory rychlé zhubnutí, akutní hladovění, totální parenterální výživa, některé léky a toxiny (amiodaron, tetracyklinová atb ) Prostá steatóza x NASH - NASH AST a ALT u 90% pacientů! ale AST/ALT poměr - obvykle < 1 NASH x alkoholická steatohepatitis - AST/ALT poměr 2-2,5 Non-alcoholic fatty liver disease and risk of incident cardiovascular disease: A meta-analysis. J Hepatol Sep;65(3): Targher G.et al.

27 Steatóza mechanismy vzniku z poruch syntézy a sekrece lipoproteinů z mitochondriální insuficience v důsledku lysosomální dysfunkce zvýšená endocytóza lipidů lipidózy

28 Lysosomální dysfunkce - endocytóza lipidů zvýšená endocytóza lipidů histiocyty (pěnité buňky, lipofágy, zrnéčkové buňky) z lipoproteinů a struktur bohatých na lipidy (ery, myelin, trombocyty) depozice intralysosomálně extralysosomálně prasknutí b. extracelulárně krystalizace encefalomalacie - zrnéčkové buňky sliznice žlučníku (cholesterolóza) dermis (xantomy) chronický absces (pozánětlivý pseudoxantom) aterosklerotické pláty sliznice žaludku buňky proximálních kanálků ledvin

29 Lysosomální dysfunkce - endocytóza lipidů

30 Lysosomální dysfunkce - endocytóza lipidů

31 Lysosomální dysfunkce - endocytóza lipidů

32 Steatóza - v důsledku lysosomální dysfunkce - lipidózy Lipidózy = steatózy z vrozených defektů enzymů lipidního metabolismu Degradace lipidů v lysosomech: hydrolýza (lysosomální kyselé hydrolázy) difúze produktů přes lysosomální membránu reutilizace buňkou CH je výjimka (postlysosomálně reesterifikován) depozice kapek CH v cytosolu

33 Steatóza - v důsledku lysosomální dysfunkce - lipidózy defekt lysosomálních enzymů (event. transport. proteinů) střádání v lysosomálním aparátu (primárně i sekundární resorpcíendocytózou) mikrovakuoly (voštiny) v bb regresivní změny (depozice lipopigmentu) příznaky kdykoli (novorozenci - pozdní dospělost; časné formy častěji těžký průběh + rychlá progrese, infaustní prognóza) postižení multisystémové (metabolicky aktivní orgány kostní dřeň, játra, kosti, kosterní svaly, myokard, CNS) trvalá progrese obtíží

34 Steatóza - v důsledku lysosomální dysfunkce - lipidózy dělení enzymový deficit topika (neuronální, viscerální, neuroviscerální) dědičnost druh střádaného materiálu diagnóza průkaz aktivity enzymu a mutační analýza mezioborová spolupráce včetně zajištění genetického poradenství a prenatální diagnostiky terapie jen některé onemocnění podání rekombinantních enzymů i.v. omezení množství střádaného substrátu transplantace kostní dřeně (pouze u malého počtu onem.)

35 Lipidózy deficit ceramidasy (m. Farber) deficit kyselé sfingomyelinasy (m. Niemann-Pick) deficit β-glukocerebrosidasy (m. Gaucher) deficit ceramid-β-galaktosidasy (Krabbeho leukodystrofie) deficit arylsulfatasy A (sulfatidosa, metachromatická leukodystrofie) deficit α-galaktosidasy (m. Fabry) deficit GM1-β-galaktosidasy (GM1 gangliosidosa) deficit β-hexosaminidasy (střádání GM2 gangliosidu; m. Tay- Sachs, m. Sandhoff) deficit kyselé lipasy (estery CH a TG; m. Wolman)

36 GR, v ČR výskyt cca 1: narozených mužů ( přenašečky) defekt alfa-galaktosidasy kumulace neutrálních glykosfingolipidů a štěpných produktů alfa-galaktosylu endotelie, hladké sval. bb, myokard + chlopně, hepatocyty, glomeruly a tubuly ledvin, ggl. zadních rohů míšních, autonomní nervový systém V dětství typicky - krutá bolest akrálních částí těla (plosky, dlaně) špatné snášení tepla, pocení. angiokeratomy na kůži, postižení rohovky postižení GIT bolesti břicha, průjmy bolesti hlavy, tinnitus, vertigo, deprese, únava V adolescenci či počínající dospělosti postižení ledvin a myokardu Progresivní - terminální komplikací renální insuficience, infarkt myokardu iktus multiorgánové selhání Fabryho nemoc Enzymoterapie - cena/rok/10 kg - cena/rok/60 kg Fabrazyme 2,2 mil. Kč 4,4 mil. Kč Replagal 1,2 mil. Kč 4,6 mil. Kč

37 Fabryho nemoc

38 Gaucherova choroba AR, v ČR 1: deficit cerebrosidásy hromadění cerebrosidu v bb RES, cytoplasma střádajících bb - vzhledu pomačkaného cigaretového papíru typ 1 (typ adultní, viscerální) - nejčastější = non-neuronopatická forma v průběhu dětského věku výrazná splenomegalie a mírnější hepatomegalie s progredující trombocytopenií a anémií postižení kostí bolesti v oblasti dolních končetin a zad u neléčených - porucha růstu a opožděný nástup puberty typ 2 - neuronopatická forma - nejméně častá v prvních měsících života neprospívání, hepatosplenomegalie, progredující spastická kvadruplegií s opistotonem a zástavou psychomotorického vývoje typ 3 - intermediální forma začíná jako typ 1, ale v průběhu se přidružují i neurologické a oční komplikace (porucha okohybných svalů) terapie podání E může zvrátit průběh nemoci, ale! neurologické příznaky nelze touto léčbou ovlivnit, protože E nepřestupuje přes hematoencefalickou bariéru

39 Gaucherova choroba Gaucherova buňka

40 Niemann-Pickova nemoc AR, v ČR 1: sfingomyelinosa - porucha nitrobuněčného transportu CH střádání fosfolipidů v RES, hepatocytech, nadledvinách, ledvinách, LU kachexie příznaky začínají u 1/2 pacientů v novorozeneckém a kojeneckém věku cholestatická hepatopatie a hepatosplenomegalií ustoupí během několika měsíců dalších příznaky, většinou mezi rokem života změny chování, porucha pohledu vzhůru, nápadná nemotornost, progreduje dysartrie, extrapyramidová symptomatologie (dystonie) a demence - charakteristická gelastická kataplexie náhlá ztráta svalového tonu vyvolaná emocí (! nemusí být u všech pac.) v dospělosti psychiatrické postižení schizofrenie, bipolární poruchy, deprese. v punktátu kostní dřeně - sea-blue histiocyty dg. - molekulární analýzou

41 Niemann-Pickova nemoc

42 Wolmanova nemoc AR, v ČR 1: deficit kyselé lysosomální lipidásy hromadění CH a TG v buňkách RES, sliznice tenkého střeva, játrech, ggl. bb CNS manifestace v prvním roce života neprospívání, hepatosplenomegalie, enteropatie s průjmy a steatoreou a rychle progredujícím selháním jater fatální průběh kalficikace v nadledvinách CESD (nemoc ze střádání esterů CH) - mírnější forma onemocnění projevuje se až v předškolním a školním věku hepatosplenomegalií, hepatopatií a hypercholesterolemií, v dospělosti se rozvíjí jaterní fibróza až cirhóza a předčasná ateroskleróza.

43 Wolmanova nemoc

44 Krabbeho nemoc leukodystrofie, AR, výskyt 1: (celosvětově, nejčastěji ve Švédsku) deficit glykosidasy extenzivní demyelinizace centrálního i periferního nervového systému klinicky začíná nejčastěji v 6 měsících, přežití jen vzácně přesahuje 1 rok. Pozdní forma začíná mezi 18 měsíci až 4 lety. paretické projevy se spasticitou (při spoluúčasti periferní složky je měnlivá příměs i chabé parézy) a mozečkovou symptomatologií, vzácně i dyskinetickými projevy. V průběhu onemocnění se přidružuje kognitivní deficit, poruchy chování, epilepsie a často i senzorické poruchy zraku a sluchu.

45 Krabbeho nemoc

46 Extracelulární ukládání lipidů ukládání lipidů v intersticiu tkáně s metabolickým obratem a odtokem lymfy + hypercholesterolémie pravděpodobně precipitace cholesterolu ve tkáni (ateroskleróza)

47 Hyperlipémie heterogenní skupinu metabolických onemocnění hladina lipidů a lipoproteinů v plazmě Příčiny syntéza lipoproteinů poruchy zpracování (např. deficity enzymů) defektní vychytávání lipoproteinů buněčnými rec odbourávání lipoproteinů primární - geneticky založená sekundární - doprovází jiná onemocnění genetická dispozice polygenní - podobně jako u dalších civilizačních chorob (tzv. střádavý genotyp) monogenní - většina primárních HLP

48 Hyperlipémie Familiární hypercholesterolémie - nejčast. primární HLP Mutací genu pro LDL rec (transport a metabolismus CH) plazmatického CH Liší se: typ mutace hetero- či homozygotnost cca 2x normálních hladin CH u heterozygotů a 4-5x u homozygotů = > předčasná ateroskleróza koronárních, mozkových i perif. arterií. u heterozygotů KVS onemocnění ve 4. dekádě u homozygotů v dětství a ve 2. dekádě Projevy - mnohočetné xantomy, příp. šlachová xantelazmata a arcus corneae

49 Základy buněčné a orgánové patologie mitochondiálních a peroxismálních poruch

50 přeměna energie potřebná k buněčnému metabolismu dýchací řetězec a oxidační fosforylace, β-oxidace, Krebsův cyklus, přeměna pyruvátu na acetyl-coa biogeneze mitochondrií závislá na 2 genet. systémech ndna a mtdna. Mitochondrie

51 Mitochondriální poruchy porucha exprese ndna (AD nebo AR) bodové mutace nebo mikrodelece mtdna s maternálním typem dědičnosti rozsáhlé delece a duplikace mtdna mtdna 10x častější mutace než ndna není chráněna histony, počet opravných mechanismů, počet replikací oxidační fosforylace uvolnění 0 2 radikálů) Mutace se nemusí fenotypově projevit!

52 Mitochondriální poruchy klinicky, biochemicky i geneticky heterogenní skupina onemocnění progredující charakter nepříznivá prognóza výskyt - cca 1: 3400 mitochondriální enzymopatie mohou být zařazeny do několika skupin např.: defekty transportních proteinů (porucha transportu MK karnitinovým systémem) defekty systému oxidativní fosforylace

53 Mitochondriální poruchy začátek projevů kdykoli projevy závisí na počtu postižených mitochondrií rozložení uvnitř buněk i organismu věku vrozené projevy spíše ve starším věku s vyšším věkem rostou energetické nároky nedostatek energie odumírání tkáně + ztráta funkčnosti srdeční, svalová a nervová tkáň nejcitlivější malý replikační potenciál + energeticky náročné buňky periferní krve vysoký replikační potenciál- někdy nelze přítomnost mutace mtdna v krvi prokázat.

54 Mitochondriální poruchy - příznaky obrna okohybných svalů iktus křeče poškození zrakového nervu poškození svalů únava demence periferní neuropatie kalcifikace bazálních ggl. arytmie kardiomyopatie diabetes mellitus poškození glomerulů poškození sluchu

55 Mitochondriální poruchy Syndrom Kearnsův-Sayreho multisystémové onemocnění, špatná prognóza první projevy onemocnění - dětství nebo dospívání nejčastější klinické příznaky- progredující svalová slabost, oboustranná ptóza víček s Chronickou Progresívní Externí Oftalmoplegií (CPEO), retinitis pigmentosa, kardiomyopatie, převodní porucha srdečního rytmu, ataxie, porucha růstu, porucha sluchu, diabetes mellitus, demence.

56 Mitochondriální poruchy Syndrom LHON (Leberova Hereditární Optická Neuropatie) projevy - nejčastěji ve deceniu akutní nebo subakutní ztráta zraku s centrálním skotomem a poruchou vnímání červené a zelené barvy vzácněji - později nebo pomalejší progrese průběh - převážně nebolestivý, postižení obou očí současně nebo v krátkém intervalu a může vést až k úplné slepotě muži > ženy rizikovým faktorem je i kouření prognóza onemocnění nepříznivá obnovení zrakových funkcí - u 4 37% pacientů

57 Mitochondriální myopatie, Encefalopatie, Laktátová Acidóza a iktu (Stroke) podobné příhody příznaky - ve školním věku malý vzrůst, zvracení, laktátová acidóza, poškození mozku, záchvaty bolestí hlavy, křeče, poruchy vědomí a svalová slabost diabetes mellitus Mitochondriální poruchy Syndrom MELAS nedostatek energie Langerhansových ostrůvků zástava tvorby inzulínu nespecifické myopatické změny

58 Peroxisomy malé membránové organely neobsahují vlastní DNA, řízeny jadernou DNA množí se dělením preexistujích peroxisomů (stejně jako mitochondrie) v tkáních s aktivním lipidovým mechanismem v buňkách jater, ledvin, kůře nadledvin, v oligodendroglii hl. fce: oxidace pro buňku škodlivých látek β-oxidace MK s velmi dlouhým řetězcem (konečné produkty přeneseny do mitochondií oxidace pokračuje) biosyntesa CH a žlučových kyselin oxidace prostaglandinů glukoneogeneze z aminokyselin degradace purinů..

59 Zellwegerův syndrom Infantilní Refsumova choroba Adrenoleukodystrofie Rhizomelická chondrodysplasia punctata Patologie peroxismálních poruch

60 Kraniofaciální dysmorfie: vysoké čelo, široce otevřená VF, epicantus, deformity ušních boltců, gotické patro Neurologické projevy: psychomotorická retardace, hypotonie, hyporeflexie, křeče, poruchy sluchu Abnormity oční: katarakta, chorioretinopatie, dysplázie optického nervu Jaterní abnormality: fibróza (cirhóza), hepatomegalie, chybění nebo snížení počtu peroxisomů Ostatní změny: renální cysty Zellwegerův syndrom

61 X-vázaná adrenoleukodystrofie nejčastější peroxismální onemocnění, (poškoz bílá hmota mozkunadledviny) 6 forem; cerebrální, spinální a endokrinní (demyelinizace, spastické parézy, perif. neuropatie až vegetativní stav a adrenální insuficience) klinicky - u mužů a mírněji u heterozygotních žen nejčastěji diagnostikována u chlapců mezi 7. a 14. r. a během 3 let od manifestace klin. symptomů většinou progrese vegetativní stav deficit ALD proteinu (transporter lokalizovaný v peroxisomální membráně) léčba transplantace kostní dřeně - u chlapců pod 6 let - speciální dieta k oddálení nástupu neurologických příznaků (mononenasycené MK) - prognóza závisí významně na klinické formě Adrenomyeloneuropatie = pomalejší varianta

62 Děkuji za pozornost