Steatóza, základy buněčné a orgánové patologie mitochondiálních a peroxismálních poruch

Transkript

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

2 Steatóza Definice 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 - geneticky podmíněné poruchy lysosomální degradace lipidů nejrůznějšího druhu Lipomatóza tuková atrofie Obezita - nadměrné uložení tuku v organismu Normální podíl tuku v organismu u žen do 25 až 30 %, u mužů do 20 až 25 %

6 Steatóza Mikro - intracelulární tuková kapénka

7 Průkaz lipidů 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 speciální metody skupinové (luxol. modř)

8 Makro Steatóza nažloutlé zbarvení prokrvení oranžové

9 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 )

10 Lipidy 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 Cytoplazma - štěpení na MK a glycerol Mitochondrie - oxidace MK Krátké MK (< 12 uhlíků) - difúzí přes mitochondriální membránu) Delší MK - transport - acyl-karnitin / karnitinový přenašeč

11 lipidy v potravě (TG, CH, fosfolipidy) mechanicky emulgovány pohyby trávicího traktu ve střevě natráveny enzymy se žlučovými kys. a dalšími látkami tzv. směsné micely resorbovány do enterocytů v enterocytech opětovná reesterifikace na TG + apolipoproteiny chylomikrony chylomikrony lymfa krev Trávení lipidů

12 Transport lipidů chylomikrony - nesou převážně TG - zdroj MK pro tkáně MK se z TG lipoproteinů odštěpují - LPL (E - endotelie cév zejména kosterní a srdeční sval, tuková tkáň), popř. jaterní lipázy (inzulin) MK ve tkáních β-oxidace jako zdroj energie zásoby v podobě TG (v tukové tkáni; hormon senzitivní lipáza katecholaminy, glukokortikoidy) chylomikrony minus TG tzv. chylomikronové remnanty (CH z diety, vychytávány játry) v játrech tvorba VLDL (hlavně z TG syntetizovaných de novo a z nespotřebovaných MK) do krve - zdroj TG pro periferní tkáně (LPL) z VLDL postupně vznikají částice IDL a poté LDL

13 nejvíce CH vychytávají játra, nadledvina, CNS a tuková tkáň Transport lipidů - cholesterol Cholesterol v těle exogenní (z diety) - endogenní (z acetyl-coa) + zpětně resorbovaný ze žluči (enterohepatální oběh) Transport - prostřednictvím lipoproteinů - nezávisle na TAG CH - nesen chylomikrony (dietní), VLDL (endogen. syntéza v játrech) a LDL LDL částice - z VLDL po odbourání MK z TG - bohaté na CH - převažující zdroj CH pro periferní bb LDL-receptor internalizace uvolnění CH a využití bb uvolněný CH zablokuje syntézu endogenního CH (inhibicí hydroxymetylglutaryl-coa-reduktázy)

14 Transport lipidů reverzní transport CH - klíčová role - HDL tvořené v játrech a enterocytech (CH z chylomikronů, VLDL a membrán buněk) do jater přes HDL-receptor CH uvolní a vyloučí do žluči- volný CH nebo přeměněný na žlučové kyseliny zvýšená hladina LDL - rizikový kardiovaskulární faktor zvýšená hladina HDL protektivní kardiovaskulární faktor

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

16 Steatóza příčiny vzniku Játra alkohol hepatotoxin + nadbytečný zdroj acetátu AcCoA syntéza MK obezita příjem lipidů diabetes mellitus II typu inzulinová resistence => TG a VLDL 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

17 Steatóza příčiny vzniku Svalovina 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

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

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

20 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

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

22 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

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

24 Steatóza z mitochondriální insuficience Alkoholická steatóza, steatohepatitis Nealkoholická steatóza jater (NAFLD) - dle několika studií - nezávislý rizikový faktor pro vznik aterosklerózy (kardiovaskulárního onemocnění) Non-alcoholic fatty liver disease and risk of incident cardiovascular disease: A meta-analysis. J Hepatol Sep;65(3): Targher G.et al.

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

26 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

27 Lysosomální dysfunkce - endocytóza lipidů

28 Lysosomální dysfunkce - endocytóza lipidů

29 Lysosomální dysfunkce - endocytóza lipidů

30 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

31 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

32 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.)

33 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)

34 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

35 Fabryho nemoc

36 Gaucherova choroba AR dědičnost, v ČR je výskyt 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

37 Gaucherova choroba Gaucherova buňka

38 Niemann-Pickova nemoc AR dědičnost, výskyt v ČR je 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 p sychiatrické postižení schizofrenie, bipolární poruchy, deprese. v punktátu kostní dřeně - sea-blue histiocyty dg. - molekulární analýzou

39 Niemann-Pickova nemoc

40 Wolmanova nemoc AR dědičnost, v ČR je výskyt 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.

41 Wolmanova nemoc

42 Krabbeho nemoc AR onemocnění, leukodystrofie, AR dědičnost, 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.

43 Krabbeho nemoc

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

45 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

46 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

47 Základy buněčné a orgánové patologie mitochondiálních a peroxismálních poruch

48 přeměna energie potřebná k buněčnému metabolismu (dýchací řetězec a oxidační fosforylace, β-oxidace, Krebsův cyklus, přeměna pyruvátu na acetyl-coa) biogeneze mitochondrií - závislá na dvou genetických systémech ndna a mtdna. Mitochondrie

49 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!

50 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

51 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.

52 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

53 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.

54 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

55 Mitochondriální poruchy Syndrom MELAS 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 nedostatek energie Langerhansových ostrůvků zástava tvorby inzulínu nespecifické myopatické změny

56 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..

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

58 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

59 nejčastější peroxismální onempcnění 6 forem; cerebrální, spinální a endokrinní (demyelinizace, spastické parézy, periferní neuropatie až vegetativní stav a adrenální insuficience) klinicky - u mužů a mírněji u heterozygotních žen nejčastěji je diagnostikována u chlapců mezi 7. a 14. rokem života a během tří let od první manifestace klinických symptomů většinou dochází k progresi do vegetativního stavu podkladem je deficit ALD proteinu (transporter lokalizovaný v peroxisomální membráně X-vázaná adrenoleukodystrofie léčba ve velmi časných stádiích - transplantace kostní dřeně - u chlapců mladších 6 let může speciální dieta oddálit nástup neurologických příznaků (podávání mononenasycených MK) který normalizuje plasmatickou koncentraci VLCAD - prognóza závisí významně na klinické formě Adrenomyeloneuropatie = pomalejší varianta