Talasemické syndromy

Talasémie tvoří heterogenní skupinu vrozených poruch červené krevní řady. Příčinou je nerovnováha globinových řetězců v molekule hemoglobinu, která vede k neefektivní erytropoéze v kostní dřeni a ke zkrácení životního cyklu erytrocytů. Klinická a laboratorní manifestace je značně rozdílná a závisí na počtu postižených globinových genů. Jedinci s nosičstvím talasemické alely jsou asymptomatičtí a nacházíme u nich jen mikrocytózu erytrocytů a u některých snížení hladiny hemoglobinu. Těžší formy talasémií jsou provázeny závažnou mikrocytární anémií s vystupňovanou hemolýzou a s tím souvisejícími komplikacemi. Diagnostika talasémií spočívá v analýze hemoglobinového spektra a v detekci kauzální mutace molekulárně genetickými metodami. Léčba nositelů talasemické alely většinou není nutná, u těžších forem talasémie spočívá v pravidelné substituci erytrocytárními koncentráty a léčbě přidružených komplikací. Kauzální terapií je transplantace kmenových buněk krvetvorby a genová terapie. U vybraných párů je dostupná prenatální diagnostika.

Klíčová slova:
α-talasémie, β-talasémie, diagnostika, molekulárně genetické metody

ÚVOD

Talasémie tvoří heterogenní skupinu geneticky podmíněných onemocnění červené krevní řady vedoucích k mikrocytární anémii. Společným rysem pro všechny talasemické syndromy je defektní či chybějící syntéza jednoho nebo více globinových řetězců v molekule hemoglobinu. Jedná se o kvantitativní poruchu syntézy globinu, při které nedochází ke změně pořadí aminokyselin v řetězci.

U zdravých lidí je molekula hemoglobinu (Hb) tvořená čtyřmi podjednotkami, z nichž každá je složená z hemové skupiny (stejné pro všechny typy hemoglobinů), a z globinového řetězce, který zastoupením jednotlivých aminokyselin určuje typ hemoglobinu. Existuje celkem šest různých globinových řetězců: alfa (α), beta (β), gamma (γ), delta (δ), epsilon (ε), zeta (ζ). Více než 95 % Hb dospělého člověka tvoří hemoglobin A (HbA), který je složený ze dvou α a dvou β řetězců (αα/ββ). Minoritně jsou pak u dospělého člověka zastoupeny HbA₂ (αα/δδ) a fetální HbF (αα/γγ). V průběhu ontogeneze se vyskytují embryonální Hb Gower–1 (ζζ/εε), Hb Gower–2 (αα/εε) a Hb Portland (ζζ/γγ), které jsou postupně ve druhém trimestru nahrazovány fetálním HbF. Vyšší afinita embryonálních Hb a fetálního Hb ke kyslíku zaručuje dostatečnou oxygenaci tkání plodu.

Syntéza jednotlivých globinových řetězců je přísně regulovaná. Geny pro šest různých globinových řetězců jsou lokalizované na chromozomu 11 v HBB lokusu („β-like“ řetězce: ε, γ, δ a β) a na chromozomu 16 v HBA lokusu („α-like“ řetězce: ζ a α) a jsou seřazeny v pořadí, v jakém jsou během ontogeneze exprimované. Pokud není syntéza globinů narušená, pak poměr α- a β-řetězců v molekule hemoglobinu je roven 1,00 ± 0,05. V případě pacientů s talasémií je tento poměr narušený sníženou (α⁺- nebo β⁺-talasémie) nebo úplnou absencí jednoho z řetězců (α⁰- nebo β⁰-talasémie), což vede k akumulaci nadbytečných nepostižených globinových řetězců. Tyto řetězce nemohou být spárované s odpovídajícím „partnerem“, dochází k jejich spontánní aglutinaci a tvorbě inkluzí, které narušují fyziologii hematopoézy [1]. Typ postiženého globinového řetězce určuje i typ talasémie – nejčastěji α-talasémie a β-talasémie. Vzácně se vyskytují jiné typy např. δβ-talasémie, které nejčastěji vznikají v důsledku delece příslušných úseků DNA s následnou fúzí a vznikem hybridních δ/β genů (např. hemoglobinová varianta Hb Lepore s talasemickým fenotypem).

EPIDEMIOLOGIE

Talasémie postihuje přibližně 7 % celosvětové populace, ale její nejvyšší výskyt je koncentrovaný do oblasti Středomoří, zemí Blízkého východu, Indie, jihovýchodní Asie a severní Afriky (obr. 1) [2]. Mluvíme o takzvaném talasemickém pásu. Mezi evropské oblasti s nejvyšší prevalencí β-talasémie patří Řecko, Kypr a Sardinie (6–19 %). Vysoká koncentrace mutovaných alel v oblasti talasemického pásu vede proto k častějšímu výskytu dvojitých heterozygotních nosičů talasemické alely nebo ke kombinaci talasemického nosičství s jiným typem hemoglobinopatie u jednoho pacienta. V důsledku globalizace a migrace dochází také v posledních letech k rozšíření talasemických alel i do oblastí dříve postižených minimálně, mezi které můžeme zařadit i Českou republiku [3, 4]. V zemích s vysokým výskytem talasémie je zároveň vysoká prevalence malárie a uvádí se, že přítomnost talasemické alely jedincům poskytuje určitou selektivní výhodu [5]. Například genotyp αα/α- je spojený s o 40 % nižším rizikem úmrtí na malárii při srovnání se zdravou populací, u genotypu α-/α- je toto riziko nižší až o 60 % [6]. Přesný mechanismus této rezistence k onemocnění malárií dosud není známý, pravděpodobně se podílí snížení replikační schopnosti plazmodia v postižených erytrocytech a zvýšená destrukce infikovaných erytrocytů [7, 8].

α-TALASÉMIE

V lidském haploidním genomu se nachází dva α-globinové geny (HBA2, HBA1), normální diploidní genotyp je tedy αα/αα. Tato sada čtyř funkčních genů může být v důsledku mutace snížena o 1, 2, 3 nebo 4 kopie genu (obr. 2). Nejčastěji se jedná o deleci funkčního genu, méně často poruchu syntézy globinového řetězce způsobuje bodová mutace.

α-talasémie minima nebo také tiché nosičství α-talasémie je způsobena delecí jednoho α-globinového genu. Většinou se neprojeví ani při klinickém vyšetření, ani při vyšetření krevního obrazu. Elektroforéza Hb je normální. Jedinou možností identifikace těchto jedinců je analýza DNA. Předpokládá se, že výskyt v České republice je častý [9].

α-talasémie minor (nosičství α-talasémie) je způsobeno delecí dvou genů, která může postihnout jeden chromozom (αα/--, cis forma), nebo jeden gen na každém chromozomu (α-/α, trans forma). Nosičství α-talasémie se může manifestovat mírnou anémií, mikrocytózou a hypochromázií erytrocytů (tab. 1). Na rozdíl od pacien-tů s β-talasémií minor nedetekujeme při vyšetření hemoglobinového spektra zvýšenou hladinu HbA₂ [10].

Ztráta tří funkčních genů pro α-globinový řetězec způsobuje nadbytek β-globinových řetězců, které spontánně agregují do tetramerů (β4). Výsledkem je HbH, který je nestabilní a má vysokou afinitu ke kyslíku. Pacienti s HbH bývají symptomatičtí již při narození, protože α-globin je součástí i HbF. Po narození proto bývá přítomná anémie a ikterus. Intrauterinně volné γ řetězce agregují do tetramerů (Hb Bart‘s), při elektroforéze Hb v prvních týdnech života je jeho frakce detekovatelná v koncentraci 20–40 %. Pacienti jsou postiženi mírnou až středně těžkou anémií (70–100 g/l), v dospělosti se manifestují i důsledky chronické hemolýzy – hepatosplenomegalie, ikterus, cholecystolitiáza. Dysregulace metabolismu železa (Fe) u těchto pacientů vede v pozdějším věku k hemosideróze jater a myokardu i přesto, že většina pacientů nevyžaduje transfuze erytrocytárních koncentrátů [10, 11, 12].

α-talasémie major je důsledkem delece všech čtyř genů pro α-globinový řetězec. Je neslučitelná s extrauterinním životem. Již intrauterinně totiž dochází k tvorbě Hb Bart‘s, který má desetinásobně vyšší afinitu ke kyslíku. Chronická hypoxie způsobuje závažné poruchy vývoje plodu a v důsledku srdečního selhávání vede k prosáknutí všech tkání (fetální hydrops) [9]. Většina plodů umírá intrauterinně. V literatuře bylo popsáno několik případů živě narozených dětí, které však umírají během prvních hodin života [13]. Současně dochází k ohrožení života matky toxémií, polyhydramnionem, akutním hemoragickým šokem aj. [10, 14].

β-TALASÉMIE

Gen pro β-globinový řetězec (HBB) je lokalizovaný na chromozomu 11 v lokusu HBB pouze v jedné kopii (na rozdíl od genů pro α-globin), normální diploidní genotyp je tedy označen β/β. Na rozdíl od α-talasémií jsou β-globinové geny nejčastěji postiženy bodovými mutacemi, malými inzercemi, méně často pak rozsáhlými delecemi. Historicky byly β-talasémie děleny podle klinického průběhu na formu minor, intermedia a major. Zavedení DNA sekvenování identifikuje i pacienty s tzv. tichým nosičstvím β-talasémie. Tito pacienti mají v jednom genu pro β-globinový řetězec mutaci, která vede jen k velmi diskrétnímu snížení produkce β-řetězců, což se při vyšetření krevního obrazu neprojeví [10, 15].

Heterozygotní mutace postihující gen pro β-globinový řetězec vede k β-talasémii minor. Tito pacienti mají obvykle výraznou mikrocytózu, hypochromii erytrocytů, kompenzatorní erytrocytózu a mohou mít mírnou anémii. V nátěru periferní krve se vyskytují různé formy patologických tvarů erytrocytů (poikilocyty, eliptocyty, terčovité erytrocyty) a může být přítomné bazofilní tečkování. Většina nosičů β-talasemické alely má zvýšenou hladinu HbA₂ (tab. 1). U části pacientů je přítomná hepatomegalie a splenomegalie. Slezina je hmatná u méně než 20 % jedinců, při ultrazvukovém vyšetření mají tito pacienti slezinu větší o 29–67 % než zdravé kontroly [16, 17]. Naprostá většina pacientů během svého života nevyžaduje podání transfuze.

β-talasémie intermedia je definovaná závažnější anémií, než jakou nacházíme u pacientů s talasémií minor. K udržení stabilní hladiny hemoglobinu a kvality života pacienti nevyžadují pravidelnou substituci erytrocytárními koncentráty, na rozdíl od pacientů postižených talasémií major. U většiny pacientů s β-talasémií intermedia se hladina hemoglobinu pohybuje nad 70 g/l. Genotyp pacientů je značně heterogenní, od homozygotní formy mutací vedoucích k mírnému snížení syntézy řetězců až po dvojité heterozygotní mutace s různým dopadem na syntézu globinu [18, 19].

Klinická manifestace β-talasémie intermedia je velmi rozdílná – různě závažná anémie s charakteristickými talasemickými rysy (mikrocytóza, hypochromie, erytrocytóza, patologické morfologické odchylky erytrocytů v nátěru periferní krve). Pacienti s tímto typem talasémie i přes absenci chronické erytrocytární substituce trpí komplikacemi z přetížení Fe. Akumulace Fe je pravděpodobně způsobena alterací regulace příjmu Fe ze stravy. Klíčový význam má v tomto případě neefektivní erytropoéza, která přes dosud neobjasněnou signální dráhu snižuje hladinu hepcidinu s následným zvýšením příjmu Fe ze stravy [20, 21]. Přetížení Fe se u těchto pacientů objevuje o 10–20 let později než u pacientů s pravidelným podáváním transfuzí. V následujících letech lze očekávat, že intenzivní výzkum v oblasti terapeutických zásahů do regulace metabolismu Fe povede ke zlepšení prognózy pacientů.

U nosičů β-talasemické alely se můžeme setkat s klinickým obrazem talasémie intermedia také v případě, kdy současné postižení α-globinových genů (triplikace) prohloubí vzájemný nepoměr α- a β-globinových řetězců [22].

β-talasémie major je nejzávažnějším talasemickým syndromem, který je slučitelný s postnatálním životem. Absence nebo výrazné snížení produkce β-globinových řetězců je důsledkem přítomnosti homozygotní nebo dvojitě heterozygotní formy mutace HBB genu. Volné, nespárované α-řetězce jsou nestabilní, spontánně agregují do tetramerů a vytváří nerozpustná inkluzní tělíska, která poškozují erytroidní progenitory v kostní dřeni. Zralé erytrocyty uvolněné do cirkulace mají zkrácený životní cyklus a podléhají předčasnému rozpadu v monocyto-makrofágovém systému sleziny a jater [23]. Intrauterinně a během prvních měsíců života jsou homozygotní jedinci asymptomatičtí, protože dominantním hemoglobinem je HbF a jeho syntéza není ovlivněna. Při následném postnatálním fyziologickém snižování syntézy HbF a neadekvátním zvyšování HbA se objevuje závažná mikrocytární, hypochromní anémie. Naprostá většina pacientů je diagnostikovaná od 6. měsíce do 2 let věku.

Klinický obraz a laboratorní nálezy u pacientů s β-talasémií major jsou kombinací čtyř patologických jevů – anémie, chronické hemolýzy, expanze erytropoézy a zvýšeného obratu Fe. Mikrocytární anémie je závažná, při diagnóze se u pacientů hladiny Hb pohybují nezřídka mezi 20–30 g/l, v nátěru periferní krve pozorujeme kromě mikrocytů (střední objem erytrocytů pod 65 fl) i výraznou anizocytózu a četné morfologické odchylky tvaru erytrocytů – terčovité erytrocyty, eliptocyty, jaderné erytrocyty (obr. 3). Bývá také přítomno bazofilní tečkování. Osmotická rezistence erytrocytů je zvýšená [24]. Chronická hypoxie způsobuje extramedulární expanzi erytropoézy – v játrech, slezině, ledvinách a také tumoriformních masách v mediastinu nebo retroperitoneu [25]. Kostní abnormality jsou dalším důsledkem expanze erytropoézy. Nejznatelnější jsou v obličeji – prominence a zvětšení maxily, relativně malý nos a vystupující horní řezáky (facies talasemica). V plochých kostech lebky se rozšiřuje dřeňová dutina a ztenčuje se kompakta kosti. Při vyšetření kostní dřeně talasemických jedinců nacházíme typickou erytroidní hyperplazii (poměr myeloidní a erytroidní řady může dosahovat poměru 1:20, zatímco u zdravých lidí se tento poměr pohybuje 1,5–3:1) [11]. Chronicky probíhající hemolýza se projevuje ikterickým zbarvením kůže a sklér, splenomegalií s hepatomegalií a tvorbou žlučových kamenů.

Zvýšený obrat Fe při expanzi erytropoézy a exogenní přívod Fe transfuzemi mají za následek poruchu funkce životně důležitých orgánů. Sekundární hemosideróza postihuje zejména játra, slezinu, myokard a endokrinní žlázy. U části pacientů zejména v rozvojových zemích je hepatopatie dále zhoršovaná koincidencí talasémie s infekční virovou hepatitidou B nebo C [10, 11]. Kardiální postižení se projevuje poruchami srdečního rytmu, ischemickou chorobou srdeční, dilatací levé komory a srdečním selháváním, které je nejčastější příčinou úmrtí pacientů [26]. Endokrinopatie zahrnují hypogonadismus (40–55 %), růstovou retardaci (33 %), diabetes mellitus (6–13 %), hypothyreózu a hypoparathyreózu (10–11 %). Časně zahájená chelatační léčba zamezí progresi postižení, není však dosud jasné, jestli již vzniklé změny jsou reverzibilní [27, 28]. Kvalitu života pacientů s talasémií major výrazně ovlivňuje bolest. Multicentrická prospektivní studie s účastí 258 subjektů dokumentuje negativní vliv bolesti na kvalitu života jednotlivce. 81 % pacientů pociťovalo v posledním roce bolesti. Nejčastěji se jednalo o bolesti hlavy, střední a dolní části zad a bolesti nohou. Při regresní analýze výskyt bolesti koreloval s věkem, ne však s tíží anémie, typem talasémie, počtem transfuzí, chelatační léčbou ani kostní denzitou [29].

DIAGNOSTIKA TALASÉMIÍ V ČESKÉ REPUBLICE

Typické nálezy v krevním obraze a nátěru periferní krve, jak byly popsány výše, jsou diagnosticky cenné, je však třeba je doplnit o další speciální hematologické a molekulárně genetické metody k potvrzení diagnózy. Mezi nejrozšířenější metody patří elektroforéza Hb, pomocí které lze identifikovat pacienty s abnormálním hemoglobinovým spektrem (obr. 4). Další používanou metodou je chromatografické stanovení hladiny HbA₂, která může být až dvojnásobně zvýšená u pacientů s β-talasémií minor, někteří z těchto jedinců mají zároveň zvýšenou frakci HbF, kterou lze poměrně přesně kvantifikovat pomocí metody alkalické denaturace. U homozygotů pro β⁰-talasémii detekujeme pouze HbF a případně normální nebo jen mírně zvýšený HbA₂. Na molekulární úrovni lze prokázat bodové mutace v rámci HBB genu pomocí Sangerova sekvenování. Deleční formy β-talasémií analyzujeme pomocí metody MLPA (Multiplex Ligation Probe Amplification). Dosud již bylo identifikováno přes 300 delečních a bodových mutací vedoucích k β-talasémii.

U pacientů s inaktivací tří α-globinových řetězců lze prokázat precipitovaný HbH v erytrocytech inkubací s briliant-kresylovou modří, po obarvení můžeme pozorovat v erytrocytech inkluze tvořené shlukem volných β-globinových řetězců. Kauzální mutace způsobující α-talasémie se detekují pomocí molekulárně genetických metod. Většina mutací má charakter delecí (ztráta určitého úseku DNA), k jejich potvrzení se používá nejčastěji metoda MLPA nebo multiplexní polymerázová řetězová reakce. Nedeleční formy α-talasémií způsobené bodovou mutací v HBA genu lze detekovat podobně jako u β-talasémií pomocí Sangerova sekvenování.

LÉČBA

Pacienti s talasémií minor většinou nevyžadují žádnou léčbu. Zejména v zemích, kde se nosičství talasémie vyskytuje minoritně (včetně České republiky), jsou často tito pacienti mylně léčeni preparáty Fe. Mikrocytární a hypochromní anémie je v tomto případě považována za anémii sideropenickou. Nosičství talasémie je pak diagnostikované až při neadekvátní odpovědi na tuto léčbu. Základem terapie těžších forem β-talasémie je substituce erytrocytárními koncentráty. Pacienti s β-talasémií intermedia vyžadují léčbu transfuzemi erytrocytů v dětství a v době dospívání jen ojediněle a k pravidelné substituční terapii, pokud vůbec musí být zahájena, dospějí až po ukončení druhé dekády života. Nemocní s β-talasémií major zahajují pravidelnou transfuzní léčbu většinou ihned po stanovení diagnózy, tedy v časném dětství. Časové rozmezí podávání jednotlivých erytrocytárních koncentrátů je 2–4 týdny.

Pravidelný přívod Fe transfuzemi a neefektivní erytropoézou zprostředkovaná hyperabsorpce Fe u pacientů s talasémií intermedia a talasémií major způsobují sekundární hemosiderózu [30, 31]. Klíčovou roli v tomto procesu sehrává molekula hepcidinu, hlavní regulační protein metabolismu Fe v lidském těle. Suprese syntézy hepcidinu erytropoetickou aktivitou kostní dřeně je pravděpodobně nadřazená signálům o stavu zásob Fe v organismu [32]. Toto snížení hladiny hepcidinu je zodpovědné za přetížení Fe u pacientů s talasémií intermedia, kteří nejsou závislí na transfuzní terapii [21]. Na druhé straně u pacientů s β-talasémií major je primární příčinou přetížení Fe pravidelné podávání erytrocytárních koncentrátů. Hladiny hepcidinu u těchto pacientů jsou vyšší než u pacientů s talasémií intermedia, což je pravděpodobně způsobeno supresivním efektem podávaných transfuzí na erytropoetické signály kostní dřeně účastnících se regulace syntézy hepcidinu [33]. Alterace metabolismu Fe i přes absenci klinických příznaků byla popsána i u nositelů talasemické alely [34, 35]. Pacienti s laboratorními nebo klinickými známkami přetížení Fe proto vyžadují podávání chelatačních látek k vyvázání nadbytečného Fe. V praxi jsou používány 3 typy chelatačních látek: deferoxamin, deferiprone, deferasirox. Indikace k podávání jednotlivých preparátů závisí zejména na věku pacienta a toleranci jednotlivých léků.

Léčba přidružených komplikací u pacientů s talasémií vyžaduje multidisciplinární přístup zahrnující péči kardiologickou, endokrinologickou, ortopedickou a chirurgickou.

Kurativní léčbou talasémie jsou transplantace kmenových buněk krvetvorby (HSCT) a genová terapie. První HSCT byla provedena již v roce 1982 a od té doby byla využita k léčbě talasémie u více než 3000 pacientů [36, 37]. Overall event-free survival je 80–97 % v závislosti na pokročilosti onemocnění. Nejvhodnějším dárcem je zdravý HLA shodný sourozenec [38]. Genová terapie talasémie je pak jedinou možností kurativní léčby pro pacienty, kteří nenajdou vhodného dárce k transplantaci. S úspěchem byla poprvé použita u pacienta s nosičstvím β-talasémie v kombinaci s hemoglobinopatií HbE v roce 2010. Celkem nyní probíhají tři klinické studie zahrnující 7 pacientů, u všech byl použitý lentivirový vektor se schopností začlenit funkční gen pro β-globinový řetězec do genomu pacienta. Tato léčba je zatím experimentální, protože chybí dostupné informace o vlivu zásahu do genetické informace pacientů na mutagenezi [39].

ZÁVĚR

V České republice je onemocnění talasémií relativně vzácnou příčinou mikrocytární anémie v dětské populaci. S rozšiřující se migrační vlnou lze však očekávat nárůst diagnostikovaných pacientů – zejména pacientů s nosičstvím talasemické alely. Pacienti s mikrocytární anémií, jejíž příčinou není sideropenie a která nevykazuje adekvátní odpověď na léčbu preparáty železa, by proto měli být podrobněji hematologicky vyšetřeni ve specializovaném centru. S nárůstem migrace v Evropě dále také souvisí potřeba prenatálního vyšetření, pokud existuje podezření na výskyt hemoglobinopatie v rodině.

MUDr. Lucie Sulovská, Ph.D.

Dětská klinika

FN a LF UP

I. P. Pavlova 6

775 20 Olomouc

e-mail: luciesulovska@email.cz