Komplementový systém I: vrozené poruchy komplementové kaskády vyjma hereditárního angioedému

Overview

Komplementový systém je tvořen souborem více než 50 solubilních a membránově vázaných proteinů. Tvoří jednu ze základních humorálních složek vrozeného imunitního systému. Při jeho aktivaci dochází ke kaskádovitému štěpení jednotlivých jeho složek na menší fragmenty, což nakonec vyústí v tvorbu membránu atakujícího komplexu a lýze cílové buňky. Mezi hlavní funkce komplementového systému patří opsonizace, chemotaxe a odstraňování imunokomplexů a apoptotických buněk.

Vrozené poruchy komplementového systému jsou velmi vzácné. Pacienti s těmito defekty jsou náchylní k rekurentním infekcím způsobeným převážně obalenými mikroorganismy (pneumokoky, meningokoky, hemofily, stafylokoky) a u většiny z nich se během života rozvine systémové autoimunitní onemocnění (nejčastěji připomínající systémový lupus erythematodes). Sekundární snížení jednotlivých složek komplementové kaskády může být způsobeno jeho sníženou produkcí v játrech, excesivní nebo protrahovanou aktivací imunitního systému u různých imunopatologických stavů, nebo tvorbou autoprotilátek proti složkám komplementu. Mezi základní terapeutické přístupy u pacientů s vrozenými poruchami komplementového systému patří vakcinace proti meningokokům, pneumokokům, hemofilům a antibiotická profylaxe.

Klíčová slova:

komplementový systém – vrozené poruchy komplementu – opouzdřené bakterie – autoimunitní choroby

ÚVOD

Komplementový systém představuje jednu ze základních humorálních složek vrozeného imunitního systému. Je tvořen souborem více než 50 solubilních a membránově vázaných proteinů, kam patří složky aktivace či regulace komplementového systému nebo jeho receptory [1]. Klíčovými složkami komplementové kaskády je 9 proteinů, které se označují C1–C9. Při aktivaci komplementu dochází ke kaskádovitému štěpení jednotlivých složek komplementu na menší fragmenty, které vykazují různé fyziologické funkce.

Komplement je aktivován klasickou, alternativní nebo lektinovou cestou. Úvodní fáze aktivace jednotlivých komplementových drah se různí až do okamžiku vzniku C3-konvertázy. Další průběh aktivace komplementové kaskády je již společný (tab. 1). Výsledkem aktivace celé komplementové kaskády je vznik tzv. membránu atakujícího komplexu (MAC; tvořen komplexem C5b-C9), který se zanoří do lipidové membrány cílové buňky, která je na základě porušení osmotického gradientu lyzována. Jednotlivé štěpné fragmenty komplementové kaskády, které vznikají během procesu aktivace komplementu, se uplatňují jako opsonizační (C3b) nebo chemotaktická (C3a, C5a) činidla, vykazují prozánětlivou aktivitu (C3a, C5a) a podílejí se na odstraňování imunokomplexů (C3b, C4b). K aktivaci komplementové kaskády dochází na bakteriálních buňkách, ale také na buňkách našemu tělu vlastních (např. nádorově změněných). Proto je tento aktivační proces striktně regulován pomocí řady solubilních i membránově vázaných proteinů, aby nedošlo k nežádoucí aktivaci komplementové kaskády s následným poškozením organismu.

K poruše komplementového systému může dojít buď v důsledku vrozené nebo získané poruchy tvorby, nebo funkce některé ze složek komplementu nebo jejich regulačních proteinů, či sekundárně v rámci onemocnění doprovázených porušenou aktivací komplementu nebo tvorbou inhibitorů některých složek komplementové kaskády.

VROZENÉ DEFICIENCE JEDNOTLIVÝCH SLOŽEK KOMPLEMENTOVÉ KASKÁDY

Vrozené poruchy imunitního systému (z anglického „inborn errors of immunity“; IEI) se dnes podle nejnovější IUIS klasifikace člení do 10 skupin, přičemž skupina č. 8 je tvořena právě vrozenými poruchami komplementového systému (tab. 2). Obsahuje celkem 30 nozologických jednotek, které jsou způsobeny 36 popsanými genetickými mutacemi [2]. Kongenitální deficience komplementového systému patří obecně mezi velmi vzácná onemocnění s prevalencí 0,03 % [1]. Výjimkou je deficience MBL s prevalencí kolem 5 % a deficience C4A nebo C4B izotypu C4 složky komplementu s prevalencí 11−22 %, resp. 30−45 %) [3].

Deficience složek klasické cesty aktivace  komplementu

Celosvětově bylo popsáno dohromady kolem 100 pacientů, kteří trpí deficiencí C1q, C1r, C1s nebo C4 složky klasické cesty aktivace komplementu. Častější je deficit C2 složky komplementu s incidencí 1:20 000 pacientů. Nejvíce zastoupený je pak deficit izotypu C4A nebo C4B složky komplementu s incidencí 1:250 pacientů [3].

Část pacientů s homozygotní poruchou některé ze složek klasické cesty aktivace komplementu může mít pozitivní autoprotilátky, a to zejména antinukleární faktor (ANA) a protilátky proti dvouvláknové DNA (anti-dsDNA). U většiny těchto pacientů dochází během života k rozvoji imunokomplexových onemocnění, která nejčastěji připomínají nebo splňují diagnostická kritéria pro systémový lupus erythematodes (SLE-like, případně SLE). Nicméně se u nich mohou rozvinout i další autoimunitní onemocnění, jako je revmatoidní artritida, dermatomyositida, Henochova-Schönleinova purpura nebo glomerulonefritida. Riziko rozvoje autoimunitního onemocnění je největší u pacientů s C1q, C1r, C1s a kompletní C4 deficiencí, menší pak u pacientů s kompletní C2 deficiencí [3]. Kromě příznaků autoimunizace jsou pacienti náchylnější k infekcím způsobeným obalenými mikroorganismy. Asi u poloviny těchto pacientů se objevují těžké bakteriální infekce (meningitidy, pneumonie, osteomyelitidy nebo septikémie) [4]. Recentní studie zkoumající klinické a genetické spektrum 107 pacientů s různými hemizygotními, homozygotními nebo heterozygotními mutacemi jednotlivých složek komplementového systému u celkem 14 dotčených genů potvrdila, že pacienti s deficiencí komplementového systému jsou ohroženi infekcemi způsobenými omezeným portfoliem pyogenních bakterií, a to zejména Neisseria meningitidis a Streptococcus pneumoniae [5]. Pacienti s heterozygotní C2 nebo C4 deficiencí bývají obvykle asymptomatičtí [5].

Deficience složek alternativní cesty aktivace komplementu

Properdin je pozitivní regulátor alternativní cesty aktivace komplementu, který stabilizuje C3-konvertázu. Porucha properdinu je jako jediná ze složek komplementové kaskády přenášena recesivní formou X-vázané dědičnosti. Existují tři formy deficience properdinu, a to kompletní deficience (typ I), částečná deficience (typ II), nebo jeho porušená funkce při normální koncentraci (typ III). Jedná se o vzácné onemocnění, které predisponuje pacienty ke zvýšené náchylnosti k infekcím způsobeným Neisseria meningitidis. Pacienti jsou ohroženi výrazně vyšším rizikem rozvoje diseminovaných fulminantních meningokokových infekcí v porovnání s ostatní populací, které se objevují především v adolescenci [6].

Pacientů s deficiencí složky C3 a jejích regulátorů (faktoru H a I) bylo celosvětově popsáno jen několik málo desítek. U pacientů s deficitem C3 složky komplementu se vyskytují těžké recidivující infekční komplikace způsobené převážně opouzdřenými mikroorganismy, jako je Haemophilus influenzae, Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus nebo Neisseria meningitidis [4]. Tyto infekce se většinou objevují v brzkém věku a mívají rekurentní charakter. Pacienti s deficiencí faktoru I trpí častějším a závažnějším průběhem infekcí v porovnání s pacienty s deficiencí faktoru H, ale příčina tohoto rozdílu není jasná [4]. U některých pacientů se může objevit také membranózní glomerulonefritida, zatímco rozvoj SLE-like klinických příznaků není tak častý [3].

Deficience složek lektinové cesty aktivace komplementu

Manózu vázající lektin (MBL) je jedním z proteinů akutní fáze, který je syntetizován v játrech. Je kódován genem MBL-2, který se nachází na 10. chromosomu [7]. Tvoří důležitou složku humorální části vrozeného imunitního systému. Kromě aktivace komplementu lektinovou cestou působí jako opsonin, má zřejmě modulační vliv na průběh některých infekčních a autoimunitních onemocnění, přispívá k odstraňování alergenů a účastní se apoptózy [8]. Deficience MBL je vůbec nejčastější deficiencí konkrétní molekuly imunitního systému, protože heterozygotní deficit MBL postihuje až 30 % dospělé bělošské populace a homozygotní deficit MBL dalších 5 % [9].

Klinická signifikance přítomnosti MBL deficience zůstává i přes intenzivní výzkum kontroverzní. Některé studie ukazují, že snížení hladiny MBL se může podílet na zvýšené frekvenci infekcí zejména v dětském věku [10−12]. Například nízké hladiny MBL byly dávány do souvislosti s náchylností k meningokokovým infekcím u dětí zejména v prvních 2 let života [1, 13]. Jiné studie zase prokázaly význam detekce hladin MBL ve vztahu k recidivujícím infekcím také v dospělosti [4, 14], přičemž recentní rozsáhlá populační studie toto 
nepotvrdila [9]. Je tedy možné, že k manifestaci imunodeficitu by mohlo docházet při současné přítomnosti další poruchy funkce imunitního systému, i když ani tato hypotéza není pravděpodobně zcela přesná. Na jedné straně bylo totiž publikováno, že závažnější infekce byly častější u pacientů s kombinovanou imunodeficiencí (selektivní IgA deficiencí a deficitem některé IgG podtřídy nebo deficiencí MBL) [15], na druhé straně však bylo popsáno, že současný výskyt deficience IgG podtříd a deficience MBL pacienty ke zvýšené frekvenci respiračních infekcí nepredisponuje [16, 17]. Snížená tvorba MBL by však mohla souviset se zhoršením příznaků již stávající klinicky významné poruchy funkce imunitního systému. Například snížení tvorby MBL predisponuje pacienty s diagnózou běžné variabilní imunodeficience (CVID) k tvorbě bronchiektázií, plicní fibrózy nebo respirační insuficience, nicméně nemá vliv na jejich další neinfekční komplikace [18]. Není také jasné, zda se MBL deficience nějak podílí na riziku rozvoje infekcí u imunosuprimovaných pacientů podstupujících chemoterapii [11].

Pro spíše asymptomatický fenotyp MBL deficience svědčí také to, že není uvedena mezi vrozenými poruchami imunitního systému v nejnovější IUIS klasifikaci [2]. Alely zodpovědné za nedostatečnou tvorbu MBL má ve svém genomu až třetina populace. Evoluční neutralita MBL2 genu tak naznačuje redundantní roli lektinové dráhy aktivace komplementu v obraně hostitele, což dále svědčí spíše pro omezený dopad deficitu MBL na snížení zdatnosti populace [19]. V posledních letech vyšla řada studií, které naznačovaly, že některé polymorfismy MBL2 genu mohou predisponovat pacienty k rozvoji některých intracelulárních infekcí, a že snížená koncentrace MBL může být dokonce protektivním faktorem rozvoje mykobakteriálních infekcí, jako je tuberkulóza nebo leishmanióza [20, 21]. To prokázaly i recentní metaanalýzy [22, 23], z nichž jedna navíc ukázala, že sérové koncentrace MBL by mohly být biomarkerem sloužícím k diagnostice plicní tuberkulózy [23]. Sérová koncentrace MBL byla totiž u pacientů s plicní tuberkulózou signifikantně nižší než u zdravých kontrolních osob. Nicméně pro potvrzení tohoto předpokladu je však třeba dalších studií. Stanovení definitivního konceptu role MBL v obranyschopnosti organismu je tedy ve světle dnešních poznatků značně obtížné.

Mezi další vzácné vrozené deficience komplementového systému patří deficience MBL asociované proteázy 1 (MASP1), která způsobuje 3MC (Malpuech, Michels, Mingarelli, Carnevale) syndrom, který je charakterizován faciální dysmorfií s rozštěpem rtu a patra, ale také postižením sluchu a kognitivních funkcí [24]. Deficience MBL asociované proteázy 2 (MASP2) bývá většinou asymptomatická, nicméně je rizikovým faktorem rozvoje febrilní neutropenie u dětí léčených chemoterapií [25]. Deficience fikolinu-3 predisponuje pacienty k rozvoji SLE [26].

Deficience terminálních složek aktivace komplementu

Deficience terminálních komponent komplementového systému (MAC, C5-C9) predisponují své nositele ke zvýšené náchylností k pyogenním infekcím způsobeným neisseriemi, a to zejména meningokoky. U pacientů s deficiencí MAC bývají meningokokové infekce sice rekurentní, ale spíše mírně probíhající s většinou nízkou úmrtností [27].

ZÍSKANÉ DEFICIENCE JEDNOTLIVÝCH SLOŽEK KOMPLEMENTOVÉ KASKÁDY

Sekundární deficience složek komplementu jsou poměrně časté, protože každý patologický proces, který vede k aktivaci komplementové kaskády, může vyústit v deficienci jednotlivých složek v důsledku jejich nadměrné konsumpce. Navíc se proti jednotlivým složkám komplementu mohou tvořit autoprotilátky, které neutralizují jejich funkci nebo s jejich funkcí interferují. Nejčastější příčinou sekundární deficience složek komplementového systému je však jeho snížená tvorba při poruchách jaterních funkcí nebo při ztrátách bílkovin.

Konsumpce složek komplementového systému nastává zejména u autoimunitních onemocnění. Příkladem mohou být imunokomplexová onemocnění (systémový lupus erythematodes, antifosfolipidový syndrom nebo urtikariální vaskulitida), ale také revmatoidní artritida, kryoglobulinémie, Henochova-Schönleinova purpura a granulomatóza s polyangiitidou. Dalším příkladem onemocnění, pro které je charakteristická konsumpce faktorů komplementu, je C3 glomerulopatie (C3G), poststreptokoková glomerulonefritida (PSGN), atypický hemolyticko-uremický syndrom (aHUS) a další mikroangiopatie. Stanovení koncentrace časných složek aktivace klasické cesty aktivace komplementu (C1q, C3, C4, někdy i C2) je užitečné pro diferenciální diagnostiku a monitorování aktivity těchto onemocnění [28].

Mezi nejdůležitější autoprotilátky namířené proti složkám komplementové kaskády patří autoprotilátky proti C1q složce komplementu (anti-C1q), faktoru H (anti-CFH), C1 inhibitoru (anti-C1-INH) nebo tzv. C3 nefritický faktor (C3Nef). Klinicky nejvýznamnějšími jsou autoprotilátky anti-C1q. Tyto autoprotilátky, které se vyskytují u významné části pacientů s diagnózou SLE, jsou asociovány s proliferativní lupusovou nefritidou, ale také urtikariální vaskulitidou [3]. C3Nef představuje autoprotilátku namířenou proti C3-konvertáze, kterou stabilizuje a neumožňuje její rozpad, proto dochází k protrahovanému štěpení C3 složky komplementu, což vede k její konsumpci. Vyskytuje se u pacientů s parciální lipodystrofií a určitým typem mesangioproliferativní glomerulonefritidy [29, 30]. Někteří pacienti se získaným angioedémem (AAE) mají pozitivní anti-C1-INH protilátky, které zvyšují konsumpci nebo blokují účinek C1-inhibitoru [31]. Protilátky anti-CFH se vyskytují u některých pacientů s atypickým hemolyticko-uremickým syndromem (aHUS) nebo s C3 glomerulopatií [32].

DIAGNOSTIKA A LÉČBA PORUCH JEDNOTLIVÝCH SLOŽEK KOMPLEMENTOVÉ KASKÁDY

Prvním krokem při imunologickém vyšetření zaměřeném na komplementový systém bývá funkční vyšetření aktivace celé komplementové kaskády pomocí alternativní a klasické cesty aktivace komplementu. V případě odhalení poruchy některé z aktivačních drah se následně stanovují koncentrace jednotlivých složek komplementové kaskády. Při potvrzení deficitu některé složky komplementu je možné doplnit také vyšetření genetické. Funkční vyšetření C-inhibitoru se provádí při podezření na diagnózu hereditárního angioedému (HAE). Jednotlivé složky komplementového systému se také chovají jako proteiny akutní fáze a při infekci se jejich koncentrace zvyšuje.

Mezi jednotlivými poruchami složek komplementu neexistují významné rozdíly v terapeutickém přístupu. Pacientům je obecně doporučováno očkování namířené proti meningokokovým, pneumokokovým a hemofilovým infekcím. V případě recidivujících infekcí i navzdory vakcinaci je vhodné přistoupit k antibiotické profylaxi pomocí penicilinových nebo makrolidových antibiotik. Asi čtvrtina pacientů musí být vzhledem k autoimunitním komplikacím zaléčena imunosupresivy [33].

KAZUISTIKA

Pacient s homozygotní deficiencí C2 složky komplementu

Dnes šestadvacetiletý pacient se narodil v termínu z fyziologické gravidity s nekomplikovaným poporodním průběhem. Bratr matky pacienta zemřel na bronchopneumonii ve věku 9 měsíců, ostatní rodinná anamnéza byla bezvýznamná.

Pacient byl poprvé imunologicky vyšetřen ve věku 11 měsíců, protože v 5 měsících prodělal purulentní pneumokokovou meningitidu, v 8 měsících pneumokokovou artritidu a osteomyelitidu pravého hlezna a následně byl hospitalizován poprvé pro otitis media. Při vstupním imunologickém vyšetření bylo zjištěno snížení koncentrace celkových imunoglobulinů ve třídě IgA (0,08 g/l; normální rozmezí 0,22–1,05 g/l) a snížení koncentrace C1q složky komplementu (58,4 mg/l; normální rozmezí 100–250 mg/l). Počty základních lymfocytárních subpopulací, koncentrace ostatních imunoglobulinů a dalších vyšetřených složek komplementové kaskády (C3, C4, C1 inhibitoru) byly v normě. Následně bylo opakovaně prokázáno porušení klasické cesty aktivace komplementu (CH50 ∀ 0 %; referenční rozmezí 50–150 %). Protože alternativní cesta aktivace komplementu byla v normě, byly došetřeny koncentrace jednotlivých časných složek klasické cesty aktivace komplementu (C1q, C1a, C4 a C2) a takto byl v jeho dvou letech odhalen deficit složky C2. Genetické vyšetření u něj prokázalo homozygotní deficit C2 složky komplementu (delece 28 bp zasahující 9 bp na 3´ konci exonu 6 a 19 bp na 5´ konci intronu 6) a nosičství defektní C2 alely u obou jeho rodičů.

Pacient podstoupil všechna pravidelná očkování neživými vakcínami včetně vakcíny proti meningokokovi. Během následujícího období dětství a dospívání trpěl především na recidivující a komplikované otitidy s nutností opakovaných hospitalizací a paracentéz, kterých za život prodělal více než dvacet. Proto byl také opakovaně zajišťován antibiotickou profylaxí. V sérologickém obraze bylo prokázáno občasné snížení koncentrace IgG2 podtřídy IgG imunoglobulinů, což by mohlo přispívat k recidivujícím otitidám. Z dalších infekcí prodělal bronchopneumonii a nekomplikovanou varicelu. V období puberty a rané dospělosti byl celkem bez obtíží, trpěl jen na běžná nekomplikovaná nachlazení. Ve 14 letech se však u něj objevil celotělový nesvědící erytém, kdy kožní biopsie prokázala postižení cév svědčící pro autoimunitní proces charakteru SLE. Proto byl stav uzavřen jako kožní forma SLE, která byla po dohodě s revmatology zaléčena jen lokálními kortikoidními mastmi bez nutnosti systémové imunosupresivní léčby. Pacient měl opakovaně negativní autoprotilátky typické pro SLE, v současné době je pravidelně sledován a je dlouhodobě bez výraznějších potíží.

ZÁVĚR

• Kongenitální deficience jednotlivých složek komplementové kaskády jsou velmi vzácné.

• U většiny těchto pacientů se během života rozvine systémové autoimunitní postižení nejčastěji připomínající systémový lupus erythematodes. Asi polovina pacientů je ohrožena zejména meningokokovými a pneumokokovými infekcemi.

• Kauzální léčba příčiny těchto genetických defektů není zatím možná. Pacienti jsou zajištěni antibiotickou profylaxí v případě recidivujících infekcí, nebo imunosupresivní léčbou v případě rozvoje autoimunitního onemocnění.

• Kromě vrozených poruch složek komplementové kaskády musíme myslet i na jejich získané formy, které vznikají v důsledku snížení tvorby složek komplementu při postižení jater, konsumpci složek komplementu při jeho nadměrné, dlouhotrvající aktivaci nebo jejich ovlivněním autoprotilátkami namířenými proti nim.

Korespondující autorka:

MUDr. Zita Chovancová, Ph.D.

Ústav klinické imunologie a alergologie

Fakultní nemocnice u sv. Anny v Brně

Pekařská 664/53

656 91 Brno

e-mail: zita.chovancova@fnusa.cz