Trombotické mikroangiopatie: trombotická trombocytopenická purpura (TTP) a hemolyticko-uremický syndrom (HUS). Morfologie, diferenciální diagnóza a patogeneze

Overview

Trombotické mikroangiopatie jsou charakterizované výskytem trombů v cévách malých kalibrů spolu s hemolytickou anémií, trombocytopenií a poškozenými erytrocyty v periferní krvi. Skupina zahrnuje etiologicky rozdílné nemoci, které sdílí stejné histomorfologické charakteristiky. Diferenciální diagnóza mezi trombotickou trombocytopenickou purpurou a atypickým hemolyticko-uremickým syndromem po dlouhou dobu stála spíše na přesvědčení jednotlivých specialistů než na přesně definovaných kritériích. Během posledního desetiletí vedly objevy v biologii von Willebrandova faktoru spolu s detailnější znalostí funkce komplementu k bližšímu pochopení některých vztahů ovlivňujících vznik a průběh těchto nemocí.

Klíčová slova:
TTP – von Willebrandův faktor – ADAMTS13 – HUS – komplement – faktor H

Trombotické mikroangiopatie (TMA) představují klinicko-patologický syndrom, který je klinicky charakterizovaný výskytem trombů v cévách malých kalibrů v různých orgánech, akutní (mikroangiopatickou) hemolytickou anémií, poškozenými erytrocyty (schistocyty) a trombocytopenií v periferní krvi. U většiny pacientů jsou během onemocnění různou intenzitou postiženy ledviny.

V tabulce  1 jsou shrnuty klinicko-patologické kategorie, které mají jako součást projevů trombotickou mikroangiopatii. Zahrnují hemolyticko-uremický syndrom (HUS) doprovázející infekci především enterohemoragickými sérotypy E. coli, dále tzv. atypický HUS (sporadicky se vyskytující bez vztahu ke střevní infekci, aHUS), tromboticko-trombocytopenickou purpuru (TTP), trombotické stavy komplikující průběh těhotenství a období porodu, trombotické stavy vznikající v průběhu autoimunních onemocnění (SLE, systémová sklerodermie) a v neposlední řadě trombotické stavy, které mohou doprovázet projevy akcelerované/maligní hypertenze nebo jsou komplikací po podávání některých léků.

Pro všechny vyjmenované kategorie je společné významné poškození endotelu malých cévních kalibrů (v ledvinách jde o glomerulární kapiláry, arterioly a malé interlobulární arterie), bez zánětlivého poškození cévní stěny (tj. bez morfologických projevů vaskulitidy).

Morfologický obraz trombotické mikroangiopatie v ledvinách

Základním charakteristickým rysem, který spojuje všechny v tabulce 1 vyjmenované kategorie charakterizované trombotickou mikroangiopatií, je významné poškození endotelu drobných cévních kalibrů (malých svalových arterií, arteriol a kapilár). Na významné poškození endotelu navazují další morfologické znaky, které jsou velmi podobné nebo přímo stejné u různých diagnostických kategorií ve skupině TMA. Proto na základě izolovaného histologického vyšetření nelze jednoznačně stanovit příčinu TMA. Přestože v názvu afekce je trombotická léze, může ve vyšetřované biopsii trombóza chybět (zvl. při eklampsii dominuje poškození endotelu bez vzniku trombóz). Histologicky zřejmé poškození může být izolované na glomeruly, arterie nebo arterioly. Nejčastěji je možné pozorovat různé kombinace spolu se sekundárním postižením intersticia, které vždy doprovází afekce glomerulů a cév. Alterace endotelu je z počátku charakterizovaná zduřením endotelií v kapilárách glomerulárních trsů, které se ve světelné mikroskopii projeví zesílením kapilární stěny. Glomeruly jsou zvětšené, s normální mesangiální i endokapilární buněčností. Imunofluorescenční vyšetření je negativní. V ultrastruktuře je charakteristickým znakem rozšíření subendoteliálního prostoru. Těžší poškození doprovázejí trombotické uzávěry, jejichž lokalizace je určující pro další morfologické změny ve tkáni. Je-li trombóza přítomná ve vas efferens, je postižený glomerulus překrvený, s dilatovanými kapilárami (obr. 1) a morfologickými změnami, které mohou zahrnovat až hemoragickou nekrózu (tzv. apoplexia glomeruli). Je-li trombóza lokalizována ve vas afferens, je glomerulus ischemicky kolabovaný se svráštělými uzavřenými kapilárními kličkami a se širokým močovým prostorem (obr. 2). Trvá-li poškození endotelu glomerulů několik dnů až týdnů, začne se v paramesangiální oblasti formovat interpozice mesangia a vytváří se druhá (vnitřní) glomerulární bazální membrána, což se ve světelné mikroskopii projeví jako dvojkontura (obr. 3). Součástí glomerulárního postižení může být také mesangiolýza. Arterioly kromě trombů mohou vykazovat morfologii fibrinoidní nekrózy, která v hilu glomerulu může přecházet na přilehlou část glomerulárního trsu. Pro postižení svalových arterií je typické mukoidní prosáknutí intimy (tzv. intimální mukoidní hyperplazie, obr. 4). Těžké postižení arterií může vyústit až v ložiskové nekrózy kůry. Významné poškození glomerulů vede k následnému poškození intersticia. Protože cévní zásobení ledviny je konečné, bez kolaterál, všechny tubuly a obecně tubulointersticium je zásobované z vas efferens. Proto se musí každý výpadek funkce glomerulu projevit ischémií příslušného nefronu, tj. morfologickým obrazem nejprve akutního tubulárního poškození (nebo dřívějším termínem akutní tubulární nekrózou), později tubulární atrofií. Poškozená tkáň ledviny se hojí jizvením; ischemické kolabované glomeruly vyvinou globální sklerózu s vazivovou obliterací močových prostorů, tubuly podlehnou atrofii a v okolním intersticiu vzniká fibróza. Rozsah akutního i chronického postižení je určující v rozvaze o budoucí úpravě funkce ledvin.

Typický HUS

Nejběžnějším a také nejlépe charakterizovaným onemocněním ve skupině TMA je tzv. typický HUS, který představuje nejčastěji komplikaci průjmového onemocnění způsobeného infekcí toxin-produkujícími kmeny E. coli (O157:H7). Postihuje převážně děti a představuje cca 90 % ze všech případů HUS. Onemocnění má inkubační dobu dlouhou 1–7 dní, poté dochází k bolestem břicha s průjmem, který se po 1–3 dnech stává krvavým. Za poškození endotelu jsou zodpovědné toxiny (shiga-like toxin1 a 2; Stx1, Stx2), které jsou produkovány některými sérotypy E. coli. Toxiny se během infekce dostávají přes epitel sliznice GIT do cirkulace, kde se pravděpodobně naváží na neutrofily a z cirkulace jsou „vychytávány“ vazbou na receptor (globotriaosylceramid, Gb3). Množství Gb3 receptoru je v cévách jednotlivých orgánů rozdílné a může definovat zranitelnost tkání ke vzniku mikrotrombóz (13). Endotel drobných cévních kalibrů má mnohem větší počet těchto receptorů než endotel velkých cév. Velké množství Gb3 receptorů bylo identifikováno v ledvinách, v endotelu glomerulárních kapilár i v mesangiálních buňkách (15). Navíc toxiny poté, co jsou pohlceny endocytózou,  intracelulárně inhibují syntézu bílkovin a vedou k destrukci endotelových buněk. Kromě toho Stx ovlivňují regulaci různých genů pro cytokiny a chemokiny a zdá se, že hrají klíčovou roli ve ztrátě tromborezistence, která nakonec vede k mikrovaskulárním trombózám (8). Pacienti, kteří se nakazili kmeny produkujícími Stx2, mají častěji HUS, než pacienti infikovaní bakteriemi produkujícími Stx1. Stx2 se pomalu váže na povrchový receptor Gb3 a hlavně velmi pomalu se z této vazby uvolňuje (12). Svojí stabilitou prohlubuje možné poškození endotelu. Protože pacienti s HUS při infekci E. coli nemají bakteriémii a endotel není poškozen bakteriemi, ale jejich toxiny, nedoporučuje se léčba ATB, při které hrozí vyplavení velkého množství toxinů z mrtvých bakterií a zhoršení stavu.

TTP a atypický HUS

Nejobtížnější problém v diferenciální diagnóze TMA představovali vždy pacienti s generalizovaným systémovým postižením, bez zřetelné vazby na infekci. Obecně platilo, že u žen s dominujícím postižení CNS jde o TTP a u pacientů, kde dominuje postižení ledvin, bylo onemocnění klasifikováno jako aHUS. Diagnostické zařazení stálo často na zkušenosti a rozhodnutí jednotlivých specialistů. Nebylo výjimečné, že pokud byl stejný pacient hospitalizován na nefrologii, měl aHUS, pokud přišel specialista hematolog, vedl pacienta jako TTP a pokud pacient podstoupil biopsii ledviny, bylo jeho onemocnění na patologii klasifikováno jako TMA nebo hybridním termínem TTP/HUS.

TTP (Moschcowitzova purpura)

Jde o  relativně vzácné onemocnění s incidencí 1,0–3,7 na milion (9), které postihuje převážně ženy (10 : 1). Chorobu poprvé popsal Eli Moschcowitz v roce 1924 u 16leté dívky, která po několika dnech na závažné komplikace zemřela (10). Onemocnění má obvykle náhlý začátek a může být pozorováno v širokém věkovém rozmezí, od malých dětí či novorozenců po 8. dekádu. Neléčené onemocnění má velmi vysokou mortalitu, která přesahuje 90 %. V klinickém obraze dominuje obvykle neurologické postižení. Neméně závažné jsou mikrotromby v myokardu a běžné je postižení ledvin s hematurií i proteinurií. Postižení ledvin bývá mírné a jen zřídka vede k nevratnému renálnímu selhání. V jakémkoli orgánu se mohou vyskytovat mikrotromby, které jsou tvořeny převážně shluky destiček a jen velmi malým množstvím fibrinu.

K přesnějšímu porozumění patogeneze vzniku onemocnění vedly studie funkce von Willebrandova faktoru (vWF) provedené v posledních letech (4, 17). LvWF je glykoprotein syntetizovaný buňkami endotelu a megakaryocyty, který podporuje adhezi a agregaci destiček v místech poškození cévní stěny. Po vyplavení vWF při poškození endotelu je globulární bílkovina vWF v blízkosti cévní stěny, pod povrchovým třením v krevním proudu, jakoby rozbalena a vytvoří se její vláknitá forma. Vláknité multiméry vWF tvoří v cévním lumen síť a tak jsou mnohem účinnější při zachytávání destiček. Síť multimerů vWF s destičkami vytvoří podklad umožňující vznik trombu. Za normálního stavu jsou vláknité multimery vWF na několika štěpných místech „rozstříhány“ proteolytickým enzymem ADAMTS13 (zkratka z: A Disintegrin And Metalloproteinase with ThromboSpodin type I) a tím je zabráněno nadměrné tvorbě trombotických cévních uzávěrů při náhradě poškozeného endotelu. Pokles aktivity ADAMTS13 pod 10 % normálních hodnot se projeví jako klinicky zjevné tromby s trombocytopenií.

Dosud byly rozpoznány dva typy poruch, které jsou příčinou nízkých hodnot ADAMTS13. Nejčastější jsou autoprotilátky proti tomuto enzymu, které vedou k inhibici jeho funkce a představují více než 90 % případů onemocnění. Druhou variantou je genetický defekt, mutace ADAMTS13 genu. Vrozený genový defekt odpovídá za popisy onemocnění u novorozenců a malých dětí. V současnosti bylo rozpoznáno více než 55 mutací a žádný z pacientů neměl tzv. null mutaci obou alel. Zdá se, že úplné chybění ADAMTS13 je neslučitelné se životem (7). Kokame se spolupracovníky identifikovali polymorfismy ADAMTS13 genu, které měly vliv na jeho funkci (6). Jestli polymorfismy představují adaptivní výhody, např. snížené riziko krvácení v souvislosti s úrazy či porody, není zatím objasněno.

Proces kroků zodpovědných za vznik autoprotilátek není, stejně jako u jiných autoimunních onemocnění, přesně znám. V případě TTP došlo k významnému nárůstu případů při léčbě preparátem ticlopidin, obvykle během měsíce po zahájení léčby (1).

Atypický HUS

Atypické formy HUS mohou být sporadické nebo familiární, často se opakují a vedou k selhání ledvin. V klinickém obraze není průjem nebo je jen krátkodobý, pravděpodobně jako následek trombů v mikrocirkulaci GIT. I když se aHUS může manifestovat v jakémkoli věku, nejčastější je v dospělosti. Během posledních několika let různé skupiny autorů přinášely důkazy o tom, že u části pacientů je predisponujícím faktorem onemocnění porucha regulace alternativní cesty komplementu.

Komplement  tvoří část vrozeného imunitního systému a představuje jeden z hlavních mechanismů protilátkově zprostředkované imunitní odpovědi. Komplementový systém zahrnuje více než 30 proteinů, které cirkulují v krvi. Základní koncept funkce komplementu je jednoduchý. Mnoho infekčních agens, zvl. bakterií, může být usmrceno, dojde-li k perforaci jejich buněčných membrán. Proděravění buněčných membrán je dosaženo aktivací s následným štěpením C3 a formací membránového lytického komplexu (membrane attack complex, MAC). Tato část komplementové kaskády, štěpení C3 a tvorba MAC, je společná pro všechny tři známé cesty aktivace komplementu (schéma 1). Nejdéle známou je klasická cesta komplementu, která je aktivována protilátkami. Druhou je lektinová cesta, která využívá tzv. mannose-binding lectin, který má podobnou prostorovou strukturu jako C1 a váže se na terminální mannosové skupiny na povrchu bakterií a některých virů. Aktivuje komplementovou kaskádu bez přítomnosti protilátek, s vynecháním C1 frakce a pokračuje stejně jako klasická cesta. Poslední je alternativní cesta, jejíž jednotlivé komponenty se nazývají faktory (B, D, P, H a I) a ke své aktivaci nepotřebují protilátky. Tato cesta je aktivována spontánně v plazmě (autoaktivace) a vede k útoku na všechny částice, membrány nebo buňky, které jsou vystaveny plazmě a přitom nemají speciální ochranu. Spontánní aktivace cesty, na jejímž konci je smrt buňky, vyžaduje nepřetržitý vysoce aktivní systém kontroly. Aktivovaný komplement je dvojsečná zbraň; na jedné straně velmi účinná obrana, na druhé straně velké nebezpečí pro vlastní tkáně. Proto existují rozpustné proteiny (faktor H, I) i na membránách vázané proteiny (CD46 neboli MCP), které slouží k regulaci, k zablokování nebo k rozštěpení produktů již probíhající aktivace. Jištění je několikanásobné a další aktivace vyžaduje spolupráci několika proteinů.

Když v roce 1981 Thompson a Winterborn popsali pacienta s aHUS a s nízkou hladinou C3 a faktoru H, dali impuls k dalším studiím o vztahu alternativní cesty komplementu a vzniku aHUS (16). Genetické studie v posledních 10 letech prokázaly u pacientů s aHUS mutace několika genů kódujících komplement regulující proteiny, které se účastní na kontrole klíčového enzymu aktivace C3-konvertázy C3bBb (5). U pacientů s genetickým nebo získaným defektem regulace těchto proteinů může po útoku dnes neznámého vyvolávajícího agens dojít k nadměrné aktivaci alternativní cesty komplementu. Při nadměrné aktivaci komplementu se vytvářejí aktivní molekuly, které významným způsobem poškozují endotel. Z neznámých důvodů je endotel glomerulů zvláště citlivý ke ztrátě regulace komplementu. Na těžké poškození endotelu tkáň reaguje vznikem trombů (z fibrinu a destiček) a morfologickými charakteristikami HUS. Nejvýznamnějším faktorem kontroly alternativní cesty komplementu je faktor H. Genetický defekt tohoto faktoru je nejčastějším známým predisponujícím faktorem vzniku aHUS. Postižení je obvykle nejtěžší v ledvinách, často vede k nevratnému selhání ledvin a prakticky vždy recidivuje po transplantaci ledviny. Na rozdíl od defektů jiných, především na membráně vázaných proteinů (CD46), které po transplantaci recidivují jen velmi zřídka.

I přes značný pokrok ve výzkumu patofyziologie TMA, zůstává stále mnoho nejasného. Experimentální studie z poslední doby přinášejí další překvapivé nálezy, ze kterých vyplývá, že HUS a TTP mohou sdílet některé mechanismy podílející se na vzniku trombů. Také je prokázáno, že někteří pacienti mohou mít kombinace genetických mutací pro ADAMTS13 i pro faktor H (14). I když je dnes zřejmé, že nízká aktivita ADAMTS13 a multiméry v WF hrají klíčovou roli v patogenezi TTP, přesná role v biologii těchto látek při vzniku HUS je nejasná. Z experimentálních prací vyplynulo, že u myší nestačí deficit ADAMTS13 k vyvolání vzniku trombóz a ke klinickému obrazu TTP (11). K plně vyvinuté klinice dojde u myší, které vedle deficitu ADAMTS13 mají současně vyšší hladiny vWF nebo dojde-li vedle deficitu ADAMTS13 k poškození endotelu Stx (2). Zdá se, že i v humánní patologii je samotný defekt významnou predispozicí ke vzniku choroby, ale k vyvolání ataky je zapotřebí dalšího, dosud ne zcela přesně definovaného, spouštěcího mechanismu, např. infekce (3). Donedávna byli pacienti s TTP nebo aHUS léčeni empiricky, bez znalosti mechanismu účinku. Identifikace molekulárního defektu, který je klíčem v patogenezi onemocnění, vytváří předpoklad pro kauzální diagnózu a také pro cílenou terapii. Jako v jiných oblastech medicíny stojíme i zde v situaci, kdy správná morfologická diagnóza nestačí k výběru vhodné terapie a kdy teprve komplexní znalost včetně výsledků genetických vyšetření umožní indikovat správnou léčbu a provést co nejlepší rozhodnutí o případné orgánové transplantaci.

MUDr. Eva Honsová, Ph.D.

Pracoviště klinické a transplantační patologie

IKEM

Vídeňská 1958/9

140 21 Praha 4

e mail: eva.honsova@ikem.cz