Prof. MUDr. Jiří Horák, CSc.
Univerzita Karlova v Praze, 3. LF a FNKV, I. interní klinika
Klíčová slova
HFE protein • feritin • transferin • akumulace železa • krevní odběry
Organismus dospělého člověka obsahuje za fyziologických okolností 3–4 g železa. Průměrné denní ztráty, které jsou přesně vyrovnávány regulovaným vstřebáváním železa z gastrointestinálního ústrojí, činí přibližně 1 mg u mužů a 1,5 mg u menstruujících žen. Přívod železa potravou představuje v průměru asi 10 mg denně. U genetické hemochromatózy (GH) je regulace vstřebávání železa podle stavu jeho zásob narušena a železo se bez ohledu na zvýšení jeho obsahu v organismu trvale nadměrně vstřebává, obvykle v množství přesahujícím 4 mg/24 h. Příčinou je vadná syntéza HFE proteinu, což je molekula kódovaná tzv. HFE genem na krátkém raménku 6. chromosomu(1). HFE protein má asi 58% homologii s HLA molekulami I. třídy. U zdravých osob se HFE protein váže s b2-mikroglobulinem a vzniklý heterodimer je transportován na povrch enterocytu střevních krypt, kde obsazuje receptor pro transferin. Afinita receptoru k transferinu následně klesá. U GH k transportu heterodimeru na povrch buňky a jeho vazbě na receptor nedochází, afinita receptoru je vysoká a výsledkem je zvýšená resorpce železa z gastrointestinálního ústrojí. Železo se zprvu ukládá v buňkách parenchymatózních orgánů, až později v retikuloendotelu. Akumulace železa v játrech vyvolává poruchu lyzosomů, zvýšenou peroxidaci lipidů a aktivaci hvězdicovitých buněk s následnou tvorbou vaziva. Hvězdicovité buňky, též nazývané lipocyty nebo Itoovými buňkami, jsou aktivovány transformujícím růstovým faktorem beta (TGF-b), destičkovým růstovým faktorem (PDGF) a jinými solubilními faktory produkovanými Kupfferovými buňkami, monocyty, destičkami, lymfocyty i hepatocyty(2). V důsledku aktivace se hvězdicovité buňky přeměňují v myofibroblasty, které zvýšeně produkují kolagen III. a IV. typu, a tak se postupně vyvíjí jaterní fibróza. Aktivovány jsou rovněž Kupfferovy buňky, které zvýšeně produkují kyslíkové radikály, a přispívají tak k nekróze hepatocytů. Akumulace železa v hepatocytech má za následek jejich odumírání (sideronekróza). U GH se také zvýrazňuje apoptóza hepatocytů, a to úměrně obsahu železa v játrech(3). Předpokladem vzniku cirhózy při akumulaci železa může být vrozená vloha pro fibrogenezi.
Železo se hromadí také v srdci, pankreatu, endokrinních žlázách a synovii. V kůži se zvýšeně ukládá melanin; patogeneze tohoto jevu je nejasná. GH je autosomálně recesívní porucha, která vznikla před 60–70 generacemi, pravděpodobně u starých Keltů. Zvýšené hromadění železa v těle mohlo představovat biologickou výhodu v dobách, kdy masívní krevní ztráty v důsledku zranění ať válečných, nebo utrpěných při lovu byly velmi časté. 80–85 % nemocných s klinicky diagnostikovanou GH má v HFE genu mutaci 845G>A, vedoucí k záměně cysteinu za tyrosin v 282. aminokyselině HFE proteinu (mutace Cys282Tyr). Tuto mutaci v heterozygotní podobě má asi 10 % obyvatel západní, severní a střední Evropy a v podobě homozygotní činí její prevalence asi 1 ku 300–400, takže se jedná o jednu z nejčastějších geneticky přenášených chorob vůbec(4). Kromě této majoritní mutace byly popsány i mutace další, jejichž význam pro vznik GH však není zcela jasný. Z nich je nejčastější mutace 187C>G vedoucí ke genotypu His63Asp (H63D), který je nacházen asi u 40 % nemocných s GH, kteří nemají mutaci Cys282Tyr. Ještě méně častá je mutace 193A>T, která má za následek genotyp S65C. Ten se nachází asi v 8 % případů GH bez jiné prokazatelné mutace; onemocnění zde mívá mírnou podobu. 5–7 % nemocných s fenotypem GH jsou heterozygoty Cys282Tyr. Zajímavou skupinu představují složení heterozygoti pro mutaci Cys282Tyr a His63Asp, kteří tvoří asi 1 % populace. Z nich má 22 % normální koncentraci feritinu, u 40 % lze prokázat nadbytek železa bez klinických příznaků a 30 % splňuje klinická kritéria pro GH.
Naopak asi 5 % nemocných s fenotypem GH nemá žádnou známou genetickou poruchu. Pozoruhodné je, že stupeň akumulace železa se u jednotlivých nemocných se stejným genotypem výrazně liší a celotělové zásoby železa u GH nevykazují definovatelnou závislost na věku. Jedním z vysvětlení posledně jmenovaného paradoxu by mohla být skutečnost, že střevní absorpce železa u GH klesá s akumulací železa v játrech. Přesto ani při velmi vysokých koncentracích nejsou játra u GH železem saturována. U GH byla v enterocytech nalezena zvýšená exprese mRNA pro buněčný transportní protein pro železo (DMT-1) a feroportin, což je další protein zúčastněný při vstřebávání železa(5). Prevalence cirhózy, diabetu, kardiopatie, kožních změn a únavy stoupá s rostoucí koncentrací železa v játrech.
Z uvedeného je zřejmé, že 15–20 % nemocných s klinicky jasnou hemochromatózou nemá homozygotní mutaci C282Y. V těchto případech se může jednat o heterozygoty či složené heterozygoty, o jinou genetickou odchylku s podobným fenotypem či o dosud nerozpoznané sekundární nahromadění železa (hemosiderózu). Její příčinou může být abúzus alkoholu, nadměrný přívod železa a vitamínu C, hemolýza nebo opakované transfúze. U části nemocných s chronickou hepatitidou C dochází rovněž k akumulaci železa v játrech. Není jasné, zda se jedná o přímé působení viru, či nějaký jiný, dosud neznámý mechanismus. Podobně dochází k akumulaci železa u nemocných s pozdní kožní porfyrií, přičemž pouze u části z nich lze prokázat GH. Také u nebiliární cirhózy je akumulace železa v játrech častá, aniž by to znamenalo GH.
Na druhou stranu ani průkaz patologického genotypu nutně neznamená, že postižený vskutku onemocní GH. Tak 17 % Australanů homozygotních pro mutaci C282Y vůbec nevykazuje akumulaci železa, naopak 5 % heterozygotů akumulaci železa vykazuje. Asi polovina nosičů mutace C282Y nesplňuje klinická kritéria hemochromatózy(6).
V prevalenci GH existují významné geografické rozdíly. V Evropě a oblastech kolonizovaných Evropany převládá tzv. kavkazský typ s již uvedenou prevalencí okolo 0,005, který je geneticky přenášen HFE genem. Vyskytuje se sice i v jiných etnických skupinách, ale předpokládá se, že tam byl přenesen etnickým mísením. Ve východní Anglii je 17 % obyvatel nosiči mutace C282Y a 32 % nosiči H63D. V Británii a Bretani má 92 % nemocných genetickou hemochromatózou homozygotní mutaci C282Y, v celé Francii to je však již jen 71 % a v Itálii pouze 61 % nemocných. Úplně jinou a dosud nejasnou dědičnost má tzv. africký typ. V Číně je mutace H63D rozšířena mnohem více než mutace C282Y a je zřejmě starší. Také u Basků je přítomna asi ve 30 %. Předpokládá se, že mutace H63D vznikla – na rozdíl od mutace C282Y – nezávisle v různých etnických skupinách.
V klinickém obraze hemochromatózy dominuje slabost a únava, jaterní léze, diabetes mellitus, pigmentace kůže, kardiomyopatie, artropatie a hypogonadotropický hypogonadismus (uvedeno sestupně podle četnosti příznaků). Časté jsou i bolesti břicha a úbytek hmotnosti. Intenzita potíží roste s věkem a zásobami železa; onemocnění se jen zřídka manifestuje před 40. rokem věku. Fyzikální nález může být u mladších nemocných zcela normální. Později se objevují různě vyjádřené známky – hepatomegalie, kožní pigmentace, pavoučkovité névy, splenomegalie, artropatie, ascites, arytmie, kardiální insuficience, hypotrichóza, atrofie varlat, gynekomastie a ikterus. Typický laboratorní nález zahrnuje vysokou saturaci transferinu (více než 60 % u mužů a 50 % u žen), vysokou koncentraci sérového feritinu a zvýšený obsah železa v jaterní sušině (norma činí méně než 35 mmol/g suché hmotnosti). Z posledně jmenované hodnoty lze vypočítat tzv. index jaterního železa (obsah železa v jaterní sušině dělený věkem), který je úměrný celkovému obsahu železa v organismu. Pro GH jsou typické hodnoty vyšší než 1,9. Z objemu odebrané krve nutného k normalizaci celotělových zásob železa lze vypočítat množství tzv. mobilizovatelného železa, které u GH činí obvykle několik gramů.
Mezi muži a ženami s GH existují dosti značné rozdíly v laboratorních nálezech i klinickém obraze. Ženy jsou do jisté míry chráněny před vysokou akumulací železa menstruací a těhotenstvím. Proto obvykle mají nižší koncentraci feritinu, nižší saturaci transferinu, nižší koncentraci železa v játrech, méně mobilizovatelného železa, nižší výskyt cirhózy a nižší výskyt diabetu, udávají však vyšší stupeň únavy.
Zvláštní typ GH představuje tzv. juvenilní hemochromatóza, která je naštěstí velmi vzácná. Nejsou při ní prokazatelné změny na 6., nýbrž na 1. chromosomu, a většinou je přítomna konsangvinita rodičů. Onemocnění má těžký průběh, často vedoucí k smrti. V klinickém obraze dominuje kardiální a endokrinní postižení.
Diagnózu GH lze u plně rozvinuté choroby stanovit s vysokou pravděpodobností již z klinického nálezu. V počátečních stadiích a zejména v presymptomatickém období jsme odkázáni na laboratorní vyšetření. Za nejvhodnější screeningovou metodu lze označit vyšetření saturace transferinu. Sérová koncentrace feritinu je u pokročilých případů obvykle vyšší než 1000 mg/l, někdy je však jen mírně zvýšena. Zatímco normální koncentrace feritinu u jedince nad 40 let věku silně mluví proti diagnóze GH, obrácený vztah neplatí: feritin jako protein akutní fáze může být nespecificky zvýšen u těžkých zánětů a malignit. Za velmi spolehlivé vyšetření se považuje stanovení koncentrace železa v jaterní sušině, zejména pak vyjádřené jako tzv. index jaterního železa (viz výše). Vyšetření se však neprovádí u jaterní cirhózy jakékoliv etiologie, kde je často přítomna akumulace železa, aniž by se jednalo o GH(7). Mechanismus tohoto jevu není objasněn. Množství mobilizovatelného železa obvykle přesahuje 5 gramů. GH má i charakteristický histologický nález s akumulací železa v zóně I (periportálně) i v hepatocytech. Dnes by měla být u každého nemocného s podezřením na GH stanovena přítomnost mutací C282Y a H63D genu HFE.
Jedním z typických nálezů u GH je diabetes mellitus. Ten lze prokázat u 53–80 % manifestně nemocných. Obráceně platí, že prevalence GH u diabetiků činí asi 1,3 %, takže GH není v běžné diabetické populaci významným etiologickým faktorem. Je známo, že zvýšené zásoby železa přispívají ke vzniku diabetu II. typu i u nemocných bez GH. V patogenezi diabetu u GH se uplatňují následující faktory:
rezistence vůči inzulínu v důsledku jaterního poškození;
železo katalyzuje tvorbu hydroxylových radikálů, které vedou (podobně jako hypovitaminóza E) k poškození B-buněk pankreatu;
nadbytek železa snižuje sekreci inzulínu a glukózovou toleranci již v časné fázi GH, je-li zahájena léčba venepunkcemi včas, tento efekt mizí. Pokud se však již vyvinula jaterní cirhóza, není snížená tolerance glukózy flebotomiemi ovlivněna.
GH či alespoň akumulace železa se typicky sdružuje s některými dalšími chorobami:
Pozdní kožní porfyrie (porphyria cutanea tarda, PCT). 60–70 % nemocných s PCT má zvýšený obsah železa v játrech i celém těle. Železo inaktivuje uroporfyrinogen-dekarboxylázu, tj. enzym, jehož nedostatek vyvolává PCT. Zřejmě proto je u PCT – podobně jako u GH – účinná léčba opakovanými venepunkcemi, a to i v případech, kdy není v játrech přítomno nadměrné množství železa. Dalšími faktory, které často přispívají k patogenezi PCT, jsou alkohol a virus hepatitidy C(8). Ukázalo se, že 37–44 % britských nemocných s PCT má alespoň jeden gen pro GH (normální populace 10 %) a 21 % je homozygotní pro mutaci Cys282Tyr(9). Naopak v Itálii nebyla nalezena vazba mezi PCT a mutací C282Y, ale 29 % nemocných s PCT zde má mutaci H63D bez prokazatelné hemosiderózy. Uvažuje se o tom, že mutovaný HFE protein či samo železo mohou inhibovat uroporfyrinogen-dekarboxylázu. Pro vznik PCT u italských nemocných je zřejmě zvlášť významná současná přítomnost mutace H63D a infekce HCV. Lze doporučit, aby všichni nemocní s PCT byli vyšetřeni na GH. Prokáže-li se mutace HFE genu, je v léčbě PCT třeba dát přednost venepunkcím před podáváním chlorochinu. V těchto případech se doporučuje udržovat saturaci transferinu pod 55 % a koncentraci feritinu pod 100 mg/l.
Chronická hepatitida C. Bylo zjištěno, že heterozygoti C282Y chronicky infikovaní HCV mají vyšší koncentraci feritinu, vyšší stupeň jaterní fibrózy a více než 7krát častější cirhózu než nemocní bez mutace HFE genu. Přitom mezi oběma skupinami nejsou rozdíly v titru HCV-RNA ani v indexu histologické aktivity. U jiných nemocných lze prokázat akumulaci železa bez jasné příčiny(10). Vzhledem k tomu, že nemocní s vysokým obsahem jaterního železa špatně odpovídají na léčbu interferonem, doporučují někteří autoři v těchto případech provést sérii venepunkcí před zahájením léčby interferonem.
Alkoholická jaterní léze. U poškození jater alkoholem se často nachází zvýšená saturace transferinu a koncentrace feritinu i zvýšený obsah železa v játrech. Možnými příčinami jsou vysoký obsah železa v alkoholických nápojích, zvýšená absorpce železa ze střeva a heterozygotní stav pro GH.
Nonalkoholická steatohepatitida (NASH). Homozygotní mutaci C282Y lze prokázat asi u 20 % nemocných s NASH a u dalších nemocných je přítomna mírná akumulace železa bez mutace HFE genu. Na poškození jater železem u NASH se zřejmě podílí per oxidace lipidů.
Hepatocelulární karcinom. U nemocných s klinicky manifestní hemochromatózou dramaticky stoupá incidence hepatocelulárního karcinomu, která je zde asi 200krát vyšší než u kontrol. 27 až 45 % nemocných s hemochromatózou také na hepatocelulární karcinom umírá. V patogenezi neoplastického bujení se uplatňují reaktivní kyslíkové i nekyslíkové radikály a železo obsažené v trans ferinu, které má kancerogenní účinek a tlumí funkci lymfocytů a makrofágů. Byly zde prokázány časté mutace genu p53(11). Také a zejména vzhledem k ohrožení nemocných hepatocelulárním karcinomem má včasná diagnóza a léčba hemochromatózy takový význam.
Navzdory obrovskému pokroku v oblasti GH v posledních několika letech zůstává řada otázek otevřena. Patří mezi ně význam izolované mutace H63D, význam heterozygotního stavu, patogeneze GH u nemocných bez mutace HFE genu, a zejména faktory určující vztah mezi genotypem a fenotypem GH, který se projevuje různou penetrací genotypu.
Diferenciální diagnóza GH. Je nutno odlišit stavy spojené se zvýšenou koncentrací feritinu, jako jsou záněty a tumory, dále četné příčiny sekundární hemosiderózy a posléze některé vzácné příčiny jako syndrom hereditární hyperferitinémie s kataraktou a tzv. dysmetabolic-associated liver iron overload syndrome.
Terapie genetické hemochromatózy. Základní léčbu představují krevní odběry. Léčbu je nutno zahájit co nejdříve, neboť jen tak lze předejít orgánovému poškození, příp. existující poškození zlepšit. Zpočátku se odebírá 500 ml krve 1–2krát týdně. S 500 ml krve se z organismu odstraní asi 250 mg železa. Úvodní intenzívní léčba se ukončuje po dosažení deplece železa, což odpovídá sérové koncentraci feritinu pod 50 mg/l. Deplece je rychlejší u cirhotiků, nezávisí na obsahu železa v játrech ani výchozí koncentraci feritinu. Udržovací léčba se provádí v závislosti na koncentraci feritinu; obvykle je dostatečná jedna flebotomie každé tři měsíce. Léčba desferioxaminem se provádí jen zcela výjimečně tam, kde nemocný netoleruje krevní odběry, neboť lék je málo účinný a velmi nákladný.
Dárcovství krve odebrané nemocným s GH je většinou odmítáno. Existují však výjimky: např. Canadian Red Cross genetickou hemochromatózu za kontraindikaci dárcovství krve nepovažuje.
Screening GH. Nejlepší screeningovou metodou je stanovení saturace transferinu. Nákladová efektivita ale není vysoká – bylo zjištěno, že při screeningu neselektované populace činí cena jednoho záchytu v USA přibližně 18 000 US $. Při vyšetřování pokrevních příbuzných pacientů je ovšem záchytnost vysoká. V budoucnosti bude nepochybně zaveden populační genetický screening, který se však zatím v žádné zemi neprosadil. Jeho zavedení dosud brání nejen problémy ekonomické, představované poměrně vysokými náklady na provedení DNA analýzy, ale také problémy etické. Existují obavy z možné pracovní a jiné diskriminace identifikovaných jedinců a jistý problém představuje i výše uvedená diskrepance mezi genotypem a jeho fenotypovou manifestací. U zjištěných homozygotů je kromě přímých pokrevních příbuzných vhodné vyšetřit také manžela(ku); tak lze dosáhnout snížení nákladů, neboť v případě, že partner není ani heterozygotním nosičem genové mutace, odpadá nutnost vyšetřování dětí.
1. FEDER, JN. et al. A novel MHC class I-like gene is mutated in patients with hereditary haemochromatosis. Nat Genet, 13, 1996, p. 399–408.
2. HOUGLUM, K., RAMM, GA., CRAWFORD, DH., et al. Excess iron induces hepatic oxidative stress and transforming growth factor beta1 in genetic hemochromatosis. Hepatology, 1997, 26, no. 3, p. 605–610.
3. ZHAO, M., LAISSUE, JA., ZIMMERMANN, A. Hepatocyte apoptosis in hepatic iron overload diseases. Histol Histopathol, 1997, 12, no. 2, p. 367–374.
4. ŽĎÁRSKÝ, E., HORÁK, J., STŘÍTESKÝ, J. Stanovení frekvence C282Y mutace pro populaci České republiky. Čas Lék čes, 1999, 138, č. 16, s. 497–499.
5. ZOLLER, H., KOCH, RO., THEURL, I., et al. Expression of the duodenal iron transporters divalent-metal transporter 1 and ferroportin 1 in iron deficiency and iron overload. Gastroenterology, 2001, 120, no. 6, p. 1412–1419.
6. OLYNYK, JK. , GULLEN, DJ., AQUILIA, S., ROSSI, E., SUMMERVILLE, L., POWELL, LW. A population-based study of the clinical expression of the hemochromatosis gene. N Engl J Med, 1999, 341, no. 10, p. 718–724.
7. COTLER, SJ., BRONNER, MP, PRESS, RD., et al. End-stage liver disease without hemochromatosis associated with elevated hepatic iron index. J Hepatol, 1998, 29, no. 2, p. 257–262.
8. BULAJ, ZJ., PHILLIPS, JD., AJIOKA, RS., et al. Hemochromatosis genes and other factors contributing to the pathogenesis of porphyria cutanea tarda. Blood, 2000, 95, no. 5, p. 1565–1571.
9. ROBERTS, AG., WHATLEY, SD., NICKLIN, S. The frequency of hemochromatosis-associated alleles is increased in British patients with sporadic porphyria cutanea tarda. Hepatology, 1997, 25, 1997, no. 1, p. 159–161.
10. NEGRO, F., SAMII, K., RUBBIA, BRANDT, L., et al. Hemochromatosis gene mutations in chronic hepatitis C patients with and without liver siderosis. J Med Virol, 2000, 60, no. 1, p. 21–27.
11. VAUTIER, G., BOMFORD, AB., PORTMANN, BC., et al. p53 mutations in british patients with hepatocellular carcinoma: clustering in genetic hemochromatosis. Gastroenterology, 1999, 117, no. 1, p. 154–160.
Tento článek vznikl s podporou Grantové agentury Univerzity Karlovy (grant č. 111/1999).
e-mail: horak@fnkv.cz
Literatura