Deficijencija α1 antitripsina

Prvi put opisana 1963 god , deficijencija α1 antitripsina (AAT) je potencijalno životno ugrožavajuće autosomno genetsko oboljenje koje može dovesti do ranog razvoja emfizema i/ili oboljenja jetre. Danas, prevalenca deficijencije AAT u SAD je 1 na 3000 osoba. Iako je jedna od najčešćih letalnih genetskih oboljenja među bjelcima, AAT deficijencija često ostane neprepoznata , dijelom jer plućni simptomi često se ne manifestuju sve do srednjih godina kada je već nastupilo značajno funkcionalno oštećenje.

Genetski defekt je povezan sa AAT deficijencijom dovodeći do smanjenog nivoa AAT u serumu , čime imamo smanjenu alveolarnu koncentraciju gdje normalno predstavlja zaštitu.

U nedostatku dovoljno aktivnog inhibitora proteaze AAT elastina, alveolarni strukturni protein, brže se razlaže od strane endogene elastaze neutrofila dovodeći do progresivnog oštećenja pluća. Osim toga , varijante AAT proteina se nepravilno obrađuju tokom sinteze formirajući agregate u hepatocitima što rezultira značajnom jetrenom disfunkcijom.

Iako je oprez o ovom genetskom poremećaju u porastu, većina osoba koji imaju rizik od razvoja AAT deficijencije ostane neprepoznata. Progresija oboljenja može se usporiti ako se identificira AAT deficijencija. Zato svijest o metodama testiranja i algoritmima za detekciju su važni. Ovaj članak opisuje trenutno razumjevanje AAT deficijencije kao i metode testiranja i predložene algoritme za detekciju bolesti.

Genetika i patofiziologija

AAT je najučestaliji cirkulirajući inhibitor proteaze. Gen za protein, poznat kao SERPINA1, nalazi se na hromosomu 14 i sadrži jedan netranslantirani egzon koji je praćen sa četiri translantirana egzona, što rezultira sa 394-aminokiselinska genska proizvoda. Dok AAT serin proteaza inhibitor ireverzibilno inhibira brojne različite proteaze, AAT je glavni inhibitor neutrofilne elastaze. U nedostatku dovoljno AAT proteaze, neutrofilna elastaza neometano razara plućni protein elastin i progresivno oštećuje donji respiratorni trakt.

Kao što je gen udružen sa cističnom fibrozom, lokus gena za Aat je izuzetno polimorfan. M alel, pokazuje punu anti-proteolitičku aktivnost, znanstvenici su identificirali više od 100 jedinstvenih varijanti alela SERPINA1 gena. Osobe sa nedostatkom dva alela su sa značajnim rizikom za razvoj simptoma vezanih uz nedostatak AAT, a naučnici vjeruju da je prag za pojavu progresivnog plućnog oštećenja je nivo u serumu <50 mg / dl (ili 11 umol / L). To je otprilike polovica donje granice referentnog intervala koncentracije u zdravih pojedinaca od 100 mg / dl.

Većina plućnih poremećaja kod AAT deficijencija su uzrokovane nasljeđivanjem dva najčešća nedostatka varijanti poznat kao S i Z. Proteinski fenotip predstavlja nasljeđivanje dva alela Z, obilježeni ovdje kao Pizz,što rezultira smanjenjem cirkulirajućih AAT inhibitora proteaze. Heterozigotni pojedinci, poput PiSZ, su takođe pod rizikom od razvoja AAT deficijencije povezane sa plućnim problemima, posebno u prisustvu određenih otežavajućih faktora okoline.

Istraživači su također otkrili brojne rijeđe alele AAT deficijencije. Osobe koje naslijede kombinaciju jednog od tih rijetkih alela i jedan od čestih deficijencija alela , takođe može opasno smanjiti nivo AAT (Tabela 1). Istraživači vjeruju da nasljeđivanje jednog alela rezultira iznimno niskim ili bez povećanog rizika za plućne poremećaje.

Tabela  1. Fenotipovi AAT deficijencije

Fenotip*

Približni procenat normalnog seruma (AAT)

Rizik za AAT-deficijenciju povezan sa kliničkim poremećajima.

MM

100%

Normalni fenotip

MS

80%

Nije utvrđeno

MZ

60%

Mogući manji rizik od oboljenja pluća i jetre.  

SS

60%

Rizik od oboljenja pluća.

SZ

40%

Povećan rizik od oboljenja pluća i moguć manji rizik od oboljenja jetre.

ZZ

15%

Značajan rizik od oboljenje pluća i jetre.

*druge potencijalne deficijencije fenotipskih varijanti uključuju F,P,I,T i 0. Stepen potencijalnog povećanog rizika od bolesti jetre i pluća kod PiMZ osoba i oboljenja jetre kod PiSZ nije tačno utvrđena.

 

Nedijagnosticirani koji imaju tešku AAT deficijenciju obično razviju emfizem i ostale plućne simptome u četrdesetim ili pedesetim godinama života, iako se simptomi mogu se primjetiti ranije kod pušača. Simptomi AAT deficijencije su slični astmi ili hroničnom bronhitisu i pacijenti mogu imati simptome : kašalj, otežano disanje, perzistentan umor. Pacijenti imaju i različit stepen opstrukcije protoka zraka, te pokazuju progresivno smanjenje forsiranog ekspiratornog volumena u sekundi (FEV1). RTG grudnog koša može pokazati znake hiperinflacije, a testovi plućne funkcije mogu pokazati povećane plućne volumene. Kao rezultat ovih problema, osobe koje pate od teškog nedostatka AAT imaju smanjen životni vijek.

Neke deficijencije, kao što su Z mutacije, su povezane s bolesti jetre, osobito kod osoba s PiZZ fenotipom. Ovo je rezultat agregata AAT proteina koji se nakupljaju u hepatocitima. Z mutacija, uzrokuje konformaciju AAT proteina koja je sklona polimerizaciji, sprečavanju izlaska proteina iz hepatocita i razgradnju proteina. Protein se akumulira u grubom endoplazmatskom retikulumu, što dovodi do proizvodnje inkluzijskih tijela koja se mogu vidjeti Schiffovim bojenjem jetrenih uzoraka tkiva. Ova inkluzijska tijela mogu izazvati juvenilni hepatitis, cirozu i hepatocelularni karcinom.

Međutim, prezentacija oboljenja jetre kod osoba sa Z alelom je varijabilna. Povišenje jetrenih enzima u neonatalnom periodu je relativno često kod PiZZ osoba, samo 10% njih će razviti novorođenački hepatitis sa u prosjeku 2% svih PiZZ osoba koji progrediraju u fibrozu ili cirozu u djetinjstvu. Od PiZZ muškaraca prosječno jedna trećina će razviti cirozu uz povećanje rizika od razvoja hepatocelularnog karcinoma.

Povezanost drugih fenotipova koji uključuju pojedinačne Z alele s oboljenjem jetre je manje definirana. Na primjer, još uvijek postoji kontraverza u vezi s mogućom povezanosti između PiMZ i PiSZ fenotipa s nešto povećanim rizikom od razvoja bolesti jetre. Međutim, varijanta S deficijencije i velika većina rijetkih varijanti AAT deficijencija nisu povezani s povećanim rizikom od bolesti jetre

Niz drugih poremećaja su povezani s AAT deficijencijom.Potencijalni razvoj panikulitisa kod osoba s AAT deficijencijom je utvrđena. Dokazi također postoje da c-ANCA vaskulitis može biti povezan s AAT deficijencijom. Zanimljivo, istraživači su nedavno pokazali da su osobe s heterozigotnim fenotipom AAT deficijencije izložene dva puta većoj incidenci raka pluća nego kontrolne populacije.

Često, ali nedovoljno poznato oboljenje

Dok AAT deficijencija je relativno čest poremećaj, većina pojedinaca koji imaju rizik za razvoj AAT ostaju neidentificirani. Kao što je ranije spomenuto, prevalenca teške AAT deficijencije je oko 1 u 3.000 osoba u SAD-u, što ga čini jednim od najčešćih teških genetskih bolesti.Prevalenca Z alela je najveća u sjevernim i zapadno europskim populacijama, dok je S alel najčešći u Iberijskog poluotoka i južnih europskih populacija. U SAD-u, više od 3% pojedinaca je heterozigot za Z alele, a procjenjuje se da jedan u 11,3 pojedinaca ima (Pi) MS, MZ, ZZ, SZ, ili SS fenotip, iako frekvenca varira po rasnoj populaciji.

Prosječno 100.000 PiZZ osoba živi u SAD, dok manje od 10.000 ima dijagnosticiranu AAT deficijenciju.

Opcije za terapiju

Rana dijagnoza AAT deficijencije može usporiti ili čak zaustaviti napredovanje bolesti. Oboljeli moraju mijenjati svoj način života i izloženost faktorima okoline i / ili primiti cirkulirajući AAT proteaza inhibitor. Pušenje i drugi faktori okoline, kao što su prekomjerna prašina i dim, čini se da značajno utiču na stopu smanjenja plućne funkcije. Ustvari , pušenje povećava relativnu granicu plućne elastaze i smanjuje postojeću inhibitornu aktivnost AAT proteaze hemijskom oksidacijom. Nadalje, pad FEV1 kod pušača u odnosu na nepušače je brži.

Iako je više podataka potrebno, terapija čini se da usporava napredovanje AAT deficijencije povezane sa plućnim oboljenjima i smanjuje smrtnost pacijenata. Terapija se sastoji od infuzije s pročišćenim AAT iz seruma. American Thoracic Society (ATS) i European Respiratory Society (ERS), podržali su selektivno korištenje terapije. Potencijalne koristi za administraciju takve terapije mora biti uravnotežena u smislu troškova, što može biti 50.000 $ ili više godišnje. Nastavlja se raditi na razvoju dodatnih mogućnosti za liječenje AAT deficijencije.

Dostupna testiranja

Laboratoriji mogu birati između nekoliko metoda za mjerenje nivoa AAT kod osoba sa sumnjom na oboljenje. Kako se dostupne metode nastavljaju razvijati efektivnost pojedinačnih testova ili kombinovanih testova treba se nastaviti evaluirati.

Moderna automatizirana tehnika elektroforeze može pružiti identifikaciju bolesnika u toku rutinskog SPEP (serum protein elektroforeza) za koje daljnje pretrage potencijalnog nedostatka AAT treba razmotriti, ali metoda općenito nije prikladna za ispitivanje ili screening za sumnjive slučajeve nedostatka AAT.

Danas laboratorije mogu mjeriti serum protein nivoe direktno sa jednim od komercijalno dostupnih nefelometrijskih ili imunoturbidimetrijskih imunotestova. Nizak nivo AAT u serumu je snažan pokazatelj potencijalne AAT deficijencije. Iako je korištenje seruma za skrining za AAT deficijenciju je relativno jednostavno i jeftino, postoje određeni nedostaci. Na primjer, intra-individualne varijacije mogu ograničiti korisnost detekcije nivoa AAT u serumu kod AAT deficijencije. Alfa 1-antitripsin je reaktant akutne faze i može privremeno biti povišen zbog brojnih faktora ili stanja koji mogu maskirati detekciju AAT deficijencije. Oboljenje jetre ili malnutricija može smanjiti produkciju AAT. Na kraju neke rijetke varijante deficijencije pokazuju skoro normalne koncentracije u serumu ali imaju smanjenu inhibitornu aktivnost proteaze i ne detektuju se određivanjem koncentracije u serumu.

ATS i ERS trenutno razmatraju fenotipizaciju proteina sa izoelektričnim fokusom kao zlatni standard za observiranje proteinskih varijanti povezanih sa AAT deficijencijom. U ovoj metodi AAT fenotipske varijante su razdvojene izoelektričnom tačkom na tankom sloju poliakrilnog gela. Dok ova analiza može identificirati veliki broj zajedničkih i rijetkih proteinskih fenotipova, test i interpretacija može biti tehnički izazovna.

Laboratorije mogu pojednostaviti detekciju varijanti sa komercijalnim kitovima koji koriste AAT specifični anti-serum (Sebia, Evry France). Pored tehničkih izazova, nedostaci svih tipova fenotipizacije sa gel izoelektričnim fokusom uključuju slične realtivne migracije različitih AAT fenotipskih varijanti sa različitim genetskim varijacijama i nemogućnosti detekcije heterozigotnih varijanti.

Genetska testiranja mogu igrati važnu ulogu u identifikaciji osoba sa rizikom od AAT deficijencije. Najčešći molekularni testovi koriste brzi PCR i specifične multiple hibridizacijske sonde za detekciju S i Z varijanti iz DNA uzorka. Iako, genotipizacija za najčešću deficijenciju može propustiti značajan broj osoba sa rizikom sa drugim alelima kao nulte varijante. Ustvari neki istraživači su utvrdili da prosječno oko 5% uzoraka od osoba koje pokazuju navodno dva nedostatka alela uključuju makar jednu rijetku varijantu AAT deficijencije. AAT deficijencija kod ovih osoba može proći nedetektovana kada se PCR koristi za česte deficijencije S i Z alele.

Istraživači su također usvojili protokole za genetsko testiranje za rad sa suhim krvnim mrljama, olakšavajući opširniji ciljani screening. Protokoli za sekvenciranje gena su opisani za sve AAT egzon sekvence, međutim, korištenje ovih tehnologija je trenutno ograničeno u kliničkoj praksi zbog visoke cijene. Gel elektroforeza je još jedan potencijalni metod za otkrivanje nukleotidnih polimorfizama u AAT kodiranju, ali to se uglavnom koristi u istraživanjima.

Algoritmi testiranja i preporuke

Kada se koriste sami, mnogi pojedinačni testovi nisu potpuno senzitivni za identificiranje AAT-deficijencija. Kao što je već spomenuto, utvrđivanje nivoa u serumu koji su pod uticajem mnogo zbunjujućih faktora mogu uzrokovati da se deficijencija propusti. Osim toga, tu su i tehnički i financijski koji onemogućavaju široku dostupnost nekih testova. Prema tome, broj različitih vrsta algoritama testiranja su predloženi.

Osim toga, nedavno opisani automatizirani test za AAT proteaza inhibitornu aktivnost u konačnici može dovesti do dodatnih protokola za procjenu AAT deficijencije.

Slika 1 pokazuje grafikon kombinovanog algoritama koji uključuje simultane serumske koncentracije i brzo genetsko testiranje za S i Z alele. U nekim slučajevima ove metode su praćene sa fenotipizacijom proteina i daljim genetskim testiranjem. Drugi predloženi algoritmi uključuju protokole u kojima se učini početni skrining za niske serumske koncentracije i dodatno testiranje fenotipizacijom ili genotipizacijom.

 alfa-1-antitripsin

Slika 1. Integrativni dijagnostički algoritam za AAT deficijenciju. U ovom algoritmu , evaluira se nivo Aat u serumu sa imuno-turbidimetrijskom ili nefelometrijskom tehnikom i detektuje se S ili Z alel koristeći brzu PCR genotipizaciju. Heterogeni genotipovi bili S ili Z aleli su obilježeni kao S Het ili Z Het. Proteinski fenotipovi su određeni izoelektričnim fokusom (IEF). Preuzeto iz Synder et al. and Bornhorst et al.


 ATS i ERS su razvili preporuke za AAT deficijenciju (tabela 2). Efikasnost ciljanog testiranja kao kod osoba sa hroničnom obstruktivnom plućnom bolesti (COPD) je potvrđena. Studije indiciraju da skoro 2-3% osoba sa COPD su PiZZ osobe.

Tabela 2. Indikacije za ciljano testiranje za AAT deficijenciju

  • Simptomatske osobe sa emfizemom, COPD ili astma sa obstrukcijom koja je nepotpuno ireverzibilna na bronhodilatatorne koji žive na području sa relativno visokom prevalencom AAT deficijencije (U.S ili sjeverna Evropa).
  • Asimptomatske osobe sa perzistentnom obstruktivnom plućnom disfunkcijom koji imaju u anamnezi riziko faktore (pušenje ili profesionalnu izloženost).
  • Osobe sa nejasnim oboljenjem jetre , novorođenčad, djeca i odrasli.
  • Odrasli sa nekrotinizirajućim panikulitisom
  • Srodnici osobe sa AAT deficijencijom

Stoller et al.(2007).

 

Preporučena literatura

• Aboussouan LS, Stoller JK. Detection of alpha-1 antitrypsin deficiency: a review. Respir Med 2009;103:335–41.

• American Thoracic Society/European Respiratory Society statement: standards for the diagnosis and management of individuals with alpha-1 antitrypsin deficiency. Am J Respir Crit Care Med 2003;168:818–900.

• Bornhorst JA, Procter M, Meadows C, Ashwood ER, et al. Evaluation of an integrative diagnostic algorithm for the identification of people at risk for alpha1-antitrypsin deficiency. Am J Clin Pathol 2007;128:482–90.

• De Serres FJ. Alpha 1-antitrypsin deficiency is not a rare disease but a disease that is rarely diagnosed. Environmental Health Perspective 2003;111:1851–4.

• Fairbanks KD, Tavill AS. Liver disease in alpha 1-antitrypsin deficiency: a review. Am J Gastroenterol 2008;103:2136–41; quiz 42.

• Ferrarotti I, Scabini R, Campo I, Ottaviani S, et al. Laboratory diagnosis of alpha1-antitrypsin deficiency. Transl Res 2007;150:267–74.

• Stoller JK, Aboussouan LS. Alpha1-antitrypsin deficiency. Lancet 2005;365:2225 –36. 9.

• Stoller JK, Fromer L, Brantly M, Stocks J, et al. Primary care diagnosis of alpha-1 antitrypsin deficiency: issues and opportunities. Cleveland Clin J Med 2007; 74:869–74.

• Snyder MR, Katzmann JA, Butz ML, Yang P, et al. Diagnosis of {alpha}-1-antitrypsin deficiency: an algorithm of quantification, genotyping, and phenotyping. Clin Chem 2006;52:2236–42.

• Sveger T, Thelin T. A future for neonatal alpha1-antitrypsin screening? Acta Paediatr 2000;89:259–61.

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*