GENETIC BACKGROUND OF ATYPICAL HEMOLYTIC-UREMIC SYNDROME AND ITS INFLUENCE ON THE COURSE OF DISEASE AND THERAPEUTIC EFFECTS

Ewelina Użarowska1,2,3, Michał Kościółek1, Anna Wójcicka1,2

1WARSAW GENOMICS, WARSZAWA, POLSKA

2ZAKŁAD MEDYCYNY GENOMOWEJ, WARSZAWSKI UNIWERSYTET MEDYCZNY, WARSZAWA, POLSKA

3STUDIUM MEDYCYNY MOLEKULARNEJ, WARSZAWSKI UNIWERSYTET MEDYCZNY, WARSZAWA, POLSKA

STRESZCZENIE

Atypowy zespół hemolityczno-mocznicowy (aHUS) jest chorobą związaną z nadmierną, niekontrolowaną aktywacją drogi alternatywnej układu dopełniacza. Istotne jest jego rozróżnienie od innych chorób należących do grupy mikroangiopatii zakrzepowych. W niniejszej pracy autorzy przedstawiają złożoność i istotność tła genetycznego u pacjentów z aHUS, co ma ułatwić zrozumienie wrodzonego podłoża choroby oraz założeń diagnostyki genetycznej, wymaganej m.in. przy kwalifikacji pacjenta do leczenia ekulizumabem. Dokonano przeglądu literatury i opisano zmiany genetyczne istotne w procesach diagnostyki, leczenia oraz w określaniu rokowania pacjentów z aHUS. Warianty te znajdują się nie tylko w genach kontrolujących układ dopełniacza, ale są także związane z układem krzepnięcia. Opisano wpływ zmian genetycznych na skuteczność terapii ekulizumabem oraz ryzyko nawrotu choroby. Opisano także kryteria niezbędne do rozpoczęcia terapii ekulizumabem i zalecaną diagnostykę genetyczną.

Słowa kluczowe: aHUS, układ dopełniacza, ekulizumab, mikroangiopatia zakrzepowa, genetyka

Abstract

Atypical hemolytic-uremic syndrome (aHUS) results from excessive, uncontrolled activation of the alternative pathway of the complement system. It is important to distinguish aHUS from other thrombotic microangiopathies. The aim of this paper is to discuss the complexity and relevance of the genetic background of aHUS patients. The review discusses the genetic variants that are important for diagnosis, treatment and prognosis of patients, which is inevitably important for the qualification of patients for treatment with eculizumab. These variants are not only found in the genes involved in the control of complement system but are also related to the coagulation system. The paper emphasizes the diagnostic difficulties resulting from the extremely diverse genetic background of the patients. It is important to conduct further genetic studies of aHUS patients, also paying attention to genes unrelated to the complement system. The paper contains information on the role of genetic predisposition in tailoring the risk for aHUS and determining its clinical outcome, including qualification for eculizumab therapy.

KEY WORDS: aHUS, complement system, eculizumab, thrombotic microangiopathy, genetics

Wiad Lek 2019, 72, 10, 2024-2043

EPIDEMIOLOGIA AHUS

Zespół hemolityczno-mocznicowy (ZHM, HUS − hemolitic-uremic syndrome) należący do grupy mikroangiopatii zakrzepowych (TMA − trombotic microangiopathy) jest chorobą charakteryzującą się triadą objawów: niedokrwistością hemolityczną wywołaną mechanicznym uszkodzeniem erytrocytów przez mikrozakrzepy, małopłytkowością dysfunkcją nerek. W Polsce w latach 2014−2018 w populacji pediatrycznej zarejestrowano 177 zachorowań na zespół hemolityczno-mocznicowy, z czego postać atypową (aHUS) zdiagnozowano u 57 osób (32,2%). Obserwacje pokazują, iż choroba występuje głównie u małych dzieci (3,7 ± 3,6 roku) [1]. Należy jednak wyraźnie podkreślić, że aHUS diagnozowany jest u pacjentów w różnym wieku (≤16 lat – 42%; wiek dorosły – 58%). Biorąc pod uwagę płeć, brak jest różnic w wieku dziecięcym, natomiast u pacjentów dorosłych wskazuje się na większe ryzyko zachorowania u kobiet [2].

LECZENIE ATYPOWEGO ZESPOŁU HEMOLITYCZNO-MOCZNICOWEGO

W 2009 roku European Pediatric Study Group for HUS opublikowało wytyczne dotyczące leczenia plazmaferezami jako postępowanie pierwszego rzutu w aHUS. Miały być one wdrażane w ciągu pierwszych 24 godzin i kontynuowane przez 33 dni, do czasu oceny skuteczności sposobu leczenia [3]. Terapia ta w niektórych przypadkach nie była jednak wystarczająco skuteczna, szczególnie u pacjentów z wariantami ryzyka w składowej I dopełniacza oraz genach spoza tego układu, np. genie MCP [4, 5] (opis poszczególnych wariantów genów i ich wpływ zostaną omówione w dalszej części pracy). Pomimo dobrej skuteczności wyrównywania parametrów hematologicznych (częściowa lub całkowita remisja), leczenie plazmaferezami nie zapobiegało rozwinięciu niewydolności nerek w ciągu 3 lat od wystąpienia objawów choroby. Odsetek dalszej progresji do schyłkowej niewydolności nerek wahał się od 6% w przypadku pacjentów z mutacjami w MCP, przez 23% w THBD do ponad 53−67% w pozostałych przypadkach (CFH, CFI, C3, przeciwciała CFH) [5].

Wymienione powyżej przyczyny wymusiły konieczność poszukiwania skuteczniejszego leczenia. Odpowiedzią na potrzebę zapobieżeniu niekontrolowanej aktywności dopełniacza okazał się ekulizumab. Ekulizumab jest monoklonalnym przeciwciałem anty-C5, które zapobiega tworzeniu kompleksu atakującego błonę (MAC – C5b-9) i jednostki C5a. Ponieważ u pacjentów z aHUS dochodzi do niekontrolowanej aktywacji układu dopełniacza, podawanie ekulizumabu pozwala na hamowanie kaskady procesów, prowadzących do rozwoju choroby [6]. W Polsce pierwsze leczenie tym preparatem wprowadzono w 2017 roku u dwojga dzieci, zaś rok później ekulizumab został włączony do programu lekowego Ministerstwa Zdrowia, zwiększając dostępność terapii dla chorych [1, 7]. Obecnie w leczeniu aHUS i kwalifikacji dzieci do leczenia ekulizumabem obowiązują wytyczne International Pediatric Nephrology Association (IPNA) opublikowane w 2016 roku [8].

W celu wdrożenia terapii za pomocą ekulizumabu (zarówno w przypadku dorosłych, jak i dzieci) niezbędne jest spełnienie kryteriów włączenia i badań ujętych w ramach programu lekowego. Badania te obejmują m.in. analizę aktywności ADAMTS13, w celu różnicowania aHUS od TTP (zakrzepowej plamicy małopłytkowej), wykrywanie obecności przeciwciał anty-CFH, oznaczenie stężenia białek układu dopełniacza w surowicy. Istotne jest to, że jedną ze składowych badań, koniecznych do kwalifikacji jest wykonanie oznaczeń najczęstszych mutacji genetycznych. Nie zostało natomiast sprecyzowane, jakie geny należy objąć diagnostyką oraz jaką technikę zastosować w celu poszukiwania wariantów patogennych [7].

ALGORYTM POSTĘPOWANIA. W KTÓRYM MOMENCIE WDRAŻAMY DIAGNOSTYKĘ GENETYCZNĄ?

aHUS jest chorobą rzadką, a wiele istotnych informacji bezpośrednio dotyczących populacji polskiej przynoszą wyniki 5-letniego rejestru zespołu hemolityczno-mocznicowego, który współtworzy 11 Ośrodków Nefrologii Dziecięcej w kraju. W 2018 roku aHUS stanowił 32% przypadków zespołu hemolityczno-mocznicowego (57 chorych). Objawami towarzyszącymi chorobie były w kolejności od najczęstszego: wymioty, bóle brzucha, biegunka i współwystępowanie infekcji dróg oddechowych. Krew w stolcu, w przeciwieństwie do typowego HUS była zjawiskiem rzadkim (5,2 vs. 50%). Czas oligurii w przypadku aHUS był dłuższy (18,5±24,4 vs. 9,4±7,0 dni) a eGFR przyjmował podobne wartości (średnia dla całej grupy 24,8±22,0 ml/min/1,73m2) [1]. Ważne jest to, że objawy te mogą naśladować wiele innych, częstszych chorób, szczególnie z grupy mikroangiopatii zakrzepowych, które należy wykluczyć w pierwszej kolejności [8]. Przydatny algorytm postępowania, zawierający zarówno postępowanie dla osób dorosłych, jak i dzieci zawarty jest w pracy R. Raina [9].

W pierwszej kolejności należy potwierdzić występowanie mikroangiopatii zakrzepowej, do której zalicza się aHUS. Trombocytopenia <150 x 109/L (lub spadek PLT o 25%) z objawami hemolizy lub pozytywna biopsja tkankowa i zaburzenia czynności narządów (nerek, OUN, układu pokarmowego, oddechowego) przemawiają za rozpoznaniem. Następnie w zależności od wieku należy poszukiwać najczęstszych przyczyn odpowiedzialnych za TMA [7, 9].

W przypadku dzieci są to: HUS wywołany przez toksynę Shiga E. coli (STEC-HUS), przez S. pneumoniae (SP-HUS) i wynikający z zaburzeń metabolizmu witaminy B12. Pozostałe, rzadsze przyczyny to: TTP i postać wtórna HUS, wynikająca np. z chorób autoimmunologicznych, zakażenia wirusem HIV, złośliwego nadciśnienia tętniczego, czy wywołana działaniem leków. Dodatkowo należy wdrożyć postępowanie mające na celu wykrycie mutacji w genie DGKE w przypadkach choroby we wczesnym dzieciństwie [9, 10].

Wytyczne IPNA jasno precyzują kolejność wykonywania poszczególnych badań u dzieci. Należy wykluczyć: postać wtórną HUS, SP-HUS, HUS wywołany przez infekcję wirusem grypy A H1N1, TTP, STEC-HUS, a na końcu HUS wynikający z zaburzeń metabolizmu witaminy B12 [8].

U osób dorosłych najczęstszą przyczyną zachorowania są: TTP i postać wtórna HUS, natomiast STEC-HUS, SP-HUS, zespół hemolityczno-mocznicowy wynikający z zaburzeń witaminy B12 są rzadszą przyczyną TMA w tej grupie wiekowej.

Po wykluczeniu przedstawionych powyżej przyczyn można wnioskować, że prawdopodobną powodem występowania objawów jest aHUS, co pozwala przystąpić do dalszej diagnostyki, której celem jest potwierdzenie rozpoznania. Składa się na to również diagnostyka genetyczna. Zarówno według wytycznych IPNA, jak i wymogów zawartych w obwieszczeniu MZ leczenie ekulizumabem można wdrożyć w trakcie oczekiwania na wynik badania w kierunku najczęstszych mutacji genetycznych. W przypadku dzieci postępowaniem z wyboru jest jak najszybsze podanie ekulizumabu, natomiast w przypadku dorosłych w pierwszej kolejności można rozpocząć leczenie za pomocą wymiany osocza [8, 11]

Rekomendacje IPNA nakładają konieczność wykonania analizy genów CFH, CFI, MCP, C3, CFB, THBD, a w przypadku wczesnego wystąpienia choroby (przed 1−2 r.ż.), również genu DGKE. Należy także przeanalizować sekwencje genów kodujących białka związane z czynnikiem H (CFHR) w poszukiwaniu rozległych delecji. Niezbędne jest podkreślenie, iż metodą referencyjną wobec analizy dużych delecji jest MLPA (Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification) [9]. Zalecania te potwierdzają eksperci z KDIGO (Kidney Disease: Improving Global Outcomes), wskazując powyższy zestaw badań jako podstawowy w diagnostyce aHUS [12]. Opublikowane w 2018 roku wytyczne belgijskie również zalecają przeprowadzenie diagnostyki tych samych genów w kontekście poszukiwania przyczyn występowania aHUS, w razie potrzeby również genu DGKE u dorosłych [11]. Badania genetyczne należy przeprowadzić, pomimo obecności przeciwciał anty-CFH, ponieważ ich obecność nie wyklucza mutacji w genach składowych dopełniacza [8, 10].

Genetyczne podłoże aHUS jest złożone (wielogenowe), stąd też diagnostyka choroby zawsze wymaga przeanalizowania szerokiego zestawu genów. Predyspozycja do aHUS jest powodowana zmianami genetycznymi, które występują w populacji ogólnej z częstością nawet 10−20%, więc do wystąpienia choroby konieczne jest zadziałanie czynnika sprawczego. Rekomendacje nie zalecają badania bezobjawowych członków rodzin pacjentów z aHUS z mutacją w postaci heterozygotycznej. Wyjątek stanowi sytuacja, w której planuje się zabieg przeszczepienia nerki od dawcy rodzinnego lub w momencie planowania ciąży u najbliższej rodziny chorego [8]. Zgodnie z rekomendacjami KDIGO, przed kwalifikacją do przeszczepienia nerki należy wykonać dokładną diagnostykę genetyczną w celu znalezienia przyczyny choroby u biorcy. Musi być ona zidentyfikowana, a dawca narządu nie może być nosicielem takiej samej zmiany. Nosicielstwo innych zmian podwyższonego ryzyka aHUS u dawcy nie jest przeciwwskazaniem do transplantacji [12]. Z uwagi na złożoność choroby, interpretacja wyników badań genetycznych pacjentów z aHUS wciąż wymaga udoskonalenia. Wiadomo, w jakich genach poszukiwać uszkodzeń związanych z chorobą, ale dokładna klasyfikacja i kliniczna interpretacja znajdowanych u pacjenta wariantów nie jest prosta. Zazwyczaj za wariant patogenny (chorobotwórczy) uznaje się taką odmianę genu, która nie została do tej pory wykryta w populacji lub jest bardzo rzadka. W ostatnio opublikowanej pracy (Fenqxiao i wsp.) na podstawie analizy genetycznej 400 pacjentów wykazano, że najwłaściwszym przy interpretacji patogeniczności zbadanych wariatów jest uwzględnienie wskaźnika MAF (minor allele frequency) na poziomie <0,1% [13]. Równocześnie jednak, haplotypy ryzyka aHUS występują w niektórych populacjach z częstością wyższą, co nie wyklucza ich patogenności.

GENETYKA AHUS

Piśmiennictwo od wielu lat przedstawia doniesienia o wariantach genetycznych występujących u pacjentów z aHUS. Równocześnie należy podkreślić, że tło choroby jest bardzo złożone, jest bowiem wynikiem współistnienia i współdziałania licznych wariantów (zmian) w genach. Większość chorób rzadkich powstaje jako efekt występowania wariantów w populacji ogólnej z częstością poniżej 1 na 1000 osób, co ułatwia identyfikację chorobotwórczych uszkodzeń genetycznych. Dla odmiany, zdecydowana większość przypadków aHUS powodowanych jest nie tylko przez obecność licznych zmian, ale przede wszystkim zmiany są na tyle częste w populacji ogólnej (nawet u 20% osób), że znacząco utrudnia to ich identyfikację i kliniczną interpretację.

Układ dopełniacza stanowi ważny element odporności wrodzonej. Jego aktywacja oparta jest o kaskadę enzymatyczną. Biorąc pod uwagę czynnik sprawczy, wyróżniamy trzy drogi aktywacji układu dopełniacza: klasyczną, lektynową oraz alternatywną. Atypowy zespół hemolityczno-mocznicowy związany jest z nadmierną i stałą aktywacją drogi alternatywnej. Kaskada rozpoczyna się spontaniczną hydrolizą białka C3 do C3(H2O) (Ryc. 1). Następnie do białka C3 przyłączany jest produkt rozkładu czynnika B (Bb), tworząc konwertazę C3 fazy płynnej C3(H2O)Bb. Powstawanie konwertazy C3 kontrolowane jest w procesie dodatniego sprzężenia zwrotnego. Związanie kolejnej cząsteczki C3b do konwertazy C3 skutkuje powstaniem konwertazy C5, która bierze udział w ostatniej fazie alternatywnej drogi układu dopełniacza, czyli formowaniu kompleksu atakującego błonę (MAC). Kompleks ten spełnia istotną rolę w kształtowaniu ochronnych funkcji układu immunologicznego, uszkadzając błonę docelowych komórek [14].

GENY ZWIĄZANE Z HAMOWANIEM UKŁADU DOPEŁNIACZA

CFH

Czynnik H (complement factor H) to główny czynnik regulujący alternatywną drogę aktywacji układu dopełniacza. Białko to zbudowane jest z 20 krótkich fragmentów, nazwanych SCRs (short consensus repeats), charakteryzujących się podobną sekwencją nukleotydową [15]. Jego funkcją jest hamowanie konwertazy C3. CFH inaktywuje C3b (wraz z CFI) i konkuruje z CFB w wiązaniu się do C3b, a miejsca wiązania poszczególnych białek znajdują się w różnych sekwencjach SCR. To właśnie uszkodzenia genu CFH są jednymi z najczęściej odpowiadających za wrodzoną predyspozycję do aHUS. Mutacje te powodują zmiany funkcjonalności białka (np. niezdolność wiązania do C3b), nie wpływając równocześnie na jego ilość [5, 9]. Należy podkreślić istotność haplotypu ryzyka w genie CFH (H3) (TGTGT), na który składają się: rs3753394 (C>T); rs800292 (G, allel referencyjny); rs1061170 (wariant patogenny w bazie ClinVar, C>T); rs3753396 (A>G); rs1065489 (G>T). Obecność haplotypu ryzyka w genie CFH związana jest z występowaniem choroby zarówno w sytuacji, gdy haplotyp znajduje się w 1 allelu genu (układ heterozygotyczny), jak i w układzie homozygotycznym [16].

CFHR1 i CFHR3

Geny CFHR1 i CFHR3 kodują białka należące do rodziny 5 białek związanych z czynnikiem H układu dopełniacza (complement factor H related proteins). Różne uszkodzenia tych genów powiązano z aHUS: opisano m.in. powstawanie genu hybrydowego, składającego się z SCRs 1-18 genu CFH oraz 4-5 SCRs genu CFHR1, którego produkt nie jest w stanie wiązać się do C3b i tym samym hamować aktywacji dopełniacza [17]. Geny kodujące białka CFHR zlokalizowane są na długim ramieniu chromosomu 1 i są silnie homologiczne (maja podobną sekwencję), co sprawia, że w ich obrębie występuje wysoka częstość zachodzenia procesów homologicznej rekombinacji. Rekombinacje w tym regionie skutkują dużymi delecjami, obejmującymi nawet całe geny CFHR1 i CFHR3, jak również odpowiadają za tworzenie genów hybrydowych m.in. CFHCFHR1. Zmiany w obrębie tych genów są ściśle powiązane z występowaniem przeciwciał anty-CFH. Powstawanie przeciwciał korelowane jest głównie z delecją CFHR1, ale istotne jest to, że zmiana ta może występować także u osób zdrowych [10].

CFI

Czynnik I jest proteazą, która rozkłada kompleks C3b i C4b przy wykorzystaniu MCP jako kofaktora na śródbłonku naczyniowym i przy udziale czynnika H w osoczu. Większość wariantów genu, korelowanych z aHUS, znajduje się w sekwencji kodującej domenę proteazy serynowej. Jej zmniejszona aktywność lub utrata funkcji w wyniku mutacji wpływa na zwiększoną produkcję konwertazy C3 [9]. Mutacje w genie CFI i ich związek z zaburzeniami układu odpornościowego stanowią temat wielu doniesień naukowych. Opisano warianty skutkujące nieprawidłowym wydzielaniem czynnika I lub upośledzeniem jego aktywności [5, 18]. Publikacja autorstwa S. Nilsson stanowi przegląd kilkunastu prac opisujących warianty w genie CFI [19].

MCP

Białko MCP (CD46) pełni rolę kofaktora czynnika I w procesie rozkładania białek C3b i C4b na powierzchni śródbłonków. Domena zewnątrzkomórkowa MCP jest odpowiedzialna za wiązanie C3b i to w jej sekwencji jest najwięcej wariantów związanych z aHUS. Mutacje w genie MCP mogą powodować obniżenie aktywności białka (typ II) lub zmniejszenie jego poziomu (typ I). Mutacje mogą być zarówno homo-, jak i heterozygotyczne [9].

Analizując genetykę aHUS należy podkreślic znaczenie publikacji Esparza-Gordillo, w której opisano między innymi haplotyp ryzyka aHUS zawierający 5 SNP: rs2796267 (A>G), rs2796268 (A>G), rs1962149 (G>A), rs859705 (G>A), rs7144 (T>C) [20]. Obecność haplotypu postaci homozygotycznej związane jest ze zwiększonym ryzykiem występowania aHUS [16]. Natomiast posiadanie równocześnie homozygotycznej postaci haplotypów w dwóch genach: MCP i CFH może w pełni uzasadniać występowanie aHUS [6].

GENY ZWIĄZANE Z AKTYWACJĄ UKŁADU DOPEŁNIACZA

C3

Białko C3 jest syntezowane głównie w wątrobie i stanowi ważny składnik układu dopełniacza. Warianty genu C3 w Europie wykrywane są u 4−8% pacjentów z aHUS, w Japonii znacznie częściej – nawet u 31%, co wskazuje na istotne różnice populacyjne [21]. C3 jest podstawową składową zarówno konwertazy C3 jak i C5; zmiany w kodującym je genie aktywują układ dopełniacza dwojako: mogą zwiększać jego powinowactwo do czynnika B lub też powodować odporność na rozkład jego składowej C3b [9]. W 2008 r. ukazała się publikacja, przedstawiająca analizę mutacji u 26 pacjentów aHUS pod kątem mutacji w C3. W przebiegu badań zidentyfikowano 9 wariantów (w tym 2 powtarzające się u niespokrewnionych osób), które nie występowały u 200 zdrowych ochotników. Obecność części z wariantów (R570Q, R570W, A1072V, D1093N, Q1139K) skutkowała upośledzeniem wiązania CD46 do C3, co zaburza rozkładanie białka MCP przez CFI, a tym samym skutkuje nadmierną aktywacją alternatywnej drogi układu dopełniacza [22].

CFB

Białko CFB to proenzym, zawierający miejsce katalityczne dla konwertazy C3. Warianty w kodującym je genie występują 0−4% pacjentów, zależnie od badanej grupy. [2]. Należy podkreślić istotność wariantów F286L, K323E skutkujących zwiększonym powstawaniem konwertazy C3 [23]. Obecnośc mutacji w CFB wpływa negatywnie na rokowanie pacjentów, zwiększa ryzyko wystąpienia schyłkowej niewydolności nerek oraz wznowy choroby w przeszczepionym narządzie [24].

GENY NIEZWIĄZANE Z UKŁADEM DOPEŁNIACZA – UKŁAD KRZEPNIĘCIA

THBD

Rola trombomoduliny w patogenezie aHUS została po raz pierwszy opisana w 2009 r. Trombomodulina wraz z czynnikiem I i H pośredniczy w inaktywacji C3b oraz zwiększa aktywację karboksypeptydazy B (TAFI), która hamuje C3a i C5a. Warianty opisane dotąd w genie THBD zmniejszają zdolność białka do hamowania drogi alternatywnej układu dopełniacza [25].

DGKE

Mutacje skutkujące zmniejszeniem aktywności kinazy diacyloglirolu ε powodują indukcję stanu zapalnego oraz zmian prozakrzeprzowych w komórkach śródbłonka, co koreluje z mutacjami w układzie dopełniacza [10]. Pacjenci, u których zidentyfikowano mutacje w DGKE, charakteryzują się wczesnym występowaniem aHUS (w 1. roku życia) oraz wieloma nawrotami choroby do 5. roku życia [26].

PLG

Gen PLG koduje plazminogen, czyli nieaktywny prekursor plazminy. Piśmiennictwo wskazuje, że większość wariantów, występujących u pacjentów z aHUS, u których nie wykryto zmian w genach układu dopełniacza, dotyczyło właśnie układu krzepnięcia, a najczęściej zmiany były w obrębie PLG. Należy zatem zwrócić uwagę na potrzebę poszerzenia diagnostyki aHUS o układ krzepnięcia [27].

Przeciwciała anty-CFH

Przeciwciała anty-CFH, poprzez wiązanie się z sekwencjami SCR czynnika H, naśladują występowanie mutacji w tych regionach, upośledzając wiązanie czynnika H ze składową C3. aHUS z obecnością przeciwciał występuje głównie dzieci (25−50% w zależności od raportowanych przypadków), rzadziej u dorosłych − średnio u 5−10% wszystkich pacjentów z aHUS. Wykazano silny związek pomiędzy występowaniem przeciwciał a zmianami w CFHR1 i CFHR3 [10]. W jednej z prac zajmujących się obecnością przeciwciał u pacjentów z aHUS wykazano, że w przypadku homozygotycznej delecji w CFHR1 częstość występowania przeciwciał u pacjentów wynosiła 93% i towarzyszyła jednoczesnej homozygotycznej delecji CFHR3 w 91% [28]. Powstawanie przeciwciał i występowanie aHUS jest korelowane z obecnością delecji w obu wymienionych genach, ale warto zaznaczyć, że zmiany te występują także u osób zdrowych (3−6% zdrowej populacji europejskiej i 20% afrykańskiej), co bez wątpienia wskazuje, że atypowy zespół hemolityczno-mocznicowy jest chorobą, na którą składa się wiele czynników predysponujących [10].

WARIANTY ISTOTNE W ROKOWANIU PACJENTÓW

Jak zostało wspomniane, genetyczne podłoże aHUS jest tak złożone, a warianty ryzyka na tyle często występują w populacji ogólnej, że wykonywanie badań przesiewowych w kierunku obciążenia chorobą nie jest zasadne. Istotny jest jednak fakt, że obecność określonych wariantów genetycznych warunkuje kliniczny przebieg choroby (Tab. 1). Wykazano, że pacjenci z mutacjami MCP potrzebują mniej intensywnej kuracji w stosunku do pozostałych grup, ponieważ aż u 88% pacjentów, u których wykryto mutacje MCP, obserwuje się całkowitą remisję choroby. Z drugiej strony, mutacje CFH są mocno obciążające – aż 77% chorych umiera lub rozwija przewlekłą schyłkową chorobę nerek [5]. W populacji francuskiej zaobserwowano także, że istnieje korelacja pomiędzy tłem genetycznym pacjenta a wiekiem, w którym choroba się objawia. Choroba pojawia się wcześniej u osób z mutacjami w MCP w porównaniu do osób z mutacjami w CFH, CFI oraz osób, u których nie zidentyfikowano mutacji [2].

Należy wyraźnie podkreślić istotność wariantów w MCP w kształtowaniu efektywności przeszczepiania nerki. Pacjenci, u których aHUS wystąpił jako konsekwencja obecności wariantów w MCP mają dobre rokowania, a ryzyko nawrotu choroby po przeszczepieniu narządu oscyluje na poziomie maksymalnie 25% [29].

BADANIA POPULACYJNE PACJENTÓW AHUS

Tegoroczne informacje z polskiego rejestru zespołu hemolityczno-mocznicowego niosą ze sobą istotne dane w kontekście genetyki, umożliwiając wstępne zdefiniowanie najczęstszych mutacji występujących w Polsce i to, w jakich genach powinno się poszukiwać wariantów patogennych w pierwszej kolejności.

U dzieci kwalifikowanych do leczenia ekulizumabem (19 osób) w kontekście czynników regulujących układ dopełniacza: 40% posiadało wariant patogenny w genie CFH, 20% układ hybrydowy CFHR1/CFHR3, 20% zmianę w MCP a 8% miało oznaczalne przeciwciała anty-CFH. W przypadku czynników aktywujących dopełniacz u 20% badanych wykryto wariant w składowej C3. Warte podkreślenia jest to, że u 4% badanych mutacji nie znaleziono w genach dopełniacza, lecz w DGKE – związanym z układem krzepnięcia, w tym w jednym przypadku jednocześnie w genie DGKE i CFH. U 4% dzieci leczenie ekulizumabem wdrożono, pomimo braku wykrycia potencjalnego miejsca mutacji, co wskazuje na fakt, że istnieją jeszcze inne regiony, geny, wymagające podjęcia dalszych badań w celu interpretacji ich znaczenia w rozwoju aHUS w przyszłości. W przypadku 20% dzieci diagnostyka genetyczna nadal jest w toku, co może wpłynąć na zmianę statystyki w przyszłych latach [1].

Prace zagraniczne, w których analizowano genetyczne podłoże aHUS w różnych populacjach, wskazują na zróżnicowane przyczyny choroby. W pracy Fremeaux-Bacchi opisano wyniki badania przeprowadzonego w grupie 214 francuskich pacjentów z aHUS. Co interesujące, w populacji francuskiej zauważono wyraźną korelację pomiędzy występowaniem mutacji CFH (wykrytą u 59 pacjentów) a rokowaniem pacjentów w populacji dziecięcej; badania w grupie osób dorosłych nie wykazały takiego związku [2]. W roku 2018 ukazała się publikacja analizująca genetyczne podłoże aHUS w grupie 104 pacjentów w Japonii. Badanie wykazało obecność mutacji w genie CFH u 10% pacjentów, u 31% w genie C3. Zidentyfikowano wariant C3 p.I1157T, powiązany ze zwiększoną liczbą nawrotów choroby w porównaniu do pacjentów niosących inne warianty w C3. Co interesujące, w populacji tej różne jest także ryzyko nawrotu choroby warunkowane obecnością wariantów genu MCP (50%) oraz CFH (38%), co stanowi stosunek całkowicie odmienny od populacji europejskich [21]. Przytoczone powyżej badania wskazują, jak istotne jest prowadzenie badań nad epidemiologią aHUS w konkretnej populacji.

MUTACJE A NIESKUTECZNOŚĆ LECZENIA EKULIZUMABEM

Działanie ekulizumabu, polegające na blokowaniu aktywacji drogi alternatywnej układu dopełniacza, wpływa hamująco na odpowiedź immunologiczną, w której do ochrony przed patogenami konieczna jest liza komórek przez układ atakujący błonę (MAC). Tym samym konieczne jest zabezpieczenie osób leczonych tym preparatem przed patogenami, realizowane przez szczepienie przeciwko N. meningitidis i profilaktyczną antybiotykoterapię [8]. Jednakże istnieją sytuacje, w których poszczególne mutacje skutkują niewystarczającą odpowiedzią na ekulizumab i w tych przypadkach należałoby rozważyć zaprzestanie dalszego leczenia, by nie narażać pacjentów na zwiększone ryzyko infekcji.

U 11 spośród 345 pacjentów japońskiego pochodzenia, leczonych ekulizumabem z powodu nocnej napadowej hemoglobinurii, nie osiągano pożądanego stopnia remisji. Niezmiennie podwyższony poziom LDH w surowicy wskazywał na utrzymującą się hemolizę. Bezpośrednie sekwencjonowanie 41 eksonów genu C5, wykazało obecność pojedynczej mutacji w 1 allelu genu, znajdującej się w eksonie 21 (c.2654G>A) u wszystkich pacjentów, którzy nie odpowiedzieli na leczenie. Obecność mutacji zapobiega łączeniu się czynnika C5 z ekulizumabem, co jest konieczne do powodzenia terapii [30]. Preparat ten może być skuteczny w przypadkach, w których regulacja dopełniacza jest zaburzona poprzez warianty białek odpowiedzialnych za nadmierną jego aktywację, jak i niedostateczne hamowanie. Ekulizumab, z racji łączenia się z bezpośrednio z czynnikiem C5, nie jest skuteczny w momencie, gdy choroba wywołana została mutacjami innych genów niż te kodujące białka dopełniacza. Potwierdzają to prace dokumentujące niepowodzenia terapii w przypadku mutacji w DGKE [26].

CZY PRZESZCZEPIENIE WĄTROBY UMOŻLIWI WYLECZENIE?

Przeszczepienie wątroby, która jest bezpośrednio odpowiedzialna za produkcję składowej C3 oraz czynników H i B, jest nadal rozpatrywanym sposobem leczenia atypowego zespołu hemolityczno-mocznicowego. Jednoczasowe przeszczepienie nerki z wątrobą wiąże się ze znamiennie wyższym ryzykiem zgonu (wynoszącym średnio 15%) [31], ale w przypadku powodzenia transplantacji, uniezależnia ono pacjenta od przyjmowania ekulizumabu, który jest lekiem kosztownym dla systemu i obciążającym chorego, ze względu na konieczność przewlekłego leczenia i podwyższonego ryzyka zachorowania na choroby bakteryjne, w których zwalczaniu uczestniczy dopełniacz.

W pracy Saland omówiono 5 operacji przeszczepienia wątroby i nerki u dzieci, które nie zostały wykonane w osłonie plazmaferezy lub ekulizumabu i wszystkie skończyły się niepowodzeniem. Odmiennie, powodzenie operacji po przeprowadzeniu odpowiedniego przygotowania udało się uzyskać w 16 na 20 zabiegów (80% powodzenia, 3 zgony). Składają się na to: 2 niepowodzenia (na 16 zabiegów), które wystąpiły u chorych z mutacją w CFH, 1 niepowodzenie (na 2 operacje) przy obecności delecji/genu hybrydowego CFH/CFHR1, jedna transplantacja w przypadku mutacji C3, która zakończyła się niepowodzeniem (brak podjęcia funkcji nerek, przy prawidłowym podjęciu czynności wątroby) i udana pojedyncza transplantacja u nosiciela mutacji CFB [31].

Jednoczasowa transplantacja lub przeszczepienie wątroby po przeszczepieniu nerki mogą być również rozpatrywane w przypadku nieskutecznej terapii ekulizumabem. W przypadku 5-letniego pacjenta z mutacją czynnika H, u którego po przeszczepieniu nerki terapia ekulizumabem nie zapobiegała epizodom trombocytopenii, przeszczepienie wątroby w 8 r.ż. umożliwiło wyrównanie parametrów hematologicznych i poziomu C3b-9, umożliwiając zakończenie terapii ekulizumabem po 3 miesiącach z dobrym skutkiem [32].

GENETYKA A PROFILAKTYKA NAWROTU AHUS W PRZESZCZEPIONEJ NERCE

Konieczność wprowadzenia profilaktyki nawrotu zespołu hemolityczno-mocznicowego pod postacią podawania ekulizumabu jest ściśle związana z genotypem chorego. Doświadczenia zgromadzone podczas 71 transplantacji u 57 pacjentów z aHUS pozwoliły podzielić mutacje na poszczególne grupy ryzyka nawrotu, na podstawie których ustalono, czy konieczne jest leczenie podtrzymujące i jak długo powinno być one utrzymywane. Ryzyko nawrotu choroby jest najwyższe podczas pierwszego roku, malejąc gwałtownie w ciągu dwóch lat od przeszczepienia [33].

Belgijskie wytyczne dotyczące leczenia aHUS u pacjentów dorosłych dzielą mutacje na trzy kategorie: niskiego ryzyka nawrotu, w obecności których nie stosuje się profilaktyki ekulizumabem (MCP, przeciwciała anty-CFH, DGKE), pośredniego ryzyka, w którym profilaktyka jest wdrażana na 3 miesiące (brak wykrytej mutacji z/bez wykrytych przeciwciał, występowanie wariantów o nieznanej patogenności, mutacja w CFI) oraz zmiany wysokiego ryzyka nawrotu (warianty CFH, rearanżacje w obrębie CFH/CFHR1, C3 i CFB), w których profilaktykę nawrotu stosuje się przez 6 miesięcy [11].

W przypadku dzieci, stanowisko opublikowane w 2016 roku uznaje aktualną wiedzę na temat skutków odstawienia ekulizumabu u biorców nerki za niewystarczającą i zaleca utrzymanie leczenia.

PODSUMOWANIE

O atypowym zespole hemolityczno-mocznicowym wciąż można powiedzieć, że jest to choroba stawiająca przed lekarzem wiele wyzwań, rozpoczynających się już w momencie diagnozy, której podstawowym celem jest wyodrębnienie cech różnicujących aHUS od typowego HUS. Dla pacjenta, prawidłowa diagnoza to możliwość otrzymania odpowiedniego leczenia. Wiadomo, że tło genetyczne pacjenta ma wpływ na odpowiedź na terapię, rokowanie, na występowanie nawrotów choroby, jednakże dla wielu zidentyfikowanych dotychczas wariantów nie określono związku z przebiegiem choroby. Niezbędna jest zatem szeroka diagnostyka genetyczna pacjentów, która umożliwi opisanie jak najszerszego profilu genetycznego aHUS. Najnowsze piśmiennictwo wskazuje na konieczność analizowania genów związanych nie tylko z układem dopełniacza, ale także z układem krzepnięcia, co niewątpliwie obrazuje poziom skomplikowania choroby. W przypadku choroby o tak złożonym tle genetycznym każdy badany pacjent wnosi nową wiedzę pozwalającą na lepsze diagnozowanie i leczenie osób, które zachorują w przyszłości.

Piśmiennictwo

1. Szczepańska M, Adamczyk P, Adamczuk D et al. Zespół hemolityczno-mocznicowy w Polsce – podsumowanie 5-lat działania rejestru. Przegl Lek. 2019;76(5):321.

2. Fremeaux-Bacchi V, Fakhouri F, Garnier A et al. Genetics and outcome of atypical hemolytic uremic syndrome: a nationwide French series comparing children and adults. Clin J Am Soc Nephrol. 2013;8(4):554–562. doi: 10.2215/CJN.04760512.

3. Ariceta G, Besbas N, Johnson S et al. Guideline for the investigation and initial therapy of diarrhea-negative hemolytic uremic syndrome. Pediatr Nephrol. 2009;24(4):687–696. doi: 10.1007/s00467-008-0964-1.

4. Davin JC, Buter N, Groothoff J et al. Prophylactic plasma exchange in CD46-associated atypical haemolytic uremic syndrome. Pediatr Nephrol. 2009;24(9):1757–1760. doi: 10.1007/s00467-009-1188-8.

5. Noris M, Caprioli J, Bresin E et al. Relative role of genetic complement abnormalities in sporadic and familial aHUS and their impact on clinical phenotype. Clin J Am Soc Nephrol. 2010;5(10):1844–1859. doi: 10.2215/CJN.02210310.

6. Campistol JM, Arias M, Ariceta G et al. An update for atypical haemolytic uraemic syndrome: diagnosis and treatment. A consensus document. Nefrologia. 2015;35(5):421–447. doi: 10.1016/j.nefro.2015.07.005.

7. Ruszkowski J, Heleniak Z, Debska-Slizien A. Atypical hemolytic uremic syndrome: a new drug program and first Polish adult patient treated with eculizumab. Pol Merkur Lekarski. 2018;45(267):119–121.

8. Loirat C, Fakhouri F, Ariceta G et al. An international consensus approach to the management of atypical hemolytic uremic syndrome in children. Pediatr Nephrol. 2016;31(1):15–39. doi: 10.1007/s00467-015-3076-8.

9. Raina R, Krishnappa V, Blaha T et al. Atypical Hemolytic-Uremic Syndrome: An Update on Pathophysiology, Diagnosis, and Treatment. Ther Apher Dial. 2019;23(1):4–21. doi: 10.1111/1744-9987.12763.

10. Noris M, Remuzzi G. Genetics of Immune-Mediated Glomerular Diseases: Focus on Complement. Semin Nephrol. 2017;37(5):447–463. doi: 10.1016/j.semnephrol.2017.05.018.

11. Claes KJ, Massart A, Collard L et al. Belgian consensus statement on the diagnosis and management of patients with atypical hemolytic uremic syndrome. Acta Clin Belg. 2018;73(1):80–89. doi: 10.1080/17843286.2017.1345185.

12. Goodship TH, Cook HT, Fakhouri F et al. Atypical hemolytic uremic syndrome and C3 glomerulopathy: conclusions from a „Kidney Disease: Improving Global Outcomes” (KDIGO) Controversies Conference. Kidney Int. 2017;91(3):539–551. doi: 10.1016/j.kint.2016.10.005.

13. Bu F, Zhang Y, Wang K et al. Genetic Analysis of 400 Patients Refines Understanding and Implicates a New Gene in Atypical Hemolytic Uremic Syndrome. J Am Soc Nephrol. 2018;29(12):2809–2819. doi: 10.1681/ASN.2018070759.

14. Nester CM, Barbour T, de Cordoba SR et al. Atypical aHUS: State of the art. Mol Immunol. 2015;67(1):31–42. doi: 10.1016/j.molimm.2015.03.246.

15. Goodship TH. Factor H genotype-phenotype correlations: lessons from aHUS, MPGN II, and AMD. Kidney Int. 2006;70(1):12–13. doi: 10.1038/sj.ki.5001612.

16. Manenti L, Gnappi E, Vaglio A et al. Atypical haemolytic uraemic syndrome with underlying glomerulopathies. A case series and a review of the literature. Nephrol Dial Transplant. 2013;28(9):2246–2259. doi: 10.1093/ndt/gft220.

17. Venables JP, Strain L, Routledge D et al. Atypical haemolytic uraemic syndrome associated with a hybrid complement gene. PLoS Med. 2006;3(10):e431. doi: 10.1371/journal.pmed.0030431.

18. Bienaime F, Dragon-Durey MA, Regnier CH et al. Mutations in components of complement influence the outcome of Factor I-associated atypical hemolytic uremic syndrome. Kidney Int. 2010;77(4):339–349. doi: 10.1038/ki.2009.472.

19. Nilsson SC, Sim RB, Lea SM et al. Complement factor I in health and disease. Mol Immunol. 2011;48(14):1611-1620. doi: 10.1016/j.molimm.2011.04.004.

20. Esparza-Gordillo J, Goicoechea de Jorge E, Buil A et al. Predisposition to atypical hemolytic uremic syndrome involves the concurrence of different susceptibility alleles in the regulators of complement activation gene cluster in 1q32. Hum Mol Genet. 2005;14(5):703–712. doi: 10.1093/hmg/ddi066.

21. Fujisawa M, Kato H, Yoshida Y et al. Clinical characteristics and genetic backgrounds of Japanese patients with atypical hemolytic uremic syndrome. Clin Exp Nephrol. 2018;22(5):1088–1099. doi: 10.1007/s10157-018-1549-3.

22. Fremeaux-Bacchi V, Miller EC, Liszewski MK et al. Mutations in complement C3 predispose to development of atypical hemolytic uremic syndrome. Blood. 2008;112(13):4948–4952. doi: 10.1182/blood-2008-01-133702.

23. Vieira-Martins P, El Sissy C, Bordereau P et al. Defining the genetics of thrombotic microangiopathies. Transfus Apher Sci. 2016;54(2):212–219. doi: 10.1016/j.transci.2016.04.011.

24. Kavanagh D, Goodship TH, Richards A. Atypical hemolytic uremic syndrome. Semin Nephrol. 2013;33(6):508–530. doi: 10.1016/j.semnephrol.2013.08.003.

25. Delvaeye M, Noris M, De Vriese A et al. Thrombomodulin mutations in atypical hemolytic-uremic syndrome. N Engl J Med. 2009;361(4):345–357. doi: 10.1056/NEJMoa0810739.

26. Lemaire M, Fremeaux-Bacchi V, Schaefer F et al. Recessive mutations in DGKE cause atypical hemolytic-uremic syndrome. Nat Genet. 2013;45(5):531–536. doi: 10.1038/ng.2590.

27. Bu F, Maga T, Meyer NC et al. Comprehensive genetic analysis of complement and coagulation genes in atypical hemolytic uremic syndrome. J Am Soc Nephrol. 2014;25(1):55–64. doi: 10.1681/ASN.2013050453.

28. Dragon-Durey MA, Sethi SK, Bagga A et al. Clinical features of anti-factor H autoantibody-associated hemolytic uremic syndrome. J Am Soc Nephrol. 2010;21(12):2180–2187. doi: 10.1681/ASN.2010030315.

29. Reuter S, Heitplatz B, Pavenstadt H et al. Successful long-term treatment of TMA with eculizumab in a transplanted patient with atypical hemolytic uremic syndrome due to MCP mutation. Transplantation. 2013;96(10):e74–76. doi: 10.1097/01.TP.0000435705.63428.1f.

30. Nishimura J, Yamamoto M, Hayashi S et al. Genetic variants in C5 and poor response to eculizumab. N Engl J Med. 2014;370(7):632–639. doi: 10.1056/NEJMoa1311084.

31. Saland J. Liver-kidney transplantation to cure atypical HUS: still an option post-eculizumab? Pediatr Nephrol. 2014;29(3):329–332. doi: 10.1007/s00467-013-2722-2.

32. Coppo R, Bonaudo R, Peruzzi RL et al. Liver transplantation for aHUS: still needed in the eculizumab era? Pediatr Nephrol. 2016;31(5):759–768. doi: 10.1007/s00467-015-3278-0.

33. Le Quintrec M, Zuber J, Moulin B et al. Complement genes strongly predict recurrence and graft outcome in adult renal transplant recipients with atypical hemolytic and uremic syndrome. Am J Transplant. 2013;13(3):663–675. doi: 10.1111/ajt.12077.

Podziękowania

Autorzy pragną serdecznie podziękować prof. dr hab. n. med. Joannie Matuszkiewicz-Rowińskiej (Centralny Szpital Kliniczny, UCK WUM), dr hab. n. med. Małgorzacie Pańczyk-Tomaszewskiej, dr Beacie Leszczyńskiej, dr Piotrowi Skrzypczykowi (Dziecięcy Szpital Kliniczny im. Józefa Polikarpa Brudzińskiego, UCK WUM), a w szczególności prof. dr hab. n. med. Marii Szczepańskiej (Samodzielny Publiczny Szpital Kliniczny Nr 1 im. Prof. Stanisława Szyszko, ŚUM) za pomoc okazaną podczas pisania niniejszej pracy.

ORCID:

Ewelina Użarowska – 0000-0002-0443-4733

Michał Kościółek – 0000-0002-4912-4413

Anna Wójcicka – 0000-0001-5803-6397

Źródła finansowania

Projekt „Comprehensive genetic diagnostics of thrombotic microangiopathies – genetic test and clinical algorithm to predict risk of renal transplant failure”, TEAM TECH 4/2017. Kierownik projektu: dr hab. n. med. Anna Wójcicka oraz Fundacja Rozwoju Diagnostyki i Terapii, ul. Słupecka 11/12, Warszawa.

Konflikt interesów:

Autorzy są pracownikami firmy WARSAW GENOMICS.

Autor korespondujący

Ewelina Użarowska

Warsaw Genomics

ul. Pasteura 5a, 02-093 Warszawa,

tel.: 22 65 80 180, 22 65 80 259

e-mail: ewelina.uzarowska@warsawgenomics.pl

Nadesłano: 20.05.2019

Zaakceptowano: 04.10.2019

Ryc. 1. Droga alternatywna układu dopełniacza.

Na podstawie: [14].

Tabela 1. Ryzyko śmierci, niewydolności nerek i nawrotu aHUS przed wprowadzeniem leczenia ekulizumabem.

Gen

Ryzyko śmierci lub schyłkowej niewydolności nerek na początku lub w 1 roku

Ryzyko nawrotu

Ryzyko śmierci lub schyłkowej niewydolności nerek po 3-5 latach

Ryzyko nawrotu w przeszczepionej nerce

CFH, geny hybrydowe CFH-CFHR1/3

50-70%

50%

75%

75-90%

CFI

50%

10-30%

50-60%

45-80%

Izolowana mutacja MCP

0-6%

70-90%

6-38%

<20%

MCP z towarzyszącą mutacją CFH/CFI/C3

30-40%

50%

50%

50-60%

C3

60%

50%

75%

40-70%

CFB

50%

3/3

75%

100%

THBD

50%

30%

54%

Nieznane

Anty-CFH

30-40%

40-60%

35-60%

Zależne od poziomu przeciwciał

Na podstawie: [12].