Afekcja mięśnia sercowego u pacjentów z chorobą Fabry'ego bez manifestacji fenotypowej. Wartość diagnostyczna biomarkerów (FAMY)

Choroba Fabry'ego jest chorobą recesywną sprzężoną z chromosomem X, wpływającą na magazynowanie lizosomalne ze zmiennym fenotypem charakteryzującym się gromadzeniem glikosfingolipidów w kilku tkankach. Opisano ponad 200 mutacji w genie alfa-galaktozydazy A (GLA), które powodują chorobę Fabry'ego. Obecnie leczenie choroby Fabry'ego polega na enzymatycznej terapii zastępczej (ERT), której rozwój wykazał odwrócenie nieprawidłowej akumulacji glikosfingolipidów w różnych tkankach i kliniczną poprawę lub stabilizację (1). W przeciwieństwie do klasycznej ogólnoustrojowej choroby Fabry'ego z zajęciem wielu narządów, kardiologiczny wariant choroby charakteryzuje się przerostem mięśnia sercowego. W związku z tym sercowy wariant Fabry'ego definiuje się jako zaburzenie miocytów spichrzeniowych naśladujące cechy kliniczne kardiomiopatii przerostowej (HCM)(2).

Złotym standardem w diagnostyce choroby Fabry'ego jest ocena za pomocą mikroskopu elektronowego próbek serca pobranych z biopsji endomiokardialnej (2), chociaż opublikowano, że oznaczenie aktywności alfa-galaktozydazy w osoczu pacjentów z rozpoznaniem choroby Fabry'ego, a następnie Sekwencjonowanie genu GLA u osób z niskim poziomem aktywności jest dobrą nieinwazyjną metodą diagnostyczną, która pozwala na identyfikację nosicieli choroby i wczesne rozpoczęcie enzymatycznej terapii zastępczej (3).

Ze względu na podobieństwo cech klinicznych obu chorób oraz wyjątkowo niską zapadalność na chorobę Fabry'ego rzadko wykonuje się biopsję w celu ustalenia rozpoznania. W związku z tym spekulowano, że wśród pacjentów z klinicznymi objawami HCM powinna istnieć większa częstość występowania choroby ukrytej. W kilku badaniach oceniano częstość występowania choroby Fabry'ego wśród pacjentów, u których zdiagnozowano HCM, stwierdzając, że nawet 8-10% tych pacjentów faktycznie prezentowało chorobę Fabry'ego (4,5), chociaż może istnieć błąd w doborze pacjentów. W nowszych badaniach, w tym w jednym przeprowadzonym przez naszą grupę z większą liczbą pacjentów, stwierdzono niższą zapadalność (między 1-3%) (3,6). Tak więc Fabry jest rzadką chorobą dotykającą 1/50000 osób w populacji (3).

Macierz pozakomórkowa jest strukturą dynamiczną, intensywnie uczestniczącą w przebudowie mięśnia sercowego, zachodzącej w różnych chorobach układu krążenia (7). Zmiany w macierzy zewnątrzkomórkowej mogą odgrywać ważną rolę w procesie dysfunkcji rozkurczowej związanej z przerostem mięśnia sercowego. Złogi kolagenu zwiększają sztywność komory lewej komory, a obciążenie komory podczas rozkurczu jest zagrożone. Obrót kolagenu jest zwiększony w porównaniu ze zdrowymi kontrolami, a synteza dominuje nad degradacją, znajdując powiązane zmiany w aktywności metaloproteinaz (MMP, które są głównymi enzymami odpowiedzialnymi za degradację macierzy) i ich inhibitorów (TIMP) (8). Nasza grupa opublikowała ostatnio kilka artykułów na temat znaczenia zwłóknienia u pacjentów z MCH (9,10,11,12). Badacze odkryli, że zwłóknienie, oceniane na podstawie późnego wzmocnienia gadolinem w rezonansie magnetycznym serca, jest związane z przebudową komór, przerostem, częstoskurczem komorowym (10) i stanem funkcjonalnym pacjenta (11) oraz że wartość MMP-9 jest niezależnie związana ze zwłóknieniem (9). Istnieją również prace opisujące zmiany strukturalne w macierzy związane z chorobą Fabry'ego, gdzie obecność włóknienia jest widoczna zarówno na poziomie śródmiąższowym, jak i zastępująca utratę miokardiocytów (13). Nie wykazano jednak do tej pory, czy zmiana w macierzy śródmiąższowej zachodzi wyłącznie w wyniku aktywacji fibroblastów w odpowiedzi na czynniki humoralne lub mechaniczne bez utraty miokardiocytów, czy też przeciwnie, wiąże się z obumieraniem komórek.

Zainteresowanie apoptozą, czyli zaprogramowaną śmiercią komórki, wzrasta w przypadku niewydolności serca. Apoptoza może być aktywowana przez oddziaływanie receptorów śmierci na powierzchni komórki (tj. receptory z nadrodziny czynnika martwicy nowotworu – TNFR- i białkowy receptor Fas), z jego ligandami (ligand TNF-alfa i Fas, FasL) (14) oraz poprzez aktywację mitochondrialnych mechanizmów proapoptotycznych, w odpowiedzi na niekorzystne zmiany wewnątrzkomórkowe środowisko (15). Dalszy rozwój jest regulowany przez grupę białek Bcl-2 (16) i realizowany przez rodzinę kaspaz (17). Podczas apoptozy aneksyna 5 jest wytwarzana w miocytach i wydzielana do przestrzeni śródmiąższowej (18,19). Wydaje się, że aneksyna 5 przyczynia się do zmiany wewnątrzkomórkowej gospodarki wapniowej, prowadząc do dysfunkcji skurczowej (20, 21). Śmierć mięśnia sercowego poprzez apoptozę może być procesem bardziej powszechnym niż wcześniej sądzono, z oszacowaniem procesu naprawy, który przyczynia się do ekspansji śródmiąższu. GDF-15 jest członkiem nadrodziny TGF-β i dobrze znanym markerem ryzyka i rokowania w ostrych zespołach wieńcowych. Ostatnio zaproponowano go jako regulator procesów włóknienia i przebudowy tkanek, prawdopodobnie poprzez zapobieganie apoptozie (22). Apoptoza miokardiocytów prowadzi do postępującego wyszczuplania ścian komór, jak opisano wcześniej w MCH (23), oraz dysfunkcji skurczowej.

Wiele cząsteczek zaangażowanych w apoptozę i przebudowę komór można wykryć we krwi obwodowej i są one znane jako biomarkery. Biomarkery dostarczają informacji o prawidłowych procesach biologicznych lub mechanizmach fizjopatologicznych i mogą być bardzo przydatne w diagnostyce różnicowej, a nawet w prognozowaniu. Obecnie obserwuje się rosnące zainteresowanie badaniem i przydatnością biomarkerów w chorobach sercowo-naczyniowych, które są częściej stosowane w kardiopatii niedokrwiennej i niewydolności serca (24-27). Niestety ich badania nad HCM były mniej rozwinięte, a jeszcze mniej w chorobie Fabry'ego. Mózgowy peptyd natriuretyczny (BNP) jest najczęściej badanym biomarkerem w HCM i został powiązany z obecnością objawów niewydolności serca (28-30), słabą wydolnością funkcjonalną (30) i niedrożnością odpływu lewej komory (31-34). Z drugiej strony, bardzo niedawno zaczęto uważać ST2 za dobry biomarker specyficznej odpowiedzi mięśnia sercowego na rozciąganie, z synergicznymi implikacjami w rokowaniu z BNP (35).

Nasza grupa opracowuje obecnie projekt badający kilka biomarkerów (obciążenie mięśnia sercowego, uszkodzenie śródbłonka, stan nadkrzepliwości) w celu zbadania różnych systemów zaangażowanych w przebudowę komór w HCM (ocenioną za pomocą echokardiografii i rezonansu magnetycznego serca), które mogą być bardzo podobne w chorobie Fabry'ego.

W chorobie Fabry'ego jako biomarker stosuje się poziom globotriaozyloceramidu (Gb3) w osoczu lub moczu. Ten glikosfingolipid jest magazynowany w lizosomach u pacjentów Fabry'ego, chociaż wykazano, że wykrywane stężenia w osoczu lub moczu mogą się zmieniać z powodu różnych mutacji, które nie powodują całkowitej utraty aktywności alfa-galaktozydazy. Ponadto u kobiet heterozygotycznych poziomy w osoczu mogą być prawidłowe, ale istnieją dane sugerujące wysokie stężenie w moczu (36). Z drugiej strony sugerowano, że jest to laktozyloceramid, kataboliczny produkt Gb3, który reguluje wzór ekspresji TNF-alfa i y ICAM-1, przyczyniając się do rozwoju miażdżycy (37).

Badacze dysponują specjalistyczną kliniką kardiomiopatii w każdym z trzech szpitali: Hospital Universitario Virgen de la Arrixaca, Murcia, Hospital General Universitario de Alicante i Hospital General Universitario de Elche. Badacze zrekrutowali już 12 rodzin ze zdiagnozowanymi probantami Fabry'ego i łącznie 60 krewnych przebadanych klinicznie w ciągu ostatnich 4 miesięcy. Badacze uważają, że rekrutacja pacjentów przebiegła pomyślnie i są gotowi do realizacji niniejszego projektu. Jednak badacze chcieliby uczestniczyć z innymi ośrodkami, aby dzielić się pacjentami i zmutowanymi krewnymi bez fenotypowej ekspresji choroby.

Celem niniejszego projektu jest zbadanie biomarkerów apoptozy, włóknienia i przebudowy śródmiąższowej w próbkach obwodowych pacjentów z rozpoznaniem choroby Fabry'ego i ich krewnych. Naszym celem jest ustalenie, czy istnieją dane dotyczące zawału mięśnia sercowego u nosicieli mutacji bez fenotypowych kryteriów choroby. Badacze skupią się również na różnych polimorfizmach i ich wpływie na rozwój choroby Fabry'ego.