Dr n. med. Dariusz CHUDZIK

Katedra i Klinika Reumatologii i Układowych Chorób Tkanki Łącznej UM w Lublinie

Diagnostyka niedokrwistości

w przewlekłych chorobach zapalnych

Hepcydyna to nowy wskaźnik niedoboru żelaza, niezależny od nasilenia procesu zapalnego.

Problem prawidłowej diagnostyki niedokrwistości w chorobach zapalnych jest niezwykle trudny, gdyż zazwyczaj u tej samej badanej osoby mamy do czynienia z kilkoma różnymi mechanizmami jej powstawania. Najczęściej, oprócz niedokrwistości właściwej dla przewlekłego zapalenia, mogą występować niedokrwistości niedoborowe, związane z niedoborem: żelaza, kwasu foliowego, witaminy B12, białek, mogą być one również spowodowane przewlekłą utratą krwi czy też zajęciem nerek przez proces chorobowy z wtórnie zaburzonym wytwarzaniem erytropoetyny. Do zahamowania erytropoezy może doprowadzić także stosowanie leków lub innych substancji wprowadzanych z pokarmem, toksycznie działających na komórki krwiotwórcze szpiku. Przy tak złożonej etiologii trudno znaleźć pojedynczy wskaźnik, który pomógłby w zróżnicowaniu rodzaju niedokrwistości.

Nazewnictwo niedokrwistości chorób zapalnych

Dotychczas używano wielu różnych nazw niedokrwistości wywołanej przewlekłym procesem chorobowym, w tym zapalnym. Mówiono o:

• niedokrwistości z niedoboru żelaza (co oczywiście nie było prawidłowe, gdyż w tej grupie chorób mamy do czynienia z nadmiarem żelaza w organizmie i brakiem reakcji na leczenie preparatami Fe);
• niedokrwistości przewlekłych chorób zakaźnych (anaemia of chronic infectious diseases);
• niedokrwistości chorób przewlekłych (anaemia of chronic diseases), włączając w to również m.in. choroby nowotworowe, przewlekłe zakażenia, np. gruźlicę).

Obecnie używane nazwy – niedokrwistość towarzysząca zapaleniu, niedokrwistość chorób zapalnych (anaemia of inflammation lub anemia of inflammatory diseases) – trafiają w sedno zagadnienia, gdyż bezpośrednio łączą ze sobą dwa zjawiska: zapalenie (w tym rolę makrofagów) i jego wpływ na powstawanie niedokrwistości.

Prawidłowy bilans gospodarki żelazowej

W zdrowym organizmie istnieje stan równowagi pomiędzy żelazem traconym bezpowrotnie (czyli wydalaniem, ok. 1–2mg/db) a jego wchłanianiem z pokarmu, głównie w dwunastnicy. Prawidłowo przedstawia się również bilans pomiędzy ponownym wykorzystywaniem jonów żelaza, do krwiotworzenia lub budowy enzymów komórkowych odzyskanych z rozpadu komórek krwi, a jego magazynowaniem w postaci zapasów tkankowych. Zastanawiano się, czy istnieje mechanizm sprzęgający i kontrolujący te zjawiska. Wydaje się nim być hepcydyna, drobna cząsteczka produkowana w wątrobie, sterująca wchłanianiem żelaza w odległych komórkach przewodu pokarmowego. 

Historia badań nad hepcydyną, jej budowa i powstawanie

Hepcydyna po raz pierwszy została wyizolowana z ultrafiltratu krwi oraz moczu ludzkiego. Początkowo była nazywana LEAP-1 (liver expressed antimicrobial peptide), ze względu na miejsce wytwarzania – wątrobę, i została zaliczona do defensyn (cząsteczek o właściwościach bakteriobójczych i przeciwgrzybicznych). Także z uwagi na miejsce tworzenia i działanie mikrobójcze zaproponowano nazwę hepcidin (HEP-atocyte, mikrobójczy – CIDIN).

Uważa się, że hepcydyna syntetyzowana jest głównie w wątrobie, sercu, trzustce i komórkach tkanki tłuszczowej. Jej powiązanie z gospodarką żelaza udowodniły prace G. Nicolasa i wsp. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2001; 98: 8780–85 i 2002; 99, 4596–601), którzy używając dwóch modeli genetycznie zmodyfikowanych myszy z nieczynnym i nadekspresyjnym genem HAMP dla hepcydyny, wykazali jej znaczenie w ogólnoustrojowej gospodarce żelazowej. Myszy z nieaktywnym genem HAMP miały objawy bardzo nasilonej hemochromatozy, z zajęciem wątroby, trzustki, serca, a myszy z nadekspresją genu HAMP –objawy drastycznego niedoboru żelaza prowadzącego do ich śmierci. W późniejszych pracach opisano mutację genu HAMP u ludzi, wywołującą hemochromatozę młodzieńczą (tzw. złośliwą, u osób przed 30 rż. z objawami nadmiernej toksyczności żelaza). Gen HAMP u ludzi zlokalizowano na chromosomie 19q13. W genomie komórek wątroby, w pobliżu genu HAMP, położony jest czynnik transkrypcyjny C/EBP przyłączający jony żelaza, który inicjuje działanie genu HAMP. Proces powstawania cząsteczki hepcydyny został w skrócie przedstawiony na rycinie 1. Hepcydyna początkowo powstaje jako 84-aminokwasowy propeptyd i magazynowana jest w retikulum endoplazmatycznym (RE). Dzięki konwertazom prohormonów uwalniania jest do krążenia w postaci peptydów 25-, 22- lub 20- aminokwasowych. W zależności od długości łańcucha tworzy monomery lub agregaty. Ze względu na to, że w cząsteczkach hepcydyny występuje 8 cystein, powstające wiązania dwusiarczkowe nadają jej wygląd szpilki od włosów (ryc. 2 wg Kemna i wsp. Haematologica, 2008; 93(1): 90).

Dotychczas przeprowadzone obserwacje wskazują, że właściwości regulujące gospodarkę żelazową posiada cząsteczka 25-aminokwasowa, a bakteriobójcze – 20-aminokwasowa.

Mechanizm działania hepcydyny

Najważniejszymi narządami biorącymi udział w regulacji produkcji hepcydyny są nerka, szpik kostny i wątroba. Na powierzchni makrofaga,  enterocyta lub hepatocyta, od strony styku podstawy komórki z naczyniem występuje białko – ferroportyna. Odgrywa ono kluczową rolę w uwalnianiu żelaza do krwioobiegu. Połączenie hepcydyny z ferroportyną powoduje zniesienie aktywności ferroportyny i zahamowanie transportu żelaza przez błonę komórkową. Do chwili obecnej poznano kilka mechanizmów regulujących liczbę wytarzanych cząsteczek hepcydyny:

• mechanizm zależny od wymaganej czynności krwiotwórczej (zwiększona synteza hepcydyny przy małym krwiotworzeniu),
• mechanizm zależny od ilości zmagazynowanego żelaza,
• mechanizm zależny od zapalenia,
• droga prawidłowej sygnalizacji, prowadząca do stałej produkcji tego peptydu.

W najbardziej interesującym reumatologa mechanizmie zależnym od zapalenia wykryto decydującą rolę interleukiny 6, która po stymulacji receptora dla IL-6 na powierzchni hepatocyta, poprzez mechanizm aktywacji kinazy JAK (Janus kinase) i jej działanie na aktywator transkrypcji STAT 3 (signal transducer and activator of transcription), prowadzi do pobudzenia promotora genu dla hepcydyny (przez pobudzający wpływ na czynnik transkrypcyjny C/EBP) i produkcję mRNA hepcydyny. Mechanizm ten działa bardzo szybko, o czym świadczy fakt, że po podaniu zwierzętom czynnika zwiększającego produkcję IL-6 (LPS) wzrost stężenia hepcydyny w moczu następuje już po 4 godzinach. Schematycznie przedstawiono to na rycinie 3.

Hepcydyna w układowych chorobach tkanki łącznej

Powstało dotychczas niewiele opracowań opisujących zachowanie się hepcydyny w układowych chorobach tkanki łącznej. Częściowo wynika to z faktu, że istnieją pewne kłopoty natury technicznej z przygotowaniem wystandaryzowanych metod oznaczania aktywnej 25-aminokwasowej cząsteczki hepcydyny. Dotychczas najpopularniejszą metodą oznaczania hepcydyny była immunoenzymatyczna metoda oznaczania propeptydu (prohormonu) hepcydyny, przy użyciu przeciwciała skierowanego przeciwko fragmentowi pomiędzy27 a48 aminokwasem cząsteczki prohormonu. Wartości własnych oznaczeń u osób zdrowych, chorych na toczeń i reumatoidalne zapalenie stawów przedstawiono na rycinie 4.  Najwyższe wartości zanotowano u chorych na reumatoidalne zapalenie stawów, dużo niższe u chorych na toczeń, najniższe u osób zdrowych.

Wykorzystanie hepcydyny do różnicowania rodzaju niedokrwistości w przewlekłym zapaleniu

Do oceny stanu gospodarki żelazowej w organizmie wykorzystuje się różnorodne pomiary. Należą do nich, traktowane jako badania przesiewowe, pomiary: stężenia hemoglobiny (Hb), MCV, stopnia wysycenia transferryny, odsetek hipochromicznych erytrocytów, zawartość Hb w retikulocytach (CHr) oraz oznaczenia potwierdzające: protoporfiryny cynkowej (ZPP) w krwinkach, ferrytyny w surowicy, hemosyderyny w szpiku. Natomiast zapotrzebowanie tkanek na żelazo można określić stężeniem wolnych receptorów transferyny (sTfR). Wszystkie metody przesiewowe – przy złożoności mechanizmu powstawania niedokrwistości u chorych z przewlekłym procesem zapalnym oraz w sytuacji częstego nakładania się różnorodnych rodzajów niedokrwistości, przestają mieć znaczenie i stają się nieprzydatne do ich różnicowania, jedynie wskazując stopień nasilenia niedokrwistości. Inne oznaczane substancje wskaźnikowe, jak np. ferrytyna, zachowując się jak białko ostrej fazy, ulegają wzmożonej syntezie w aktywnym procesie zapalnym, bez powiązania ze stanem gospodarki żelazowej. Arbitralnie ustalono, że wartości ferrytyny poniżej 40 mcg/l są typowe dla niedoboru żelaza, a powyżej 70 mcg/l – dla niedokrwistości w przewlekłym procesie zapalnym. Jednak nadal nie rozwiązuje to problemu diagnostycznego w największej grupie chorych, u których ferrytyna przyjmuje wartości ze strefy granicznej, pomiędzy 40 i 70 mcg/l.

Chociaż nasilenie stanu zapalnego nie wpływa na zachowanie się wolnych receptorów transferyny (sTfR), gdyż stężenie oznaczanych sTfR zależy jedynie od „masy”, czy też raczej  liczby komórek krwiotwórczych i niedoboru żelaza w tkankach, to jednak również w tym przypadku można mieć wątpliwości co do wartości tych oznaczeń. Związane jest to z supresyjnym działaniem cytokin lub niektórych leków na komórki układu krwiotwórczego oraz dominującą ubogokomórkowość szpiku kostnego chorych z przewlekłym zapaleniem. Najbardziej obiektywną oceną stanu niedoboru żelaza, przy zastosowaniu wyżej wymienionych wskaźników, wydaje się być metoda polegająca na obliczaniu wskaźnika stosunku stężenia sTfR (µg/ml) do logarytmu stężenia surowiczej ferrytyny (µg/l), tzw. TfR-Index, oraz logarytmu ze stosunku sTfR (µg/l) do stężenia surowiczej ferytyny (µg/l) (tzw. Log TfR : Fer ratio). Wszyscy chorzy z niedoborem żelaza mieli  LogTfR:Fer ratio > 2·55, podczas gdy chorzy zakwalifikowani jako pacjenci z niedokrwistością w przebiegu choroby zapalnej mieli wartość  LogTfR:Fer ratio < 2·55. Jednak w przypadkach złożonych, w których występowała zarówno niedokrwistość z niedoboru żelaza, jak i w przebiegu przewlekłego zapalenia, LogTfR:Fer ratio był < 2·55 i wzrastał > 2·55 po cofnięciu się aktywnego procesu zapalnego.

Zarówno we własnych badaniach na grupie chorych z RZS, jak też badaniach prowadzonych w innych ośrodkach reumatologicznych i nefrologicznych nie znaleziono do tej pory korelacji pomiędzy nasileniem stanu zapalnego a stężeniem hepcydyny. Daje to nadzieję, że hepcydyna będzie mogła stać się tym tak potrzebnym, pewnym wskaźnikiem niedoboru żelaza, niezależnym od nasilenia procesu zapalnego.

Hepcydyna jest drobnocząsteczkowym peptydem o silnych właściwościach  przeciwbakteryjnych. Zachowuje się jak białko ostrej fazy, stanowiąc składową ochrony przed infekcjami. Zwiększa zapasy żelaza w makrofagach, co może przyczyniać się dodatkowo do niszczenia stawów. Jest dalekosiężnym hormonem regulującym gospodarkę żelazową przez działanie na szpik, łożysko, makrofagi układu siateczkowo-śródbłonkowego oraz komórki jelita. Jest również markerem nowotworowym syntetyzowanym przez niektóre gruczolaki. Jednak największą rolę może odegrać w diagnostyce rodzaju niedokrwistości, nie wykazując zależności od nasilenia procesu zapalnego.

 „Przegląd Reumatologiczny” 2008, nr 5 (23), s. 3-4.