Steatóza, základy buněčné a orgánové patologie mitochondiálních a peroxismálních poruch

1. Steatóza, základy buněčné a orgánové patologie mitochondiálních a peroxismálních poruch

2. Steatóza Definice Abnormální hromadění lipidů v buňkách parenchymových orgánů Do skupiny poruch metabolismu s intracelulární akumulací abnormálního množství látky (lipidů)

3. Poruchy metabolismu s intracelulární akumulací abnormálního množství látkyDle Robbinse • Normální endogenní substance hromaděné v nadbytku • Endogenní produkty abnormální syntézy nebo metabolismu, anebo exogenní látky • Pigmenty • přechodně x trvale • neškodné x toxické

4. Steatóza Mikro - intracelulární tuková kapénka

5. Steatóza – průkaz tuků • nefixovaná tkáň či fixace ve vodných fixativech (10% formol, Bakerova tekutina), ve zmrazených řezech • extrakční postupy, průkaz barvivy rozpustnými v tucích (Sudanová barviva, olejová červeň), fluorescenční a polarizační průkaz, speciální metody skupinové (luxol. modř)

6. Steatóza Makro - při steatóze vyššího stupně - žluté zbarvení (↑ prokrvení – oranžové)

7. Steatóza - lipidy • Heterogenní skupina sloučenin • Obsahují MK • Jednoduché (estery MK a alkoholu) • Složené (estery MK a alkoholu + další skupiny) • Nepolární, hydrofóbní (TG, CH, estery CH) • Polární (fosfolipidy, glykolipidy, sfingolipidy …)

8. Steatóza – trávení lipidů lipidy v potravě (TG, CH, fosfolipidy) →mechanicky emulgovány pohyby trávicího traktu a žluči→ ve střevě natráveny enzymy → se žlučovými kys. a dalšími látkami → tzv. směsné micely → difuzí nebo inkorporací a následným uvolněním z membrány → resorbovány do enterocytů v enterocytech→ opětovná reesterifikace na TAG → k produktům trávení tuků se přidávají apolipoproteiny→chylomikrony chylomikrony → z enterocytůdo lymfy → krve

9. Steatóza – transport lipidů • chylomikronytvořené v enterocytech nesou převážně TAG - slouží jako zdroj MK pro tkáně • MK se z TAG lipoproteinů odštěpují účinkem LPL, popř. jaterní lipázy • MK ve tkáních → β-oxidace jako zdroj energie → zásoby v podobě TAG (v tukové tkáni) • z chylomikronů ochuzených o TG se stávají tzv. chylomikronové remnanty(„zbytky“), nesou CH z diety a jsou vychytávány játry • v játrech jsou tvořeny VLDL (z TAG syntetizovaných de novo a z nespotřebovaných MK) → cirkulují a s chylomikrony jsou zdrojem TAG pro periferní tkáně (LPL) • z VLDL → postupně vznikají částice IDL a poté LDL

10. Steatóza – transport lipidů Transport lipidů – CH do periferie • Cholesterol v těle – exogenní (z diety) i endogenní (z acetyl-CoA), + zpětně resorbovaný ze žlučí (enterohepatální oběh) • Transportován prostřednictvím lipoproteinů, ale i nezávisle na TAG • CH je nesen chylomikrony(dietní), VLDL (endogen. syntéza v játrech) a LDL – LDL částice vznikají z VLDL po odbourání MK z TAG a jsou bohaté na CH, jsou převažující zdroj CH pro periferní buňky → na ně se vážou prostřednictvím LDL-receptoru → jsou internalizovány → CH se uvolní a je využit buňkou → uvolněný CH zablokuje syntézu endogenního CH • nejvíce CH vychytávají játra, nadledvina, CNS a tuková tkáň

11. Steatóza – transport lipidů • při reverzním transportu CH hrají klíčovou roli HDLtvořené v játrech a enterocytech (odebírají CH z chylomikronů, VLDL a membrán buněk) • HDL → do jater - vazba na HDL-receptor→ CH uvolní a vyloučí do žluči, buď jako volný CH nebo po přeměně na žlučové kyseliny • vzhledem k tomuto „protisměrnému“ transportu CH prostřednictvím LDL a HDL částic působí zvýšená hladina LDL jako rizikový kardiovaskulární faktor (dodává CH buňkám), zvýšená hladina HDL jako protektivní (odebírá CH)

12. Steatóza - terminologie • Steatóza - poruchy získané • Lipidóza - geneticky podmíněné poruchy lysosomální degradace lipidů nejrůznějšího druhu • Lipomatóza – tuková atrofie- zmnožení intersticiální tukové tkáně bez poškození parenchymatózních bb.

13. Steatóza – dělení dle patogeneze (klasické - něm.) • z nadměrného přívodů tuků • z porušeného metabolismu buňky

14. Steatóza - z nadměrného přívodů tuků - z poruš. metabolismu buňky saginativní – z nadměrného přívodu tuku potravou – luxusní transportativní – náhlá mobilizace tukových zásob → přechodná lipémie (např. otrava muchomůrkou, fosforem). Hl. parenchymové orgány: játra, ledviny, myokard. ! problém odlišit od dystrofické steatózy při toxickém poškození hepatocytů resorptivní– buňka se z místních příčin ocitá v prostředí bohatém na tuky Resorpce buňkami typu makrofágů (lipofágy, xantofágy). Jahodový žlučník, zrnéčkové bb, pozánětlivé pseudoxanthomy, xantogranulom, lipogranulom

15. Steatóza - z nadměrného přívodů tuků - z poruš. metabolismu buňky toxická (dystrofická) - toxiny či jedy poškodí oxidaci lipidů, membrány nebo enzymy Hepatotoxické jedy, bakt. toxiny – difterická myokarditis) malnutriční - ↓ tvorba lipoproteinů retentivní (retenční) - neschopnost buněk zbavit se tuku díky narušenému nitrobuněčnému metabolismu • hypoxie- z nedostatku O2 – porucha oxidace lipidů (reversibilní), vázne buněčné dýchání, deplece ATP a nedostatečné odbourávání MK, v srdci – tygrované srdce při anemii (na venosním konci kapilár), v játrech – muškátová játra při venostase při P selhávání (centra acinů) • enzymatický defekt – lipidózy - dědičné enzymopatie (defekty enzymů) – hromadění lipidů v lysosomech nebo mimo ně,podle toho, kde chybí enzym

16. z poruch syntézy a sekrece lipoproteinů z mitochondriální insuficience v důsledku lysosomální dysfunkce zvýšená endocytóza lipidů lipidózy Steatóza – mechanismy vzniku

17. z poruch syntézy a sekrece lipoproteinů z mitochondriální insuficience v důsledku lysosomální dysfunkce zvýšená endocytóza lipidů lipidózy Steatóza – mechanismy vzniku

18. převážně hepatocyty a enterocyty porucha ER u dědičných poruch (abetalipoproteinémie) toxickými látkami při hladovění a nedostatečném využití cukrů perif. buňkami (při diabetu mellitu) → ↑ uvolňování lipidů z tuk. tkáně → ↑ přísunu MK (kombinuje se nedostatečná tvorba lipoproteinů + nedostatečně rychlá přeměna v mitochondriích) Steatóza – z poruch syntézy a sekrece lipoproteinů

19. z poruch syntézy a sekrece lipoproteinů z mitochondriální insuficience v důsledku lysosomální dysfunkce zvýšená endocytóza lipidů lipidózy Steatóza – mechanismy vzniku

20. poruchy beta oxidace (BOX; v anglosaské lit. FAO - fatty acid oxidation) energeticky náročné bb – myokard a kosterní svaly, ledviny a hepatocyty tuk. kapénky vázané na mitochondrie x vstup do mitochondrií nebo β-oxidace hypoxie (či ischémie) toxické vlivy (alkohol) přetížení kapacity mitochondrií (při hladovění či infekci) genetické defekty Steatóza – z mitochondriální insuficience

21. Hypoxická steatóza myokardu – žlutavé žíhání komorové svaloviny – tygrované nebo drozdí srdce Steatóza – z mitochondriální insuficience

22. z poruch syntézy a sekrece lipoproteinů z mitochondriální insuficience v důsledku lysosomální dysfunkce zvýšená endocytóza lipidů lipidózy Steatóza – mechanismy vzniku

23. zvýšená endocytóza lipidů histiocyty z lipoproteinů a struktur bohatých na lipidy (ery, myelin, trombocyty) lipidózy vrozené defekty enzymů lipidního metabolismu Steatóza - v důsledku lysozomální dysfunkce

24. kapénky lipidů – extralysosomálně - intralyzomálně pěnité histiocyty = zrnéčkové buňky encefalomalacie, sliznice žlučníku (cholesterolóza), dermis (xantomy), chr. abscesy (pozánětlivý pseudoxantom), aterosklerotické pláty, sliznice žaludku prasknutí → extracelulárně krystalizace Lysosomální dysfunkce - ↑ endocytóza lipidů

25. Lipidózy = steatózy z vrozených defektů enzymů lipidního metabolismu Degradace lipidů v lysosomech za normálních okolností: lipidy v lysosomech hydrolyzovány kyselými hydrolázami → difúze produktů přes lysosomální membránu → reutilizace buňkou výjimka je CH → postlysosomálně reesterifikován → kapky CH mohou být v cytosolu deponovány Steatóza - v důsledku lysosomální dysfunkce - lipidózy

26. Steatóza - v důsledku lysosomální dysfunkce - lipidózy Lipidózy většinou jsou postiženy enzymy lysosomální → střádání v lysosomálním aparátu → mikrovakuolární (voštinovitý) vzhled buňky → regresivní změny (včetně depozice lipopigmentu) Lokalizace v lysosomech může nastat i sekundární resorpcí (endocytózou). • dělení • enzymový deficit • topika (neuronální, viscerální, neuroviscerální) • dědičnost

27. Lipidózy • deficit ceramidasy (m. Farber) • deficit kyselé sfingomyelinasy (m. Niemann-Pick) • deficit β-glukocerebrosidasy (m. Gaucher) • deficit ceramid-β-galaktosidasy (Krabbeholeukodystrofie) • deficit arylsulfatasy A (sulfatidosa, metachromatickáleukodystrofie) • deficit α-galaktosidasy (m. Fabry) • deficit GM1-β-galaktosidasy (GM1 gangliosidosa)  • deficit β-hexosaminidasy (střádání GM2 gangliosidu; m. Tay-Sachs, m. Sandhoff) • deficit kyselé lipasy (estery CH a TG; m. Wolman)

28. Fabryho nemoc • GR dědičnost, v ČR výskyt cca 1:99 000 narozených mužů (♀ přenašečky) • chybí aktivita alfa-galaktosidasy→ hromadí se neutrální glykosfingolipidy a štěpné produkty alfa-galaktosylu • endotelie, hladké sval. bb, myokard + chlopně, hepatocyty, glomeruly a tubuly ledvin, ggl. zadních rohů míšních, autonomní nervový systém V dětství • typickým projevem - krutá bolest akrálních částí těla (plosky, dlaně) • špatné snášení tepla, ↓ pocení. • angiokeratomy na kůži, postižení rohovky • postižení GIT – bolesti břicha, průjmy • bolesti hlavy, tinnitus, vertigo, deprese, únava V adolescenci či počínající dospělosti • postižení ledvin a myokardu Progresivní - terminální komplikací • renální insuficience, • infarkt myokardu, • iktus • multiorgánové selhání Enzymoterapie - cena/rok/10 kg - cena/rok/60 kg Fabrazyme 2,2 mil. Kč 4,4 mil. Kč Replagal1,2 mil. Kč 4,6 mil. Kč

29. Gaucherova choroba • AR dědičnost, v ČR je výskyt 1:80 000 • deficit cerebrosidásy → hromadění cerebrosidu v bb RES, cytoplasma střádajících bb - vzhledu pomačkaného cigaretového papíru typ 1 (typ adultní, viscerální) - nejčastější = non-neuronopatická forma • v průběhu dětského věku • výrazná splenomegalie a mírnější hepatomegalie s progredující trombocytopenií a anémií • postižení kostí → bolesti v oblasti dolních končetin a zad • u neléčených - porucha růstu a opožděný nástup puberty typ 2 - neuronopatická forma - nejméně častá • v prvních měsících života neprospívání, hepatosplenomegalie, progredující spastická kvadruplegií s opistotonem a zástavou psychomotorického vývoje typ 3 - intermediální forma • začíná jako typ 1, ale v průběhu se přidružují i neurologické a oční komplikace (porucha okohybných svalů) terapie – podání E – může zvrátit průběh nemoci, ale ! neurologické příznaky nelze touto léčbou ovlivnit, protože E nepřestupuje přes hematoencefalickou bariéru

30. Niemann-Pickova nemoc • AR dědičnost, výskyt v ČR je 1:100 000 • sfingomyelinosa - porucha nitrobuněčného transportu CH • střádání fosfolipidů v RES, hepatocytech, nadledvinách, ledvinách, ↑ LU • kachexie • příznaky začínají u 1/2 pacientů v novorozeneckém a kojeneckém věku → cholestatická hepatopatie a hepatosplenomegalií → ustoupí během několika měsíců • dalších příznaky, většinou mezi 3.–13. rokem života → změny chování, porucha pohledu vzhůru, nápadná nemotornost, progreduje dysartrie, extrapyramidová symptomatologie (dystonie) a demence - charakteristická gelastická kataplexie – náhlá ztráta svalového tonu vyvolaná emocí (! nemusí být u všech pac.) • v dospělosti -psychiatrické postižení – schizofrenie, bipolární poruchy, deprese. • v punktátu kostní dřeně - „sea-blue“ histiocyty • dg. potvrdí s konečnou platností až molekulární analýza.

31. Wolmanova nemoc • AR dědičnost, v ČR je výskyt 1:350 000 • deficit kyselé lysosomální lipidásy → hromadění CH a TG v buňkách RES, sliznice tenkého střeva, játrech, ggl. bb CNS • manifestace v prvním roce života neprospíváním, hepatosplenomegalií, enteropatií s průjmy a steatoreou a rychle progredujícím selháním jater • fatální průběh • kalficikace v nadledvinách CESD (nemoc ze střádání esterů CH) - mírnější forma onemocnění • projevuje se až v předškolním a školním věku hepatosplenomegalií, hepatopatií a hypercholesterolemií, • v dospělosti se rozvíjí jaterní fibróza až cirhóza a předčasná ateroskleróza.

32. Krabbeho nemoc • AR onemocnění, leukodystrofie • deficit glykosidasy • extenzivní demyelinizace centrálního i periferního nervového systému • klinicky začíná nejčastěji v 6 měsících, přežití jen vzácně přesahuje 1 rok. Pozdní forma začíná mezi 18 měsíci až 4 lety. • paretické projevy se spasticitou (při spoluúčasti periferní složky je měnlivá příměs i chabé parézy) a mozečkovou symptomatologií, vzácně i dyskinetickými projevy. V průběhu onemocnění se přidružuje kognitivní deficit, poruchy chování, epilepsie a často i senzorické poruchy zraku a sluchu.

33. Extracelulární steatóza • ukládání lipidů v intersticiu • tkáně s ↓ metabolickým obratem a ↓ odtokem lymfy + hypercholesterolémie → pravděpodobně k precipitaci cholesterolu v této tkáni (ateroskleróza)

34. Steatóza - hyperlipémie • heterogenní skupinu metabolických onemocnění • ↑ hladina lipidů a lipoproteinů v plazmě Příčiny a) zvýšená syntéza lipoproteinů b) poruchy intravaskulárního zpracování (např. deficity enzymů) c) defektní vychytávání lipoproteinů buněčnými rec d) snížené odbourávání lipoproteinů primární - geneticky založená sekundární - doprovází jiná onemocnění genetická dispozice • polygenní - podobně jako u dalších „civilizačních chorob“ (tzv. “střádavý” genotyp) • monogenní - většina primárních HLP

35. Hyperlipémie Familiární hypercholesterolémie- nejčast. primární HLP Zaviněna mutací genu pro LDL receptor (transport a metabolismus CH) → zvýšení plazmatického CH Liší se: • podle typu mutací • hetero- či homozygotnosti – cca 2x ↑normálních hladin CH u heterozygotů a 4-5x u homozygotů Následkem je předčasná ateroskleróza koronárních, mozkových i perif. arterií. u heterozygotů KVS onemocnění ve 4. dekádě u homozygotů v dětství a + ve 2. dekádě Projevy - mnohočetné xantomy, příp. šlachová xantelazmata a arcus corneae

36. Základy buněčné a orgánové patologie mitochondiálních a peroxismálních poruch

37. Mitochondrie • přeměna energie potřebná k buněčnému metabolismu(dýchací řetězec a oxidační fosforylace, β-oxidace, Krebsův cyklus, přeměna pyruvátu na acetyl-CoA) • biogeneze mitochondrií - závislá na dvou genetických systémech • nDNA a mtDNA.

38. Mitochondriální poruchy • poruchou exprese nDNA s AD nebo AR typem dědičnosti • bodovými mutacemi nebo mikrodelecemi mtDNA s maternálním typem dědičnosti, rozsáhlými delecemi a duplikacemi mtDNA mtDNA – 10x častější mutace než nDNA (není chráněna histony, ↓počet opravných mechanismů, ↑ počet replikací, oxidační fosforylace→ uvolnění 02 radikálů) Mutace se nemusí fenotypově projevit !

39. Mitochondriální poruchy • klinicky, biochemicky i geneticky heterogenní skupina onemocnění • progredující charakter • nepříznivá prognóza • výskyt - cca 1: 3400 • mitochondriální enzymopatie mohou být zařazeny do několika skupin např.: • defekty transportních proteinů (porucha transportu MK karnitinovým systémem) • defekty systému oxidativní fosforylace

40. Mitochondriální poruchy • začátek projevů – kdykoli • projevy závisí na počtu postižených mitochondrií, rozložení uvnitř buněk i organismu a věku • vrozené – projevy spíše ve starším věku (s vyšším věkem rostou energetické nároky – nedostatek energie → odumírání tkáně + ztráta funkčnosti) • srdeční, svalová a nervová tkáň – nejcitlivější – malý replikační potenciál + energeticky náročné

41. Mitochondriální poruchy - příznaky • obrna okohybných svalů • iktus • křeče • poškození zrakového nervu • poškození svalů • únava • demence • periferní neuropatie • kalcifikace bazálních ggl. • arytmie • kardiomyopatie • diabetes mellitus • poškození glomerulů • poškození sluchu

42. Mitochondriální poruchySyndrom Kearnsův-Sayreho • multisystémové onemocnění, špatná prognóza • první projevy onemocnění - dětství nebo dospívání • nejčastější klinické příznaky- progredující svalová slabost, oboustranná ptóza víček s Chronickou Progresívní Externí Oftalmoplegií (CPEO), retinitis pigmentosa, kardiomyopatie, převodní porucha srdečního rytmu, ataxie, porucha růstu, porucha sluchu, diabetes mellitus, demence.

43. Mitochondriální poruchySyndrom LHON (Leberova Hereditární Optická Neuropatie) • projevy - nejčastěji ve 2. – 3. deceniu • akutní nebo subakutní ztráta zraku s centrálním skotomem a poruchou vnímání červené a zelené barvy • vzácněji - později nebo pomalejší progrese • průběh - převážně nebolestivý, postižení obou očí současně nebo v krátkém intervalu a může vést až k úplné slepotě • muži > ženy • rizikovým faktorem je i kouření • prognóza onemocnění nepříznivá obnovení zrakových funkcí - u 4–37% pacientů

44. Mitochondriální poruchySyndrom MELAS Mitochondriální myopatie, Encefalopatie, Laktátová Acidóza a iktu (Stroke) podobné příhody • příznaky - ve školním věku • malý vzrůst, zvracení, laktátová acidóza, poškození mozku, záchvaty bolestí hlavy, křeče, poruchy vědomí a svalová slabost • diabetes mellitus (nedostatek energie Langerhansových ostrůvků → zástava tvorby inzulínu • nespecifické myopatické změny

45. Peroxisomy • malé membránové organely • neobsahují vlastní DNA, řízeny jadernou DNA • množí se dělením preexistujíchperoxisomů(stejně jako mitochondrie) • v buňkách jater, ledvin, kůře nadledvin, v oligodendroglii • hl. fce: oxidace MK s velmi dlouhým řetězcem, biosyntesa žlučových kyselin, oxidace prostaglandinů

46. Patologie peroxismálních poruch • Zellwegerův syndrom • Infantilní Refsumova choroba • Adrenoleukodystrofie • Rhizomelická chondrodysplasia punctata • …

47. Zellwegerův syndrom Kraniofaciální dysmorfie: vysoké čelo, široce otevřená VF, epicantus, deformity ušních boltců, gotické patro Neurologické projevy: psychomotorická retardace, hypotonie, hyporeflexie, křeče, poruchy sluchu Abnormity oční: katarakta, chorioretinopatie, dysplázie optického nervu Jaterní abnormality: fibróza (cirhóza), hepatomegalie, chybění nebo snížení počtu peroxisomů Ostatní změny: renální cysty

48. X-vázaná adrenoleukodystrofie • cerebrální, spinální a endokrinní (demyelinizace, spastické parézy, periferní neuropatie až vegetativní stav a adrenální insuficience) • klinicky - u mužů a mírněji u heterozygotních žen • nejčastěji je diagnostikována u chlapců mezi 7. a 14. rokem života a během tří let od první manifestace klinických symptomů většinou dochází k progresi do vegetativního stavu • podkladem je deficit ALD proteinu (transporter lokalizovaný v peroxisomální membráně) Adrenomyeloneuropatie = pomalejší varianta

49. Děkuji za pozornost