Недостаточность альфа 1 антитрипсина: что это такое, причины, лечение, симптомы, признаки

Он синтезируется гепатоцитами, моноцитами и бронхоальвеолярными макрофагами и защищает ткани от повреждения протеазами — трипсином, химотрипсином, эластазой, коллагеназой, а также от протеаз, секретируемых нейтрофилами и макрофагами. Ингибирующая активность сыворотки в отношении протеаз на 90% обеспечивается α₁-антитрипсином; на его долю приходится около 90% полосы α₁-глобулинов при электрофорезе белков сыворотки.

Белок α₁-антитрипсин относится к гликопротеидам; он состоит из одной полипептидной цепи с 4 боковыми углеводными цепочками. Известно по меньшей мере 60 изоформ белка (выявлены по их подвижности при электрофорезе в крахмальном геле в кислой среде с последующим перекрестным иммуноэлектрофорезом в агарозном геле), обусловленных мутациями соответствующего гена. Метод изоэлектрического фокусирования в полиакриламидном геле, пришедший на смену электрофорезу в крахмальном геле, позволил точнее выявлять разные изоформы α₁-антитрипсина. Изоформы, кодируемые разными аллелями гена, обозначаются разными буквами алфавита (более подвижные изоформы обозначаются первыми буквами алфавита). Шире всего распространена изоформа М со средней подвижностью, изоформа S движется медленная, а самая медленная изоформа — Z.

Недостаточность α₁-антитрипсина наследуется аутосомно, кодоминантно. Ген α₁-антитрипсина расположен на 14-й хромосоме. Каждый из двух аллелей вносит свой вклад в экспрессию белка. При наличии изоформы, кодируемой аллелем S, количество α₁-антитрипсина в плазме составляет лишь 60% от нормы, а при наличии изоформы, кодируемой аллелем Z, — 10—15%. К низкой концентрации α₁-антитрипсина в плазме приводит также наличие редких аллелей. Существуют и так называемые нулевые аллели, при наличии которых а -антитрипсин в плазме не определяется совсем. Аллель S сравнительно широко распространен в Испании, а аллель Z — в скандинавских странах.

При гомозиготности по аллелю М (фенотип ММ) средняя концентрация α₁-антитрипсина в сыворотке составляет 220 мг%. При остром и хроническом воспалении (реакция на повреждение тканей), приеме эстрогенов и пероральных контрацептивов, беременности, злокачественных опухолях и после вакцинации против брюшного тифа уровень белка может повышаться. При выраженной недостаточности α₁-антитрипсина уровень белка в указанных случаях повышается лишь незначительно.

Гистологическое исследование ткани,печени при выраженной недостаточности α₁-антитрипсина выявляет скопления аморфного материала в гепатоцитах, который, как и гликоген, дает положительную ШИК-реакцию, но в отличие от гликогена устойчив к воздействию диастазы. Этот ШИК-позитивный материал, который в наибольшей степени накапливается в гладком эндоплазматическом ретикулуме гепатоцитов, представляет собой вариант α₁-антитрипсина, являющийся продуктом аллели Z, в котором глутамат в одном из положений заменен на лизин. Это нарушает транспортировку белка из гладкого эндоплазматического ретикулума в аппарат Гольджи и его экскрецию из гепатоцитов, что в конечном счете приводит к низкой концентрации α₁-антитрипсина в сыворотке. Аминокислотные замены имеются и при других, менее тяжелых формах недостаточности α₁-антитрипсина. Изоформы Mduarte и Mmalton имеют практически нормальную электрофоретическую подвижность, но тем не менее приводят к низкому уровню белка в плазме, наличию внутриклеточных включений и поражению легких и печени. Продукт аллеля S характеризуется пониженной стабильностью и не накапливается в гепатоцитах. У негров аллели, отличные от М, встречаются редко. Аллель Z наиболее распространен в Северной Европе. В США выраженная недостаточность α₁-антитрипсина имеется примерно у 1 из 676 белых.

Гомозиготы ZZ, а также, вероятно, гетерозиготы SZ и, возможно. MZ более подвержены риску эмфиземы, хронического бронхита или обоих заболеваний вместе, чем в среднем среди населения. Курение еще больше увеличивает риск. Эмфизема обычно поражает все доли легких; первыми вовлекаются в патологический процесс нижние доли.

Риск эмфиземы обратно пропорционален уровню α₁-антитрипсина в плазме, а тяжесть поражения печени зависит от накопления белка в гепатоцитах. Печень поражается при фенотипах, для которых характерны внутриклеточные скопления белка (аллели Z, особенно гомозиготы ZZ, Mmalton, Mduarte, возможно, также гетерозиготы MZ). При недостаточности α₁-антитрипсина, обусловленной внутриклеточной деградацией белка (аллель S, нулевые аллели), печень, напротив, не поражается. Патогенез поражения печени пока не ясен.

Причины недостаточности альфа 1 антитрипсина

α₁-антитрипсин (ААТ) относится к положительным белкам острой фазы, т. е. к белкам, синтез которых усиливается при остром воспалении(реакция острой фазы). ААТ — ингибитор сериновых протеаз (серин-ИП, или серпин), синтезируется в печени и легких, но обнаруживается во всех тканях и плазме. При электрофорезе сыворотки ААТ составляет основной компонент α₁-пика. ААТ ингибирует действие трипсина и эластазы в нейтрофилах. Это особенно важно в легких, где ААТ защищает ткани от разрушения эластазой, выделяемой из нейтрофилов.

Недостаточность ААТ (синдром Лаурелла—Эриксона) развивается при мутациях гена, кодирующего ААТ и локализованного на хромосоме 14. Это приводит к аутосомно-рецессивному заболеванию, при котором вместо нормального аллеля М (фенотип РРММ) образуется аллель S или Z (частота гомозиготных форм 1:1500-1: 5000). Наиболее высокий риск несет гомозиготный фенотип PPZZ. Недостаточность ААТ приводит к избыточной активности протеиназы легких, что вызывает разрушение ткани и развитие эмфиземы и бронхоэктазии, а в конечном итоге—к дыхательной недостаточности с гипоксемией и гиперкапнией. Курение и сопутствующие инфекции ускоряют нарушение функции легких. Синтез в печени наиболее распространенного варианта ААТ (PI*ZZ) приводит к объединению молекул дефектного белка с образованием полимеров и последующим накоплением их в эндоплазматическом ретикулуме (ЭПР) клеток печени. Это вызывает развитие холестатической желтухи новорожденных, хронического активного гепатита, цирроза печени и печеноч-ноклеточного рака. Как и при болезни Вильсона, для лечения ААТ необходима трансплантация печени.

Поражение печени

Генетическая природа связи между недостаточностью α₁-антитрипсина и циррозом печени впервые была выявлена у детей. Позднее эта связь была подтверждена и у взрослых. При циррозе, обусловленном недостаточностью α₁-антитрипсина, повышается также частота печеночноклеточного рака.

В клинических исследованиях у 12% грудных детей с генотипом ZZ уже в первые месяцы жизни имелся холестаз, а еще у 7% — другие признаки поражения печени. К шестимесячному возрасту симптомы поражения печени исчезали, но сохранялась повышенная активность печеночных ферментов. В возрасте 3 мес активность печеночных ферментов была повышена у 47% таких новорожденных. -Лишь у 34% грудных детей с генотипом ZZ не было ни клинических, ни лабораторных признаков поражения печени. К 4 годам примерно у половины детей с генотипом ZZ сохранялась повышенная активность печеночных ферментов.

Примерно у 75% детей с недостаточностью α₁-антитрипсина и клинически выраженным поражением печени уже в первый год жизни развиваются холестаз и желтуха. У остальных 25% в более старшем возрасте появляются симптомы портальной гипертензии. Из новорожденных с холестазом лишь 25% выздоравливают и не имеют признаков цирроза печени.

Иногда тяжелый холестаз на фоне недостаточности а,-анти-трипсина вызывает у новорожденных картину, напоминающую обструкцию внепеченочных желчных путей. Однако во время операции выявляют физиологические нарушения оттока желчи, но не атрезию желчных протоков.

Примерно у 25% детей с недостаточностью α₁-антитрипсина и холестазом сохраняются значительные отклонения биохимических показателей функции печени от нормы. У них развивается цирроз печени с портальной гипертензией, асцитом, варикозным расширением вен пищевода, и они умирают от печеночной недостаточности в первые 10 лет жизни. Еще у 25% детей при выраженных отклонениях биохимических показателей функции печени цирроз развивается медленнее; смерть наступает в возрасте 10—20 лет. Еще у 25% детей функция печени нарушена незначительно, гепатоспленомегалия выражена слабо, степень фиброза печени меньше; такие больные доживают до взрослого возраста. Остальные 25% детей выздоравливают, остаточный фиброз печени минимален.

И у взрослых, и у детей поражение печени вдвое чаше встречается у лиц мужского пола. У больных с генотипом ZZ шведского или североевропейского происхождения риск цирроза составляет 37—47%, а печеночноклеточного рака 15—29%. Среди гетерозигот MZ и SZ относительный риск этих заболеваний составляет 1,8 и 5,7 соответственно.

Диагностика

Недостаточность α₁-антитрипсина следует заподозрить во всех случаях хронического заболевания печени неизвестной этиологии у белых детей и взрослых, особенно североевропейского происхождения. Вероятность заболевания выше при наличии заболеваний печени или X03J1 у ближайших родственников и в тех случаях, когда можно исключить алкогольный и вирусные гепатиты. Определение аллелей гена α₁-антитрипсина показано детям с гепатитом новорожденных, гигантоклеточным гепатитом, ювенильным циррозом печени или с постоянно повышенной активностью аминотрансфераз. Генодиагностика показана также взрослым с хроническим активным гепатитом при отсутствии серологических маркеров вирусных гепатитов или с криптогенным циррозом печени, при наличии печеночноклеточного рака или без него.

На недостаточность α₁-антитрипсина указывает отсутствие пика, характерного для фракции а,-глобулинов, при электрофорезе сывороточных белков. Метод не очень чувствителен, и для подтверждения диагноза обычно определяют концентрацию α₁-антитрипсина в сыворотке и генотип аллелей гена α₁-антитрипсина. Окончательно диагноз подтверждают биопсией, которая помогает также определить тяжесть поражения печени.

Биохимические исследования. В большинстве лабораторий уровень α₁-антитрипсина в сыворотке определяют с помощью иммуноэлектрофореза. Содержание α₁-антитрипсина в сыворотке выражают относительно принятого в каждой лаборатории нормального уровня белка. Кроме того, проводят определение общей способности плазмы угнетать активность трипсина (которая на 90% определяется α₁-антитрипсином). Между результатами иммуноэлектрофореза и оценки функциональной активности возможны расхождения, обусловленные наличием неактивных вариантов α₁-антитрипсина. Сниженный уровень агантитрипсина в плазме указывает на наличие аллеля гена, вызывающего дефицит белка, и лишь в очень редких случаях носит вторичный характер. Однако низкие уровни α₁-антитрипсина описаны при болезни гиалиновых мембран, патологических состояниях, сопровождающихся потерей белка, и при тяжелой печеночной недостаточности. Если уровень α₁-антитрипсина составляет менее 20% от нормального, это указание на гомозиготность по аллелям Z, Mmalton, Mduarte или нулевому аллелю либо на одну из гетерозиготных комбинаций этих аллелей. Если уровень α₁-антитрипсина составляет 40—70% от нормы, вероятна гетерозиготная форма заболевания (генотипы МО, SZ, MZ и др.). У гетерозигот с циррозом печени или активным хроническим гепатитом уровень α₁-антитрипсина может быть нормальным.

Определение фенотипа. Методом выбора при определении изоформ α₁-антитрипсина служит изоэлектрическое фокусирование в полиакриламидном геле. Получены моноклональные антитела к изоформе, кодируемой аллелем Z. Они используются в твердофазном ИФА, который применяется для массовых обследований. Такие антитела можно применять также для иммуногистохимического окрашивания биоптатов.

Точное определение большинства фенотипов можно провести также на уровне ДНК. Некоторые мутации можно выявить с помощью блоттинга по Саузерну благодаря их удачному расположению вблизи сайта расщепления эндонуклеазами рестрикции (анализ полиморфизма длин рестрикционных фрагментов ДНК). Для этого метода достаточно ДНК всего лишь из нескольких клеток, что делает его идеальным для пренатальной диагностики.

Биопсия печени и гистологическое исследование. Глобулы α₁-антитрипсина локализуются преимущественно в пери-портальных гепатоцитах; они умеренно ацидофильны, при стандартном окрашивании гематоксилином и эозином их легко пропустить. После удаления гликогена с помощью диастазы оставшиеся гликопротеиды ШИК-позитивны, что отражает высокое содержание в них маннозы. В целом число и размер глобул увеличиваются с возрастом и по мере прогрессирования заболевания. У больных с гетерозиготной недостаточностью α₁-антитрипсина при неудачно взятом во время биопсии материале глобулярные включения можно не заметить совсем.

Иммунофлюоресцентное и иммунопероксидазное окрашивание с применением неспецифических антител против α₁-антитрипсина выявляет включения бела в гепатоцитах лучше, чем ШИК-реакция с обработкой диастазой. Эти методы подходят для окрашивания как замороженных, так и фиксированных формалином препаратов. При электронной микроскопии в эндоплазматическом ретикулуме части перипортальных увеличенных гепатоцитов можно обнаружить α₁-антитрипсин — как у гомо- так и у гетерозигот. У взрослых с недостаточностью α₁-атитрипсина поражение печени обычно протекает со сравнительно слабой воспалительной реакцией, распространяющейся от портальных трактов. Воспалительный инфильтрат (в основном лимфоциты) сосредоточен в непосредственной близости от скоплений ШИК-позитивных глобул. Могут обнаруживаться ступенчатые некрозы. По мере прогрессирования заболевания увеличивается степень фиброза и развивается крупноузловой цирроз. На фоне цирроза возможны печеночноклеточный рак или холангиокарцинома.

Профилактика и лечение

Профилактика. Как и при других генетических заболеваниях, при выявлении у больного недостаточности α₁-антитрипсина, независимо от клинической картины (поражение легких, печени или наличие других симптомов), необходимо обследовать его ближайших родственников. Гомозиготные формы заболевания желательно выявлять еще до появления симптомов. Больным рекомендуют избегать курения. Семьям, где имеется хотя бы один ребенок с поражением печени, необходимо медико-генетическое консультирование.

Медикаментозное лечение. Эффективной медикаментозной терапии при поражении печени нет.

Трансплантация печени обеспечивает организм новым источником α₁-антитрипсина. У таких больных фенотип изоформ α₁-антитрипсина совпадает с фенотипом донора. В большинстве клиник, специализирующихся на трансплантации органов, однолетняя выживаемость детей и подростков после трансплантации печени составляет 90%, а пятилетняя — 80— 85%. Данных о трансплантации печени у взрослых с циррозом печени, несущих аллель Z, мало. При отсутствии тяжелого поражения легких показанием к трансплантации печени является декомпенсированная печеночная недостаточность, вызванная циррозом печени. Перед операцией необходимо оценить функцию внешнего дыхания и исключить печеночноклеточный рак.