Перегрузка железом или гемохроматоз (также пишется как гемохроматоз в американском английском ) указывает на повышенное общее накопление железа в организме по любой причине и, как следствие, на повреждение органов. [1] Наиболее важными причинами являются наследственный гемохроматоз (HH или HHC), генетическое заболевание и трансфузионная перегрузка железом , которая может возникнуть в результате повторных переливаний крови . [2]
Органы, наиболее часто поражаемые гемохроматозом, включают печень , сердце и эндокринные железы . [3]
Гемохроматоз может проявляться следующими клиническими синдромами:
Гемохроматоз, приводящий к вторичному диабету (в результате отложения железа в бета-клетках поджелудочной железы, секретирующих инсулин), в сочетании с бронзовым или потемнением кожи иногда называют «бронзовым диабетом». [9]
Термин «гемохроматоз» первоначально использовался для обозначения того, что сейчас более конкретно называют гемохроматозом типа 1 (или наследственным гемохроматозом, связанным с HFE ). В настоящее время гемохроматоз (без дальнейшего уточнения) чаще всего определяют как перегрузку железом, имеющую наследственную или первичную причину [10] [11] или возникающую в результате метаболического нарушения. [12] Однако в настоящее время этот термин также используется в более широком смысле для обозначения любой формы перегрузки железом, что требует указания причины, например, наследственного гемохроматоза . Наследственный гемохроматоз — аутосомно-рецессивное заболевание, распространенность которого оценивается в 1 из 200 среди пациентов европейского происхождения, с более низкой частотой в других этнических группах. [13] Мутации гена HFE (регулятора гемостатического железа), расположенного на хромосоме 6 (отвечающего за выработку регуляторного железа белка гепсидина ), ответственны за большинство случаев наследственного гемохроматоза; 95% случаев наследственного гемохроматоза связаны с мутацией этого гена HFE. [1] [6] Наследственный гемохроматоз, не связанный с HFE, включает мутации в генах, кодирующих регуляторные белки железа гемоювелин , рецептор трансферрина-2 и ферропортин . [6]
Наследственный гемохроматоз характеризуется ускоренной скоростью всасывания железа в кишечнике и прогрессирующим отложением железа в различных тканях. Обычно это начинает проявляться на третьем-пятом десятилетиях жизни, но может встречаться и у детей. Наиболее частым проявлением является цирроз печени в сочетании с гипопитуитаризмом , кардиомиопатией , диабетом , артритом или гиперпигментацией . Из-за серьезных последствий этого расстройства, если его не лечить, и признания того, что лечение относительно просто, важна ранняя диагностика до появления симптомов или признаков. [14] [15]
В целом термин гемосидероз используется для обозначения патологического эффекта накопления железа в каком-либо органе, которое преимущественно проявляется в виде железо-запасающего комплекса гемосидерина . [16] [17] Иногда вместо этого используется более простой термин «сидероз» .
Другие определения, различающие гемохроматоз и гемосидероз, которые иногда используются, включают:
Причины гемохроматоза разбиты на две подкатегории: первичные случаи (наследственные или генетически детерминированные) и менее частые вторичные случаи (приобретенные в течение жизни). [24] Люди североевропейского происхождения, в том числе кельтского (ирландского, шотландского, валлийского, корнуоллского, бретонского и т. д.), английского и скандинавского происхождения [25] имеют особенно высокую заболеваемость, причем около 10% являются носителями основного генетического варианта. , мутация C282Y в гене HFE и 1% страдают этим заболеванием. [26] Подавляющее большинство зависит от мутаций гена HFE, открытого в 1996 году, но с тех пор были обнаружены и другие, которые иногда группируются как «неклассический наследственный гемохроматоз», [27] «наследственный гемохроматоз, не связанный с HFE», [28] или «не-HFE-гемохроматоз». [29]
Большинство типов наследственного гемохроматоза имеют аутосомно-рецессивное наследование, тогда как тип 4 имеет аутосомно-доминантное наследование. [30]
Считается , что дефекты метаболизма железа, в частности связанные с регуляторным железом белком гепсидином, играют важную роль в патогенезе наследственного гемохроматоза. [6] Обычно гепсидин снижает уровень железа в организме, ингибируя всасывание железа в кишечнике и подавляя мобилизацию железа из запасов в костном мозге и печени . [6] Железо всасывается из кишечника (в основном в двенадцатиперстной кишке ) и транспортируется через кишечные энтероциты или мобилизуется из хранилища в гепатоцитах печени или из макрофагов в костном мозге с помощью трансмембранного переносчика ферропортина . [6] В ответ на повышенный уровень железа в плазме гепсидин ингибирует транспортер ферропортина, что приводит к снижению мобилизации железа из запасов и снижению всасывания железа в кишечнике, таким образом действуя как белок, регулирующий отрицательное железо. [6] При наследственном гемохроматозе мутации в белках, участвующих в выработке гепсидина, включая HFE (гемостатический регулятор железа) , гемоювелин и рецептор трансферрина 2 , приводят к потере или снижению выработки гепсидина, что впоследствии приводит к потере ингибирующего сигнала, регулирующего железо. абсорбция и мобилизация, что, таким образом, приводит к перегрузке железом. [6] В очень редких случаях мутации в ферропортине приводят к устойчивости ферропортина к негативным регуляторным эффектам гепсидина и продолжению абсорбции и мобилизации железа в кишечнике, несмотря на ингибирующую передачу сигналов от гепсидина. [6] Примерно 95% случаев наследственного гемохроматоза обусловлены мутациями в гене HFE. [6]
Возникающая в результате перегрузка железом приводит к отложению железа в различных частях тела, особенно в печени и суставах, что в сочетании с окислительным стрессом приводит к повреждению органов или суставов, а также к патологиям, наблюдаемым при гемохроматозе. [6]
Существует несколько методов диагностики и мониторинга перегрузки железа.
Анализы крови обычно являются первым тестом, если есть клиническое подозрение на перегрузку железом. Тестирование сывороточного ферритина — недорогой, легкодоступный и минимально инвазивный метод оценки запасов железа в организме. Однако уровень ферритина может повышаться по ряду других причин, включая ожирение, инфекцию, воспаление (как белок острой фазы ), хроническое употребление алкоголя, заболевания печени, почек и рак. [6] [31] [32] У мужчин и женщин в постменопаузе нормальный диапазон сывороточного ферритина составляет от 12 до 300 нг/мл (670 пмоль/л). [33] [34] [35] У женщин в пременопаузе нормальный диапазон сывороточного ферритина составляет от 12 до 150 [33] или 200 [34] нг/мл (330 или 440 пмоль/л). [35] У больных гемохроматозом уровень ферритина в сыворотке коррелирует со степенью перегрузки железом. [6] Уровни ферритина обычно контролируются периодически у пациентов с гемохроматозом, чтобы оценить реакцию на лечение. [6]
Повышение уровня насыщения белка-переносчика железа трансферрина в сыворотке крови, а также увеличение среднего эритроцитного объема и средней концентрации эритроцитного гемоглобина обычно предшествуют повышению ферритина при гемохроматозе. [6] Насыщение трансферрина более 45% в сочетании с повышенным уровнем ферритина является высокочувствительным при диагностике гемохроматоза HFE. [6] Общая железосвязывающая способность при гемохроматозе может быть низкой, но может быть и нормальной. [36]
Общий скрининг на гемохроматоз не рекомендуется, однако следует провести скрининг ближайших родственников заболевших. [6] [37] [38] [39]
Как только установлена перегрузка железом, показано генетическое тестирование мутации гена HFE на предмет наследственных причин перегрузки железом. [38] [14] Наличие мутаций гена HFE в дополнение к перегрузке железом подтверждает клинический диагноз наследственного гемохроматоза. [38] Аллели, оцененные с помощью анализа гена HFE , обнаруживаются примерно у 80% пациентов с гемохроматозом; отрицательный результат гена HFE не исключает гемохроматоза. [ нужна цитата ]
Биопсия печени — это взятие небольшого образца для исследования и определения причины воспаления или цирроза печени. Людям с отрицательным тестом на ген HFE , повышенным статусом железа без другой очевидной причины и семейным анамнезом заболеваний печени показана дополнительная оценка концентрации железа в печени. В этом случае диагноз гемохроматоза ставят на основании биохимического анализа и гистологического исследования биоптата печени. Оценка индекса железа в печени (HII) считается «золотым стандартом» диагностики гемохроматоза. [ нужна цитата ]
Магнитно-резонансная томография (МРТ) используется как неинвазивный метод для оценки уровней отложения железа в печени и сердце, что может помочь в определении реакции на лечение или прогноза. [6] Эластография печени имеет ограниченное применение в выявлении фиброза печени при гемохроматозе. [6]
Кровопускание , кровопускание или венесекция являются основой лечения перегрузки железом и заключаются в регулярном заборе крови для удаления эритроцитов (и железа) из организма. [6] При первоначальном диагнозе перегрузки железом флеботомию можно проводить еженедельно или два раза в неделю, пока уровень железа не нормализуется. Как только сывороточный ферритин и насыщение трансферрина находятся в пределах нормального диапазона, в некоторых случаях могут потребоваться поддерживающие флеботомии (в зависимости от скорости реабсорбции железа), запланированные с различной частотой, чтобы поддерживать запасы железа в пределах нормального диапазона. [38] Во время кровопускания обычно берут от 450 до 500 мл крови. [41] Рутинная флеботомия может обратить вспять фиброз печени и облегчить некоторые симптомы гемохроматоза, но хронический артрит обычно не поддается лечению. [6] У больных гемохроматозом; Кровь, взятую во время флеботомии, можно безопасно сдавать . [42] [38]
Кровопускание связано с улучшением выживаемости, если оно начато до развития цирроза печени или диабета. [38]
В рационе человека железо содержится в двух формах: гемовом и негемовом . Гемовое железо обычно содержится в красном мясе, тогда как негемовое железо содержится в растительных источниках. Гемовое железо является наиболее легко усваиваемой формой железа. У пациентов с гемохроматозом, перенесших кровопускание для лечения; ограничение диетического железа не требуется. [38] [39] [6] Однако тем, кто ограничивает потребление железа с пищей, обычно требуется меньше крови для кровопускания (примерно на 0,5-1,5 литра крови меньше в год). [43] Следует избегать приема витамина С и добавок железа, поскольку витамин С ускоряет всасывание железа в кишечнике и мобилизацию запасов железа в организме. [38] [39] Следует избегать употребления сырых морепродуктов из-за повышенного риска заражения железолюбивыми патогенами, такими как Vibrio vulnificus . [6] [44] Следует избегать употребления алкоголя из-за риска осложнения поражения печени при перегрузке железом. [6]
Лекарства: для тех, кто не может переносить регулярные заборы крови, можно использовать хелатирующие агенты. [45] Препарат дефероксамин связывается с железом в кровотоке и усиливает его выведение с мочой и калом. Типичное лечение хронической перегрузки железом требует подкожных инъекций в течение 8–12 часов ежедневно. [ нужна цитация ] Два новых препарата, хелатирующих железо , которые лицензированы для использования у пациентов, получающих регулярные переливания крови для лечения талассемии (и, следовательно, у которых в результате развивается перегрузка железом), - это деферасирокс и деферипрон . [46] [47]
Малоинвазивным подходом к лечению наследственного гемохроматоза является поддерживающая терапия полимерными хелаторами . [48] [49] [50] Эти полимеры или частицы имеют незначительную или нулевую системную биологическую доступность и предназначены для образования стабильных комплексов с Fe 2+ и Fe 3+ в ЖКТ и, таким образом, ограничивают их поглощение и долгосрочное накопление. . Хотя этот метод имеет лишь ограниченную эффективность, в отличие от низкомолекулярных хелаторов , этот подход практически не имеет побочных эффектов в субхронических исследованиях. [50] Интересно, что одновременное хелатирование Fe 2+ и Fe 3+ повышает эффективность лечения. [50]
В целом, при условии отсутствия поражения печени, пациенты должны рассчитывать на нормальную продолжительность жизни при адекватном лечении путем венесекции. Если на момент постановки диагноза уровень ферритина в сыворотке превышает 1000 мкг/л, существует риск повреждения печени и цирроза печени, что в конечном итоге может сократить их жизнь. [51] Наличие цирроза печени увеличивает риск гепатоцеллюлярной карциномы . [52] Другие факторы риска поражения печени при гемохроматозе включают употребление алкоголя, диабет, уровень железа в печени более 2000 мкмоль/грамм и повышенный уровень аспартаттрансаминазы . [6]
Риск смерти и фиброза печени повышен у мужчин с гемохроматозом типа HFE, но не у женщин; Считается, что это связано с защитным эффектом менструации и беременности, наблюдаемым у женщин, а также с возможными гормональными различиями в абсорбции железа. [6]
HHC наиболее распространен среди определенных европейских групп населения (например, ирландцев или скандинавского происхождения) и встречается у 0,6% некоторых неуказанных групп населения. [37] У мужчин в 24 раза выше частота заболеваний, связанных с перегрузкой железом, по сравнению с женщинами. [37]
Считается, что диета и окружающая среда оказали большое влияние на мутацию генов, связанных с перегрузкой железом. Начиная с эпохи мезолита , сообщества людей жили в довольно солнечной, теплой среде с сухим климатом Ближнего Востока. Большинство людей, живших в то время, были собирателями, и их рацион состоял в основном из диких растений, рыбы и дичи. Археологи, изучающие зубной налет, нашли следы клубней , орехов, бананов , трав и других продуктов, богатых железом. За многие поколения человеческий организм хорошо адаптировался к высокому содержанию железа в рационе. [53]
Считается, что в эпоху неолита значительные изменения произошли как в окружающей среде, так и в питании. Некоторые сообщества собирателей мигрировали на север, что привело к изменению образа жизни и окружающей среды, снижению температуры и изменению ландшафта, к которому затем собирателям пришлось адаптироваться. По мере того, как люди начали разрабатывать и совершенствовать свои орудия труда, они изучали новые способы производства продуктов питания, и постепенно развивалось сельское хозяйство . Эти изменения привели бы к серьезному стрессу для организма и снижению потребления продуктов, богатых железом. Этот переход является ключевым фактором мутации генов, особенно тех, которые регулируют усвоение железа с пищей. Железо, составляющее 70% состава эритроцитов , является важным микроэлементом для эффективной терморегуляции в организме. [54] Дефицит железа приводит к падению внутренней температуры. В холодных и влажных условиях Северной Европы для поддержания регулируемой температуры было необходимо дополнительное железо из пищи, однако без достаточного потребления железа человеческое тело начало бы накапливать железо в более высоких дозах, чем обычно. Теоретически давление, вызванное миграцией на север, привело бы к мутации гена , которая способствовала бы большему усвоению и хранению железа. [55]
Исследования и опросы, проводимые с целью определения частоты гемохроматоза, помогают объяснить, как мутация мигрировала по всему земному шару. Теоретически болезнь первоначально возникла у путешественников, мигрировавших с севера. Исследования показывают особую картину распространения с большими скоплениями и частотой генных мутаций вдоль береговой линии Западной Европы. [56] Это привело к развитию « гипотезы викингов ». [57] Расположение кластеров и нанесенные на карту закономерности этой мутации тесно коррелируют с расположением поселений викингов в Европе , основанных примерно с 700 по 1100 годы нашей эры. Викинги родом из Норвегии, Швеции и Дании. Корабли викингов курсировали вдоль береговой линии Европы в поисках торговли, богатств и земель. Генетические исследования показывают, что чрезвычайно высокая частота встречаемости в некоторых европейских странах является результатом миграций викингов, а затем и норманнов , что указывает на генетическую связь между наследственным гемохроматозом и происхождением викингов. [58]
В 1865 году Арман Труссо (французский терапевт) одним из первых описал многие симптомы больного диабетом с циррозом печени и бронзовым цветом кожи. Термин «гемохроматоз» впервые использовал немецкий патолог Фридрих Даниэль фон Реклингхаузен в 1889 году, когда он описал накопление железа в тканях организма. [59]
Хотя на протяжении большей части 20-го века было известно, что большинство случаев гемохроматоза передаются по наследству, ошибочно предполагалось, что они зависят от одного гена. [60]
В 1935 году британский врач Дж. Шелдон впервые описал связь с метаболизмом железа, а также продемонстрировал ее наследственную природу. [59]
В 1996 году Фелдер и его коллеги идентифицировали ген гемохроматоза — ген HFE . Фелдер обнаружил, что ген HFE имеет две основные мутации, вызывающие аминокислотные замены C282Y и H63D, которые были основной причиной наследственного гемохроматоза. [59] [61] В следующем году CDC и Национальный институт исследования генома человека спонсировали исследование гемохроматоза после открытия гена HFE , что помогло провести популяционный скрининг и оценки, которые используются до сих пор. [62]