Normální (renální) zpracování proteinů s lehkými řetězci
Lehké řetězce (molekulová hmotnost 22,000 d) jsou polypeptidy syntetizované plazmatickými buňkami a sestavené s těžkými řetězci za vzniku různých tříd imunoglobulinů, například imunoglobulinu G (IgG), imunoglobulinu M (IgM) a imunoglobulinu A (IgA). Plazmatické buňky normálně produkují mírný nadbytek lehkých řetězců, které jsou buď vyloučeny, nebo katabolizovány ledvinami.
Lehké řetězce se dělí do 2 hlavních tříd na základě sekvence aminokyselin v konstantní části polypeptidového řetězce a označují se jako kappa a lambda. Ty se dále dělí na nejméně 10 podtypů (4 kappa a 6 lambda) na základě sekvence aminokyselin ve variabilní oblasti polypeptidového řetězce. Jednotlivé imunoglobuliny mají buď lehké řetězce kappa, nebo lambda, ale ne oba.
Lehké řetězce kappa obvykle existují jako monomery (22 000 d), a jsou proto dostatečně malé, aby mohly být filtrovány glomerulem, ale mohou existovat i jako dimery. Lehké řetězce lambda obvykle existují jako dimery (44 000 d), a proto je méně pravděpodobné, že budou filtrovány a objeví se v moči. Někdy mohou lehké řetězce typu kappa nebo lambda tvořit tetramery (88 000 d), které se nefiltrují, a pacient může mít proteinemii lehkých řetězců bez proteinurie lehkých řetězců.
Ledviny jsou hlavním místem metabolismu proteinů lehkých řetězců. Filtrované proteiny s lehkými řetězci, reabsorbované proximálními tubulárními buňkami prostřednictvím tandemových megalinových/kubilinových receptorů, jsou katabolizovány lysozomálními enzymy. Tento proces je mimořádně účinný a v moči se běžně objevuje pouze nepatrné množství bílkovin s lehkým řetězcem.
Metabolismus (katabolismus) těchto filtrovaných bílkovin s lehkým řetězcem závisí na normální funkci proximálních tubulárních buněk a poškození těchto buněk může vést ke zvýšenému vylučování bílkovin s lehkým řetězcem do moči. Proto se proteiny s lehkými řetězci objevují v moči ve vysoké koncentraci buď tehdy, když je produkce proteinů s lehkými řetězci výrazně zvýšena, nebo když je překročena schopnost proximálních tubulů reabsorbovat všechny filtrované proteiny.
Glomerulopatické proteiny s lehkými řetězci (G-LC) interagují s mezangiálními buňkami a mění homeostázu mezangiálních buněk dvěma různými způsoby v závislosti na tom, zda G-LC pochází od pacienta s LCCDD nebo amyloidózou. Naproti tomu tubulopatické lehké řetězce (T-LC) od pacientů s nefropatií z myelomového odlitku významně neinteragují s mezangiálními buňkami a nemění homeostázu mezangia. Některé z těchto lehkých řetězců jsou toxické pro proximální tubulární buňky a indukují zánětlivé/prozánětlivé cytokiny, které mohou přispívat k onemocnění ledvin u myelomu.
Proteiny s lehkými řetězci se mohou projevit v moči z následujících důvodů:
-
Asymptomatická proteinurie s lehkými řetězci
-
Dysfunkce proximálních tubulů (tj. Fanconiho syndrom)
-
Onemocnění z ukládání lehkých řetězců (tj. nodulární glomeruloskleróza nebo vzácně, glomerulonefritida)
-
Odlitková nefropatie
-
Amyloidóza
Izoelektrický bod (pI) lehkého řetězce může být důležitým faktorem určujícím jeho potenciál vyvolat poškození ledvin. Zdá se, že proteiny s relativně vysokým pI (> 5,8-6) jsou s větší pravděpodobností spojeny se selháním ledvin. Tyto lehké řetězce mají při kyselém pH moči v distálním nefronu kationtový náboj. To jim umožňuje interagovat s aniontovým Tamm-Horsfallovým mukoproteinem a vytvářet tak obstrukční odlitky. Někteří badatelé však nebyli schopni potvrdit korelaci mezi nefrotoxicitou a pI proteinů s lehkými řetězci.
Fanconiho syndrom (proximální tubulární dysfunkce)
Fanconiho syndrom je generalizovaná dysfunkce proximálního tubulu, která má za následek různý stupeň ztráty fosfátů, glukózy, aminokyselin a bikarbonátu proximálním tubulem. Může se vyskytovat jako dědičná porucha (u dětí) nebo jako získaná forma. Získané formy u dospělých jsou obvykle spojeny s paraproteinémií.
Bílkoviny s lehkým řetězcem jsou katabolizovány v proximálních tubulech a jejich clearance se mění nepřímo úměrně clearance kreatininu. Zvýšená koncentrace lehkých řetězců působí toxicky na funkci renálních tubulů; v závislosti na místě působení to může mít za následek následující:
-
Fanconiho syndrom (proximální tubulární dysfunkce)
-
Distální renální tubulární acidóza
-
Nefrogenní diabetes insipidus
.
Light chain deposition disease
Light chain deposition disease (LCDD) je systémové onemocnění způsobené nadprodukcí a extracelulárním ukládáním monoklonálních lehkých řetězců.
Depozice neznamená patogenitu. Ukládání lehkých řetězců podobné LCDD podle IF, ale bez nebo jen s řídkými granulárními elektronově denzními depozity v tubulární bazální membráně bez glomerulárních lézí nebo ztluštění tubulární bazální membrány popsali Lin a Gallo. Proto by samotné barvení LC pomocí IF nemělo být považováno za dostatečné kritérium pro diagnózu MIDD, která je spojena s lokální fibrózou.
Přibližně v 80 % případů jsou tato depozita tvořena spíše lehkými řetězci kappa než lambda, jsou granulární a netvoří fibrily ani beta-skládané listy a jsou negativní na barvení konžskou červení, thioflavin T nebo sérový amyloidní protein (SAP). Při této poruše se ukládá konstantní oblast lehkého řetězce imunoglobulinu ve srovnání s fibrilami AL amyloidu, které jsou odvozeny z variabilní oblasti lehkých řetězců.
Patogeneze glomerulosklerózy u LCDD není zcela jasná, ale patogenní Ig řetězce stimulují mezangiální buňky k sekreci složek extracelulární matrix prostřednictvím růstových faktorů, zejména transformujícího růstového faktoru beta, který působí jako autokoid a podporuje buňky k produkci matrixových proteinů, jako je kolagen typu IV, laminin, fibronektin a tenascin.
Myelomová ledvina (odlitková nefropatie)
Více než 50 % pacientů s mnohočetným myelomem umírá na selhání ledvin a velký počet těchto úmrtí je mylně připisován tzv. myelomové ledvině. Myelomová ledvina je však pouze jednou z několika příčin renální dysfunkce u pacientů s mnohočetným myelomem, u nichž jsou pozorovány specificky bílkovinné odlitky obturující distální tubuly a sběrné kanálky.
Mezi faktory, které mohou přispívat ke vzniku myelomové odlitkové nefropatie, patří následující:
- Přímá toxicita intaktních lehkých řetězců pro tubulární buňky (ve srovnání s ukládáním fragmentů lehkých řetězců při nemoci ukládání lehkých řetězců nebo při amyloidóze)
- Tvorba proteinových komplexů v distálním nefronu
- Tubulární tekutina pH
- Snížení průtoku ledvinné plazmy a rychlosti glomerulární filtrace (tj, snížení průtoku moči)
- Systémové elektrolytové abnormality (např. hyperkalcemie, hyperurikemie, hyperviskozita a dehydratace)
Současné užívání některého z následujících přípravků může urychlit akutní poškození ledvin:
-
Radiokontrastní látky
-
Nesteroidní protizánětlivé léky
-
Angiotenzin-inhibitory konvertujícího enzymu nebo blokátory angiotenzinových receptorů
Amyloidóza
Adams pravděpodobně rozpoznal souvislost amyloidózy a mnohočetného myelomu v roce 1872, ale Magnus-Levy navrhl souvislost mezi Bence Jonesovou proteinurií (BJP) a amyloidózou již v roce 1931.
V roce 1971 Glenner et al. prokázali, že amyloidní fibrily od pacienta s primární amyloidózou mají aminokyselinovou sekvenci téměř identickou s variabilní částí monoklonálních lehkých řetězců (tj. Bence Jonesových proteinů) a že amyloidní fibrily mohou být vytvořeny z Bence Jonesových proteinů, čímž vznikla definitivní souvislost mezi lehkými řetězci imunoglobulinů a jedním typem amyloidu.
Amyloid není jedna látka, ale rodina komplexních glykoproteinů proměnlivého složení, které podléhají přeměně (chybnému skládání) na z beta-skládaných fibril. Amyloidy mají společnou charakteristickou ultrastrukturu (nevětvené fibrily široké 7,5-10 nm a neurčité délky) a tinkturní vlastnosti (zelený dvojlom při barvení konžskou červení a intenzivní žlutozelená fluorescence s thioflavinem T) a vážou se na sérový amyloid P (SAP). Rozeznává se několik forem amyloidózy v závislosti na povaze prekurzorového proteinu.
AL amyloid
Lehké řetězce imunoglobulinu jsou hlavní složkou těchto proteinů, které se vyskytují u pacientů s primární amyloidózou a mnohočetným myelomem. U 6-24 % pacientů s mnohočetným myelomem se vyvine amyloidóza. Naopak u pacientů s primární (AL) amyloidózou se u značné části z nich vyskytuje nebo nakonec vyvine plazmatická buněčná dyskrázie s plazmocytózou v kostní dřeni, lehkými řetězci imunoglobulinů v séru a Bence-Jonesovými proteiny.
AA amyloid (SAA)
Hlavní složkou AA amyloidu je protein sestávající ze 76 aminokyselin o molekulové hmotnosti 8500 d, který není příbuzný imunoglobulinům. Tento typ se vyskytuje u pacientů se sekundární amyloidózou spojenou s chronickými infekcemi nebo zánětlivými stavy, jako je revmatoidní artritida, syfilis a chronická osteomyelitida.
Transtyretin (TTR; prealbumin)
Jedná se o divoký typ nebo nemutovaný transtyretin u senilní amyloidózy a mutovanou formu u familiární amyloidózy.
Dialyzační amyloidóza spojená s beta-2 mikroglobulinem
Faktory, které určují, zda se jedná o fibrilární nebo granulární depozita daného monoklonálního lehkého řetězce, jsou nejasné a zřejmě závisí na biochemických vlastnostech nebo lehkých řetězců a na tom, zda jsou intaktní nebo ve fragmentech. Bylo prokázáno, že lehké řetězce se samy asociují a vytvářejí vysokomolekulární agregáty, které se ukládají ve tkáních s tvorbou fibril nebo bez ní. Čistý náboj proteinu může být důležitým faktorem určujícím amyloidogenní potenciál.
Studie na zvířecích modelech a in vitro studie sekundární (AA) amyloidózy naznačují, že v reakci na chronické poškození jsou monocyty aktivovány a uvolňují interleukin 1, který působí na játra a indukuje syntézu prekurzorového proteinu označovaného jako sérový amyloid (SAA). SAA je pak degradován makrofágy pod vlivem určitých posilujících faktorů, tzv. kofaktorů, jako je složka sérového amyloidu P (SAP), glykosaminoglykany a určité apolipoproteiny (E a J), přičemž není jasné, zda se tyto kofaktory ukládají během fibrilogeneze nebo až po fibrilogenní události.
.