H&O Jak definiuje się erytrocytozę?
JP Erytrocytoza to obecność zbyt dużej liczby czerwonych krwinek. Do rozpoznania erytrocytozy w próbce krwi wykorzystuje się kilka różnych parametrów: liczbę krwinek czerwonych, hematokryt i stężenie hemoglobiny. Ponieważ produkcja czerwonych krwinek zależy od ilości tlenu dostarczanego do tkanek, sensowne jest użycie najpierw najbardziej fizjologicznie istotnego parametru – czyli stężenia hemoglobiny. Stężenie hemoglobiny w większości miejsc w USA wynosi od 12 do 16 g/dl u zdrowych kobiet pochodzenia europejskiego i od 14 do 18 g/dl u zdrowych mężczyzn pochodzenia europejskiego. Zakres ten jest nieco niższy u zdrowych Afroamerykanów, częściowo z powodu dużej częstości występowania cechy a-talasemii w tej populacji, która zbliża się do 30%.
H&O Jak definiuje się policytemię?
JP Policytemia jest ogólnym terminem określającym obecność zbyt dużej liczby krwinek. Erytrocyty są znacznie liczniejsze niż leukocyty i płytki krwi, dlatego termin ten jest właściwie synonimem erytrocytozy. Nigdy nie osiągnięto konsensusu co do użycia, a w każdym przypadku termin erytrocytoza lub policytemia jest używany zgodnie z pierwotnym opisem – to jest, polytemia vera, erytrocytoza po przeszczepie nerek, polytemia Czuwasz, itp.
Polytemia może być klasyfikowana jako pierwotna, w której progenitory erytroidalne są wewnętrznie hiperproliferacyjne, lub jako in vitro, w której progenitory mogą rosnąć bez erytropoetyny lub przy stężeniu erytropoetyny niższym niż normalne.
Pierwotne policytemie obejmują policytemię vera, która jest przewlekłym stanem podobnym do białaczki, oraz pierwotną rodzinną i wrodzoną policytemię, która jest spowodowana mutacją germinalną receptora erytropoetyny typu gain-of-function. Polycythemia vera jest nabyta, podczas gdy pierwotna rodzinna i wrodzona polycythemia jest dziedziczona dominująco.
W przeciwieństwie do tego, wtórna erytrocytoza lub policytemia jest spowodowana przez krążące czynniki stymulujące erytropoezę, zazwyczaj erytropoetynę. Erytrocytoza wtórna może być skutkiem palenia tytoniu, chorób serca lub płuc, przebywania na dużych wysokościach lub suplementacji testosteronu. Może być również dziedziczona, spowodowana mutacjami w genach szlaku wrażliwego na hipoksję lub wariantami hemoglobiny o wysokim powinowactwie do tlenu. W policytemii złośliwej masa krwinek czerwonych w organizmie jest prawidłowa, ale ich stężenie w osoczu jest obniżone. Towarzyszące temu wysokie stężenie hemoglobiny i hematokryt stwarzają fałszywe wrażenie obecności zbyt dużej liczby krwinek czerwonych. Sytuacja taka występuje zazwyczaj, gdy osoba staje się odwodniona i zmniejsza się objętość osocza. Jedną z form pozornej policytemii jest zespół Gaisböcka, który występuje głównie u otyłych mężczyzn. Istnieje wiele teorii dotyczących przyczyn zespołu Gaisböcka, ale nie zostały one ostatecznie ustalone.
H&O Jak hematolodzy określają obecność erytrocytozy u danego pacjenta?
JP Pomiary, które zazwyczaj stosujemy w celu określenia obecności policytemii są ograniczone przez fakt, że pobieramy tylko małą próbkę krwi. Z tej pojedynczej próbki możemy zmierzyć następujące parametry: (1) względne proporcje komórek krwi (głównie krwinek czerwonych) i osocza – czyli hematokryt; (2) stężenie hemoglobiny we krwi; oraz (3) liczbę krwinek czerwonych. Z tych pomiarów nie dowiadujemy się jednak, ile masy czerwonych krwinek znajduje się w całym organizmie. Technika pomiaru liczby czerwonych krwinek w organizmie, która była rutynowo stosowana wcześniej w mojej karierze, polegała na pobraniu próbki krwi i dodaniu radioaktywnego znacznika do czerwonych krwinek oraz oddzielnego znacznika do osocza (znakowanej albuminy), znakując w ten sposób oba te składniki krwi. Po manipulacji in vitro, próbkę krwi wstrzykiwano z powrotem do organizmu pacjenta. Na podstawie stopnia rozcieńczenia tych dwóch markerów mogliśmy obliczyć masę czerwonych krwinek i objętość osocza na kilogram masy ciała, co pozwoliło nam na rozróżnienie między prawdziwą a pozorną polikrwią. Procedura ta pozwoliła nam również na zdemaskowanie ukrytej policytemii, w której zwiększona masa czerwonych krwinek jest obecna, ale jest rozcieńczona we krwi przez równoczesny wzrost osocza. Technika ta dawała dokładniejsze informacje niż obecnie dostępne testy, ale niestety nie jest już szeroko dostępna w Stanach Zjednoczonych.
Kiedy widzę pacjenta z podwyższoną hemoglobiną, moim następnym krokiem jest zebranie wywiadu medycznego i rodzinnego. Rozróżnienie między nabytą a wrodzoną polytemią oraz między sporadyczną a rodzinną polytemią wymaga czasochłonnej oceny. Sprawę komplikuje fakt, że polytemia vera jest zawsze nabyta, powstaje w wyniku mutacji somatycznej, ale istnieją dobrze udokumentowane skupiska przypadków polytemii vera w rodzinach. W niektórych przypadkach, pacjent z policytemią vera może mieć krewnych z tym samym stanem i innych krewnych z powiązanymi, ale różnymi zaburzeniami mieloproliferacyjnymi, takimi jak niezbędna trombocytemia lub pierwotna mielofibroza, jednak wszystkie te warunki są nabyte, a nie wrodzone. Odkrycie to sugeruje istnienie nieokreślonej jeszcze rodzinnej predyspozycji genetycznej do mutacji somatycznych, które prowadzą do rozwoju tych zaburzeń.
H&O Jakie są objawy erytrocytozy?
JP Objawy są bardzo zróżnicowane, w zależności od przyczyny. Erytrocytoza może nie dawać żadnych objawów lub może być bardzo symptomatyczna i szkodliwa dla zdrowia. Objawy policytemii vera mogą, ale nie muszą występować. W przypadku ich wystąpienia są one dość specyficzne i obejmują świąd wodnisty, erytromelalgię, objawy zakrzepicy tętniczej lub żylnej oraz podagrę. Ponadto, ryzyko transformacji do mielofibrozy u pacjentów z policytemią vera wynosi około 15%; w takich przypadkach występują u nich zmęczenie, bóle kostne, pocenie się i objawy splenomegalii, takie jak wczesne uczucie sytości i/lub ból śledziony. Ryzyko transformacji w ostrą białaczkę jest niższe i wynosi od 3% do 5%, w tym przypadku objawy są takie same jak w każdej ostrej białaczce.
Inny zestaw objawów obserwuje się u pacjentów, którzy mają zwiększoną liczbę krwinek czerwonych z powodu leżącego u ich podłoża guza chromochłonnego, hemangioblastoma móżdżku lub okulistycznego lub raka nerki; u tych pacjentów występują objawy specyficzne dla guza, które nie są takie same jak w przypadku erytrocytozy. Usunięcie guza może spowodować ustąpienie dolegliwości.
Objawy innych poliemii/erytrocytoz są niespecyficzne, u większości pacjentów, u których występuje zwiększona liczba krwinek czerwonych, nie występują żadne objawy. Rzadko pacjenci mogą mieć objawy takie jak zmęczenie i bóle głowy wynikające z nadlepkości; objawy te powinny ustąpić po wykonaniu flebotomii.
Zakrzepy krwi są głównym powikłaniem u pacjentów z polythemią vera, a zakrzepy krwi są jeszcze częstsze u pacjentów z polythemią czuwaszkową. Wspólny dogmat dyktuje, że wysoki hematokryt jest przyczyną zagęszczania krwi i zakrzepów, ale jestem sceptyczny, że jest to główna przyczyna. Nie ma dowodów na to, że wysoki hematokryt jest szkodliwy i stanowi bezpośrednią przyczynę zakrzepicy; ponadto wiele schorzeń, które prowadzą do bardzo wysokiego hematokrytu, nie jest związanych z zakrzepami. Należą do nich: zespół Eisenmengera, erytrocytoza wywołana testosteronem oraz erytrocytoza wynikająca z wysokiego powinowactwa hemoglobiny do tlenu. Coraz więcej dowodów wskazuje, że inne czynniki w polythemii vera i polythemii czuwaszkowej przyczyniają się do powstawania zakrzepów krwi. Najlepszym parametrem pojedynczej komórki krwi, który koreluje z zakrzepicą w polytemii vera jest liczba leukocytów.
H&O Jak hematolodzy podchodzą do określenia przyczyny erytrocytozy u danego pacjenta?
JP Pierwszym krokiem jest określenie, od jak dawna pacjent ma tę chorobę. Czy podwyższenie poziomu czerwonych krwinek występuje już w dzieciństwie? Jeśli tak, to prawdopodobnie jest to choroba wrodzona. Oczywiście, często nie można określić, od jak dawna występuje podwyższenie, ponieważ może się zdarzyć, że pacjent bada poziom hemoglobiny po raz pierwszy w wieku dorosłym.
Następnym krokiem jest zajęcie się wywiadem rodzinnym. Jeśli erytrocytoza występuje tylko u jednego z rodziców pacjenta i u około połowy jego rodzeństwa, choroba jest prawdopodobnie dziedziczona dominująco. Jeśli żadne z rodziców nie jest dotknięte chorobą, ale pacjent ma liczne rodzeństwo i około połowa rodzeństwa jest dotknięta chorobą, choroba jest prawdopodobnie dziedziczona autosomalnie recesywnie. Te informacje pomagają zawęzić rozpoznanie.
W przypadku erytrocytozy nabytej najpierw dokładnie przyglądam się czynnościom płuc. Czy obecna jest choroba płuc? Czy pacjent jest palaczem? Mierzymy stężenie gazów we krwi tętniczej oraz ilość tlenu związanego z hemoglobiną. Mierzymy również poziom karboksyhemoglobiny, ponieważ nawet osoby niepalące mogą mieć podwyższony poziom tlenku węgla, jeśli mają garaż zanieczyszczony spalinami samochodowymi lub używają sprzętu, który jest zanieczyszczony tlenkiem węgla. Inną formą hemoglobiny jest methemoglobina, w której żelazo znajduje się w stanie ferrycznym, a nie w normalnym stanie żelaznym; methemoglobina nie dostarcza tlenu do tkanek. Methemoglobinemia może być wrodzona lub nabyta. Zarówno karboksyhemoglobina, jak i methemoglobina wiążą tlen tak ściśle, że są bezużyteczne jako nośniki tlenu. Wszystkie te stany są potwierdzane lub wykluczane przez badanie gazometryczne krwi tętniczej. Policytemia vera może jednak rozwinąć się nawet u palacza tytoniu z niedotlenieniem płuc i karboksyhemoglobinemią. Jeśli klinicysta ma wątpliwości, obecność mutacji JAK2 potwierdza rozpoznanie współistniejącej polythemii vera.
Jeśli jestem w stanie wykluczyć niedotlenienie tętnic, podwyższony poziom tlenku węgla i methemoglobinemię, mierzę poziom erytropoetyny. Jest on ogólnie niski w polytemii vera i jeszcze niższy w pierwotnej rodzinnej i wrodzonej polytemii. Jeśli poziom erytropoetyny jest wysoki lub jest nieprawidłowo normalny, gdy stężenie hemoglobiny jest wysokie, pacjent może mieć guz, który produkuje erytropoetynę, lub nieprawidłowość, w której dopływ krwi do tkanki nerki jest nieodpowiedni i tkanka zaczyna produkować erytropoetynę.
Jeśli u pacjenta występuje schorzenie dziedziczne, możliwe jest, że urodził się on z nieprawidłową hemoglobiną, która zbyt mocno wiąże tlen, lub jeszcze rzadziej z niskim poziomem 2,3-difosfoglicerynianu (DPG) w czerwonych krwinkach, wynikającym z wrodzonego zaburzenia syntezy 2,3-DPG. Ponieważ z hemoglobiny do tkanek uwalniana jest mniejsza ilość tlenu, organizm kompensuje niedobór tlenu poprzez zwiększenie erytropoezy, aż do momentu dostarczenia wystarczającej ilości tlenu do tkanek. Flebotomia jest u tych pacjentów przeciwskuteczna, nieuchronnie powoduje niedobór żelaza i dodatkowo podnosi poziom erytropoetyny. Testem pozwalającym zidentyfikować wrodzone formy erytrocytozy jest pomiar krzywej dysocjacji hemoglobiny od tlenu. Jeśli krzywa ta jest przesunięta w lewo (niskie P50), pacjent ma mutanta hemoglobiny o wysokim powinowactwie do tlenu; jeśli jest przesunięta w prawo (wysokie P50), pacjent ma mutanta hemoglobiny o niskim powinowactwie do tlenu i stężenie hemoglobiny może być obniżone. Jeśli urządzenie do pomiaru krzywej dysocjacji hemoglobiny od tlenu nie jest dostępne, można oszacować powinowactwo hemoglobiny do tlenu, mierząc ciśnienie parcjalne tlenu, nasycenie hemoglobiny tlenem i pH na podstawie gazów krwi żylnej, a nie tętniczej.
Innymi przyczynami wrodzonej erytrocytozy ze zwiększonym lub nieprawidłowo prawidłowym poziomem erytropoetyny są dziedziczne zaburzenia wyczuwania hipoksji, w których mutacja w szlaku indukowanym hipoksją, który reguluje produkcję erytropoetyny, powoduje zwiększenie produkcji czerwonych krwinek przez organizm. Czynniki indukujące hipoksję (HIFs; 2 najlepiej poznane izoformy to HIF-1 i HIF-2) są głównymi czynnikami transkrypcyjnymi, które regulują wiele genów, w tym gen erytropoetyny. Pacjenci z podwyższonym HIF wytwarzają zbyt dużo erytropoetyny, co prowadzi do produkcji zbyt dużej ilości czerwonych krwinek. Zwiększony poziom HIF może być spowodowany mutacjami wynikającymi z utraty funkcji negatywnych regulatorów HIF. Wynikiem tego jest policytemia czuwaszkowa, spowodowana zmianą w genie von Hippel-Lindau (VHL) lub mutacją hydroksylazy prolylowej. Inne mutacje są wynikiem wzrostu funkcji HIF-2a, głównego regulatora produkcji erytropoetyny.
H&O Teraz, gdy mamy możliwość pomiaru poziomu erytropoetyny i badania mutacji JAK2, czy lekarze nadal muszą mierzyć objętość krwinek czerwonych i osocza?
JP Zgadzam się, że dostępność badań mutacji JAK2 umożliwia szybkie i dokładne rozpoznanie polytemii vera u większości pacjentów. Jednak, jak już wcześniej wspomniano, sporadyczne przypadki polytemii złudnej lub ukrytej nie mogą być rozpoznane na podstawie rutynowej morfologii krwi. Pomiar objętości krwinek czerwonych i osocza nie jest dostępny w większości ośrodków medycznych w Stanach Zjednoczonych z powodu tego, co uważam za przesadną obawę przed radioaktywnością. Test wymaga użycia radioaktywnego chromu, ale ilość promieniowania jest bardzo mała – porównywalna z naturalną radioaktywnością, na którą narażona jest osoba podczas długiego lotu samolotem.
Na szczęście szybciej i łatwiej jest wykonać test na obecność mutacji JAK2, gdy pacjenci mają podwyższony poziom czerwonych krwinek. Praktycznie wszyscy pacjenci z policytemią vera – około 99% – mają tę somatyczną mutację, która zwiększa produkcję czerwonych krwinek, a czasami również płytek krwi i neutrofili.
H&O Czy znane są jakiekolwiek przyczyny wtórnej polytemii poza dużą wysokością, paleniem tytoniu, chorobami serca, płuc i testosteronem?
JP Kiedyś sądziliśmy, że przyczyną jest bezdech senny, co ma sens, ponieważ ktoś, kto przestaje oddychać w nocy, produkowałby więcej erytropoetyny – przynajmniej w teorii. Dowody nie potwierdzają jednak tego związku. U niektórych pacjentów po przeszczepie nerki rozwija się policytemia, znana jako erytrocytoza potransplantacyjna. U pacjentów może wystąpić zwiększone stężenie kobaltu i manganu lub guzy wydzielające erytropoetynę. Niektórzy pacjenci stosują potajemnie doping erytropoetyną.
H&O Czy leczy Pan objawy ciężkiego niedoboru żelaza u pacjentów z policytemią poddanych flebotomii?
JP Tak, absolutnie tak. Mamy wiele dowodów wskazujących na to, że ignorowanie niedoboru żelaza jest złą medycyną. Hemoglobina wymaga żelaza, podobnie jak mięśnie, mózg i wszystkie inne tkanki. W dodatku, żelazo jest niezbędne dla degradacji HIF (żelazo jest kofaktorem głównych negatywnych regulatorów HIF; tj. prolyl hydroxylases), a więc niedobór żelaza jeszcze bardziej zwiększa produkcję erytropoetyny i erytropoezę. Jeśli ktoś, kto ma nadciśnienie płucne i zbyt wiele czerwonych krwinek w środowisku wysokogórskim (przewlekła choroba górska) jest leczony za pomocą flebotomii, stworzyliśmy niedobór żelaza i pogorszyliśmy nadciśnienie płucne. Uważam, że stosowanie zawsze flebotomii w leczeniu wszystkich form policytemii jest błędem, a nawet może być szkodliwe. Może ona poprawić wyniki badań laboratoryjnych, takich jak poziom hemoglobiny, co poprawia samopoczucie nam lekarzom, ale jest szkodliwe dla pacjentów. Jeśli po wykonaniu flebotomii u pacjenta wystąpi objawowy niedobór żelaza, możemy zająć się tym poprzez krótki kurs doustnej suplementacji żelaza, a pacjent zazwyczaj doświadczy natychmiastowego zmniejszenia zmęczenia i poprawy jakości życia. Generalnie preferuję normalizację liczby krwinek w polytemii vera za pomocą hydroksymocznika lub innego leczenia. Dwie inne dostępne obecnie opcje to pegylowany interferon i inhibitor JAK2 ruxolitinib (Jakafi, Incyte). Nie ma sprawdzonej terapii dla wrodzonych zaburzeń wyczuwania niedotlenienia lub wysokiego powinowactwa hemoglobiny do tlenu.
H&O Czy mógłby Pan wyjaśnić mechanizmy policytemii czuwaskiej i czego nauczyła nas ona o erytropoezie?
JP Zespół ten został po raz pierwszy opisany wśród osób pochodzenia azjatyckiego zamieszkujących europejski obszar Rosji, Czuwaską Autonomiczną Socjalistyczną Republikę Radziecką; jednak występuje on na całym świecie, a kolejny obszar endemiczności znajduje się na włoskiej wyspie Ischia. Policytemia czuwaska jest spowodowana mutacją germinalną w genie VHL, który jest dziedziczony w sposób autosomalny recesywny od obojga rodziców. To zaburzenie wyczuwania hipoksji, pierwsze, które zostało opisane, wynika z mutacji typu loss-of-function w ujemnym regulatorze HIFs, genie VHL. HIF mają 2 podjednostki; albo HIF-1a albo HIF-2a łączy się z HIF-b tworząc dimer HIF-1 lub HIF-2. Tylko nienaruszone dimery HIF pełnią swoją funkcję. W obecności tlenu podjednostki HIF-a ulegają hydroksylacji proliny przez hydroksylazę prolinową; enzym ten do działania wymaga obecności żelaza i jest hamowany przez kobalt i mangan. Hydroksylacja proliny w podjednostkach HIF-a zmienia konfigurację tych białek, które następnie wiążą się z białkiem von Hippel-Lindau, co prowadzi do ich ubikwitynacji i szybkiej degradacji proteasomalnej. Tak więc osoby z policytemią czuwaską mają wrodzony defekt prowadzący do wysokiego poziomu HIF-a, a tym samym do produkcji nadmiernej ilości erytropoetyny.
Co ciekawe, inne mutacje VHL powodują zespół predyspozycji do nowotworów, podczas gdy mutacja VHL w mutacji czuwaskiej powoduje wrodzoną policytemię, ale nie nowotwory. Mutacja ta nie tylko powoduje bardzo wysoki poziom HIF i zwiększony poziom erytropoetyny (wtórna erytrocytoza), ale także powoduje nadwrażliwość progenitorów erytroidalnych na erytropoetynę, co jest cechą pierwotnej polytemii. Zachorowalność i śmiertelność w polikrwotoku czuwaszkowym wynika przede wszystkim ze zwiększonej częstości występowania zakrzepicy, która nie ustępuje, a nawet nasila się pod wpływem flebotomii; przyczyną nie jest jednak wysoki hematokryt, ale zbyt duża ilość HIF, która dysreguluje geny w szlaku zakrzepowym (białko S, czynnik tkankowy, trombospondyna 1 i prawdopodobnie inne).
Przynajmniej 2 inne zaburzenia oprócz policytemii czuwaszkowej to wrodzone zaburzenia wyczuwania hipoksji – spowodowane mutacją HIF-2a (kodowanego przez gen EPAS1). Te same molekularne i patofizjologiczne defekty związane z dziedziczoną mutacją EGLN1 (kodującą hydroksylazę prolylowa 2) mogą być również nabyte w wyniku zatrucia kobaltem i manganem, a także niedoboru żelaza. Warunki te blokują aktywność hydroksylazy prolylowej i zwiększają HIF.
Ujawnienie informacji
Dr Prchal nie ma konfliktów do zgłoszenia.
Sugerowane lektury
Ang SO, Chen H, Hirota K, et al. Disruption of oxygen homeostasis underlies congenital Chuvash polycythemia. Nat Genet. 2002;32(4):614-621.
Arber DA, Orazi A, Hasserjian R, et al. The 2016 revision to the World Health Organization classification of myeloid neoplasms and acute leukemia. Blood. 2016; 127:2391-2405.
Perrotta S, Nobili B, Ferraro M, et al. Von Hippel-Lindau-dependent polycythemia is endemic on the island of Ischia: identification of a novel cluster. Blood. 2006;107(2):514-519.
Pilli VS, Datta A, Afreen S, Catalano D, Szabo G, Majumder R. Hypoxia downregulates protein S expression. Blood. 2018;132(4):452-455.
Prchal JT, Prchal JF. Polycythemia vera. Rozdział 84. In: Kaushansky K, Lichtman MA, Prchal JT, et al, eds. Williams Hematology. 9th ed. New York, NY: McGraw Hill Medical; 2015:1291-1306.
Prchal JT. Pierwotna i wtórna erytrocytoza. Chapter 57. In: Kaushansky K, Lichtman MA, Prchal JT, et al, eds. Williams Hematology. 9th ed. New York, NY: McGraw Hill Medical; 2015.
Reeves BN, Song J, Kim SJ, et al. Upregulation of tissue factor may contribute to thrombosis in PV and ET. Paper presented at: 60th Annual Meeting of the American Society of Hematology; December 1-4, 2018; San Diego, CA. Abstrakt 2513.
Sergueeva A, Miasnikova G, Shah BN, et al. Prospektywne badanie zakrzepicy i ekspresji trombospondyny-1 w policytemii czuwaskiej. Haematologica. 2017;102(5):e166-e169.