Klinische Dag. 3 oktober 2013 Disclosure belangen spreker. (potentiële) belangenverstrengeling

Transcriptie

1 Klinische Dag 3 oktober 2013 Disclosure belangen spreker (potentiële) belangenverstrengeling Geen

2 Sideroblastaire anemie en ijzerstapeling Reinier Raymakers

3 Enkele vragen vooraf: Wat is het mechanisme waardoor primaire hemochromatose leidt tot ijzerstapeling? Hoe regelt hepcidin de ijzerstofwisseling? Welke receptor is cruciaal in deze? Waarom is een ijzergebreksanemie microcytair en anemie van de chronische ziekte normocytair? Wat is het belangrijkste klinische probleem van congenitale sideroblastaire anemie? Kan congenitale XLSA (X-linked sideroblastaire anemie) ook bij vrouwen voorkomen en zo ja op welke leeftijd?

4 IJzer gerelateerde problematiek Primaire hemochromatose (oa. C282Y, H63D): ijzer opnameregulatie probleem Secundaire hemochromatose: transfusie erythrocyten (250 mg ijzer / transfusie) Ineffectieve erythropoiese met ijzerstapeling: Ineffectieve globine synthese: thalassemie Ineffectieve heem synthese: bv ALAS2, XLSA, Ineffectieve erythropoiese door ijzertekort Bloedverlies Resorptieprobleem: bv. Coeliakie of genetisch bepaald: ijzerregulerende genen (TMPRSS6) Ijzerinbouw probleem (DMT-1,transferrine, STEAP-3, EPP)

5 ijzermetabolisme Waar bevindt zich meeste ijzer in ons lichaam? Welke (4 typen) cellen zijn betrokken bij ijzermetabolisme? Hoe is opname ijzer gereguleerd? Hoe is uitscheiding ijzer gereguleerd?

6 Systemic iron homeostasis: iron uptake and recycling

7 Hepcidin Master Regulator of iron homeostasis Binding aan ferroportin internalisatie en degradatie: Waardoor geen transport uit enterocyt en uit de macrofaag naar bloedbaan Type II acute fase eiwit: opregulatie bij infectie en inflammatie Met name opregulatie door IL-6 Geidentificeerd als antimicrobieel peptide, defensins (2000)

8 Molecular and functional pathways of hepatocyte hepcidin synthesis Erythropoiesis? Hepatocellular membrane po 2 stfr EPO TfR1 Bone marrow - Circulating Iron Fe 2 - Transferrin HFE TfR1 TfR2? HJV Matriptase-2 Iron stores BMP6 BMPR GDF-15 TWSG1 Inflammation IL-6R IL-6 Hepcidin Hepcidin SMAD JAK/STAT Fe ERK/ MAPK? BMP6?? + Pro Hepcidin Nucleus HAMP 19 q 13 Promoter Kroot et al. Clin chem 2011; Fleming et al. NEJM 2012

9 Heriditaire niet HFE mutatie Hemochromatose Ineffectieve hepcidin-gemedieerde downregulatie ferroportin: Mutaties TRF2 (transferrine receptor) Geeft ernstigere vorm van hemochromatose, presentatie op jongere leeftijd Juveniele hemochromatose: mutaties Hemojuvelin (of hepcidin) of combinatie HFE en TFR2 mutatie Ferroportin gain of function mutaties: ijzerstapeling door excessief transport ijzer. Normaal tot verhoogde hepcidine.

10 Congenitale sideroblastaire anemie patienten UMCU 20 patienten onder controle met sideroblastaire anemie 6 families, allemaal mannen op een vrouw na Meestal beperkte anemie, Hb 7-8 mmol/l, soms laag Hb, soms reactie op pyridoxine MCV 65-80, dus laag tot laag-normaal Ferritines: boven normaalwaarde, meeste rond , met af en toe aderlating Sommige op exjade, gezien ernst anemie Deel reactie op hoge dosis pyridoxine ( mg/dag) Analyse toonde ALAS2 mutaties in meeste families Een familie met mutatie in intron ALAS2, GATA-1 binding site: meer ernstige anemie.

11 Heem synthese: ALAS 2 = rate limiting step 1. glycine en succinyl co-enzym A, aminolevulaanzuur (ALA) in mitochondrium 2. in cytoplasma: uit ALA coproporfyrinogeen 3. coproporfyrinogeen naar mitochondrium: protoporfyrine 4. ferrochelatase voegt Fe toe aan protoporfyrine: heme 5. Heem verlaat mitochondrium en bind aan globine: Hemoglobine

12 Congenitale sideroblastaire anemie: ALAS 2 ALAS-2: eerste en rate limiting stap in heme synthese Expressie alleen in erythroide cellen ( ALAS1 = alle cellen) Mutaties op meerdere plaatsen in ALAS2 => onvoldoende protoporfyrine synthese IJzer kan het mitochondrium enkel als heme ijzer verlaten, dus na binding aan protoporfyrine Heme is negatieve regulator van ijzeropname Dus stapeling ijzer in mito + verhoogde ijzeropname Ontstaan van ringsideroblasten

13 Congenitale sideroblastaire anemie: ALAS 2 48 mutaties beschreven. ALAS2 gen op x-chromosoom 37% van congenitale sideroblastaire anemie: ALAS2 mutatie Meeste mutaties in bindingsregio pyridoxine 5 fosfatase Pyridoxine 5 fosfatase stabiliseert ALAS2 eiwit: langere halfwaardetijd Door mutaties minder enzymactiviteit Pyridoxine in hoge dosis verlengd halfwaardetijd: dus bij meeste ALAS2 patiënten een positief effect op heme synthese

14 Congenitale sideroblastaire anemie: ALAS 2 Milde anemie, dus weinig kliniek door anemie, Met name ijzerstapeling!! Kan overigens zeer wisselend zijn Ijzerstapeling is niet gecorreleerd aan mate van anemie, wel erythroide hyperplasie Daardoor vaak presentatie op latere leeftijd! Anemie kan wel ernstig zijn bij pyridoxine tekort Ook bij vrouwen (x-inactivatie /clonale hematopoiese) Ijzerstapeling onderdrukt de pyridoxine gevoeligheid Ijzerchelatie kan dus de anemie verminderen!

15 Congenitale sideroblastaire anemie: ALAS 2 Klinisch = beeld van hemochromatose, maar microcytair en minder hoge ijzerverzadiging Combinatie van HFE met ALAS2 kan leiden tot ernstige ijzerstapeling Geen gegevens over ALAS2 bij ernstig HFE fenotype! Differentiaal diagnose: MDS RARS bij MDS ook dysplasie, maar soms lastig criterium bij MDS macrocytaire anemie, bij ALAS2 mutatie microcytair Bepalen ALAS2 bij twijfel aan diagnose MDS RARS? Het mechanisme bij MDS-RARS = ineffectieve heem synthese Bij MDS RARS ijzerstapeling ook zonder transfusies (HFE bepalen!)

16 Iron responsive element (IRE-IRP1) regelt zowel de ijzeropname als de heem synthese Regulatie van heem synthese: TRF-1 (ijzeropname) en ALAS2 (porfyrine synthese) via IRE IRP1 systeem IRP1 = FeS cluster bevattende sensor voor aanwezigheid cellulair ijzer Indien geen FeS aanwezig: binding aan IRE = iron responsive element van meerdere bij ijzerregulatie betrokken genen: TRF-1, DMT-1 Ferritine, ALAS2 Epo (Wikinson, Blood 2013)

17 Schematic representation how cellular iron status controls epo production through the IRP1-HIF-2α axis by American Society of Hematology Cazzola M Blood 2013;122:

18 Koppeling: laag ijzer -> minder heem synthese, minder globine synthese: hypochrome anemie (Hb/ cel) meer TfR Normaal ijzer Laag ijzer minder Globine 2009 by Ferrata Storti Foundation Iolascon A et al. Haematologica 2009;94:

19 Regulatie van celgrootte erythrocyt Grootte ery hangt af van totale ijzergehalte in erythrocyt precursors Erythrocyt precursors: release ijzer via ferroportin B: Isovorm zonder het 5 IRE-IRP element op RNA niveau, waardoor niet reagerend op ijzer, maar nog wel op hepcidine Laag hepcidine in IDA (iron deficiency anemia): release ijzer uit precursor via ferroportin, waardoor microcytosis Hoog hepcidin in ACD (anemia chronic disease): door ijzer beperkte erythropoiese, maar ijzerretentie: normocytosis

20 Congenitale microcytaire anemie IRIDA: ijzer refractaire ijzer deficiëntie: TMPRSS6 mutatie Defect in ijzerbeschikbaarheid voor heem synthese Atransferrinaemie DMT-1, SLC11A2 STEAP3 Aceruloplasminaemie Defect in heem of Fe/S cluster synthese XLSA, ALAS-2 XLSA + ataxie: ABCB7 GLRX5 SLC25A38

21 Sluit uit patiënten met: i) aandoeningen volgens de NHG standaard anemiën en ii) ferritine EN ijzerverzadigingsfractie < ondergrens referentiewaarden. billirubine / reticulocyten normaal/verlaagd hemolyse billirubine / reticulocyten billirubine / reticulocyten verhoogd MCV verlaagd/normaal MCV MCV verhoogd ijzerverzadigingsfractie (ijzerverz) ijzerverz verlaagd (<10%) Hb ijzerverz verhoogd/ normaal (>10%) Hb zeer laag (< 5 mmol/l) Hb verlaagd (> 5 mmol/l) ijzer: laag transferrine: sterk verlaagd ijzer en transferrine neurologische verschijnselen nee, geen neurologische verschijnselen ijzer: normaal/verhoogd transferrine: normaal/verhoogd ja, neurologische verschijnselen TMPRSS6 TF DMT1 + STEAP3 $ SLC25A38 ABCB7 #, & ALAS2 # of GLRX5 & mtdna (Pearson) CDANI of SEC23B Lage ijzerbeschikbaarheid voor erythropoëse DNA diagnostiek resultaat beenmerg = Defect in ijzeracquisitie van voorloper rode bloedcel beenmerg onderzoek en/of DNA diagnostiek (van desbetreffend gen) sideroblasten sideroblasten sideroblasten sideroblasten vacuolization v multinucleair m Defect in heem en of Fe-S synthese Onbekend defect in erythropoëse

22 Casus vrouw, geboren 1968 Reden van verwijzing (2004): Persisterende ijzergebreksanemie Voorgeschiedenis: Vanaf puberteit: anemie wv ijzersuppletie 1998: 1 e graviditeit: ferriprieve anemie zonder respons op ijzer, eenmaal PC 2000: verdenking MDS 2001: partiële vlokatrofie wv start glutenvrijdieet 2004: 2 e graviditeit: 3 PC

23 Casus Lichamelijk onderzoek: L 1,76m, G 78kg ACIDO neg HH: geen ragaden of tongatrofie Cor/pulmones: gb Abdomen: lever en milt np Extr: brokkelige nagels, lepeltjesnagels en trommelstokvingers

24 Vervolg casus IJzerkinetisch onderzoek: Oraal 59 Fe: Slechte resorptie: na 14 dgn 34% (nl bij ijzergebrek > 50%) Intraveneus 59 Fe: Snelle distributie: t½ 47 min (nl min) Goede erythrocyt-ijzer incorporatie: na 11 dgn 96% Hepcidin in urine: 12,60 M Intensity/mmol kreat (verhoogd)

25 Conclusie IJzergebreksanemie: Verlaagde ijzerresorptie uit darm Normale intraveneuze ijzerverdeling Hoog hepcidin gehalte in urine terwijl je bij ijzergebrek laag zou verwachten.

26 Matriptase-2 (TMPRSS6-gen) Matriptase-2 knipt HJV, regulator van hepcidin, op plasmamembraan, waardoor hepcidin-transcriptie wordt geremd. Mutatie leidt tot verhoogde hepcidin-concentraties en verminderde ijzer sensing. In thallassemie: rem matriptase(asos) -> verhoging hepcidine -> verminderde ijzer in circulatie / stapeling, lager epo, vermindering van ineffectieve hematopoiese, splenomegalie, toename Hb synthese Du, Science 2008, 320(5879) Melis, Haematologica 2008, 93(10) Finberg, Nature Genetics 2008, 40(5) Guo, JCI, 2013, 123(4)

27 Liver iron Liver iron transcriptionally activates BMP6, which recruits BMP receptors (BMPRs) and HJV for SMAD1/5/8 pathway activation. Silvestri L Blood 2013;121: by American Society of Hematology

28 Algorithms for Diagnostic Workup of Iron Overload. Fleming RE, Ponka P. N Engl J Med 2012;366:

29 Take home: Hepcidin: reguleert ijzeropname / ijzer in circulatie Hepcidin: inactivatie ferroportin door binding en internalisatie IJzer opname enterocyt: ferroportin! IJzerbeschikbaarheid vanuit RES IJzerpool in ery s en RES: hoge turnover, rol ferroportin Hereditaire Hemochromatose: aanmaak hepcidin niet / onvoldoende gestimuleerd: HFE, TRF2 receptor, HJV / BMP6 Anemie chronische ziekte: hepcidin synthese via Il-6, IL- 6R (ook bij Hodgkin, MM)

30 Take home: Sideroblastaire anemie = ijzerstapeling in mitochondrieen door defecten in heem synthese, zowel congenitaal (ALAS2 def) als verworven (RARS) Heem synthese, Fe beschikbaarheid en globine synthese zijn onderling gekoppeld ALAS2 = meest voorkomende oorzaak congenitale anemie, ook op latere leeftijd: DD MDS RARS. Probleem = ijzerstapeling

31 Take home: Fenotype van HH kan sterk beinvloed worden door polymorfismen in andere ijzer en heem regulerende genen, zoals ALAS2 Bij anemie en /of ijzerstapeling hanteer het schema richtlijn! Congenitale anemie of ijzerstapeling kan pas op volwassen leeftijd manifest / gediagnosticeerd kan worden Richtlijn, informatie: