IJzermetabolisme: deficiëntie en stapeling Rust Roest

Transcriptie

1 Syllabus PAOKC-cursus klinische chemie IJzermetabolisme: deficiëntie en stapeling Rust Roest Regio Oost-Brabant Evoluon, Eindhoven 28 november 2000

2

3 Syllabus PAOKC-cursus klinische chemie IJzermetabolisme: deficiëntie en stapeling Rust Roest Nederlandse Vereniging voor Klinische Chemie Regio Oost-Brabant Evoluon, Eindhoven 28 november 2000

4 Programma Registratie, expositie en koffie Opening Ochtendprogramma: IJzerdeficiëntie Voorzitter: Dr. J.W.P.H. Soons Inleiding ijzerdeficiëntie Prof.dr. J.J.M. Marx Laboratoriumdiagnostiek bij ijzergebrek Dr. E.J. Harthoorn- Lasthuizen Koffie en expositie De diagnostische betekenis van de serum transferrinereceptor Dr. C. van der Heul Hemocytometrie, reticulocyten en erytrocyten zink protoporphyrine: een ijzersterke combinatie Dr. P.C.M. Bartels The management of the anaemia of renal disease Dr. I.C. Macdougall Lunch en expositie Middagprogramma: IJzerstapeling Voorzitter: Prof.dr. M.P. van Dieijen-Visser Inleiding ijzerstapeling Prof.dr. J.J.M. Marx Laboratoriumdiagnostiek bij ijzerstapeling Dr. D.W. Swinkels Thee en expositie SQUID Dr. R. Fischer IJzerstapeling: weefselschade en orgaanfunctie Dr. H.G. Kreeftenberg sr De behandeling van ijzerstapeling met deferoxamine bij kinderen Dr. I.M. Appel Sluiting en borrel 1

5 Tentoonstelling Onderstaande firma's hebben een stand ingericht in de foyer van de Philips hall. Abbott Diagnostics Division Siriusdreef WT Hoofddorp Bayer B.V. Afd. Diagnostics Postbus AB Mijdrecht Beckman Coulter Nederland BV Postbus AA Mijdrecht Carl + Gossweiler GbR Mühltrasse Wackemheim Charles Goffin B.V. Postbus HD Tiel Dade Behring B.V. Plesmanstraat LA Leusden Diamed Benelux N.V. Hertoginstraat 82 B-2300 Turnhout (België) D.P.C. Postbus DL Breda Imphos Algolweg BG Amersfoort Nodia/Chromogenix Jan Rebelstraat CB Amsterdam Ortho-Clinical Diagnostics N.V. Postbus BG Tilburg Roche Nederland B.V. Postbus AA Mijdrecht 2

6 Inhoud Inleiding. IJzermetabolisme: deficiëntie en stapeling J.W.P.H. Soons 5 IJzerdeficiëntie en ijzerstapeling J.J.M. Marx 7 Laboratoriumdiagnostiek van ijzergebrek E.J. Harthoorn-Lasthuizen 13 De diagnostische betekenis van de serum transferrinereceptor C. van der Heul 17 Hemocytometrie, reticulocyten en erytrocyten zink protoporfyrine: een ijzersterke combinatie P.C.M. Bartels 21 Management of the anemia of renal disease I.C. MacDougall 25 Diagnostiek en behandeling van primaire hemochromatose D.W. Swinkels 29 SQUID for biomagnetic liver susceptometry in iron overload assessment R. Fischer 33 IJzerstapeling: weefselschade en orgaanfunctie H.G. Kreeftenberg 37 De behandeling van ijzerstapeling met deferoxamine bij kinderen I.M. Appel 43 3

7 Sprekers Dr. I.M. Appel Kinderarts Academisch Kinderziekenhuis Sophia, Rotterdam Dr. P.C.M. Bartels Klinisch chemicus Medisch Centrum Alkmaar Dr. R. Fischer Senior physicist Inst. F. Medizin. Biochemie u. Molekularbiologie, Hamburg Dr. E.J. Harthoorn-Lasthuizen Internist Bosch Medicentrum, Den Bosch Dr. C. van der Heul Internist-hematoloog Sint Elisabeth Ziekenhuis, Tilburg Dr. I.C. Macdougall, BSc, MD, FRCP Consultant nephrologist Kings College Hospital, London Prof. Dr. J.J.M. Marx Hoogleraar Inwendige Geneeskunde UMC Utrecht, Utrecht Dr. D.W. Swinkels Klinisch chemicus Academisch Ziekenhuis Nijmegen St. Radboud, Nijmegen Dr. H.G. Kreeftenberg sr. Internist, UHD Academisch Ziekenhuis Groningen, Groningen. 4

8 Inleiding IJzermetabolisme: deficiëntie en stapeling: Rust roest J.W.P.H. SOONS Klinisch-chemisch laboratorium, Sint Anna Ziekenhuis, Geldrop Het ijzermetabolisme is de laatste jaren steeds verder ontrafeld, waardoor de diagnostische mogelijkheden uitgebreider en verfijnder worden. De basisfunctie van ijzer, het accepteren of doneren van een elektron, waarbij de ferro-vorm (Fe 2+ ) en de ferrivorm (Fe 3+ ) reversibel in elkaar overgaan, is reeds lange tijd bekend. Deze redoxfunctie stelt ijzer in staat zijn fysiologische functie uit te voeren, maar kan ook de basis vormen voor weefselschade, aangezien ijzer waterstofperoxide kan omzetten in vrije radicalen, die op hun beurt eiwitten, celmembranen en DNA kunnen beschadigen. De kritische balans van de ijzerhomeostase - zowel een deficiëntie als een overmaat kunnen schadelijk zijn - komt ook tot uiting in het programma van deze PAOKC cursus. Het ochtendprogramma heeft de ijzerdeficiëntie als onderwerp en het middagprogramma de ijzerstapeling. De introductie van beide dagdelen wordt verzorgd door prof. dr. J.J.M. Marx, zodat een goede balans is gewaarborgd. De tweede lezing van ieder dagdeel heeft als onderwerp de laboratoriumdiagnostiek bij ijzergebrek en bij ijzerstapeling en zal interactief plaatsvinden. Na de koffiepauze en na de theepauze wordt een aantal specifieke presentaties gegeven. Voor beide sessies is ook een buitenlandse spreker gevraagd. 's Ochtends zal dr. I. Macdougall de anemie bij nierziekten bespreken. 's Middags zal dr. R. Fischer de SQUID-techniek bespreken, waarmee de totale hoeveelheid ijzer in de lever van patiënten met een ijzerovermaat wordt bepaald. Al met al een onderwerp, dat niet rust en zeker onze aandacht verdient. Deze PAOKC-cursus wordt georganiseerd door de klinisch chemici regio Oost-Brabant Het organisatiecomité Dr. D.L. Bakkeren Diaconessenhuis, Eindhoven Dr. F. van der Graaf Sint Joseph Ziekenhuis, Veldhoven namens de PAOKC commissie van de NVKC Dr. E.J. Harthoorn-Lasthuizen Bosch Medicentrum, Den Bosch Dr. G.C.M. Kusters Bosch Medicentrum, Den Bosch Dr. J. de Jongh-Leuvenink Sint Elisabeth Ziekenhuis, Tilburg Dr. J.W.P.H. Soons, voorzitter Sint Anna Ziekenhuis, Geldrop 5

9 Aantekeningen 6

10 Lezingen IJzerdeficiëntie en ijzerstapeling J.J.M. MARX Afdeling Interne Geneeskunde, UMC Utrecht Om de diagnostiek en behandeling van ijzergebrek en ijzerstapeling goed te kunnen begrijpen is het nodig om kennis te nemen van de functie van ijzer, de stofwisseling van ijzer en daarbij betrokken eiwitten, alsmede de intracellulaire regulatie van ijzer. De functie van ijzer De belangrijkste rol van ijzer is de overdracht van electronen. De reden is dat ijzer in een biologische omgeving kan voorkomen in twee stabiele vormen: Fe 2+ en Fe 3+. Bij neutrale ph is Fe 2+ goed oplosbaar in water (10-2 Mol). Fe 3+ slaat echter al in zeer kleine concentraties (> Mol) neer, tenzij het door liganden in oplossing gehouden wordt. Er is bijna geen stof in de levende natuur die zo gemakkelijk een electron opneemt of afstaat als ijzer. Daardoor speelt ijzer een rol bij talloze reacties die gepaard gaan met de overdracht van een electron. Om die functie te vervullen is ijzer ingebouwd in talloze enzymen die overal in het lichaam een rol spelen: bij de deling van cellen, bij de energiestofwisseling en bij het doden van micro-organismen. De kringloop van ijzer Het lichaam springt zuinig om met ijzer. De kringloop van ijzer (figuur 1) is daarom een praktisch gesloten circuit. Normalerwijze gaat per dag slechts 1 mg ijzer verloren op een totaal van 3000 tot 4000 mg. Dit verlies wordt aangevuld via de voeding. Verreweg het meeste ijzer wordt gebruikt voor het transport van * Dyserythropoiese Figuur 1. De kringloop van ijzer in het lichaam. zuurstof in het bloed. Ongeveer 2200 mg bevindt zich in het haemoglobine. De potentie van Hb om zuurstof te binden en weer af te geven in de weefsels is afhankelijk van de structuur der eiwitketens en de waardigheid van het ijzer; Fe 3+ bindt in hemoglobine geen zuurstof. In het beenmerg wordt het ijzer ingebouwd in de erytroblast. Na uitrijping verliest deze cel haar kern en betreedt de bloedbaan als erytrocyt. Rode bloedcellen worden na 120 dagen in de bloedsomloop gefagocyteerd door macrofagen, vooral in de milt en de lever. Het ijzer wordt uit de rode cellen verwijderd en voor een deel opgeslagen in macrofagen en hepatocyten. Al naar behoefte wordt het ijzer weer aan deze cellen onttrokken en bereikt via het plasma weer het beenmerg. Daar wordt het ijzer opnieuw ingebouwd in een jonge generatie rode bloedcellen. Behalve uit de macrofagen ontvangt het plasma ook ijzer uit de slijmvliescellen van de darm. Indien het lichaam de beschikking krijgt over meer ijzer dan nodig is voor de productie van het hemoglobine en andere eiwitten, dan wordt dat ijzer opgeslagen, vooral in macrofagen en levercellen. Ferritine en Hemosiderine Ondanks zijn belangrijke biologische functie is ijzer dermate toxisch dat reeds zeer vroeg in de evolutie eiwitten ontstaan zijn die grote hoeveelheden ijzer effectief en in onschadelijke vorm kunnen binden. Deze eiwitten, ferritine en hemosiderine, kunnen intracellulaire depots vormen waaruit het organisme kan putten voor de productie van functionele ijzerverbindingen. Ferritine is een bolvormig eiwit met een molecuulgewicht (zonder ijzer) van dat bestaat uit 24 vrijwel gelijke subunits. Deze omgeven een holle ruimte waarin maximaal 4500 ijzeratomen kunnen worden opgeslagen. Tussen de verschillende subunits van het ferritinemolecuul lopen zes kanaaltjes door welke ijzer in de ferrovorm het molecuul kan binnentreden. Daarna wordt ijzer in de vorm van ferrihydroxyde-complexen in kristallijne vorm neergeslagen. Er zijn aanwijzingen dat het ijzer dan weer gemobiliseerd kan worden door intramoleculaire reductie (b.v. door ascorbinezuur of superoxyde) of door afbraak van de eiwitmantel. Bij gedeeltelijke destructie van deze eiwitmantel gaan ferritinemoleculen, 7

11 die wateroplosbaar zijn, grotere aggregaten vormen: het niet in water oplosbare hemosiderine. Onder de microscoop kunnen zij, met behulp van de Berlijns- Blauw-kleuring, onder andere in het beenmerg-res en in de lever herkend worden als meestal grove, blauwe neerslagen. De 24 subunits van het ferritine zijn niet alle gelijk. Er zijn lichte subunits met een MG van , en zware met een MG van Doordat ferritines voorkomen met verschillende combinaties van subunits bestaat er een heterogeniteit van ferritinemoleculen in het lichaam. Bij een toename van de hoeveelheid ijzer in het lichaam ziet men steeds een toename van ferritine. Dit gebeurt in feite in alle cellen van het lichaam. Ferritine wordt ook gevonden in plasma. De hoeveelheid plasmaferritine correleert met het intracellulaire ferritine en blijkt een goede, maar indirecte, maat te zijn voor de hoeveelheid ijzer in het lichaam. Bij ontstekingsprocessen en kanker ziet men een sterke toename van ferritine met zware subunits. Dit ferritine heeft geen relatie met de ijzervoorraad. Transferrine en Lactoferrine De ijzertransporteiwitten transferrine en lactoferrine hebben structureel sterke overeenkomsten maar verschillende functies. Transferrine is verantwoordelijk voor het transport van ijzer tussen de plaatsen van ijzerabsorptie, biosynthese van ijzerbevattende eiwitten (m.n. het Hb), afbraak van Hb en ijzeropslag. Transferrine is een glycoproteïne met MW dat bestaat uit twee vrijwel identieke helften. Beide helften beschikken over een specifieke bindingsplaats met een hoge affiniteit voor ijzer bij neutrale ph. Men noemt transferrine "verzadigd" indien het molecuul twee ijzeratomen gebonden heeft. De binding van ijzer aan transferrine is reversibel. IJzer laat weer los van het transferrine zodra de ph daalt beneden 6. Verreweg het meeste transferrine wordt in de lever geproduceerd. De lever is ook betrokken bij de afbraak van transferrine. Daarbij spelen de twee suikerketens een rol die vastzitten aan de C- terminale helft van het eiwit. Transferrine in plasma is gemiddeld slechts voor 20 tot 30% verzadigd met ijzer. Bij ijzergebrek is dit veel lager, maar bij ijzerstapeling kan de verzadiging oplopen tot boven 100%. Er kunnen dan niet specifiek aan transferrine gebonden ijzercomplexen in plasma voorkomen ( non-transferrin bound iron ). Verzadigd transferrine (Tf-2Fe) heeft, in vergelijking met onverzadigd transferrine (Tf-1Fe), een ongeveer 7 maal zo grote affiniteit tot de transferrinereceptoren. Hoe hoger de verzadiging hoe makkelijker transferrine het ijzer afgeeft aan het beenmerg. De plasmaconcentratie van transferrine is bij hetzelfde individu opmerkelijk constant. De verzadiging met ijzer, en daardoor de plasmaijzerconcentratie, is onderhevig aan een dagritme. Daarmee moet men rekening houden bij beoordeling van de plasma-ijzer concentratie bij patiënten. Transferrine heeft niet alleen een functie bij het transport van ijzer maar ook bij de niet-specifieke afweer tegen infecties. Ook voor bacteriën is ijzer namelijk een essentiële nutriënt. Niet verzadigd transferrine kan vaak met succes de competitie aangaan met bacteriële ijzerbinders waardoor een bacteriostatisch effect wordt bereikt. De functie van lactoferrine betreft vooral de afweer tegen infecties. Dit eiwit komt in hoge concentraties voor in secreta, overal waar het milieu intérieur' tegen microbiële indringers beschermd moet worden. Lactoferrine komt in hoge concentraties voor in de secundaire granula van neutrofiele granulocyten en maakt het deel uit van het mechanisme dat bedoeld is om gefagocyteerde microorganismen te doden. Transferrine heeft een hoge affiniteit voor ijzer bij neutrale ph, lactoferrine ook bij zure ph. In ontstekingsgebieden, waar een lage ph heerst, is lactoferrine, dat ter plekke vrijkomt uit de granulocyten, uitstekend in staat om ijzer te binden ten koste van het microbiële metabolisme. De absorptie van ijzer In Nederland bevat de dagelijkse voeding 10 tot 20 mg ijzer. Hiervan wordt slechts 1 tot 2 mg geabsorbeerd in het bovenste stukje van de dunne darm. Het ijzer in de voeding bevindt zich vrijwel volledig in de slecht oplosbare drie-waardige vorm. In de zure maaginhoud wordt de oplosbaarheid echter veel beter. Reducerende stoffen in de voeding, b.v. vitamine C, kunnen het ijzer omzetten in de twee-waardige vorm. Opgelost Fe(III) kan door een reductase in de borstelzoom worden omgezet in Fe(II). Het Fe(II) wordt door het DMT (divalent metal transporter) naar het cytosol getransporteerd. Het ijzer passeert nu de cel als Fe(II). Daar kan het worden weggevangen door ferritine (ontbreekt bij ijzergebrek). Het overige ijzer wordt door een tweede transporter op de basolaterale membraan naar het plasma gebracht. IJzer uit vlees hoeft mogelijk niet gereduceerd te worden en wordt ook goed opgenomen door patiënten met een gestoorde productie van maagzuur. Figuur 2 laat schematisch zien hoe de absorptie van ijzer verloopt. Indien er in het lichaam een tekort aan ijzer ontstaat, b.v. door langdurig bloedverlies, dan neemt de absorptie van ijzer toe: de hoeveelheid ijzer in het lichaam wordt derhalve gereguleerd op het niveau van de darm. Darmcellen leven slechts twee dagen. In deze periode bewegen zij zich vanuit de crypten van Lieberkühn naar de top van de darmvlokken waar zij gedurende korte tijd in staat zijn om voedingsstoffen op te nemen. Tijdens de celaanmaak in de crypten wordt informatie verkregen omtrent de ijzervoorraad in het lichaam. Indien er voldoende ijzer is gaan de cellen ferritine produceren. Tijdens passage van ijzer door de darmcellen kan dit ijzer in de holte van het ferritinemolecuul worden weggevangen. Dit ijzer gaat verloren met de ontlasting na afstoting van de darmcellen. 8

12 bouwd in haem. De vesikels brengen het ijzerloze transferrine vervolgens terug naar het oppervlak van de cel, alwaar het weer loslaat en opnieuw op zoek gaat naar ijzeratomen. De volledige cyclus van endocytose duurt maar 3 minuten. Een erytroblast beschikt over transferrinereceptoren. Per minuut worden ijzeratomen per cel opgenomen. Figuur 2. De absorptie van ijzer. Schema van de ijzerabsorptie onder normale omstandigheden (boven) en bij ijzergebrek (beneden). Vanuit het darmlumen wordt een deel van het ijzer door de microvillusmembraan (borstelzoom) getransporteerd: de mucosa opname. Het niet opgenomen ijzer komt terecht in de faeces. Vervolgens vindt intracellulair transport plaats. Indien er geen ijzergebrek bestaat beschikken mucosacellen over ferritine dat een gedeelte van het ijzer opneemt. Ook dit verdwijnt met de faeces na afstoten van de oude darmcellen. Via de basolaterale membraan wordt ijzer tenslotte afgegeven aan transferrine in het plasma. Indien er onvoldoende vrije bindingsplaatsen op transferrine aanwezig zijn, dan kan ijzer in plasma binden aan andere liganden of polynucleaire complexen vormen (nontransferrin bound iron). Het niet aan transferrine gebonden ijzer is toxisch en wordt grotendeels door de lever weggevangen. Daarnaast vindt ook regulatie van de absorptie plaats via het circulerend transferrine in plasma. Bij een grote ijzerbehoefte in het beenmerg wordt ijzer snel aan het plasma onttrokken. Ook dit signaal wordt aan de darmcellen doorgegeven met als gevolg een hogere ijzerabsorptie. Transferrine in plasma is normaal slechts voor 20-40% met ijzer verzadigd en kan dus tijdens passage langs darmcellen en macrofagen gemakkelijk ijzer oppikken. Bij ijzergebrek is de verzadiging veel lager terwijl de lever meer transferrine produceert. Daardoor ontstaat de mogelijkheid om meer ijzer aan darmcellen te onttrekken. De opname van ijzer door cellen Cellen die ijzer nodig hebben beschikken over transferrine-receptoren. Transferrine bindt echter alleen maar aan de receptor indien er ijzer aan vast zit. Het stukje celmembraan waar het transferrine op vastzit stulpt dan naar binnen. Er worden vesikels gevormd die het ijzer de cel in brengen: receptor gemediëerde endocytose. In de cel worden waterstofionen de vesikels ingepompt waardoor de ph daalt van 7,4 naar 5,6. In deze zure omgeving laat ijzer los van het transferrine en passeert het de vesikel-membraan via de transporter DMT1. Vervolgens vindt er transport plaats naar de mitochondriën. Hier wordt ijzer inge- De ijzervoorraad Te veel ijzer kan schadelijk zijn. Daarom zijn alle cellen in staat om ferritine te produceren alwaar het surplus aan ijzer op veilige wijze wordt opgeborgen. Overtollig ijzer wordt m.n. opgeslagen in de macrofagen (in milt, lever en beenmerg) en in de hepatocyten: bij te veel opname van ijzer uit de darm en bij lekkage van ferritine uit andere cellen. Bij groei van de ijzervoorraad vindt gedeeltelijke degradatie plaats van het ferritine met vorming van grote aggregaten: het haemosiderine. De ijzervoorraad in het lichaam neemt in de loop der jaren toe. Men heeft dit steeds als een gunstige omstandigheid beschouwd. Met onze huidige kennis van de rol van ijzer bij het ontstaan van weefselschade, en de aanwijzing dat ijzer het ontstaan van een aantal ziekten kan bevorderen, moeten we ons afvragen of het bezit van een flinke ijzervoorraad wel zo gunstig is. IJzergebrek Bloedarmoede als gevolg van ijzergebrek is de meest voorkomende deficiëntie ziekte. Buiten Europa en Noord Amerika zijn de belangrijkste oorzaken: infectie met mijnwormen (ancylostoma duodenale, veroorzaken darmbloedingen) en een insufficiënte voeding. Ook in de Westerse landen komt ijzergebrek door een tekort aan ijzer in de voeding voor, m.n. bij jonge kinderen en adolescenten (snelle groei), zwangeren, lactovegetariërs en sociaal zwakke bevolkingsgroepen. Menstruerende vrouwen verliezen per maand ongeveer 30 mg ijzer waardoor per dag 1 mg ijzer extra uit de voeding gehaald moet worden. Bij een toegenomen menstruatie leidt dit al snel tot een ijzergebreksanemie. Indien bovenstaande oorzaken voor ijzergebrek geen rol spelen zal de arts altijd denken aan bloedverlies uit het maagdarmkanaal. De bron van dit bloedverlies moet worden opgespoord! De klachten van patiënten met een ijzergebreksanemie zijn weinig kenmerkend: moeheid, gebrek aan energie, een bleke huidskleur en algehele malaise, soms een pijnlijke tong, slikklachten en nagelafwijkingen. In het bloed zijn hypochrome, microcytaire erytrocyten te zien. De klachten en bloedafwijkingen verdwijnen bij behandeling met ijzertabletten. Bij sommige patiënten, vooral bij een gestoorde ijzeropname uit de darm, moet behandeld worden met ijzerinjecties. Bij jonge kinderen geeft ijzergebrek aanleiding tot een verminderde groei, die fraai herstelt bij tijdige behandeling met ijzer, en tot concentratie- en leerstoornissen die een blijvende achterstand in de intellectuele ontwikkeling kunnen geven. 9

13 IJzerstapeling Er is een aantal ziekten dat gepaard gaat met ijzerstapeling (hemochromatose). Bij de "primaire", "idiopathische" ofwel hereditaire hemochromatose is de oorzaak een erfelijke stoornis waardoor levenslang meer ijzer uit de voeding wordt opgenomen dan het lichaam nodig heeft. Secundaire hemochromatose is steeds het gevolg van een andere ziekte: meestal van een hemolytische of dyserytropoietische anemie. De ijzerkringloop wordt dan versneld waardoor darmcellen signalen verkrijgen die lijken op ijzergebrek. De cellen gaan dan meer ijzer absorberen. Ook bij herhaalde bloedtransfusies aan patiënten met een gestoorde bloedaanmaak ontstaat ijzerstapeling. Een "unit" erytrocyten bevat ongeveer 200 mg ijzer. Soms ontstaat ook een hemochromatose doordat patiënten langdurig ten onrechte met ijzer behandeld worden, vooral als dit gebeurt d.m.v. injecties. Het overtollige ijzer wordt eerst neergeslagen in de lever. Daarna vindt ook stapeling plaats in de pancreas, de huid, gewrichten, spieren, schildklier en het hart. De functie van deze organen zal daardoor op den duur gestoord raken. Klachten treden pas op wanneer al aanzienlijke schade aan organen is opgetreden. Deze zijn: een gevoel van zwakte, pijn en zwelling van gewrichten, een bruine verkleuring van de huid, gewichtsverlies, buikpijn, leververgroting, miltzwelling, diabetes mellitus, libidoverlies, impotentie, grotere vatbaarheid voor infecties, palpitaties en hartzwakte, icterus en slokdarmbloedingen. Indien er levercirrhose is opgetreden, dan bestaat er een kans van 20% dat er een levercelcarcinoom ontstaat. Indien de diagnose hemochromatose in een vroeg stadium gesteld wordt zijn praktisch alle complicaties te voorkomen en heeft de patiënt een normale levensverwachting. Het is niet altijd gemakkelijk om de oorzaak van de ijzerstapeling vast te stellen, m.n. als er (tevens) sprake is van ruim alcoholgebruik of een andere, complicerende leverziekte. Met moderne onderzoeksmethoden is het echter mogelijk om vrijwel altijd de juiste diagnose te stellen. De behandeling van primaire hemochromatose bestaat uit aderlatingen. Per week wordt in de regel 500 ml bloed afgenomen waardoor de patiënt 200 tot 250 mg ijzer kwijtraakt. De behandeling wordt door de meeste patiënten goed verdragen, terwijl de meeste klachten verdwijnen. Het is vaak nodig de wekelijkse aderlatingen een tot twee jaar vol te houden! Soms is er een stapeling van 15 tot 30 gram ijzer ontstaan. Na de periode van intensieve therapie kan worden volstaan met 2 tot 6 aderlatingen per jaar. Omdat primaire hemochromatose een erfelijke aandoening is zal er steeds gezocht moeten worden naar familieleden (broers, zussen, ouders, kinderen) die de ziekte nog ongemerkt onder de leden hebben. Men weet dat de erfelijke eigenschap voor de ziekte gelocaliseerd is op chromosoom zes, en veroorzaakt wordt door een mutatie van het HFE gen. Er zijn thans meerdere mutaties van dit gen bekend, alleen de Cys282Tyr en de His63Asp mutatie zijn van belang. Homozygotie voor de Cys282Tyr mutatie geeft aanleiding tot het volledige klinische beeld van Hereditaire Hemochromatose. Heterozygoten hebben zowel klinisch als biochemisch geen afwijkingen, maar er blijkt wel een grotere kans op cardiovasculaire schade te bestaan, m.n. bij combinatie met hypertensie en roken. De betekenis van de His62Asp mutatie is nog niet geheel duidelijk. Door genetisch onderzoek naar de Cys282Tyr mutatie bij een familielid kan men vaststellen of betrokkene de ziekte eveneens heeft, dan wel drager is. Het overervingspatroon is recessief. Dat wil zeggen dat men de erfelijke eigenschap van beide ouders verkregen moet hebben (de patiënt is "homozygoot") om echt een ijzerstapeling en klachten te ontwikkelen. Heeft men de erfelijke eigenschap slechts van één ouder meegekregen (deze persoon is "heterozygoot"), dan ontstaat geen ijzerstapeling. Hereditaire hemochromatose is in de westerse wereld de meest voorkomende niet-geslachtsgebonden recessief overervende ziekte. De erfelijke eigenschap komt voor bij een op de 10 Nederlanders. Genetisch onderzoek alleen is niet voldoende om de ziekte op te sporen. Dat komt doordat in Nederland ongeveer 15% van de patiënten met primaire hemochromatose een afwijking hebben die niet gerelateerd is aan het HFE gen. Zij zijn alleen met biochemisch onderzoek (m.n. van serum ferritine en de ijzerverzadiging van transferrine) op te sporen. Patiënten met een secundaire hemochromatose bij een bloedarmoede kunnen niet behandeld worden met aderlatingen. Toch kan ijzer uit het lichaam verwijderd worden, n.l. door behandeling met de ijzerchelator deferoxamine (Desferal). Het complex van ijzer met Desferal wordt uitgescheiden via de nieren en de galwegen. Helaas kan het medicament niet in tabletvorm worden toegediend. Behandeling moet parenteraal plaats vinden. Tegenwoordig vindt effectieve behandeling plaats via langzame, subcutane infusie m.b.v. draagbare, elektronische pompjes. Er wordt op diverse plaatsen gezocht naar ijzerchelatoren die oraal effectief zijn en geen bijwerkingen geven. Een orale ijzerchelator (Deferiprone, L1) is thans in Europa geregistreerd maar alleen ter toepassing bij intolerantie voor deferoxamine. IJzer, ontsteking en infectie Bij een ontstekingsproces treden er karakteristieke veranderingen op in de ijzerstofwisseling. Men ziet deze effecten bij een infectie, auto-immuunprocessen, trauma en kanker. Bij deze aandoeningen treedt anemie op, gepaard gaande met een daling van zowel ijzer als transferrine in plasma als een toename van ijzer in de macrofagen, waar het wordt opgeslagen in ferritine. Bij fagocytose raken macrofagen geactiveerd en scheiden stoffen uit die elders in het lichaam effecten hebben op andere cellen van het immuunsysteem zoals de lymfocyten. Bij een ontsteking verschuift ijzer van het bloed naar het macrofagen systeem, waaruit 10

14 het vervolgens moeilijk mobiliseerbaar is. Deze fenomenen lijken nut te hebben voor de afweer tegen micro-organismen. Intracellulaire regulatie van de ijzerbalans Cellen hebben een vernuftig systeem om, al naar behoefte, de ijzeraanvoer op te voeren dan wel een surplus aan ijzer veilig op te bergen. De drijvende kracht voor de aanvoer van cellulair ijzer is de transferrinereceptor. Deze receptor komt niet alleen tot expressie in erytroblasten, maar in alle cellen die ijzer behoeven voor hun metabole functies, groei of celdeling. Deze is namelijk gerelateerd aan de expressie van het ferritine dat als functie heeft ijzer veilig in de cel op te slaan. De regulatie vindt niet plaats op het niveau van DNA in de celkern, maar door interactie van mrna met proteïne. Er wordt een evenwichtssituatie nagestreefd waarbij wel genoeg functioneel ijzer beschikbaar komt voor de groei en de metabole functies van de cel, maar eveneens bescherming verleend wordt tegen de door ijzer gekatalyseerde vorming van toxische zuurstofmetabolieten. Hiertoe wordt, bij overmaat ijzer, de synthese van ferritine gestimuleerd. Verandering van de intracellulaire ijzerconcentratie heeft geen invloed op de transcriptie van DNA, maar wel op de translatie naar eiwit van kant en klaar mrna. Het mrna van zowel de transferrinereceptor als van ferritine bevat haarspeld-achtige sequenties die gevoelig zijn voor ijzer en die "iron-responsive elements" (IRE) genoemd worden. Het blijkt dat deze IRE's kunnen reageren met "iron-responsive factor" (IRF), een zwavel-ijzer proteïne. Het betreft het reeds lang bekende aconitase uit de citroenzuurcyclus dat continue aanwezig is in de cel, maar waarvan de structuur verandert door de aanwezigheid van ijzer. Bij weinig ijzer in de cel komt het aconitase-3fe voor en bij veel ijzer het acotinase-4fe. De structuurverandering bepaalt de mogelijkheid om te binden aan de IRE's op het mrna. Bij ijzertekort heeft IRF een hoge affiniteit tot de IRE's. Voor de transferrinereceptor heeft dit stabilisering van het mrna tot gevolg. De degradatie van mrna wordt verhinderd, waardoor meer eiwit wordt afgelezen en meer transferrinereceptor beschikbaar komt voor opname van ijzer door de cel. De localisatie van IRE op het ferritine mrna is zodanig dat translatie (aflezen van het ferritine-eiwit) juist verhinderd wordt. Dit heeft tot gevolg dat het geïmporteerde ijzer niet door ferritine gesequestreerd kan worden, maar beschikbaar blijft voor inbouw in de talloze ijzerhoudende eiwitten. Neemt het intracellulaire ijzer te veel toe dan gebeurt het omgekeerde: IRF bindt niet meer aan de IRE van transferrinereceptor mrna; dit wordt minder stabiel en de receptor wordt niet meer geproduceerd. Tegelijkertijd wordt de blokkade van ferritine-mrna opgeheven en het overtollige ijzer kan veilig terecht in het nieuw geassembleerde ferritine. Literatuur 1. Andrews NC. Disorders of iron metabolism. N Engl J Med 1999; 341: De Valk B, Addicks MA, Gosriwatana I, Lu S, Hider RC, M Marx JJ. Non-transferrin-bound iron is present in serum of hereditary haemochromatosis heterozygotes. Eur J Clin Invest 2000; 30: De Valk B, Marx JJ. Iron, atherosclerosis, and ischemic heart disease. Arch Intern Med 1999;159: Feder JN, Gnirke A, Thomas W, Tsuchihashi Z, Ruddy DA, Basava A, Dormishian F, Domingo R Jr, Ellis MC, Fullan A, Hinton LM, Jones NL, Kimmel BE, Kronmal GS, Lauer P, Lee VK, Loeb DB, Mapa FA, McClelland E, Meyer NC, Mintier GA, Moeller N, Moore T, Morikang E, Wolff RK, et al. A novel MHC class I-like gene is mutated in patients with hereditary haemochromatosis. Nat Genet 1996; 13: Marx JJM. Iron deficiency in developed countries: prevalence, influence of lifestyle factors and hazards of prevention. Eur J Clin Nutr 1997; 51: Moura E, Noordermeer MA, Verhoeven N, Verheul AF, Marx JJ. Iron release from human monocytes after erythrophagocytosis in vitro: an investigation in normal subjects and hereditary hemochromatosis patients. Blood 1998; 92: Olynyk JK, Cullen DJ, Aquilia S, Rossi E, Summerville L, Powell LW. A population-based study of the clinical expression of the hemochromatosis gene. N Engl J Med 1999; 341: Pietrangelo A, Montosi G, Totaro A, Garuti C, Conte D, Cassanelli S, Fraquelli M, Sardini C, Vasta F, Gasparini P. Hereditary hemochromatosis in adults without pathogenic mutations in the hemochromatosis gene. N Engl J Med 1999; 341: Pietrangelo A, et al. EASL International concensus conference on haemochromatosis. J Hepatol 2000; 33: Roest. M, van der Schouw YT, de Valk B, Marx JJ, Tempelman MJ, de Groot PG, Sixma JJ, Banga JD. Heterozygosity for a hereditary hemochromatosis gene is associated with cardiovascular death in women. Circulation 1999; 100: Santos M, Clevers HC, Marx JJ.Mutations of the hereditary hemochromatosis candidate gene HLA-H in porphyria cutanea tarda. N Engl J Med 1997; 336: Santos M, Clevers H, de Sousa M, Marx JJ. Adaptive response of iron absorption to anemia, increased erythropoiesis, iron deficiency, and iron loading in beta2-microglobulin knockout mice. Blood 1998; 91: Santos M, Schilham MW, Rademakers LH, Marx JJ, de Sousa M, Clevers H. Defective iron homeostasis in beta 2-microglobulin knockout mice recapitulates hereditary hemochromatosis in man. J Exp Med 1996; 184: Swinkels DW, Marx JJ. Diagnostiek en behandeling van primaire hemochromatose. Ned Tijdschr Geneeskd 1999; 143:

15 Aantekeningen 12

16 Laboratoriumdiagnostiek van ijzergebrek E.J. HARTHOORN-LASTHUIZEN Klinisch-chemisch en hematologisch laboratorium, Bosch Medicentrum, Den Bosch IJzergebrek ontstaat meestal geleidelijk en bij de ontwikkeling ervan kunnen verschillende stadia onderscheiden worden. In het eerste stadium is de ijzervoorraad uitgeput, maar er is nog voldoende ijzeraanbod aan de erytropoietische cellen. Het tweede stadium wordt gekenmerkt door onvoldoende ijzeraanbod aan de rode voorlopercellen, waardoor er een ijzerdeficiënte erytropoiese ontstaat, zonder dat er al sprake is van een significante hemoglobinedaling. In het derde stadium tenslotte is er tevens sprake van anemie, waarbij het hemoglobinegehalte (Hb), en het gemiddelde celvolume van de erytrocyten (MCV) de ernst van het ijzergebrek weerspiegelen. De laboratoriumtesten, die bij de diagnostiek van ijzergebrek gebruikt worden, kunnen onderscheiden worden in testen die de ijzervoorraad meten en testen die de gevolgen van het ijzertekort in het functionele compartiment meten. Met name bij patiënten waarbij sprake is van ijzergebrek in combinatie met andere ziekten is de diagnostiek van ijzergebrek moeilijk, en is het vaak noodzakelijk meerdere testen in te zetten. In de voordracht zullen de meest gebruikte testen besproken worden. Laboratoriumtesten IJzervoorraad in beenmerg De oudste test die bij de diagnostiek van ijzergebrek gebruikt wordt en die als gouden standaard wordt beschouwd is de beoordeling van de ijzervoorraad in het beenmerg. De drie stadia van ijzergebrek worden alle gekenmerkt door het ontbreken van ijzervoorraad (zie tabel 1). Uitstrijken van beenmerg aspiraat waarin voldoende stroma ( brokjes ) aanwezig dient te zijn, worden gekleurd met pruisisch blauw (Perls kleuring) en de hoeveelheid ijzer in de reticulo-endotheliale cellen dat blauw aankleurt wordt beoordeeld. Indien er ijzer aantoonbaar is, is er geen sprake van ijzergebrek. Echter, indien er geen ijzer wordt gezien, sluit dit de aanwezigheid van ijzer niet altijd uit. Volgens literatuurgegevens dienen er minimaal vijf (en volgens sommige auteurs nog meer) brokjes op de aanwezigheid van ijzer geïnspecteerd te worden, alvorens een uitspraak over de afwezigheid van ijzer te mogen doen. Helaas worden er regelmatig weinig of geen brokjes in de beenmerguitstrijken aangetroffen, waardoor het onderzoek niet conclusief is. Een beenmergpunctie is een invasief onderzoek dat door de patiënt als onaangenaam ervaren wordt en dat bovendien tijdrovend is, hetgeen de reden is dat dit onderzoek voor de diagnostiek van ijzergebrek weinig gebruikt wordt. Serum ferritine Sedert het begin van de jaren tachtig zijn er meerdere testen ontwikkeld die de concentratie van ferritine in het bloed meten. Momenteel is de bepaling van de serum ferritine concentratie de meest gebruikte test bij de diagnostiek van ijzergebreksanemie. Er zijn verschillende soorten immunochemische testen in gebruik. Bij gezonde personen is de concentratie van ferritine in het plasma gecorreleerd aan de hoeveelheid voorraadijzer, waarbij 1 µg/l serum ferritine overeenkomt met 8-10 mg voorraadijzer. Wanneer de serum ferritine concentratie kleiner dan 12 µg/l is, is er sprake van ijzerdepletie. IJzerdepletie leidt tot compensatoire toename van de ijzerabsorptie in de darm, waardoor bij een voldoende ijzerrijke voeding er geen ijzergebreksanemie zal ontstaan. Niet alleen in de derde wereldlanden maar ook in welvarende streken is ijzerdepletie een veel voorkomend verschijnsel. In West Europa komt ijzerdepletie bij vrouwen in de vruchtbare leeftijd bij 15%, bij kinderen tot 6 jaar bij 30% en bij gravidae bij 50-75% voor. Tabel 1. Parameters van de ijzerstatus Hb MCV Ferritine Transferrine- ZPP stfr BM ijzer verzadiging IJzerdepletie N N N N N geen IJzerdeficiënte erytropoiese N N geen IJzergebreksanemie N of geen ACD N of N of N of N of N of N of ACD + ijzergebrek N of N N of (of N?) geen N: normaal; : verhoogd; : verlaagd; ACD: Anemia of Chronic Disease; stfr: soluble (serum) transferrine receptor. 13

17 Anemie in combinatie met een serum ferritine waarde <20 µg/l wordt beschouwd als ijzergebreksanemie. IJzergebreksanemie is zowel in de welvarende landen als in de derde wereldlanden de meest voorkomende vorm van anemie. De correlatie tussen ijzervoorraad en serum ferritine concentratie is verstoord bij ziekten zoals acute en chronische infecties, chronisch inflammatoire aandoeningen, leverlijden en sommige maligniteiten. Bij patiënten met anemie t.g.v. chronische ziekten (ACD) stijgt de serum ferritine concentratie tot ongeveer 3 maal de waarde die de patiënt zou vertonen als hij gezond zou zijn. Bij patiënten met ACD in combinatie met ijzergebrek worden veelal serum ferritine waarden tussen 30 en 100 µg/l gevonden, terwijl waarden >100 µg/l bijkomend ijzergebrek niet geheel uitsluiten. Voor de diagnostiek van ijzergebrek is de serum ferritine bepaling een test met een zeer goede specificiteit, doch de sensitiviteit is m.n. in een ziekenhuispopulatie onvoldoende. Serum ijzer en transferrine verzadiging Meting van het aan transferrine gebonden ijzer in het bloed en bepaling van de totale ijzerbindingscapaciteit (zijnde de totale transferrineconcentratie) wordt reeds meer dan vijftig jaar uitgevoerd bij de diagnostiek van ijzergebreksanemie. In 1978 en in 1990 is door het ICSH een referentiemethode beschreven voor de bepaling van het serum ijzer. IJzer dat in het plasma bij neutrale ph aan transferrine is gebonden, wordt bij een zure ph in oplossing gebracht en met behulp van een chromogene bepaling gemeten. Bij patiënten met ijzergebreksanemie wordt een verlaagde serum ijzer concentratie gevonden. Door de aanzienlijke variatie van de concentratie binnen één dag en op opeenvolgende dagen is deze bepaling als afzonderlijke meting niet bruikbaar bij de diagnostiek van ijzergebreksanemie. Het is gebruikelijk deze bepaling in combinatie met de bepaling van de transferrineconcentratie (ofwel de totale ijzerbindingscapaciteit) uit te voeren en de transferrineverzadiging te berekenen. Bij patiënten met ijzergebrek wordt een laag serum ijzer en een hoge ijzerbindingscapaciteit gevonden, waarbij een transferrineverzadiging <16% beschouwd wordt als de waarde waarbij ijzerdeficiënte erytropoiese optreedt. Bij patiënten met infecties en chronisch inflammatoire aandoeningen worden zowel een verlaagd serum ijzer als een verlaagde transferrine concentratie gevonden, waardoor deze bepalingen niet bruikbaar zijn bij de diagnostiek van ijzergebrek bij dit soort patiënten. Voor de diagnostiek van ijzergebrek zijn deze bepalingen in de meeste laboratoria vervangen door de bepaling van de serum ferritine concentratie. Wel wordt de bepaling van de transferrineverzadiging gebruikt bij de diagnostiek van hemochromatose, waarbij hoge waarden worden gevonden. Erytrocyten zink-protoporphyrine Sedert de jaren zeventig wordt bij de diagnostiek van ijzergebreksanemie de meting van de zink-protoporphyrine concentratie in de erytrocyten (ZPP) gebruikt. De laatste stap bij de vorming van heem is de inbouw van Fe ++ ionen in protoporphyrine IX met behulp van het enzym ferrochelatase. Ook Zn ++ ionen kunnen ingebouwd worden in protoporphyrine IX met gebruikmaking van hetzelfde enzym, waarbij zinkprotoporphyrine ontstaat. Bij voldoende ijzeraanbod wordt per heem moleculen 1 zinkprotoporphyrine molecuul gevormd. Bij onvoldoende ijzeraanbod aan de erytrocytaire voorlopercellen neemt de concentratie van ZPP toe en zullen de hieruit gevormde erytrocyten eveneens een verhoogde ZPP concentratie vertonen. De test is met behulp van een daartoe ontwikkelde hematofluorometer zeer eenvoudig en snel uit te voeren, en is goedkoop. Indien er uitsluitend sprake van ijzerdepletie is, zal de ZPP normaal zijn. In het stadium van ijzerdeficiënte erytropoiese is de ZPP concentratie in de erytrocyten verhoogd (tabel 1). De ZPP waarde is een maat voor de ernst van het ijzergebrek van de afgelopen drie maanden. De meeste auteurs melden een goede sensitiviteit (90-95%) bij de diagnostiek van ijzergebreksanemie. Echter niet alleen bij ijzergebrek, doch ook bij andere ziekten waarbij een gestoorde ijzerinbouw in de erytropoietische cellen bestaat, worden verhoogde ZPP waarden gevonden, hetgeen de specificiteit van deze test nadelig beïnvloedt. Met name bij patiënten met ACD, bij hemolytische anemie en bij beenmergziekten kan een verhoogde ZPP concentratie in de erytrocyten gevonden worden. Naar onze ervaring is de ZPP in deze gevallen meestal < 115 µmol/ mol heem, terwijl waarden > 185 µmol/mol heem vrijwel altijd op bijkomend ijzergebrek wijzen. (Een uitzondering hierop vormt anemie t.g.v. loodintoxicatie waarbij zeer hoge ZPP waarden gevonden worden). In de patiëntenpopulatie die in ons laboratorium onderzocht wordt, is de specificiteit van de ZPP test ongeveer 50%. De test wordt m.n. ook gebruikt om ijzergebrek als oorzaak van de anemie uit te sluiten. Soluble transferrinereceptoren In het laatste decennium van deze eeuw is de bepaling van oplosbare transferrinereceptor- fragmenten in het serum (stfr) voor de diagnostiek van ijzergebrek op de markt gekomen. Er wordt veelal gebruik gemaakt van een sandwich immuno-assay. De opname van cellulair ijzer geschiedt met behulp van de transferrinereceptor, een membraan gebonden eiwit dat op alle cellen welke ijzer voor hun stofwisseling behoeven, voorkomt. De transferrinereceptoren binden het ijzer bevattende transporteiwit transferrine. Dit complex wordt opgenomen in de cel, waarna de ijzerionen van transferrine worden afgesplitst en het receptor-apotransferrinecomplex terugkeert buiten de cel. De hoeveelheid transferrinereceptoren wordt m.n. bepaald door de ijzerbehoefte van de cel. Uit onderzoek is gebleken dat de concentratie van de transferrinereceptor-fragmenten in het bloed is gecorreleerd met de totale hoeveelheid cellulaire transferrinereceptoren in het menselijk lichaam. Het overgrote deel van deze receptoren bevindt zich op de erytropoietische cellen 14

18 en de stfr concentratie is bij gezonde personen dan ook een maat voor de activiteit van de erytropoiese. Bij patiënten met een toegenomen erytropoietische activiteit zoals bijv. voorkomt bij polycytemie en bij hemolyse is de stfr concentratie verhoogd en een maat voor de ernst van de afwijking. Bij onvoldoende ijzeraanbod aan de erytropoietische cellen neemt de dichtheid van de transferrinereceptoren op de celmembraan toe teneinde de ijzeropname te faciliteren, waardoor de relatie tussen de erytropoietische activiteit en de stfr concentratie verstoord wordt. Het is echter gebleken dat de stfr concentratie een goede maat is voor de ernst van de ijzerdeficiënte erytropoiese bij patiënten met ijzergebrek zonder bijkomende ziekten. Meerdere auteurs melden een goede sensitiviteit van de stfr concentratie (90% of hoger) voor de diagnose van ongecompliceerd ijzergebrek. Gezien het feit dat de stfr concentratie eveneens verhoogd is bij ziektetoestanden met verhoogde erytropoietische activiteit zoals bijv. bij hemolyse, vitamine B12 deficiëntie en myelodysplastische syndromen, is de specificiteit van deze test voor de diagnose ijzergebrek veel minder. In de literatuur wordt deze test met name voor de differentiatie tussen ACD en ACD gecompliceerd door ijzergebrek aanbevolen. Volgens sommige onderzoekers verschilt de stfr concentratie bij patiënten met ACD niet van waarden bij gezonde personen, terwijl de spreiding van de waarden bij ACD patiënten groter is dan bij normalen. Anderen echter melden dat de waarden bij patiënten met ACD significant hoger zijn dan bij gezonden. Bij patiënten met ACD in combinatie met ijzergebrek worden verhoogde waarden gemeld, terwijl de mate van verhoging minder is dan bij patiënten met ijzergebrek zonder bijkomende ziekten. De uiteenlopende bevindingen worden mogelijkerwijs verklaard door verschillen in de onderzochte populaties. ACD wordt gekenmerkt door verminderde erytropoietische activiteit, een gestoorde ijzermobilisatie uit de macrofagen van het beenmerg en een licht verkorte overlevingsduur van de erytrocyten. Voorts is gebleken dat de expressie van de transferrinereceptoren soms verlaagd is. Deze stoornissen worden veroorzaakt door diverse cytokines. De ernst van de stoornissen in de erytropoiese wordt bepaald door de aard en de concentratie van de bij het ziekteproces geproduceerde cytokines. Bij sommige chronisch inflammatoire aandoeningen staat de stoornis in het ijzeraanbod aan de erytropoietische cellen op de voorgrond waardoor een ernstige ijzerdeficiënte erytropoiesis kan ontstaan, bij andere aandoeningen is met name de erytropoietische activiteit sterk verminderd. Sommige patiënten met ACD zonder begeleidend ijzergebrek vertonen een verhoogde ZPP in combinatie met een verhoogde stfr concentratie, terwijl bij anderen verhoogde ZPP waarden en normale stfr concentraties gevonden worden. Vooralsnog is het nog niet voldoende duidelijk wat de sensitiviteit en de specificiteit van de stfr bepaling voor de diagnose ijzergebrek is bij patiënten die tevens lijden aan ACD. Hemoglobine en erytrocyt-indices In het laatste stadium van ijzergebrek treedt anemie op, gekenmerkt door een daling van de MCV en een afname van de erytropoietische activiteit. Anemie wordt gedefinieerd als een Hb-concentratie lager dan een waarde, welke als normaal wordt beschouwd voor leeftijd, geslacht en omgevingsfactoren van een persoon. Wanneer men definieert dat een patiënt ijzergebreksanemie heeft als het Hb stijgt na ijzertherapie, is de Hb concentratie zowel een matig sensitieve als een matig specifieke parameter voor de diagnose ijzergebreksanemie. De sensitiviteit van de MCV is, gezien de grote spreiding in de normaalwaarde matig sensitief. Indien de normale waarde van de MCV bij een individuele patiënt bekend is, neemt de sensitiviteit van deze parameter sterk toe. De specificiteit van de MCV wordt negatief beïnvloed door het voorkomen van afwijkingen zoals thalassemieën en ACD. Met name in de derde wereldlanden is de MCV dus minder bruikbaar bij de diagnostiek van ijzergebrek. Bij ijzerdeficiënte erytropoiese treedt anisocytose op, hetgeen met behulp van automatische celtelapparatuur getalsmatig weergegeven wordt als RDW (red cell distribution width). De RDW wordt meestal berekend als een variatiecoëfficient, d.w.z. de standaarddeviatie van de distributie van erytrocytenvolumes gedeeld door de MCV. Deze parameter is m.n. onvoldoende specifiek voor de diagnose ijzergebreksanemie. De afwijkingen die vastgesteld kunnen worden bij microscopische beoordeling van het erytrocytenaspect zijn niet specifiek voor ijzergebrek. Recente publicaties over de parameters percentage hypochrome erytrocyten en hypochrome reticulocyten, welke met name bij de diagnostiek van het optreden van ijzerdeficiënte erytropoiese bij patiënten die met erytropoietine worden behandeld, worden gebruikt, maken melding van een goede sensitiviteit. Conclusie Gezien de diversiteit in sensitiviteit en specificiteit van de verschillende laboratoriumtesten bij de diagnostiek van ijzergebrek is veelal een combinatie van testen aangewezen. De keuze van testen wordt bepaald door de aard van de te onderzoeken populatie. Literatuur 1. Cook JD. Iron-deficiency anaemia. In: Hershko C, ed. Clinical disorders of iron metabolism (Clinical Haematology Vol. 7). London: Baillière Tindall, 1994: Baynes RD. Assessment of iron status. Clin Biochem 1996; 29: Guyatt GH, Oxman AD, Ali M, Willan A, McIlroy W, Patterson C. Laboratory diagnosis of iron-deficiency anemia. J Gen Intern Med 1992; 7: Hastka J, Lasserre J-J, Schwarzbeck A, Reiter A, Hehlmann R. Laboratory tests of iron status: correlation or common sense. Clin Chem 1996; 42:

19 Aantekeningen 16

20 De diagnostische betekenis van de serum transferrinereceptor C van der HEUL Interne Geneeskunde,Sint Elisabeth Ziekenhuis, Tilburg IJzertransport over de celmembraan vindt plaats door een reactie tussen transferrine en de transferrinereceptor op de celmembraan. IJzeropname in de cel vindt vervolgens plaats door receptor gemedieerde endocytose van transferrine. Na intracellulaire ijzerafgifte worden transferrine en transferrinereceptor naar het celoppervlak teruggetransporteerd waarna exocytose van transferrine plaatsvindt. De transferrinereceptor is een transmembraneus eiwit dat aanwezig is in vrijwel alle lichaamscellen doch vooral tot expressie komt op erytroide cellen in het beenmerg en op syncytiotrofoblastcellen. De receptor wordt gevormd door een glycoproteïne dat is samengesteld uit twee identieke subunits (95 kda) met elkaar verbonden door zwavelbruggen. Aan één subunit kan één transferrinemolecuul binden. Het aantal transferrinereceptoren aan de celmembraan wordt beïnvloed door proliferatie en differentiatie van de cellen en door de cellulaire ijzerbehoefte. Cellulaire ijzerhomeostase wordt bewerkstelligd via de regulatie van de synthese van respectievelijk transferrinereceptoren en van ferritine. Dit vindt plaats door de interactie van cytoplasmatische iron regulatory proteins (IRP) met iron responsive elements van mrna. Bij een cellulair ijzertekort wordt de synthese van transferrinereceptoren en daarmee de cellulaire ijzeropname gestimuleerd, terwijl de translatie van ferritine wordt onderdrukt; omgekeerd wordt, bij een cellulaire overmaat van ijzer de translatie van ferritine gestimuleerd en die van de transferrinereceptor onderdrukt. Naast de cellulaire ijzerbehoeften vormt de erytroide proliferatie in het beenmerg een zeer krachtige prikkel voor de synthese en expressie van transferrinereceptoren. Serumtransferrinereceptor (S-TfR) Tijdens het proces waarbij de transferrinereceptor van intracellulair naar de celmembraan wordt teruggetransporteerd wordt een deel van de transferrinereceptoren proteolytisch gesplitst door een membraan geassocieerde protease en geëxternaliseerd. Deze monomeer van het extracellulaire domein van de receptor heeft een moleculaire massa van 85 kda en vormt in het serum een complex met transferrine. In meerdere studies is aangetoond dat er een vast verband bestaat tussen weefsel transferrinereceptorconcentratie en S- TfR-concentraties. Omdat transferrinereceptoren vooral op erytroide voorlopercellen tot expressie worden gebracht lijken S-TfR-concentraties de erytroide transferrinereceptor turnover te reflecteren; deze transferrinereceptor turnover wordt bepaald door de proliferatiesnelheid van erytroide voorlopercellen en de weefselijzerbehoeften. Als gevolg hiervan zijn veranderingen in S-TfR-concentraties waargenomen bij veranderingen in de erytropoiese en/of ijzerstatus van het lichaam. De fysiologische betekenis van de S-TfR is onduidelijk; dierproeven suggereren echter een mogelijke rol in de ijzerhomeostase. De S-TfR-concentratie wordt bepaald met elisa s die gebruikmaken van antistoffen tegen de humane transferrinereceptor. Omdat standaardisatie met betrekking tot gebruik van afnamebuizen, bloedafname en tijd tussen afname en verwerking ontbreekt zijn de uitkomsten van de verschillende testen niet zondermeer met elkaar te vergelijken. Uit de onderzoeken kan wel geconcludeerd worden dat bij gezonde volwassenen de S-TfR-concentratie niet beïnvloed wordt door leeftijd, geslacht en pre- of postmenopauzale status; wel lijken er raciale verschillen te bestaan waarbij de S-TfR concentratie in negroïde personen gemiddeld 9% groter is. Het klinisch belang van de serum transferrinereceptorbepaling Serum transferrinereceptor en proliferatie van erytroide beenmergcellen Door de relatie tussen S-TfR-concentratie en de transferrinereceptorconcentratie op erytroide voorlopercellen in het beenmerg reflecteert de S-TfR-concentratie de erytroide proliferatiesnelheid. Bij patiënten met hemolyse wijst een toename van S- TfR-concentratie al voor de Hb-daling op een toename van de hemolyse waardoor vroege therapeutische interventies mogelijk zijn. Een stijging van de S-TfR-concentratie na chemotherapie wijst op herstel van de erytroide proliferatie na beenmergdepressie. In patiënten met een terminale nierinsufficiëntie of met een chemotherapeutisch behandelde maligniteit, die met recombinant humaan erytropoietine worden behandeld om een Hb-stijging te bewerkstelligen, geeft een verandering in de S-TfR-concentratie een vroege indicatie voor de te verwachten Hb-verandering. Serum transferrinereceptor en ijzerdeficiëntie In gezonden vormt de serum ferritineconcentratie een goede maat voor de lichaamsijzervoorraad. De S-TfR reflecteert heel goed de weefselijzerbehoefte; het is een gevoelige merker van vroege weefselijzerdeficiëntie. Bij de ontwikkeling van een ijzerdeficiëntie daalt eerst 17

21 het serumferritinegehalte daarna treedt als uiting van een ijzertekort in het erytron een stijging van S-TfRconcentratie op alvorens het Hb-gehalte en de MCV dalen. De S-TfR-bepaling is in staat om een subklinische ijzerdeficiëntie te detecteren; de S-TfR/Ferritine index (S-TfR/log ferritine) is een nog gevoeligere methode om een ijzerdeficiënte erytropoiese aan te tonen, met name in aanwezigheid van grenswaarden voor ferritine en S-TfR. De S-TfR/ferritine ratio is ook van belang om in het geval van een verhoogde S-TfR-concentratie te differentiëren tussen ijzertekort en een hyperplastische erytropoiesis. In het tweede en derde trimester van de zwangerschap heeft de serum ferritineconcentratie een beperkte diagnostische waarde m.b.t. het vaststellen van een maternale ijzerdeficiëntie. Het serum ferritinegehalte daalt in de perioden t.g.v. een mobilisatie van weefselijzer ten behoeve van transplacentair ijzertransport; dit leidt lang niet altijd tot een maternale ijzerdeficiënte erytropoiese, hetgeen met een S-TfR/ferritine ratio beter kan worden vastgesteld. Serum transferrinereceptor en anemie bij chronische ziekte De S-TfR-bepaling lijkt vooral nuttig bij de diagnostiek van ijzerdeficiëntie bij inflammatoire aandoeningen. Anemie bij chronische en acute ontstekingsprocessen wordt gekenmerkt door een laag serumijzer gehalte en een normale ijzervoorraad. De functionele afname van ijzer voor de erytroblasten zou moeten leiden tot een toename van transferrinereceptoren aan het celmembraanopppervlak; door remmende effecten van TNF, Il-1 en interferon vindt dit echter niet plaats. Differentiatie tussen een anemie van de chronische ziekte (ACD) en een ijzergebreksanemie (IDA) kan lastig zijn; hoewel een ijzerkleuring van het beenmerg de oplossing kan bieden is deze methode als routinebepaling echter te invasief. Aangezien serumferritine als acute fase eiwit bij chronische ziekten verhoogd is en waarden tussen µg/l kunnen correleren met de afwezigheid van kleurbaar ijzer in het beenmerg is serumferritine geen geschikte parameter voor het onderscheid tussen IDA en ACD; S-TfR lijkt hiervoor echter wel geschikt aangezien S-TfR zich niet als acuut fase eiwit gedraagt. In een ongecompliceerde ACD is de S-TfR-concentratie normaal, terwijl bij een IDA de S-TfR- concentratie juist verhoogd is. Bovendien kan de S-TfR-bepaling ook een co-existente ijzerdeficiëntie aantonen bij patiënten met een ACD; in dat geval wordt een normaal tot verhoogd serum ferritine en een toegenomen S-TfR-concentratie gevonden. De diagnostische sensitiviteit (98%) en specificiteit (100 %) verbeterden nog meer na berekening van de S-TfR/ferritine index. Ook bij hemodialyse patiënten worden niet aan de ijzerstatus gerelateerde, verhoogde serum ferritine waarden gevonden; co-existent ijzergebrek is hierdoor lastig vast te stellen. Mogelijk kan ook hier de S-TfR/ferritine ratio uitkomst bieden. Conclusies De S-TfR-concentratie reflecteert de erytroide TfRexpressie en blijkt een betrouwbare maat voor de weefselijzerbehoefte, waar ferritine meer de weefselijzervoorraad aangeeft. S-TfR-bepaling is nuttig bij het onderscheid tussen anemie bij chronische ziekte en ijzergebreksanemie alsmede bij het aantonen van een ijzerdeficiëntie bij een anemie door chronische ziekte. De sensitiviteit en de specificiteit worden vergroot door het toepassen van de S-TfR/ferritine index. Andere toepassingen van de S-TfR-bepaling vormen het aantonen van een eventueel ijzergebrek bij een anemie in de zwangerschap en bij een dialyse patient. Tenslotte kan de S-TfR-bepaling dienen om de activiteit van de erytropoiese bij verschillende ziektebeelden te monitoren dan wel om een vroege voorspelling te doen van het effect van het therapeutisch gebruik van recombinant humaan EPO. Literatuur 1. Feelders RA, Kuiper-Kramer EPA, Eijk HG van. Structure, function and Clinical Significance of Transferrin Receptors. Clin Chem Lab Med 1999; 37: Weiss G, Houston T, Kastner S, et al. Regulation of cellular iron metabolism by erythropoietin activation of iron-regulatory protein and upregulation of transferring receptor expression in erythroid cells. Blood 1997; 89: Kohgo Y, Niitsu Y, Kondo H et al. Serum transferrin receptor as a new index of erythropoiesis. Blood 1987; 70: Huebers HA, Beguin Y, Pootrakul P et al. Intact transferring receptors in human plasma and their realation to erythropoiesis. Blood 1990; 75: Beguin Y, Clemons GK, Pootrakul P et al. Quantitative assessment of erythropoiesis and functional classification of anemia based on measurements of serum transferrin receptor and erythropoietin. Blood 1993; 81: Skikne BS, Flowers C, Cook JD. Serum transferring receptor: a quantitative measure of tissue iron deficiency. Blood 1990; 75: Kuiper-Kramer PA, Huisman CMS, Raan J van et al. Analytical and clinical implications of soluble transferrin receptors in serum. Eur J Clin Chem Biochem 1996; 34: Suominen P, Punnonen K, Rajamäki et al. Evaluation of a new immunoenzymometric assay for measuring soluble transferrin receptor to detect iron deficiency in anemic patients. ClinChem 1997; 43: Suominen P, Punnonen K, Rajamäki et al. Serum transferrin receptor and transferrin receptor-ferritin index identify healthy subjects with subclinical iron deficits. Blood 1998; 92: Punnonen K, Irjala K, Rajamäki A. Serum transferrin receptor and its ratio to serum ferritin in the diagnosis of iron deficiency. Blood 1997; 89: Cermak J, Brabec V. Transferrin receptor-ferritin index: a useful parameter in differential and hyperplastic erythropoiesis. Eur J Haematol 1998; 61: Feelders RA, Vreugdenhil G, Manger B et al. Serum transferrin receptor levels in anemia of rheumatoid arthritis and effects of iron chelation treatment. Eur J Haematol 1994; 52:

22 13. Cazzola M, Ponchio L, Pedrotti C et al. Prediction of response to recombinant human erythropoietin (rhuepo) in anemia of malignancy. Haematologica 1996; 81; Beguin Y. Prediction of response to optimise outcome of treatment with erythropoietin. Semin Oncol 1998; 25:

23 Aantekeningen 20

24 Hemocytometrie, reticulocyten en erytrocyten zink protoporphyrine: een ijzersterke combinatie P.C.M. BARTELS Laboratorium voor Klinische Chemie, Hematologie en Immunologie, Medisch Centrum Alkmaar, Alkmaar IJzerhuishouding IJzer tekort is anno 2000 nog steeds een relatief frequent voorkomend probleem in de Westerse samenleving, met name bij kinderen, jonge vrouwen en oudere personen. Bij kinderen wordt het tekort veelal veroorzaakt door eenzijdige voeding; melkproducten bevatten immers weinig ijzer. Bij volwassenen is chronisch verlies van bloed een belangrijke oorzakelijke factor. Het inzicht in de omvang van de ijzervoorraad en de beschikbaarheid van ijzer voor de hemoglobinesynthese wordt in een populatie van ziekenhuispatiënten veelal vertroebeld door pathofysiologische afwijkingen die simultaan voorkomen (1-4). De ijzerkleuring in een uitstrijkje van een beenmergaspiraat wordt nog steeds beschouwd als de gouden standaard voor het bepalen van de ijzervoorraad. Evaluatie van de serum ijzerconcentratie in combinatie met de TIJBC verschaft aanwijzingen omtrent de ijzerhuishouding en de eventuele aanwezigheid van complicerende omstandigheden. De serum ferritine concentratie biedt uitstekende diagnostische informatie in ongecompliceerde situaties. Ruim 10 jaar geleden werd een simpel uitvoerbare analysemethode voor de bepaling van zink protoporfyrine (ZPP) in erytrocyten geïntroduceerd. Zink protoporphyrine Zink protoporfyrine (ZPP) is een product dat zich ophoopt bij een ontregelde haem biosynthese. De ZPP concentratie in erytrocyten in de circulatie weerspiegelt de beschikbaarheid van ijzer in het beenmerg ten behoeve van de Hb-synthese (5, 6). Onvoldoende beschikbaarheid van ijzer voor de haemsynthese kan worden veroorzaakt door ijzerdeficiëntie of door anemia of chronic disease. Bij verhoogde activiteit van de erytropoiese, zoals bijvoorbeeld voorkomt bij hemolyse en bij acuut bloedverlies, is eveneens onvoldoende ijzer beschikbaar voor inbouw bij de Hb synthese. Lood intoxicatie resulteert in sterk verhoogde ZPP waarden Hematofluorometer Als vervolg op de bewerkelijke extractiemethode is apparatuur ontwikkeld voor een directe bepaling van ZPP in bloed. Met de zogenaamde front surface fluorometer is analyse mogelijk in een tijdsbestek van ongeveer 1 minuut. Storende fluoroforen in plasma kunnen worden geëlimineerd door een suspensie van erytrocyten te bereiden in fysiologisch zout. Een druppel van de suspensie wordt op een voorwerpglaasje gebracht. De fluorescentie intensiteit is een maatstaf voor de ZPP concentratie in een laagje erytrocyten. Het ZPP meetresultaat wordt weergegeven als ZPP/Hb ratio. Referentie range: 0,05-0,22 mmol ZPP/mol Hb. Screening en interpretatie van resultaten Microcytaire anemie Hemocytometrisch onderzoek en bepaling van de concentratie reticulocyten zijn van additioneel belang om onderscheid te maken in geval van microcytaire erytropoiese. Screening geschiedt conform de richtlijn zoals vermeld op het Probleem gericht Aanvraagformulier (NHG, SAN, NVKC). In geval van een microcytaire anemie wordt in het kader van aanvullend onderzoek naast de RDW-SD (distributiewijdte, berekend op basis van de standaarddeviatie) en de reticulocyten concentratie ook de ZPP/Hb ratio bepaald. Een sterk verhoogde waarde past bij ijzerdeficiëntie. Normale of licht verhoogde waarden komen voor bij ß-thalassemie en in geringe mate bij α-thalassemie (7, 8). De individuele bijdrage van elke parameter (figuur 1) aan het onderscheid tussen diverse categorieën patiënten kunnen worden gecombineerd in een discriminantfunctie 2 RDW-5 RBC-250 ret+30 ZPP waarvan de resultaten zijn weergegeven in figuur 2. 21

25 Figuur 1. Resultaten van hemocytometrisch onderzoek, reticulocyten concentratie en ZPP/Hb ratio. Van links naar rechts betreft het in de verschillende figuuronderdelen 3 groepen patiënten ( α-thalassemie, ß-thalassemie, Fe-tekort) en een referentiegroep van gezonde personen. In figuur 3 worden de ZPP resultaten vermeld in relatie tot de activiteit van de erytropoiese bij Fe-tekort resp. α- en ß-thalassemie. Normocytaire anemie In geval van een normocytaire anemie kan de klinische interpretatie van afwijkingen in de ijzerhuishouding op basis van de ZPP/Hb ratio slechts geschieden na evaluatie van onderzoeksresultaten die inzicht verschaffen in de activiteit van een infectie (CRP, neutrofiele granulocyten). Figuur 2. Resultaten van toepassing van een discriminantfunctie voor het maken van onderscheid tussen 3 groepen patiënten en de referentiegroep. Follow up bij enkele categorieën patiënten Tijdens de zwangerschap neemt de voorraad ijzer af. Het resultaat van sequentiële bepaling van ferritine resp. ZPP verschaft nadere informatie hieromtrent (9, 10). Bij jonge kinderen met een beperkte Fe voorziening kunnen zich in perioden van sterke groei symptomen van ijzergebrek manifesteren (11, 12). Bij hemodialyse patiënten verschaft de bepaling van ZPP in erytrocyten bruikbare aanwijzingen voor evaluatie van de ijzerhuishouding (13-15). 22

26 Figuur 3. Onderlinge vergelijking van ZPP waarden in relatie tot de activiteit van de erytropoiese voor de 3 groepen patiënten. Literatuur 1. Vercellotti GM. A balanced budget - Evaluating the iron economy. Clin Chem 1996; 42: Hastka J, Laserre JJ, Schwarzbeck A, Reiter A, Hehlmann R. Laboratory tests of iron status: correlation or common sense? Clin Chem 1996; 42: Sherwood RA, Pippard MJ, Peters TJ. Iron homeostasis and the assessment of iron status. Ann Clin Biochem 1998; 35: Baynes RD. Assessment of iron status. Clin Biochem 1996; 29: Labbé RF, Vreman HJ, Stevenson DK. Zinc protoporphyrin: a metabolite with a mission. Clin Chem 1999; 45: Labbé RF, Dewanji A, McLaughlin K. Observations on the zinc protoporphyrin/heme ratio in whole blood. Clin Chem 1999; 45: Harthoorn-Lasthuizen EJ. Erythrocyte zinc protoporphyrin in the diagnosis of iron deficiency anemia. Proefschrift Vrije Universiteit Amsterdam, Graham EA, Felgenhauer J, Detter JC, Labbé RF. Elevated zinc protoporphyrin associated with thalassemia trait and hemoglobin E. J Pediatr 1996; 129: Van den Broek NR, Letsky EA, White SA, Shenkin A. Iron status in pregnant women: which measurements are valid? Brit J Haematol 1998; 103: Aschkenazi S, Kaplan B, Shaklai M, Blickstein D, Bar J, Ben- Rafaël Z. Red blood cell zinc protoporphyrin measurement for assessment of peripartum iron deficiency. Clin Exp Obst & Gyn 1999; 26: Hinchliffe RF, Lilleyman JS, Steel GJ, Bellamy GJ. Usefulness of red cell zinc protoporphyrin concentration in the investigation of microcytosis in children. Pediatr Hematol Oncol 1995; 12: Rettmer RL, Carlson TH, Origenes ML, Jack RM, Labbé RF. Zinc protoporphyrin/heme ratio for diagnosis of preanemic iron deficiency. Pediatrics 1999; 104: Braun J. Erythrocyte zinc protoporphyrin. Kidney Int 1999; S: Baldus M, Salopek S, Möller M, Schliesser J, Klooker P, Reddig J, Gansert U, Brass H. Experience with zinc protoporphyrin as a marker of endogenous iron availability in chronic haemodialysis patients. Nephrol Dial Transplant 1996; 11: Baldus M, Walter H, Thies K, Anders C, Stein M, Hellstern P, Brass H. Transferrin receptor assay and zinc protoporphyrin as markers of iron deficient erythropoiesis in endstage renal disease patients. Clin Nephrol 1998; 49:

27 Aantekeningen 24

28 Management of the anaemia of renal disease I.C. MacDOUGALL Department of Renal Medicine, King s College Hospital, London, UK Patients with chronic renal failure almost invariably develop a chronic anaemia. The pathogenesis of this anaemia is multi-factorial, including occult blood loss, shortened red cell life span due to haemolysis, suppression of erythropoiesis by uraemic inhibitors, iron deficiency, and hyperparathyroidism, but by far the most important factor is an inappropriately low production of erythropoietin by the diseased kidneys. Prior to the 1990 s, the management of renal anaemia was grossly unsatisfactory, often involving repeated blood transfusions with the attendant risks of transmission of infectious agents, sensitisation to histocompatibility antigens, and iron overload. Indeed, blood transfusion itself suppresses any residual endogenous renal production of erythropoietin due to negative feedback control. The management of renal anaemia was, however, transformed in 1990 by the introduction of recombinant human erythropoietin into clinical practice. This arose initially from the successful isolation and cloning of the human erythropoietin gene in 1985, and its subsequent expression in Chinese hamster ovary cells. Over a billion renal patients have now been treated with recombinant human erythropoietin worldwide, and it is highly effective in treating renal anaemia, with a successful response in over 90% of patients treated. The secondary benefits to the patient in improving various physiological functions are considerable. These benefits include increased quality-oflife, increased exercise capacity, and improved cardiac function. Patients also report less fatigue and other symptoms of anaemia, and there is increasing evidence that correction of anaemia with erythropoietin therapy can reduce mortality in renal patients. Erythropoietin is generally best administered subcutaneously, although in some haemodialysis patients it may be given intravenously. The usual starting dose is 1,000 to 2,000 units twice or thrice weekly, with the aim of increasing the haemoglobin concentration by around 1g/dl. Patients responding considerably less than this have by definition a poor response, and the commonest cause of this is iron deficiency which may be absolute or functional. Absolute iron deficiency is when the total body stores of iron are exhausted, and functional iron deficiency is when there are ample body iron stores but there is a problem mobilising iron from these stores rapidly enough to supply the bone marrow for erythropoiesis. Absolute iron deficiency is easier to detect, and is characterised by low serum ferritin levels. Functional iron deficiency can often be difficult to diagnose, since the conventional markers of iron status such as serum ferritin and transferin saturation may be unhelpful. Indeed the ferritin levels are often normal or raised in this condition, reflecting the adequate iron stores. Transferrin saturation may be less than 20%, but this parameter shows considerable biological variation due to the natural fluctuations in serum iron levels. Various other parameters of iron status have been assessed, including erythrocyte zinc protoporphyrin levels, red cell ferritin levels, and serum transferrin receptor levels. None of these tests has a sufficiently high sensitivity and specificity to be useful in clinical practice. In the early 1990 s, however, the Bayer Diagnostics series of automated blood count analysers developed the capacity to measure the intracellular haemoglobin concentration. Since the latter is heavily dependent on an adequate supply of iron getting into the red cell, it could be used as a surrogate marker of early iron deficiency in the red cells. It has long been recognised that iron deficiency causes the red cells to become microcytic and hypochromic, but the Technicon H* series of instruments allowed for the first time the percentage of hypochromic red cells (defined as an intracellular haemoglobin concentration less than 28g/dl) to be calculated in a blood sample. This methodology was examined in dialysis patients receiving erythropoietin therapy, and it became apparent that many such patients developed a rise in percentage hypochromic red cells as the iron supply became rate-limiting. Furthermore, this increase in hypochromic red cells could be reversed by the administration of intravenous iron. Several subsequent studies confirmed the validity of this method in renal patients, and indeed a recent presentation at the European Renal Association meeting in Nice in September 2000 showed that out of all the laboratory parameters (erythrocyte zinc protoporphyrin, percentage of hypochromic red cells, reticulocyte haemoglobin content, and soluble transferrin receptor levels), stepwise discriminant analysis identified hypochromic red cells as the only variable with independent diagnostic value. This parameter was able to classify correctly 87.2% of patients with functional iron deficiency, and the use of additional tests did not substantially improve diagnostic efficiency. A hypochromic red cell measurement of greater than 6% yielded a sensitivity of 82.4% and a specificity of 94.6%. 25

29 There are only two problems with the measurement of hypochromic red cells. Firstly, the only automated blood count analysers that have the technology to perform this measurement are the Bayer Diagnostics set of instruments, either the Technicon H1, H2, or H3 analysers or, more recently, the Advia 120. Secondly, the blood sample must be analysed fairly soon after withdrawal from the patient, certainly within a few hours. Samples analysed greater than 24 hours will have a spuriously elevated percentage of hypochromic red cells, and this will also be the case if the sample is exposed to excessive temperature changes. It has been shown that the percentage of hypochromic red cells can change almost on a daily basis, with a rise in this measurement becoming apparent as functional iron deficiency develops. Similarly, a fall in this measurement may be seen every couple of days if the iron deficiency is corrected with IV iron. Another measurement that has been studied more recently is the reticulocyte haemoglobin content. This measurement can only be performed on the Technicon H3 and Advia 120 blood count analysers, and the principle is very similar to that of hypochromic red cells. Since the reticulocytes represent the population of maturing red cells, it was felt that a fall in the reticulocyte haemoglobin content may be an even earlier marker of iron deficiency. The cut-off that is generally used for this is <29pg, and again this measurement is sensitive to changes on a daily basis following administration of intravenous iron. Several studies have compared both hypochromic red cells and reticulocyte haemoglobin content, with some being more favourable towards hypochromic red cells, and others showing better results with reticulocyte haemoglobin content. It seems apparent, however, that both these measurements have something to offer. The percentage hypochromic red cells provides a history of the haemoglobin concentration over the previous 8-12 weeks, while the reticulocyte haemoglobin content provides a snapshot of current haemoglobin content in developing red cells. In conclusion, analysis of red cell and reticulocyte morphology by the Bayer Diagnostics automated blood count analysers has provided a useful diagnostic tool to nephrologists managing patients on erythropoietin therapy. Conventional iron parameters have been disappointing in this respect, and the use of hypochromic red cells and reticulocyte haemoglobin content can help the nephrologist to decide whether or not there is a need for additional iron supplementation. The latter is crucial in maximising the benefits of erythropoietin therapy in renal patients, allowing them to enjoy a better quality-of-life and (hopefully) improved survival. 26

30 Aantekeningen 27

31 Aantekeningen 28

32 Diagnostiek en behandeling van primaire hemochromatose D. SWINKELS Centraal Klinisch Chemisch laboratorium, UMC St. Radboud Inclusiecriterium Verdenking primaire hemochromatose Doel Primaire hemochromatose aantonen, behandelen i.v.m. risico op irreversibele orgaanschade, en familieonderzoek bij eerstegraadsverwanten Definitie verdenking primaire hemochromatose Onverklaarde chronische vermoeidheid, arthralgieën, infertiliteit, impotentie, hartritmestoornissen, decompensatio cordis, leverfunctiestoornissen en diabetes mellitus met leverfunctiestoornissen Laboratoriumonderzoek Een verhoogde ijzerverzadigingsfractie (Fe/TIJBC> 45%) en serumferritinewaarde (>280µg/l) bij een normaal Hb bevestigt de diagnose primaire hemochromatose (figuur). Bepaal ook γgt, ALAT, CRP of BSE Vervolgonderzoek DNA-onderzoek: - voor indicatiestelling genetisch familieonderzoek - soms geïndiceerd voor bevestiging van de diagnose Leverbiopsie indien >2 x verhoogde transaminasen: - voor prognostiek - voor DD met andere leverziekten (alcoholabusus en virale hepatitis) Behandeling Flebotomieën: initiële intensieve behandeling gevolgd door levenslange onderhoudsbehandeling op geleide van Hb en ferritine. Streef naar ferritine < 50 µg/l. Familieonderzoek bij eerstegraadsverwanten - IJzerverzadigingsfractie en ferritine bij alle eerstegraadsverwanten - DNA-onderzoek verrichten indien index patiënt homozygoot voor de Cys282Tyr-mutatie of het samengestelde Cys282Tyr-His63Asp genotype heeft - Bepaal prognose ijzerstapeling en individuele controlefrequentie Literatuur 1. Witte DL, Crosby WH, Edwards CQ, Fairbanks VF, Mitros FA. Practice guideline development task forceof the College of American Pathologists. Hereditary hemochromatosis. Clin Chim Acta 1996; 245: Moirand R, Mortaji AM, Loreal O, Paillard F, Brissot P, Deugnier Y. A new syndrome of liver iron overload with normal transferrin saturation [see comments]. Lancet 1997; 349: Burke W, Press N, McDonnell M. Hemochromatosis: genetics helps to define a multifactorial disease. Clin Genet 1998; 54: Guyader D, Jacquelinet C, Moirand R, Turlin B, Mendler MH, Chaperon J, et al. Noninvasive prediction of fibrosis in C282Y homozygous hemochromatosis. Gastroenterology 1998; 115: Barton JC, McDonnell SM, Adams PC, et al. Management of hemochromatosis. Ann Intern Med 1998; 129: Powell LW, Subraniam N, Yapp TR. Haemochromatosis in the new millenium. J Hepatol 1999; 32 (supl 1): Swinkels DW, Marx JJM. Diagnostiek en behandeling van primaire hemochromatose. Ned Tijdschr Geneesk 1999; 143: Swinkels DW, Marx JJM. Welke parameters (ferritine, transferrine) moet men hanteren bij de follow-up van hemochromatose? Welke waarden zijn na te streven bij behandeling? Internisten Vademecum 1999; Vroege opsporing van ijzerstapelingsziekte. Signalement van de Gezondheidsraad. 1999/ Ferrannini E. Insulin resistance, iron, and the liver. Lancet 2000; 355: EASL International Consensus Conference on Haemochromatosis. Part I. Introduction J Hepatology 2000; 33: EASL International Consensus Conference on Haemochromatosis. Adams P, Brissot P, Powell LW. Part II. Expert Document. J Hepatology 2000; 33: EASL International Consensus Conference on Haemochromatosis. Part III. Jury document. J Hepatology 2000; 33:

33 Diagnostiek primaire hemocromatose. 30

34 Aantekeningen 31

35 Aantekeningen 32

36 SQUID for biomagnetic liver susceptometry in iron overload assessment R. FISCHER Department of Medical Biochemistry and Molecular Biology, UKE-University Hamburg, Germany Iron overload from genetic disorders (e.g. genetic hemochromatosis, GHC) and/or regular blood transfusions (e.g. ß-thalassemia major) is a serious health problem in many regions of the world. As liver and spleen iron stores account for more than 70 % of total body iron stores (1), the precise quantification and the continuous monitoring of these stores is of particular interest in the diagnosis and treatment of these disorders. During the last two decades several non-invasive methods have been explored for the assessment of elevated liver iron stores in patients with primary iron overload or with iron loading anemias. Of these different methods only quantitative magnetic resonance imaging (qmri) (2) and SQUID biomagnetic liver susceptometry (3) have achieved a broader clinical acceptance. SQUID biomagnetic liver susceptometry (BLS) has become now a routine method in iron overload monitoring. While serum ferritin has been shown to be only a poor predictor of iron overload (4,5) many European centers in Italy, Greece, Switzerland and Germany are using this method now as part of their regular followup programme. In the last decade in about 1100 patients suspected for genetic hemochromatosis and in ca patients with different iron loading anemias, the liver iron concentration (LIC) was measured at the Hamburg Biosusceptometer facility with a total of 3600 measurements. In particular, SQUID-BLS has been used in patients: with elevated clinical-chemical parameters (ferritin, serum iron, and/or transferrin saturation) suspected for GHC, resulting in 202 patients with LIC >1000 µg/g liver ; tested positively for the HFE gene mutations (C282Y, H63D) in order to quantify the iron load of the liver; with hepatopathies and before liver transplantation with elevated serum ferritin and serum iron in order to exclude iron overload; with low serum ferritin under regular chelation treatment, especially in thalassemic children, in order to avoid side-effects from over dosage of chelation treatment; especially, in thalassemic patients with serum ferritin levels in disagreement with their chelation treatment regimen, in order to exclude severe siderosis; in patients with ß-thalassemia intermedia having relatively lower serum ferritin values, in order to define the onset of chelation treatment (also indicated for thalassemic children 5 y); for determining directly the long-term efficacy of iron chelation treatment by subcutaneous or intravenous infusion of deferoxamine or by orally bioavailable deferiprone; after bone marrow or stem cell transplantation or in patients with MDS in order to avoid side effects from siderosis caused by numerous blood transfusions. SQUID Biosusceptometry With the discovery of the interaction between electrical currents and magnetic fields in 1820 by H.C. Ørsted, magnetometers for the detection of magnetic fields became possible. However, several other discoveries like the first liquefaction of helium in 1908 by H. Kamerlingh Onnes and the subsequent observation of superconductivity were necessary, until J. Zimmerman demonstrated the use of the first SQUID (= Superconducting Quantum Interference Device) in biomagnetism. Like many other biomagnetometers used in magnetocardiography (MCG) and in magnetoencephalography (MEG) systems, also the Hamburg Biosusceptometer facility (Ferritometer: BTi, USA) is making use of two SQUID detection channels and its properties have been described in detail elsewhere (6). Patients coupled to the instrument by a flexible water membrane, are lowered dynamically on a wooden bed from the closest distance of 2.5 to 9.5 cm in a non-homogeneous magnetic field from 25 mt down to less than 1 mt, thus, a selected region of the body is magnetized including the iron in the liver. As most biological tissue behaves diamagnetically like water in a magnetic field, only the paramagnetic hemosiderin/ferritin iron complexes affect the magnetization change during the bed travel. For data analysis, SQUID voltages are fitted simultaneously to the flux integrals of ellipsoidal liver or spleen and overlying spherical thorax geometries assessed by bed-side sonography and scaled by their unknown magnetic volume susceptibilities (7). Liver iron concentrations (LIC) are calculated from the specific ferritin iron susceptibility χ Ferritin = [SI/(µg Fe/g liver )]. BLS is based on a physical calibration by the measurement of an object with well-known geometry and magnetic volume susceptibility like a water half-space with χ water = [SI] versus χ air = [SI] equivalent to 5873 µg Fe/cm 3. The clinical verification of the non-invasive BLS method was performed by comparing the in vivo results as [µg/g liver ] with the physico-chemical determination 33

37 of total, ferritin and hemosiderin iron as [µg/g wet weight ] by atomic absorption spectroscopy (AAS) in liver biopsies of 40 patients with genetic hemochromatosis (8,9) as shown in figure 1. Liver biopsies in patients with ß-thalassemia major were performed as fine needle biopsies giving rise to constraints in the biopsy weight (m dry weight > 0.5 mg and the iron content was determined as [µg/g dry weight ]. From the water content of normal liver tissue of about 71% a drying factor of 3.46 is derived, from liver volume estimation by sonographic scanning a mean enlargement factor of about 1.4 has been found. Thus, a total drying factor of 5 was assumed for liver biopsies "dry-weight" (n = 80) for comparison with the in vivo results from BLS on the same scale (figure 1). In principle, BLS should be superior to the physicochemical quantitation of iron in liver biopsy samples due to the assessment of larger, more representative liver portions. Only a poor correlation could be achieved in the thalassemia patients (R 2 = 0.63) in contrast to patients with genetic hemochromatosis (R 2 = 0.96). The resulting 95% prediction range in figure 1 shows this difference even more clearly. Thus, liver biopsies allow a quantification of iron only within a mean error range of 2800 µg/g wet weight for thalassemic patients and within 1300 µg/g wet weight for hemochromatotic patients, whereas the patient related error for BLS is between 50 and 300 µg/g liver (7). Results and discussion Patients with ß-thalassemia major (n=596) were by far the largest group of patients with iron overload from regular blood transfusions (LIC{95%}: µg/g liver ), followed by patients homozygous for genetic hemochromatosis (n=142; LIC{95%}: µg/g liver ). Serum ferritin is a standard laboratory parameter in the monitoring of iron overload at almost all thalassemia centers around the world. There is no doubt about the benefit of this parameter in patients with subnormal or normal iron stores. In iron overload states the two iron pools (reticulo-endothelial system, hepatic iron stores) may influence the serum ferritin value in an individual manner. Moreover, acute or chronic inflammation processes indicated by the presence of hepatitis C virus infection (HCV) or by elevated serum levels of the liver enzyme ALT, usually increase the serum ferritin level. Although, a highly significant correlation between LIC and SF was found by different authors and also in this work, only a poor prediction range for LIC estimation could be derived (4). For the group of patients with ß-thalassemia major a correlation coefficient of R=0.69 (p<10-3 ) was found for those patients positive for HCV and no significant difference (R=0.71) to those patients tested negative for HCV infection. A typical serum ferritin value at 1000 µg/l allows the prediction of LIC only within a 95% range from 150 to 3100 µg/g liver. It is known that ex-thalassemic patients after bone LIC by biopsy [æg/g-w et weight] LIC by SQUID biosusceptometry [æg/g-li ver] Figure 1. Liver iron concentration (LIC) in patients with thalassemia major (crosses) and genetic hemochromatosis (circles) from chemical quantification in biopsies and biomagnetic measurements: linear regression with 95% prediction range, regression coefficient a = 1.05±0.05, and coefficient of determination R 2 = 0.63 for thalassemia major (solid lines) and a = 1.01±0.02, R 2 = 0.96 for hemochromatosis patients (dash-dot lines). marrow transplantation have relatively lower serum ferritin levels than patients with ß-thalassemia major at the same LIC value (10). Patients of different thalassemic traits were investigated with respect to the logarithmic correlation between SF and LIC in table 1. All correlations were highly significant at p <10-3. Significant differences could be observed between patients with ß-thalassemia major and patients of other thalassemic traits. Especially, the correlation of SF with LIC in patients with ß-thalassemia intermedia was steeper and similar to ex-thalassemics after BMT and to that of patients with genetic hemochromatosis for comparison (9). As many thalassemic patients are nowadays treated with the oral chelator deferiprone (DFP, former name L1) instead of the standard treatment by daily subcutaneous infusions of deferoxamine (DFO), the problem of differences in the serum ferritin response to the size of non-heme iron stores under different chelator treatment regimen may be raised. Comparing only thalassemic patients who were treated initially with DFO and thereafter with DFP, a clear difference was observed with relatively smaller serum ferritin values at liver iron concentrations below 2000 µg/g liver (table 1). In conclusion, SQUID biomagnetic liver susceptometry seems to be less affected by an uneven iron distribution than the iron quantification in liver biopsies of patients with ß-thalassemia and may serve as the reference standard of primary choice. Monitoring iron overload by BLS is shown to be far superior to the standard laboratory parameter serum ferritin in nearly all thalassemic patients with mild or severe iron overload. In other iron loading anemias like aplastic anemia, Diamond Blackfan syndrome, myelodysplastic syndrome, but also in patients after bone marrow or stem cell transplantation (ex-thalassemia or exleukemia), adverse effects from liver siderosis are often underestimated for lack of clear criteria for the initiation of an iron depletion therapy. 34

38 Table 1. Statistical results in patients of different thalassemic traits and in patients with genetic hemochromatosis for comparison: antilogarith means and correlation parameters between serum ferritin (SF) and liver iron concentration (LIC) from SQUID biosusceptometry SF = a 0 LIC a1. patient group n SF LIC SF/LIC R a 0 ± a 0 a 1 ± a 1 [µg/l] [µg/g liver] [µg/l] [(µg/l)/ (µg/g liver)] ß-thalassemia major (DFO) ± ± 0.07 ß-thalassemia major (DFP) ± ± 0.07 ß-thalassemia intermedia ± ± 0.24 ex-ß-thal. after BMT ± ± 0.19 sickle c. / ß-thalassemia ± ± 0.12 ex-leukemia a. BMT/SCT ± ± 0.13 gen. hemochromatosis ± ± 0.11 References 1. Modell B, Berdoukas V. The clinical approach to thalassemia. London: Grune & Stratton, Kaltwasser JP, Gottschalk R, Schalk KP, Hartl W. Noninvasive quantitation of liver iron-overload by magnetic resonance imaging. Br J Haematol 1990; 74: Farrell DE, Tripp JH, Zanzucchi PE, Harris JW, Brittenham GM, Muir WA. Magnetic measurement of human iron stores. IEEE Trans Magn 1980; MAG-16: Brittenham GN, Cohen AR, McLaren CE, et al. Hepatic iron stores and plasma ferritin concentration in patients with sickle cell anemia and thalassemia major. Am J Hematol 1993; 42: Fischer R, Tiemann CD, Engelhardt R, et al. Assessment of iron stores in children with transfusion siderosis by biomagnetic liver susceptometry. Am J Hematol 1999; 60: Paulson DN, Fagaly RL, Toussaint RM, Fischer R. Biomagnetic susceptometer with SQUID instrumentation. IEEE Trans Magn 1991; MAG-27: Fischer R. Liver iron susceptometry. In: Andrae W and Nowak H (eds). Magnetism in Medicine: A Handbook. Berlin: Wiley-VCH, 1998; Fischer R, Engelhardt R, Nielsen P, et al. Liver iron quantification in the diagnosis and therapy control of iron overload patients. In: Hoke M, Erné SN, Okada YC, Romani GL (eds): Advances in Biomagnetism '91. Amsterdam: Elsevier, 1992; Nielsen P, Fischer R, Engelhardt R, et al. Neue Möglichkeiten in der Diagnose der hereditären Hämochromatose. Dt Ärztebl 1998; 95: A Fischer R, Nielsen P, Dürken M, et al. The method of biomagnetic liver susceptometry in the follow-up of thalassemic patients after BMT. Bone Marrow Transpl 1997; 19 (suppl. 2):

39 Aantekeningen 36

40 IJzerstapeling: weefselschade en orgaanfunctie H.G. KREEFTENBERG Inwendige Geneeskunde, Academisch Ziekenhuis, Groningen Hoewel elementair ijzer in fysiologisch opzicht onmisbaar is voor het instant houden van het leven is het in biochemisch opzicht een potentieel gevaar voor de weefsels. Netjes gebonden aan eiwitten kan het echter geen kwaad, bijvoorbeeld aan transferrine ten behoeve van het transport in de circulatie en de uitwisseling met cellen en weefsels. Of in hemoglobine en myoglobine voor zuurstof transport en leverantie. Een reservevoorraad ligt, bij de mens 0,5 2,5 g, veilig opgeslagen in apoferritine moleculen met een mantel bestaande uit 24 subunits. Het dient als cellulair compartiment om mee uit te wisselen om te kunnen voldoen aan de voortdurende vraag om opslag en levering. De voorraad wordt nauwkeurig op peil gehouden door een terugkoppeling op en regulatie van de voedselijzer absorptie in de darmmucosa. In het normale geval is het verlies per dag zeer gering (1-2 mg). Bij abnormaal verlies, bijvoorbeeld in de vorm van bloed, kan de voorraad aangesproken worden en de absorptie verhoogd. Er is echter geen regulatie van de uitscheiding. Dit betekent dat bij een foutief verhoogde afstelling van de opname in de darm, zoals bij hemochromatose, de opslagcapaciteit vergroot moet worden door toename van de hoeveelheid ferritine. Na verloop van jaren leidt dit tot een overlading van de cellen met ijzer en wordt de capaciteit van veilige opslag overschreden, en zal de cytoprotectie tekort schieten met geleidelijk toenemende cel- en weefselschade. De bedoeling van deze voordracht is om eerst basale mechanismen van de cellulaire ijzertoxiciteit te bespreken en daarna de schade in de diverse organen en de klinische gevolgen voor de functie te behandelen. Weefselschade Er zijn talrijke experimentele gegevens die er op wijzen dat bij een ijzerovermaat met name laagmoleculaire non-transferrine-gebonden ijzerverbindingen de vorming van zuurstofradicalen katalyseert, die op hun beurt weer lipide en hydroxyl radicalen genereren (1,2). Daarbij vindt o.a. oxidatieve beschadiging van lysosomale lipiden plaats waardoor de functie van de lysosomen nadelig beïnvloed wordt en de fragiliteit toeneemt. Ook de functie van andere celorganellen kan verminderd zijn, zoals in het endoplasmatisch reticulum de microsomale cytochroom- P450 capaciteit of in mitochondriën de ademhalingsketen en de energieproductie (ATP). Uiteindelijk resulteert deze lipiden oxidatie en oxidant stress in ernstige celbeschadiging en celdood en ontstaat door inductie van de collageensynthese fibrose. Een andere belangrijk gevolg is dat ijzerstapeling beschadiging geeft van DNA met waarschijnlijk daardoor een verhoogde kans op een neoplasma (3). Voor de lever is dit zeker het geval, het hepatocellulair carcinoom is één van de belangrijkste doodsoorzaken bij een lang bestaande hemochromatose met cirrose. Veel is gespeculeerd over een grotere kans op het krijgen van andere tumoren. Bij dierproeven is dit wel, maar bij de mens tot dusver nog niet ondubbelzinnig aangetoond. Klinisch spectrum van de ijzerstapeling Hemochromatose is in zijn klassieke vorm het voorbeeld van orgaanschade die kan ontstaan door een overmatige ijzerstapeling ten gevolge van de inadequate verhoogde absorptie in de darm en het ontbreken van een voldoende eliminatiecapaciteit. Het beeld dat zelfs in deze eeuw nog menig medicus voor ogen staat is dat van de "diabète bronzé" met de klassieke trias van levercirrose, pancreasfibrose met diabetes, en hyperpigmentatie van de huid. Maar ook is het gelukkig zo dat door de diagnostische mogelijkheden en vroeg ingestelde therapie steeds minder patiënten in dit stadium worden aangetroffen. Familieonderzoek of het (bij toeval) vinden van een verhoogd serumijzer of ferritine zijn dan meestal richtinggevend (4,5,6). Vaak zijn de klinische verschijnselen de eerste decennia nog niet aanwezig, ondanks dat reeds fibrose of cirrose van de lever aanwezig kunnen zijn. In onze eigen populatie van hemochromatose patiënten waren, ook in het precirrotische stadium, gewrichtsklachten en/of moeheid in meer dan de helft van de gevallen de presenterende symptomen. Er waren maar enkele patiënten met hypogonadisme of een ernstige infectie met yersinia enterocolitica. Slechts zelden was er sprake van een gedecompenseerde levercirrose of zuiver op ijzerstapeling berustende cardiale symptomen. In dit opzicht is het goed te bedenken, dat op de leeftijd waarop klinische verschijnselen optreden vaak andere factoren, bijvoorbeeld atherosclerose of diabetes mellitus, aan de comorbiditeit bijdragen. Ook bij andere categorieën patiënten, zoals die met secundaire ijzerstapeling, ontstaan afwijkingen (7). Meestal komen deze al eerder onder medische aandacht. Bekend is de polytransfusée, waarbij de overmaat ijzer eerst in het reticulo-endotheliale systeem gestapeld wordt en aanvankelijk tot relatief weinig schade leidt. Pas na een herverdeling van dit ijzer naar de parenchymale levercellen, de spill-over, ontstaan fibrose en cirrose. De frequentste oorzaak van secundaire ijzerstapeling is beta-thalassemia major, die al op de kinderleeftijd aanleiding geeft tot multipele ernstige orgaanfunctiestoornissen, met name van lever en 37

41 hart maar ook endocrien. Hier is de ineffectieve erytropoiese de belangrijkste stimulans tot een verhoogde absorptie van ijzer uit het voedsel en dragen eventuele bloedtransfusies nog verder bij aan de schade. Ook bij enkele congenitale en verkregen vormen van dyserytropoietische, sideroblastische en hemolytische anemie wordt stapeling van ijzer gezien. Verder is bij porfyria cutanea tarda (PCT), een afwijking in de porfyrinesynthese door een verkregen of een congenitale verlaagde activiteit van het (lever)-uroporfyrinogeendecarboxylase, het leverijzer bij meer dan 60% van de patiënten verhoogd. Klinisch kenmerkt het zich door lichtgevoeligheid van de huid met de vorming van ontsierende vesico-bulleuze lesies met restverschijnselen als alopecia, scleroderma en verlittekening. In sommige series met de sporadische vorm van PCT werd er een associatie gevonden met de C282Y mutatie, een aanwijzing dat hierbij ook hemochromatose (mede) in het spel is (7,8). Lever Bij hemochromatose komt bij een toegenomen absorptie in de darm het ijzer in eerste instantie aan in de lever. Het wordt dan eerst in de hepatocyten van de periportale gebieden (zone 1) afgezet, later ook in zone 2 en 3 (rond de centrale vene). Bij ernstige stapeling is er ook ijzer te zien in de galgangen. Het in principe wateroplosbare ferritine ondervindt degradatie en aggregatie tot het onoplosbare hemosiderine. Mogelijk speelt ook hier het non-transferrine ijzer een belangrijke rol bij de verhoogde depositie. Hoe meer het leverijzer toeneemt en hoe langer de lever aan deze hoeveelheid is blootgesteld, des te groter de kans op het ontstaan van cirrose. Er zijn aanwijzingen dat bij "gewone" hemochromatose bij een leverijzerwaarde van 400 mmol/kgdw altijd cirrose aanwezig is (10). Als er echter ook andere hepatotoxische factoren aanwezig zijn zoals alcohol, steatose, hepatitis B en C of PCT ligt deze waarde waarschijnlijk aanzienlijk lager (11,4,8,9). Het is uit prognostische overwegingen belangrijk om vast te stellen of er al sprake is van cirrose. Dit is een reden om bij een verhoogd leverijzer wel over histologie te beschikken. Het is op verschillende manieren mogelijk kwantitatieve informatie te krijgen. Het serum ferritine toont een redelijke correlatie, maar het kan verhoogd zijn door andere oorzaken. Non-invasieve bepaling van het leverijzer met MRI of SQUID zou de volgende stap kunnen zijn, om al of niet te besluiten een biopt te doen om fibrose of cirrose uit te sluiten of aan te tonen. Recent is het ons gelukt via MRI het leverijzer ook kwantitatief en nauwkeurig in de range van normaal tot licht verhoogd te bepalen. Wij laten dit onderzoek daarom altijd vooraf gaan aan een eventuele leverbiopsie (12). Bij onbehandelde patiënten met PCT bevindt zich net als bij idopathische familiaire hemochromatose een toegenomen hoeveelheid ijzer als ferritine in de hepatocyten, samen met kristallijn porfyrine. Het is vooral gelocaliseerd in zone 1 van de Rappaport acini ("periportaal"). De schade die histopathologisch wordt gezien kan variëren van steatose, portale ontsteking en siderose tot een uitgesproken fibrose en cirrose (7). Hart In experimenteel opzicht is de afgelopen jaren veel bekend geworden over de rol van ijzer op de myocardfunctie, met name op het ontstaan van reperfusieschade door zuurstofradicalen met lipidenoxidatie bij ischemisch hartlijden. De aanwezigheid van een overmaat ijzer in de myocyten, vooral die van de ventrikel, laat in de beginfase opvallend weinig ontsteking of fibrose zien. Het betreft dan vooral functionele effecten met verlies van contractiliteit en verandering van de celmembraanpotentiaal (13). In het algemeen ontstaan bij hemochromatose pas laat in het verloop van de ziekte cardiale symptomen. Bij kinderen met thalassemie of juveniele hemochromatose ligt dit anders, daar kan al op jeugdige leeftijd een hartfalen ontstaan, alhoewel door de tijdige toepassing van chelatietherapie en aderlatingstherapie een aanzienlijke winst is bereikt (14). Opmerkelijk is dat er in eerste instantie vooral een diastolische dysfunctie aanwezig is, dus een restrictie in de vullingsfase, die tot longstuwing aanleiding kan geven zonder dat dilatatie van de linker ventrikel aanwezig is. Zowel de structurele als de functionele gevolgen van de ijzerstapeling in het myocard kunnen sterk verbeteren na het verwijderen van de ijzerovermaat. Huid Diffuse hyperpigmentatie van de huid, het meest uitgesproken van de aan licht blootgestelde delen, is vanouds een laat, maar opvallend kenmerk. De kleur wordt omschreven als metaalgrijs, bruin of gemengd. Opvallend is het snelle verdwijnen ervan bij het instellen van de aderlatingstherapie. De kleur wordt echter niet primair veroorzaakt door een sterke ijzerstapeling in de huid, maar door een toename van melanocyten en melanine in de basale laag van de epidermis (15). IJzerpigment is vooral te zien in en rond de zweetklieren. De oorzaak van de melanosis ligt niet in bijnierinsufficiëntie of een verhoogde MSH productie, maar is een gevolg van locale stimulatie door ijzer en UV-licht. Andere huidafwijkingen die vaker gezien worden bij gevorderde hemochromatose betreffen atrofie, ichthyosis, alopecia en koilonychia. Uiteraard kunnen bij levercirrose ook spider nevi en erythema palmare gevonden worden. Gewrichten Arthropathie is een vroeg symptoom bij hemochromatose dat steeds vaker een sleutel blijkt te zijn voor het stellen van de diagnose (16). Het betreft meestal pijnklachten van de tweede en derde straal van de vingers aan MCP- en PIPgewrichten, maar ook de grotere gewrichten kunnen aangedaan zijn. Meestal is er intracellulaire afzetting van ijzer in synovia en kraakbeen waardoor chondrocalcinosis en degeneratieve veranderingen ontstaan. Op de röntgenfoto zijn in ongeveer de helft van de gevallen ook degeneratieve afwij- 38

42 kingen te zien, meestal beginnend met subchondrale cysten, dan gewrichtsspleetvernauwing en vaak ook ontkalking van het bot. Het beeld lijkt het meest op arthrose en actieve arthritis is zeldzaam. Helaas geeft aderlatingstherapie meestal weinig verbetering en soms zelfs verergering van de klachten. Op zich wordt de levensverwachting niet ongunstig beïnvloed. Endocriene organen Het gemakkelijkst is om hierbij een verdeling te maken in diabetes mellitus en niet-diabetische endocrinopathie. Diabetes mellitus Er is een duidelijke associatie tussen hemochromatose en diabetes mellitus. Patiënten met diabetes en hemochromatose hebben in bepaalde series wel twee maal zoveel mobiliseerbaar ijzer dan niet-diabetici. Dus de glucose-intolerantie lijkt gerelateerd aan de ijzerovermaat, want in de groep precirrotische hemochromatose is het voorkomen van diabetes mellitus aanzienlijk lager (15-20 %). De oorzaak ligt waarschijnlijk in het pancreas, waar het ijzer interfereert met de insulineresponse. Maar ook het toegenomen leverijzer en later de levercirrose dragen bij aan de diabetes door een toename van de perifere insulineresistentie met in de beginfase hyperinsulinemie (17). De uiteindelijke schade aan de betacellen door het selectief gestapelde ijzer is grotendeels irreversibel. Het moge duidelijk zijn dat de levensverwachting van deze groep patiënten verminderd is. Overige endocriene afwijkingen Na diabetes mellitus is hypogonadisme de meest voorkomende hormonale afwijking bij hemochromatosis. Vooral bij de juveniele vorm is infertiliteit, amenorrhoea of impotentie regelmatig de presenterende klacht, maar ook bij de volwassen vorm kan dit in een laat stadium aanwezig zijn (14). Bij de man zijn de klinische verschijnselen zichtbaar in de vorm van een veranderde vetverdeling, verlies van pubisbeharing, gynecomastie en testisatrofie. Veel discussie betreft de vraag of ijzerdepositie in de organen op zich hiervoor verantwoordelijk is. De uitgebreide stapeling in bijnier, schildklier of bijschildklier leidt bijvoorbeeld slechts zelden tot ernstig functieverlies, hoewel het voor de hand ligt te veronderstellen dat de mate van hormonale dysfunctie samen moet hangen met de mate van ijzerstapeling. Een rechtstreeks verband is echter nooit aangetoond. Wel zijn de endocriene stoornissen bij uitstek aanwezig bij ernstige vormen van ijzerstapeling, met name bij de juveniele vorm van hemochromatose en bij thalassemie (18,19,20). Het gaat dan vooral om de hypofyse-gonaden as, prolactine en groeihormoon. In mindere mate betreft het de schildklier, en vrijwel nooit de hypofyse-bijnier as. De primaire afwijkingen zijn toch vooral hypothalaamhypofysair gelocaliseerd, de eindorganen op zich zijn veel minder vaak aangedaan (21,22). Na verwijdering van de overmaat ijzer blijkt helaas de reversibiliteit maar zeer beperkt te zijn, maar is met name bij jonge mensen niet uitgesloten. In de meeste gevallen van hypogonadisme zal bij de vrouw substitutie met een oraal oestrogeen en progestageen, en bij de man parenterale of orale substitutie met testosteron nodig zijn, mede omdat als belangrijk neveneffect van hypogonadisme osteoporose ontstaat ten gevolge van een verhoogde botafbraak door osteoclastenactiviteit. Samenvatting Vrije radicalen spelen waarschijnlijk een hoofdrol bij het ontstaan van de cel- en weefselschade bij ijzerstapeling omdat ijzer een sterke pro-oxidantwerking heeft. Met name worden de cellulaire lipiden, eiwitten, koolhydraten en nucleïnezuren aangetast. De cytoprotectieve mechanismen als scavengers, antioxidanten en andere herstelprocessen worden dan overruled waardoor de functie en integriteit van de cel worden aangetast. Klinisch betekent het dat vooral de lever het eerste orgaan is dat wordt aangedaan, met het ontstaan van een (meestal stille) levercirrose. Vroege ziekteverschijnselen die eventueel voorkomen zijn vermoeidheid of gewrichtsklachten. In een later stadium komen ook cardiale afwijkingen en endocrinopathie, met name meestal niet reversibel secundair hypogonadisme en osteoporose, en bij kinderen ook groeistoornissen. Op den duur ontstaat bij de aanwezigheid van levercirrose een sterk verhoogde kans op hepatocellulair carcinoom. Het is duidelijk dat door een tijdige diagnose en therapie ernstige schade voorkomen kan worden, waardoor de prognose, zeker in het geval van hemochromatose, uitstekend is. Literatuur 1. Britton RS. Mechanisms of iron toxicity. In: Barton JC and Edwards CQ, eds. Hemochromatosis genetics, pathophysiology, diagnosis, and treatment. Cambridge: University Press; 2000: McCord JM. Iron, free radicals, and oxidative injury. Sem Hematol 1998; 35: Deugnier Y, Loreal O. Iron as a carcinogen. In: Barton JC and Edwards CQ, eds. Hemochromatosis genetics, pathophysiology, diagnosis, and treatment. Cambridge: Univ Press; 2000: Brissot P. Clinical Spectrum of hepatic disease in hemochromatosis. In: Barton JC and Edwards CQ, eds. Hemochromatosis genetics, pathophysiology, diagnosis, and treatment. Cambridge: Univ Press; 2000: Bothwell ThH, MacPhail AP. Hereditary hemochromatosis: etiologic, pathologic, and clinical aspects. Sem Hematol 1998; 35: Kreeftenberg HG. Primaire en secundaire ijzerstapeling: diagnostiek en behandeling. Tijdschr NVKC 1993; 18: Bottomley SS. Secondary iron overload disorders. Sem Hematol 1998; 35: Roberts AG, Whatley SD, Nicklin S et al. The frequency of hemochromatosis-associated alleles is increased in British patients with sporadic porphyria cutanea tarda. Hepatology 1997; 25: Santos M, Clevers HC, Marx JJM. Mutations of the hereditary hemochromatosis candidate gene HLA-H in porphyria cutanea tarda. N Engl J Med 1997; 336:

43 10. Basset ML, Halliday JW, Powell LW. Value of hepatic iron measurements in early hemochromatosis and determination of the critical iron level associated with fibrosis. Hepatology 1986; 6: Baynes RD. Interactions of alcohol, iron and hemochromatosis. In: Barton JC and Edwards CQ, eds. Hemochromatosis genetics, pathophysiology, diagnosis, and treatment. Cambridge: Univ Press; 2000: Kreeftenberg HG jr, Mooyaart EL, Huizenga JR, Sluiter WJ, Kreeftenberg HG sr. Quantification of liver iron concentration with magnetic resonance imaging by combining T1-, T2-weighted spin echo sequences and a gradient echo sequence. Neth J Med 2000; 56: Muhlestein JB. Cardiac abnormalities in hemochromatosis. In: Barton JC and Edwards CQ, eds. Hemochromatosis genetics, pathophysiology, diagnosis, and treatment. Cambridge: Univ Press; 2000: Kelly AL, Rhodes DA, Roland JM, Schofield P, Cox TM. Hereditary juvenile haemochromatosis: a genetically heterogeneous life-threatining iron-storage disease. Q J Med 1998; 91: Chevrant-Breton J. Cutaneous manifestations in hemochromatosis. In: Barton JC and Edwards CQ, eds. Hemochromatosis genetics, pathophysiology, diagnosis, and treatment. Cambridge: Univ Press; 2000: Rull M, Schumacher RH jr. The arthropathy of hemochromatosis. In: Barton JC and Edwards CQ, eds. Hemochromatosis genetics, pathophysiology, diagnosis, and treatment. Cambridge: Univ Press; 2000: Strohmeyer G, Niederau C. Diabetes mellitus and hemochromatosis. In: Barton JC and Edwards CQ, eds. Hemochromatosis genetics, pathophysiology, diagnosis, and treatment. Cambridge: Univ Press; 2000: Oerter KE, Kamp GE, Munson PJ et al. Multiple hormone deficiencies in children with hemochromatosis. J Endocrinol Metab 1993; 76: Brandle M, Galeazzi RL, Morant R, Oesterle M. Osteopenie bei beta-thalassaemia maior. Schweiz Med Wochenschr 1996; 126: Kattamis ChrA, Kattamis AC. Management of thalassemias: growth and development, hormone substitution, vitamin supplementation, and vaccination. Sem Hematol 1995; 32: Walsh CH. Non-diabetic endocrinopathy in hemochromatosis. In: Barton JC and Edwards CQ, eds. Hemochromatosis genetics, pathophysiology, diagnosis, and treatment. Cambridge: Univ Press; 2000: Kaltwasser JP. Juvenile hemochromatosis. In: Barton JC and Edwards CQ, eds. Hemochromatosis genetics, pathophysiology, diagnosis, and treatment. Cambridge: Univ Press; 2000:

44 Aantekeningen 41

45 Aantekeningen 42

46 De behandeling van ijzerstapeling met deferoxamine bij kinderen I.M. APPEL Kindergeneeskunde, Sophia Kinderziekenhuis, Rotterdam Chelatietherapie met behulp van deferoxamine (Desferal ) biedt de mogelijkheid om de complicaties van ijzerstapeling te beperken. Op de kinderleeftijd worden we hiermee in acute situaties geconfronteerd wanneer een kind zich te goede heeft gedaan aan een pot met ijzertabletten, zeker niet voor hem/haar bedoeld. Een heel ander probleem vormt de ijzerstapeling die optreedt ten gevolge van een chronisch intensief transfusiebeleid met gefiltreerd erytrocyten concentraat. De orgaanschade die door een teveel aan niet aan transferrine gebonden ijzer wordt veroorzaakt is door de vorige spreker behandeld. De werking van Desferal berust hierop dat deferoxaminesilaat een chelaatvormende stof is die vooral met driewaardige ijzer- en aluminiumionen complexen vormt. De affiniteit voor tweewaardige ionen is veel geringer. Dankzij deze eigenschap kan Desferal ijzer, hetzij in vrije vorm, of uit de ijzer bevattende lichaamseiwitten ferritine en hemosiderine opnemen en daarmee het ijzercomplex ferrioxamine vormen. Dit complex wordt volledig uitgescheiden met de urine en de faeces en vermindert hierdoor de pathologische ijzerophoping in de organen. Desferal verwijdert echter niet ijzer uit transferrine, hemoglobine of andere hemine bevattende stoffen, zoals myoglobinen en ijzerhoudende enzymen. Door de slechte absorptie via de tractus digestivus is men aangewezen op parenterale toediening. Een korte T1/2 van 6 uur maakt bovendien langdurige blootstelling aan dit middel noodzakelijk om voldoende ijzerverlies te kunnen garanderen. Acute ijzerintoxicatie 50 tot 60 keer per jaar komt bij het Vergiftigingscentrum van het RIVM een melding van een acute ijzerintoxicatie bij een kind binnen. Dit betreft lang niet altijd ernstige intoxicaties. Hiervan spreken we wanneer een dosis van 20 mg/kg elementair ijzer is ingenomen, leidend tot een plasmaspiegel van 2 mg/l Fe 2+. Bij ernstige systemische toxiciteit dient na maagspoelen 5-10 gram Desferal opgelost in water in de maag achter te worden gelaten. Dit zal het vrije ijzer in de darm binden en vervolgens met de ontlasting uitgescheiden worden. Absorptie zal bijna niet optreden. Indien binnen 6 uur na ingestie een metabole ontregeling is ontstaan, dan wel de serumijzerconcentratie de totale ijzerbindingscapaciteit overtreft of de serumijzerconcentratie >3,5 mg/l bedraagt, wordt Desferal behandeling intramusculair (20 mg/kg à 4-12 uur, maximaal 6 g/dag) dan wel continu intraveneus geadviseerd (1 g, maximale inloopsnelheid 15 mg/kg/uur, maximaal 180 mg/kg/24 uur, nooit meer dan totaal 6 g/dag). Afhankelijk van de ernst van de intoxicatie kan blijvende restschade aan verschillende organen optreden. IJzerstapeling t.g.v. hypertransfusiebeleid De grote vooruitgang in de behandeling van een aantal hemoglobinopathieën en bijvoorbeeld van de Blackfan Diamond anemie, de pure red cell anemias en andere aplasieën, is de laatste dertig jaar terug te voeren op de mogelijkheid van het regelmatig kunnen transfunderen met erytrocytenconcentraat. Hierdoor worden de complicaties van de anemieën voorkomen maar, zoals bij de hemoglobinopathieën, zal ook een halt worden toegeroepen aan de ineffectieve en de extramedullaire hematopoiese, die een normale groei en ontwikkeling van deze kinderen ernstig belemmerde. De meeste data over de implicaties van een hoog transfusiebeleid zijn beschikbaar over de patiëntengroep met een homozygote β-thalassemie. Vandaar dat we ons hier zullen beperken tot het bespreken van deze groep. De beslissing om tot een hoog transfusiebeleid over te gaan impliceert dat er gestreefd wordt naar een minimaal hemoglobine gehalte van 6 mmol/l voorafgaande aan elke transfusie. Dit resulteert in een transfusie met gefiltreerd, c, E en K compatibel erytrocytenconcentraat om de 3 à 4 weken. Waar de kinderen met een homozygote β thalassemie vroeger slechts ongeveer 5 jaar oud werden, ligt de levensverwachting van deze patiëntengroep nu rond de 40 jaar (1). De winst van de transfusies leidt echter direct tot een volgend probleem: de ijzerstapeling. In de jaren 60 bleek dat kinderen na ± 10 jaar transfusies overleden aan ernstig hartfalen ten gevolge van cardiale ijzerstapeling. De noodzaak van ontijzeren was duidelijk. Na studies met bolus intramusculaire Desferal injecties en zelfs chronisch intramusculair toegediend Desferal, verschenen in de jaren 80 studies over intraveneus en subcutaan toegediend Desferal. Immers de complicaties die bij thalassemie patiënten optraden t.g.v. de ijzeroverload bleken zeer groot: - Na linker ventrikel hypertrofie met geleidingsstoornissen treedt hartfalen op op basis van cardiale fibrose. 15 jaar efficiënte ontijzeringstherapie heeft de kans op ernstig hartlijden verminderd van 91% tot <20% (2). 43

47 - Portale leverfibrose treedt al op na 2 jaar intensieve transfusietherapie. Indien er ook nog sprake is van een hepatitis C infectie (immers 40% van de thalassemie patiënten heeft anti HCV antilichamen, >50% lijdt aan een chronische hepatitis C) wordt de kans op complicatie alleen maar groter. Bovendien zal door de chronische infectie het ferritine gehalte nog verder oplopen. - De invloed op het endocriene systeem manifesteert zich in de vorm van een hypogonadotroop hypogonadisme, een diabetes mellitus of een (overigens irreversibele) groeihormoon deficiëntie. Chelatietherapie heeft bewezen de fertiliteit te verbeteren (3) en de kans op suikerintolerantie duidelijk te verminderen (4). Hoewel duidelijk was geworden dat Desferal een belangrijke bijdrage leverde aan het voorkomen van complicaties van het hoge transfusiebeleid, bleek dat ook Desferal zelf tot toxiciteit aanleiding kan geven. Dit leidde tot een aantal cruciale vragen: 1. Wat is een goede maat voor de ijzerstapeling i.c. voor de totale hoeveelheid lichaamsijzer? 2. Wanneer moet de ontijzeringsbehandeling gestart worden en hoe? 3. Waar ligt de balans tussen een effectieve ontijzeringsbehandeling en acceptabele Desferal toxiciteit? 4. Hoe bereikt men een maximale compliance van de patiënten? Wat is een goede maat voor de totale hoeveelheid lichaamsijzer? De meest gehanteerde maar indirecte manier om een indruk te krijgen van de hoeveelheid lichaamsijzer is de ferritine waarde. Ferritine zou een redelijke maat zijn voor het met ijzer beladen intracellulair opgeslagen ferritine. Als vuistregel wordt gehanteerd dat 1 µg/l ferritine in serum correspondeert met 8 mg opgeslagen ijzer. Maar slechts 15% van de totale hoeveelheid ijzer ligt opgeslagen in ferritine, 70% van het lichaamsijzer zit gekoppeld aan haem, myoglobine draagt 5% van het lichaamsijzer, een reeks andere cellen (bijv. enzymen) heeft ook ijzer voor hun metabolisme nodig (10%), en een zeer kleine hoeveelheid van 0,1% is gebonden aan transferrine. Het moge duidelijk zijn dat de parameter ferritine bovendien nog, onafhankelijk van de totale hoeveelheid lichaamsijzer, beïnvloed wordt door bijvoorbeeld koorts en infectie, leverschade, hemolyse, vitamine C deficiëntie, sommige maligniteiten enz. Toch blijkt in de praktijk het ferritine gehalte gehanteerd te worden als maat voor de totale hoeveelheid lichaamsijzer. Ook de bepaling van een 24-uurs uitscheiding van ijzer in de urine blijkt een slechte correlatie te hebben met de werkelijke hoeveelheid lichaamsijzer. De meest specifieke en sensitieve manier om geïnformeerd te raken is middels een leverbiopsie (5). De leverijzer concentratie is goed kwantificeerbaar in µmol per gram lever (nat gewicht), daarnaast levert de histologie informatie over de wijze van ijzerstapeling binnen de hepatocyten en de Kupffer cellen en natuurlijk over de mate van ontsteking, fibrose of cirrose. Het routinematig uitvoeren van leverbiopsieën bij kinderen met een thalassemie is geen sine cure. Een recente studie van Papakonstantinou (6) wijst op de mogelijkheid van T2 metingen met de MRI. Hij toont een zeer fraaie correlatie aan (r=0,94) tussen de T2 metingen en het leverijzergehalte, terwijl er slechts een matige correlatie (r=0,72) bestond tussen het leverijzergehalte en het serum ferritine. Het serum ferritine gehalte is vooralsnog de parameter die om praktische redenen wordt gehanteerd om een indruk te krijgen van het lichaamsijzergehalte. Van belang is welke mate van ijzerstapeling geaccepteerd kan worden. Er zijn geen prospectieve studies bekend naar de minst schadelijke ijzerload. Bij hemochromatose patiënten is aangetoond dat een hogere ijzerload lijdt tot ernstiger toxiciteit (7). Uit deze studies bleek dat een leverijzer gehalte van µmol/g lever, nat gewicht, gevonden wordt bij heterozygote hemochromatose patiënten zonder dat deze last hadden van enige complicatie gerelateerd aan de ijzerstapeling (8). Ook hier bleek het serumferritine gehalte een veel minder betrouwbare maat voor de ijzerstapeling te zijn. Als handvat noemt men een ferritine waarde van 2500 µg/l als toelaatbare maximale waarde. Wanneer moet de ontijzeringsbehandeling gestart worden en hoe? Door berichten van abnormale lengtegroei en metafysaire dysplasieën bij jonge kinderen (<3 jaar) die al intensief met Desferal ontijzerd werden (9) is terughoudendheid geboden bij het op te jonge leeftijd starten van chelatietherapie. Een aangepaste ontijzeringsbehandeling valt dan te overwegen. In Nederland worden kinderen die ingesteld staan op een hoog transfusiebeleid sinds het begin van de jaren tachtig regulier met subcutaan toegediend Desferal ontijzerd. De ervaring leert dat met Desferal begonnen moet worden na een jaar intensief transfunderen. De ferritine waarde zal dan opgelopen zijn naar 500 à 1000 µg/l. De meest recent gepubliceerde en praktisch goed opvolgbare richtlijnen komen van de Swarte (10). Het advies is ook hier om zowel intraveneus in combinatie met de transfusies als ook subcutaan via nachtelijke infusies te ontijzeren. De transfusie wordt gecombineerd met 15 mg/kg/uur Desferal in een 6-8 uur durende infusie. Daarnaast wordt op vijf avonden per week bij de kinderen voor het naar bed gaan een naaldje ingebracht, subcutaan in de buikhuid, waarop via een lijn van ongeveer een meter lengte een pompje wordt aangesloten. Hierin past een 10 cc spuit. De loopsnelheid wordt zo goed mogelijk aan de duur van de nachtrust aangepast. Bij kinderen onder de 20 kg wordt de 10 cc spuit met 500 mg Desferal gevuld. Bij een ferritine gehalte van >2500 µg/l en liefst ook een gewicht tussen 20 en 40 kg wordt de Desferal dosering opgehoogd naar 1000 mg/nacht, bij oudere kinderen kan verder ophogen nar 1500 mg/nacht noodzake- 44

48 lijk zijn. In principe wordt een dosering van ongeveer 50 mg/kg/nacht nagestreefd. Bij verder doorstijgen van het ferritine gehalte en indien de patiënt de Desferal goed verdraagt, kan worden overwogen om in een klinische setting extra intraveneus te ontijzeren. Hiertoe wordt het kind derhalve gedurende 48 uur opgenomen en krijgt via een infuus 15 mg/kg/uur Desferal toegediend. Minimaal éénmaal per jaar dient een uitgebreide checkup plaats te vinden. Naast de gebruikelijke controles gericht op het polytransfusé zijn en op het onderliggend lijden, moet er speciale aandacht zijn voor de bijwerkingen die door Desferal kunnen optreden. Van belang zijn: onderzoek van de botten, een toonaudiogram en een consult van de oogarts. Idealiter zou de Desferal therapie getitreerd moeten worden aan de hand van de echte hoeveelheid lichaamsijzer. Olivieri (11) adviseert om na één jaar transfusies een echogeleide leverbiopsie te doen en bij een leverijzer gehalte van >3,2 mg/g (droog levergewicht, komt overeen met ± 18 µmol ijzer per gram lever nat gewicht) met Desferal via nachtelijke subcutane infusies te starten. Er zijn aanwijzingen dat een lage vitamine C spiegel zoals die o.a. bij thalassemie patiënten gevonden kan worden, de door Desferal geïnduceerde ijzeruitscheiding belemmert (12). Vitamine C suppletie leidde bij patiënten in deze studie tot een significant hogere ijzeruitscheiding. Door het vrijmaken van ijzer kan Desferal het ijzercomplex ferrioxamine vormen. Aan de andere kant kan vrijmaken van ijzer ook leiden tot juist vorming van de toxische vrije radicalen. Vandaar dat vitamine C suppletie alleen wordt geadviseerd bij vitamine C gebrek, en dan nog alleen op de dagen van ontijzeringsbehandeling in een dosering van 100 mg ascorbinezuur per keer, in te nemen ongeveer een half uur na start van de Desferal infusie. Waar ligt de balans tussen een effectieve ontijzeringsbehandeling en acceptabele Desferal toxiciteit? Twee belangrijke observaties zijn de afgelopen decennia gemaakt: langdurig meer dan 50 mg/kg Desferal leidt tot meer Desferal toxiciteit én er treedt meer toxiciteit op wanneer Desferal wordt gegeven bij een relatief lage hoeveelheid lichaamsijzer. Een reeks van problemen doet zich voor bij deferoxamine toxiciteit: gezichts- en gehoorstoornissen, neurotoxiciteit, verlies aan nierfunctie, longproblemen, maar vooral dysplastische afwijkingen aan het kraakbeen van de lange pijpbeenderen en aan de wervels resulterend in een verminderde lengtegroei en meer specifiek een verkorte zithoogte. M.n. deze laatste afwijkingen zijn irreversibel. Indien de Desferal dosering niet getitreerd kan worden op de hoeveelheid leverijzer, kan de zogenaamde Desferal toxiciteitindex gebruikt worden: het aantal mg Desferal/kg/dag gedeeld door de serum ferritine concentratie in een bepaalde tijdsperiode. Deze index zou niet >0,025 mogen zijn (13). Lokale overgevoeligheidsreacties zijn voor de kinderen zeer pijnlijk en leiden tot lelijke irritaties. Een tijdelijke toevoeging van hydrocortison tot maximaal 1 mg/ml Desferal (maximaal 10 mg hydrocortison) kan veel verlichting geven. Uitvoerige monitoring van de bijwerkingen van Desferal in relatie tot de beoogde ontijzering blijft een delicate zaak in de behandeling van kinderen met chronische ijzerstapeling. Hoe bereikt men een maximale compliance van de patiënten? Bij al deze medisch-technische knowhow blijft het grootste probleem hoe de kinderen en hun ouders gemotiveerd te houden voor deze heel vervelende behandeling. Soms is een intensieve sociaal psychologische begeleiding noodzakelijk. Alternatieven Alternatieven voor de subcutane Desferal infusies zijn nog amper aanwezig. Bij intraveneuze thuisbehandeling bestaat het risico van acute overdosering waardoor ernstige cardiale stoornissen zouden kunnen optreden, ook collaps is beschreven naast anafylactische reacties. Borgna- Pignatti (14) meldt in een abstract dat subcutane bolusinjecties met Desferal effectief zouden kunnen zijn. Maar in feite is het wachten op andere middelen dan Desferal. In het begin van de jaren negentig was de hoop gevestigd op de ontwikkeling van een orale actieve ijzerchelator: het L1 (Deferiprone). In 1996 werd een gerandomiseerde studie tussen L1 en Desferal afgebroken i.v.m. met nog grotere toxiciteit van L1 (ernstige neutropenieën en arthralgieën) dan van Desferal. Bovendien bleek later bij de evaluatie van de beschikbare data dat bij het afbreken van de studie na 2 jaar de arm met L1 50 % meer leverijzer had t.o.v. de waarde bij start therapie. De met Desferal behandelde arm had een leverijzer gehalte gelijk aan die bij start therapie (15). Veelbelovend lijkt de ontwikkeling van HES-deferoxamine (hydoxyethyl starch deferoxamine). De binding van deferoxamine met dit polymeer zorgt voor een forse verlenging van de halfwaarde tijd met een factor 10 tot 30 t.o.v. de T 1/2 van Desferal. Vooralsnog beschrijft een pilotstudy (16) de effectiviteit en veiligheid van een enkele intraveneuze dosis HESdeferoxamine. Verder onderzoek door Olivieri is gericht op de vraag of de ijzeruitscheiding na één intraveneuze infusie met HES-deferoxamine vergelijkbaar kan worden gemaakt aan de ijzeruitscheiding die optreedt na een week subcutane Desferal. Conclusie Samenvattend kan gesteld worden dat ijzerchelatie behandeling met Desferal bij patiënten die afhankelijk zijn van reguliere transfusies met rode bloedcellen, de levensverwachting enorm heeft verbeterd ondanks de beperkingen die deze behandeling met zich meebrengt. Het zoeken naar alternatieven voor de dagelijkse subcutane infusies verdient hoge prioriteit. 45

49 Literatuur 1. Modell B, Khan M, Darlison M. Survival in beta-thalassemia major in the UK: data from the UK Thalassemia Register; Lancet 2000; 355: Olivieri NF, Nathan DG, MacMillan JH e.a. Survival of medically treated patients with homozygous ß thalassemia; N Eng J Med 1994; 331: Jensen CE, Tuck SM, Wonke B; A report of 16 pregnancies, preconceptual evaluation and a review of the literature; Br J Obstet Gynaecol 1995; 102: Brittenham GM, Griffith PM, Nienhuis AW, e.a. Efficacy of deferoxamine in preventing complications of iron overload in patients with thalassemia major. N Engl J Med 1994; 331: Overmoyer BA, McLaren CE, Brittenham GM; Uniformity of liver density and nonheme (storage) iron distribution. Arch Pathol Lab Med 1987; 111: Papakonstantinou O, Kostaridou S, Mari T, e.a. Quantification of liver iron overload by T2 quantitative magnetic resonance imaging in thalassemia: impact of chronic hepatitis C on measurements; J Pediatr Hematol Oncol 1999; 21: Niederau C, Fischer R, Purschel A, e.a. Long-term survival in patients with hereditary hemochromatosis; Gastroenterology 1996; 110: Cartwright GE, Edwards CQ, Kravitz K, e.a. Hereditary hemochromatosis:phenotypic expression of the disease. N Eng J Med 1979; 313: Olivieri NF, Koren G, Harris J, e.a. Growth failure and bony changes induced by deferoxamine. Am J Ped Hematol Oncol 1992; 14: De Swarte-Wallace J, Groncy PK, Finklestein JZ. Iron chelation with deferoxamine: Comparing the results of a critical pathway to a national survey. J Ped Hematol Oncol 1999; 21: Olivieri NF. Thalassemia: clinical management; Baillieres Clin Heaematol; 1998; 11: Chapman RWG, Hussein MAM, Gorman A, e.a. Effect of ascorbic acid deficiency on serum ferritine concentrations in patients with ß thalassemia major and iron overload. J Clin Pathol 1982; 35: Porter JB, Jaswon MS, Huehns ER, e.a. Desferrioxamine ototoxicity: evaluation of risk factors in thalassemic patients and guidelines for save dosage. Br J Hematol 1989; 73: Borgna-Pignatti C, Cohen AR. An alternative method of subcutaneous deferoxamine administration. Blood 1995; 86: 483a. 15. Olivieri NF for the Toronto Iron Chelation Group: Randomized trial of deferiprone (L1) and deferoxamine in thalassemia major. Blood 1996; 88: 651a. 16. Olivieri NF, Nisbet-Brown E, Srichairatanakool S, e.a. Studies of iron excretion and non-transferrin-bound plasma iron following a single infusion of hydroxyethyl starchdeferoxamine: a new approach to iron chelation therapy. Blood 1996; 88: 310a. 46

50 Eindredactie: Dr. F. van der Graaf Druk: Verhagen Grafische Media De Run LT Veldhoven Telefoon: Fax : verkoop@verhagen.nl Omslag voorzijde: Haemgroep van hemoglobine

51