C-reaktív fehérje és atherosclerosis: marker, mediátor vagy mindkettő?
Prohászka Zoltán Semmelweis Egyetem III. Sz. Belgyógyászati Klinika Kutatólaboratórium és MTA-SE Gyulladásbiológiai és Immungenomikai Kutatócsoport
[email protected], www.kutlab.hu
Definíció • Gyulladásnak azon alapvető folyamatok összességét nevezzük, melyek a szervezetben trauma, fertőzés, ischaemia, toxinok vagy autoimmun folyamatok nyomán alakulnak ki. • A gyulladásos válaszreakció magában foglalja az immunválasz, a károsodott struktúrák eltakarítása, a sebgyógyulás jelenségeit, és mindezeket szabályozó folyamatokat.
Aulus Cornelius Celsus Kr.e. 30-Kr.u. 39
• Rubor, calor, tumor, dolor
• Rudolf Virchow 1821-1902
• Functio laesa
Érelmeszesedés: életfogytig tartó folyamat Normal
Fatty Streak
Fibrózus plakk
Szűkületet okozó plakk
Plakk ruptúra/ fisszúra, trombózis
Instabil angina pectoris
Myocardialis infarctus Hirtelen szívhalál Stroke
Klinikailag csendes szakasz
Terhelésre fellépő angina, claudicatio
Életkor előrehaladása P Ganz. jóvoltából
Kritikus alsó végtagi ischaemia
Atherosclerosis és gyulladás • Bizonyított, hogy a későbbi léziók helyén a legkorábban kimutatható elváltozás a gyulladásos elemek (sejtek, immunglobulin és komplement lerakódások) megjelenése. • Mi válthatja ki ezt a gyulladást? – Megváltozott saját? – Idegen, fertőző anyag? – Mindkettő?
• Mi tartja fenn a gyulladást? – Az ok nem küszöbölhető ki? – Egy „szint” után önmagát erősítő kör alakul ki?
Az atherosclerosist kísérő gyulladás lehetséges kiváltó okai • Low-density lipoportein – Keringésben LDL (surrogate marker?) – Érfalban: Oxidatív és enzimatikus módosítás – A módosított formák ellen immunválasz mutatható ki (autoantitest, Tsejt válasz) – Komplementaktiváló hatású formák jelennek meg (LCA) – CRP fokozza az LDL okozta komplementaktivációt a plakkban C3 szintjéig (opszonizáló hatás)
• 60 kD-os hősokkfehérje (Hsp60) – Stresszfehérje, expressziója fokozott a károsodott érfalban – Ellene autoantitestek és T-sejtek találhatók érbetegekben – Komplement aktivációt okozhatnak
• Fertőző ágensek (érfal), krónikus fertőzés (egyéb helyek)
Az atherosclerosist kísérő gyulladás lehetséges markerei: limfocita, makrofág és máj eredetű faktorok • Akut fázis fehérjék (CRP, SAA, albumin, apoA…) • Citokinek, kemokinek (IL-1b, IL-6, TNF-a, IL-8, MCP-1, IL-18…) • Citokinreceptorok (sTNFR) • Adhéziós molekulák (sICAM, sVCAM, selectinek) • CD40 és CD40L (CD154) • Lipoprotein-associated phospholipase A2 [Lp-PLA2] • Enzimek (MMPs, MPO) • Neopterin
Az atherosclerosist kísérő gyulladás lehetséges markerei: endothel eredetű faktorok
A C-reaktív fehérjét Tillet és Francis pneumóniás személyek szérumában fedezték fel, mint a pneumococcus C poliszaccharidával reagáló anyagot.
• William Smith Tillet 1892. július 10-1974. április 4 • Thomas Francis, Jr., 1900. július 15-1969. október 1
PCh-kötő oldal
C1q-kötő oldal
C-reaktív fehérje Klasszikus akut-fázis fehérje, szerepe a természetes védekezésben, opszonizációban és a gyulladás csendesítésében jelentős
• Ligandjai: – – – – – – – –
Foszfo-kolin Kromatin Hiszton Fibronectin snRNA Laminin Polikationok Foszfo-etanolamin
• In vitro hatások: – „pro-inflammatorikus” – „anti-inflammatorikus” – Komplement aktiváció • De: HF kötés miatt csak az opszono-fagocitózis fokozódik
– CRP receptor hatások • FcγRI (ITIM) • FcγRII (ITAM)
• In vivo hatások – Akut fázis reakció – Tartós „akut fázis reakció”
A CRP mint komplement regulátor • A CRP monomer formája erősen köti az alternatív út regulátoros fehérjét, a H faktort • FH: – Kofaktor aktivitás (I faktor kötődést erősít) – Decay accelerating factor aktivitás (C3bBbP komplex féléletidejét csökkenti)
• Gátolja a C5 aktivációt, a C5b-9 komplex kialakulását és a lízist, vagyis csak az opszono-fagócitózist fokozza
MÓDOSÍTOTT LIPOPROTEINEK KOMPLEMENT AKTIVÁLÓ HATÁSA A komplement rendszer klasszikus útját a CRP-hez kötődött enzimatikusan emésztett LDL (low density lipoprotein) képes aktiválni. Ezzel az eredménnyel egybevág az a megfigyelés, hogy a terminális komplement proteinek az intima korai lézióiban a CRP-vel együtt fordulnak elő. A klasszikus komplement utat képesek aktiválni az oxidált LDL-re specifikus IgG és IgM antitestek is.
Kapcsolat a módosított lipoproteinek, a komplement és a CRP között Az LDL oxidatív módosítása CRP-függő C1 aktivációt vált ki Az E-LDL direkt C1 aktivációt indukál A C1q kötődik az oxLDL-hez és az E-LDL-hez, de nem kötődik a natív LDL-hez A CRP kötődik az LDL-hez és annak módosított formáihoz
A CRP különféle formái eltérő funkcionális jellemzőkkel ? bírnak ?
szubsztrát kötés
natív CRP Neo-epitóp:
Nincs
C1q kötés: Nincs Komplementaktiváció: Nincs Komplementreguláció: Nincs Kötés lipoproteinekhez:Nincs
szubsztrátumot kötött CRP
módosított CRP
Nincs
Van
Van
Van
Van
Van
?
Van
Gyenge
Erős
Az ultraszenzitív CRP meghatározás elve és jellemzői • Latex gyöngyökkel erősített immunturbidimetriás mérés (Roche, Integra) – Detekciós küszöb 0.07 mg/l, – Intra-assay variabilitás 1,8% (6.2 mg/l) és 1,5% (142 mg/l) – Inter-assay variabilitás 2,9% (6.2 mg/l) és 2,7% (142 mg/l)
• Hasonló analitikai jellemzői vannak a szendvics immunassay rendszereknek is • Referencia tartomány? – – – –
<10 mg/l <5 mg/l <3 mg/l <1 mg/l
Analitikai interferencia és a szérum CRP szinteket befolyásoló tényezők (Pearson TA, 2003, Circulation) • • •
Icterus, haemolysis, rheuma faktor nem okoz interferenciát Lipaemia interferenciát okozhat, hígítással küszöbölhető ki Monoklonális gammopátia nagyon ritka esetben zavarhat
Magas CRP szinttel járhat
Alacsony CRP szinttel járhat
Emelkedett vérnyomás
Mérsékelt alkoholfogyasztás
Emelkedett BMI
Mozgás, sport
Metabolikus szindróma/ DM
Súlycsökkenés (diéta)
Alacsony HDL koleszterin/ magas triglycerid
Gyógyszeres kezelés:
Ösztrogén/progeszteron szedés
- Statin, fibrát, niacin
Krónikus infekció (gingivitis, bronchitis)
- ACE-inhibitor (?)
Krónikus gyulladás (rheumatoid arthritis)
- Aspirin (?)
Egészséges felnőttek kardiovaszkuláris eseményeinek előrejelzése CRP szint mérés segítségével
Ridker, P. M Circulation 2003;107:363-369
Copyright ©2003 American Heart Association
Az ultraszenzitív méréssel meghatározott CRP szintek (>3 mg/l) prediktív értéke egészséges felnőtt populációkban
•
Rifai and Ridker, 2001, CLin. Chem.
A kardiovaszkuláris rizikó becslésére használt laboratóriumi markerek összehasonlítás
•
Rifai and Ridker, 2001, CLin. Chem.
13 egészséges személy CRP szintjének napi ingadozása
•
Rifai and Ridker, 2001, Clin. Chem.
A CRP diadalútja… • CRP mint kardiovaszkuláris marker („okozat”) – Egészséges populáció (primer prevenció) – Érbeteg populáció (secunder prevenció)
• CRP mint rizikó faktor pathofiziológiai hatásai („ok”) • CRP szerepe kettős lehet: rizikó marker és rizikó faktor • CRP mint terápiás target – CRP szint követése terápia során – CRP gátlószerek kifejlesztése
…és hanyatlása •
Proapoptotic, antimigratory, antiproliferative, and antiangiogenic effects of commercial C-reactive protein on various human endothelial cell types in vitro: implications of contaminating presence of sodium azide in commercial preparation.
•
Evidence for sodium azide as an artifact mediating the modulation of inducible nitric oxide synthase by C-reactive protein
•
C-reactive protein does not relax vascular smooth muscle: effects mediated by sodium azide in commercially available preparations.
•
C-reactive protein-induced in vitro vasorelaxation is an artefact caused by the presence of sodium azide in commercial preparations.
•
C-reactive protein-induced in vitro endothelial cell activation is an artefact caused by azide and lipopolysaccharide.
•
Proinflammatory changes in human umbilical cord vein endothelial cells can be induced neither by native nor by modified CRP.
A gyulladásos mechanizmusok helye az atherosclerosis pathogeneziségeben • Az atherosclerosist kísérő gyulladásos jelenségek fenntartásában módosított saját struktúrák (LDL, HSP) jelentős szerepet játszhatnak • A folyamatok lényegi része a szövetek között zajlik, a betegség helyszíne a plakk • A CRP és az LDL szerepe a plazmában inkább csak marker • Ha van a CRP-nek és az LDL-nek mediátor szerepe, az a szöveti (?) módosított formákhoz köthető
Terápiás ajánlások megfogalmazása a fentiek tükrében • A CRP szerepe legfeljebb rizikó marker lehet mai ismereteink szerint – Szintjének változása követi a kóros folyamatok változását – Gátlásának, csökkentésének direkt hatása nem bizonyított
• A CRP mint „emerging risk factor” bekerült a hazai rizikóbesorolási ajánlásba (nemzetközi ajánlások figyelembe vételével), vizsgálata a közepes rizikójú betegek besorolásánál játszhat szerepet – II. Magyar Terápiás Konszenzus Konferencia (2005. nov. 3.) ajánlása, Metabolizmus, 2006 január
I/3 Kardiovaszkuláris tünetektől mentes, nagy kockázatú állapot A. Legalább egy súlyos kockázati tényező esetén: - összkoleszterin >8,0 mmol/l - vérnyomásérték >180/110 Hgmm - testtömegindex (BMI) >40 kg/m2 - boka/kar index <=0,9 - GFR (glomerulus filtr.ráta) <60 ml/min - mikroalbuminuria 30-300 mg/l illetve - preklinikus ateroszklerózis (igazolt plakk),
B. Legalább kettő az alábbiakból: - Lp/a >=30 mg/dl
- CRP >=3 mg/l - homocisztein >=12 mikromol/l - familiaritás, és atherogen génkonstelláció (4/10), illetve
„Emerging risk factors”
C. Legalább egy nagy kockázatot mutató score esetén: - 10 éves halálozási kockázat >=5% (SCORE táblázat), vagy - 10 éves ISZB megbetegedési kockázat >20% (Framingham ponttáblázat) *Megjegyzés: ,,IGEN NAGY kockázatot jelent opcionálisan - terápiás opcióként sz.e. más célértékkel - a következő Kardiovaszkuláris betegség + legalább egynek a jelenléte az alábbiakból: 1. Diabetes mellitus 2. Dohányzás 3. Metabolikus szindróma 4. Akut koronária szindróma
Pados Gy, Metabolizmus, 2006 A21-24
R id k er ( eg é ge s
ol
l(
po pu
ko nt r
ik ai lá c ió
ó
m ag
n= >5 C 00 (F H in 0) D y ar n (a po ,n ng pu =4 io Vé 50 lá ne ci ra ) g ó, dó at í n v (M =1 ,m ag 69 a gy ) ya rp ar n= op 48 ul ác ) C H ió D n= (a 12 ng 0 io + n= 27 0)
Vé ra d
ge r
am er
M an a
sz sé
CRP (mg/l)
CRP szintek kvintilis szerinti beosztásban különböző populációkban 150 125 100 75 50
45
40
35
81-100%
30
61-80%
25
20
41-60% 21-40%
15
1-20%
10
5
0
További hazai vizsgálatok az „emerging risk factor”-ok vonatkozásában • Debreceni Egyetem Neurológiai Klinika – Egészséges kontrollok (n=35) • CRP 3,7+2,1 mg/l • Homocysteine 10,4+2,9 umol/l • Lp(a) 24,0+34,5 mg/dl
• SE III. Belklinika – Egészséges kontrollok (n=66) • Lp(a) 20,0+33,8 mg/dl
– CHD betegek (n=357) • Lp(a) 31,0+347 mg/dl
Gyulladásos markerek és egyéb „emerging risk factors”: nincs még itt az idő a gyakorlati alkalmazásra
•
Magyarországi vizsgálat szinte egyáltalán nem történt az új rizikófaktorokkal kapcsolatban
•
Nincs tiszta kép arról, hogy alul-, helyesen vagy túlbecsüli a kardiovaszkuláris rizikót az új „Nagy kockázatú kategória/B” itthon (a nemzetközi ajánlásokból átvett határértékekkel)
•
Nincs olyan laboratóriumi háttér (és finanszírozás), amely kiszolgálhatná az érintett, közepes rizikójú, tünetmentes egyéneket országosan (a középkorú populáció kb. 10-15%-a)
•
A korábbi terápiás ajánlásban megfogalmazott lipid célértékeket csak az érintettek töredéke (20-30%) éri el vagy közelíti meg
A 60 kDa-os hősokkfehérje •
•
•
•
Rendkívül konzervált felépítésű dajkafehérje, melynek működése elengedhetetlen a sejtek számára Immundomináns tulajdonságú molekula, homológ működésű és felépítésű molekulák minden prokaryotában kimutathatók (Hsp65) Stresszfehérje, celluláris szintje megnő stresszhatásra és lokalizációja megváltozik (sejtfelszínre vándorol) Klinikai vizsgálatunkat az a megfigyelés indította el, hogy antiHsp65 antitestek emelkedett szintjét találták carotis atherosclerosisban (Georg Wick és mtsai).
A major rizikófaktorok, az atherosclerosisra való fogékonyság és az atherosclerosis kapcsolata
Klasszikus rizikófaktorok
Atherosclerosis
Következtetés • A komplex betegségek, mint pl. atherosclerotikus érbetegségek megértéséhez együttesen szükségesek: – Jól megtervezett, kivitelezett és dokumentált, torzításmentes klinikai vizsgálatok – Korszerű mérési eljárásokat alkalmazó biomarker és genetikai detekciós rendszerek – Új szempontú adatkiértékelési eljárások – Az új statisztikai módszereknek alkalmasnak kell lenniük a kórállapotokkal kapcsolatos komplexitás értékelésére, lehetőség szerint előzetes hipotézis hiányában is
