Niedobór prolidazy

Prolidaza jest enzymem wewnątrzkomórkowym przyspieszającym reakcję hydrolizy substancji imiodipeptydowych zawierających m.in. prolinę lub hydroksyprolinę, a jej zadaniem jest odzyskiwanie proliny z imidopeptydów. Imidodipeptydy są to związki aminokwasowe, pochodzące z wewnątrzkomórkowej degradacji białek np. kolagenu. Zawierają one prolinę lub hydroksyprolinę (np. glicyroprolina) jako aminokwas C-końcowy. Prolina zz kolei jest aminokwasem obecnym w wielu białkach organizmu i razem ze swoją pochodną - hydroksyproliną znajdują się w kolagenach. Niedobór prolidazy będzie zatem skutkował zaburzeniami w odzyskiwaniu proliny ze wspomnianych związków aminokwasowych.

Niedobór prolidazy jest dziedzicznym zburzeniem metabolizmu peptydów, który objawia się powstawaniem owrzodzeń skórnych o ciężkim przebiegu, a także nawracających zakażeń skóry i płuc. Obserwowana jest także dysmorfia twarzy (m.in. hiperterolyzm, wytrzeszcz oczu, płaska nasada nosa, cienka warga górna, niska linia włosów na karku i czole, wysunięcie żuchwy do przodu), a także powiększenie śledziony oraz zaburzenia poznawcze. Choroba na chwilę obecną jest niewyleczalna. Wdrażane jest postępowanie objawowe i podtrzymujące. Dużym problemem są trudnogojące się owrzodzenia skóry, a także zakażenia o poważnym przebiegu i niekorzystnym rokowaniu.

Synonimy:

• ang. Prolidase deficiency, PD - niedobór prolidazy,
• ang. Hyperimidodipeptiduria - hiperimidodipeptyduria,
• ang. Imidodipeptidase deficiency - niedobór imidodipeptydazy,
• ang. Peptidase deficiency - niedobór peptydazy.

Numery w klasyfikacjach

OMIM	ORPHA	ICD-10
170100	742	E72.8

Rozpowszechnienie: nieznane.

Dokładne rozpowszechnienie niedoboru prolidazy jest trudne do określenia, z powodu na niediagnozowanie choroby (owrzodzenia podudzi są chorobą powszechniejszą i raczej z ich powodu pacjent rzadko jest kierowany do poradni genetycznej) czy też niezgłaszanie jej przypadków. Na podstawie badań przesiewowych noworodków w Quebecu oszacowano jednak, że deficyt prolidazy może występować z częstością 1 : 235 000 żywych urodzeń. Wyższą częstość notuje się w społeczności druzów (1:21). Druzowie to etniczna grupa wyznaniowa, która wywodzi się z islamu. Jest to społeczność hermetyczna, co oznacza, że małżeństwa zawierane są między należącymi do niej ludźmi. Ich ogólna liczebność sięga około miliona. Początkowo zamieszkiwali rejony Egiptu, a następnie przenieśli się na tereny Libanu, Syrii oraz Palestyny. 

W literaturze medycznej opisano około nieco mniej niż 100 przypadków niedoboru prolidazy na całym świecie. Jak wspomniano wcześniej - liczba rozpoznań jest prawdopodobnie większa, gdyż nie każdy przypadek niedoboru prolidazy zostaje zdiagnozowany czy też zgłoszony. W Polsce znanych jest kilka przypadków.

Przyczyny i dziedziczenie

Niedobór prolidazy jest chorobą dziedziczoną w sposób autosomalny recesywny, co oznacza, że dziecko musi odziedziczyć od każdego z rodziców po jednej zmutowanej kopii genu. Za wystąpienie choroby są odpowiedzialne mutacje w genie PEPD, zlokalizowanym na ramieniu długim chromosomu 19 w pozycji 13.11 (locus 19q13.11). Zawiera on instrukcje dla prawidłowego wytwarzania białka enzymatycznego znanego jako prolidaza, peptydaza Xaa-Pro lub D-peptydaza. Prolidaza pomaga rozbijać na mniejsze cząsteczki określone dipeptydy. Rozkłada m.in. aminokwasy zawierające prolinę i hydroksyprolinę, których uwolnienie jest niezbędne do wytwarzania innych, niezbędnych dla prawidłowego funkcjonowania organizmu, białek. Ponadto uczestniczy w przemianach niektórych białek egzogennych (dostarczonych z pożywieniem) i już niepotrzebnych.

Prolidaza jest szczególnie istotna w biosyntezie i rozpadzie różnych typów kolagenów, które są bogate w prolinę i hydroksyprolinę. Kolageny są istotną częścią macierzy (substancji) zewnątrzkomórkowej, stanowiącej wzmocnienie i wsparcie wytworów tkanki łącznej, takich jak skóra, kości, chrząstki, ścięgna i więzadła. Rozpad kolagenu zachodzi podczas przebudowy substancji zewnątrzkomórkowej.

Mutacje genu PEPD skutkują utratą aktywności enzymatycznej prolidazy. Jednakże nie jest do końca jasne jaki wpływ ma nieaktywna prolidaza na wystąpienie poszczególnych objawów choroby. Sugeruje się, że akumulowanie dipeptydów, które nie zostały rozbite przez prolidazę mogą doprowadzać do śmierci komórek. W przypadku śmierci komórek, ich zawartość jest uwalniana do otaczającej tkanki, co z kolei wiedzie do powstawania stanu zapalnego i np. problemów dermatologicznych. Również upośledzony rozpad kolagenów może wyjaśniać problemy skórne w przebiegu choroby.

Zaburzenia poznawcze i niepełnosprawność intelektualna występujące u około 75% opisywanych pacjentów z niedoborem prolidazy prawdopodobnie wynikają z nieprawidłowości w przetwarzaniu neuropeptydów, będących białkami sygnałowymi w mózgu - bogatymi w prolinę.

Mechanizm powstawania pozostałych objawów związanych z niedoborem prolidazy jest jeszcze niewyjaśniony. Warto też wspomnieć, że odnotowano związek między niedoborem prolidazy a toczniem rumieniowatym układowym.

Objawy i diagnostyka

Okres wystąpienia pierwszych objawów deficytu prolidazy jest zmienny, bowiem choroba może ujawnić się zarówno w wieku noworodkowo-niemowlęcym, jak i dziecięcym, młodzieńczym lub dorosłym. Nasilenie objawów jest także zróżnicowane. Bywają również przypadki bezobjawowe. Każdy pacjent choruje inaczej. Nie ustalono dotychczas formalnych kryteriów diagnostycznych, które mogłyby ułatwić rozpoznanie choroby.

W dzieciństwie można zaobserwować powiększenie wątroby (hepatomegalia) i śledziony (splenomegalia), biegunki, wymioty oraz odwodnienie. Najbardziej znamienne są zmiany skórne, które pojawiają się nawet około pierwszego półrocza życia lub dopiero w okresie dorosłości np. w trzeciej dekadzie życia. Zmiany te stanowią ciężkie, bolesne owrzodzenia kończyn dolnych (rzadziej górnych). Zwykle obejmują stopy, podudzia i uda. Są one ranami trwałymi i praktycznie się nie goją. Wystąpienie owrzodzenia na kończynach mogą poprzedzać teleangiektazje ("pajączki naczyniowe") na twarzy, ramionach i rękach, jak również zmiany rumieniowate, liszajowate, łuskowate, plamisto-grudkowe,  lub wybroczyny. Typowe są nawracające infekcje skóry. U niektórych osób czynnikiem wywołującym pojawienie się owrzodzeń skóry był uraz.

Obserwowane są także cechy dysmorficzne twarzy:

• wydatne czoło,
• hiperterolyzm i wytrzeszcz oczu (proptoza - przesunięcie gałek ocznych do przodu),
• płaska, obniżona nasada nosa,
• niska linia owłosienia głowy na czole i na karku,
• prognatyzm - wydatna dolna szczęka,
• wąska warga górna.

Manifestacje oddechowe w przebiegu deficytu prolidazy są różnorodne, np. zwłóknienie płuc, duszność, przewlekły stan zapalny podobny do astmy, a także zaburzenia imunologiczne pod postacią nawracających infekcji ucha środkowego, zatok, płuc, żołądka i jelit. Choroba płuc może przebiegać jako podobna do mukowiscydozy, również z podniesioną zawartością chlorków w pocie. Niekiedy rozwija się nadciśnienie płucne. Obserwowane są też związane z niewydolnością oddechową jak palce pałeczkowate. 

Zaobserwowano też związek niedoboru prolidazy z pojawieniem się tocznia rumieniowatego układowego u pacjentów. Wówczas opisywano następujące objawy: zapalenie stawów i nerek, objaw Raynauda, nadwrażliwość na światło, obecność przeciwciał przeciwjądrowych i czynnika reumatoidalny, rumień na twarzy w typie motyla). Pozostałymi zaburzeniami immunologicznymi są hipokomplementemia i hipergammaglobulinemia.

W związku z hepetomegalią, dochodzi do podwyższenia prób wątrobowych. Ponadto u pacjentów z niedoborem prolidazy pojawiały się także choroby hematologiczne jak niedokrwistość i małopłytkowość. 

Jak wspomniano wcześniej, u około 75% chorych występowały zaburzenia poznawcze lub niepełnosprawność umysłowa różnego stopnia (od łagodnej po ciężką). Niektórzy prezentowali łagodne opóźnienia rozwoju psychomotorycznego i opóźnienie rozwoju mowy.

Sporadycznie zgłaszano: niskorosłość, obrzęk limfatyczny, wiotkość stawów, osteopenię (zmniejszenie gęstości kości), opóźniony wiek kostny, 13 kręgów piersiowych, zrośnięcie kręgów szyjnych C2-C3, kolana koślawe, zanik nerwu wzrokowego, krótkowzroczność, wypukły brzuch (związany z hepatosplenomegalią), hirsutyzm (nadmierne owłosienie skóry), dysplazję zębów oraz zapalenie rogówki.

Kiedy podejrzewać niedobór prolidazy?

Chorobę można podejrzewać, jeśli u pacjenta występują objawy kliniczne deficytu prolidazy, a w badaniach laboratoryjnych obecne są charakterystyczne zmiany. W tym celu zaleca się wykonanie niżej wymienionych badań:

• konsultacja dermatologiczna,
• badanie układu oddechowego (rentgen klatki piersiowej, spirometrię, echo serca, konsultacja pulmonologiczna),
• badanie fizykalne brzucha - określenie splenomegalii, wykonanie USG brzucha gdy jest obecna, 
• pełna morfologia krwi (anemia, trombocytopenia),
• badania czynności wątroby,
• ocena rozwoju psychoruchowego,
• konsultacja ze specjalistą od leczenia ran,
• konsultacja genetyczna.

Markery laboratoryjne deficytu prolidazy nie są uniwersalne, ale dość często ułatwiają rozpoznanie. W badaniu poziomu aminokwasów w moczu pacjentów z PD stwierdzana jest imidodipeptyduria (10-30mmol/dziennie), która jest wyznacznikiem zmniejszonej aktywności enzymatycznej prolidazy. Imidodipeptyduria jest obecna wcześnie, bo już w okresie noworodkowym. Wyprzedza znacząco wystąpienie objawów skórnych, które mogą ujawnić się dopiero w wieku nastoletnim. Pomiar imidodipeptydów w moczu został wykorzystany w badaniach przesiewowych noworodków w Quebecu. Warto podkreślić, że u zdrowych osób, wydalanie glicylopoliny z moczem jest znikome, dlatego brak wykrywalnej imidodipeptydurii w prawidłowo przetworzonych próbkach jest wystarczającym dowodem na wykluczenie diagnozy niedoboru prolidazy. Poziom imidodipeptydów jest znacznie niższy we krwi niż w moczu, dlatego też badanie z moczu jest bardziej miarodajne.

Może zostać również zbadana aktywność prolidazy w erytrocytach, leukocytach i hodowli fibroblastów. Mieści się w przedziale od 0 do 10% normalnej aktywnośći.

Dodatkowo stwierdza się podwyższone próby wątrobowe, cechy łagodnej niedokrwistości mikrocytarnej niedobrawliwej lub normocytowej normobarwilwej, łagodną małopłytkowość (zaburzenia krzepnięcia), a czasem hemolizę z retikulocytozą.

Ponadto występuje hipokomplementemia (obniżone stężenie składowych dopełniacza: C1q, ale też C3 (norma 75-175 mg/dL) i C4 (norma 75-175 mg/dL) oraz hipergammaglobulinemia (głównie podwyższone IgG (>2,000 mg/dL w licznej grupie) i IgA ( >500 mg/dL), rzadziej IgM). 

Badanie MRI mózgu nie jest rutynowo wykonywane, jednakże w opisywanych przypadkach zgłaszano następujące zmiany w obrazie mózgu: mikrozakrzepy w istocie białej, rozsiane obustronne zmiany podkorowe w istocie białej - szczególnie okolicy ciemieniowo-potylicznej, czy też cechy zapalenia naczyń.

Uzupełnieniem i potwierdzeniem diagnozy jest wynik badania genetycznego (mutacja genu PEPD).  Inwazyjna diagnostyka prenatalna jest możliwa jeśli znana jest mutacja powodująca chorobę w danej rodzinie.

W przypadku wystąpienia owrzodzeń istotne jest także wykonanie badania mikrobiologicznego z antybiogramem. Najczęstszymi czynnikami etiologicznymi zakażeń są Pseudomonas aeruginosa i Staphylococcus aureus.

Rozpoznanie różnicowe polega na wykluczeniu schorzeń o podobnym do deficytu prolidazy przebiegu. Zaliczamy do nich:

• niewydolność tętniczą i żylną, 
• odleżyny, 
• zapalenie naczyń krwionośnych, 
• zespół Warnera, 
• beta-talasemię, 
• niedokrwistość sierpowatokrwinkową, 
• choroby kości, 
• autosomalne dominujący i recesywny zespół hiper-IgE.

Możliwości leczenia

Na chwilę obecną nie ma leczenia przyczynowego deficytu prolidazy, co oznacza, że postępowanie medyczne jest objawowe i wspierające. Pacjent powinien być objęty opieką multidyscyplinarnego zespołu lekarzy, pielęgniarek, fizjoterapeutów i psychologów. Konieczne są systematyczne kontrole stanu zdrowia. 

Według dostępnego piśmiennictwa zalecanymi są coroczne:

• badanie skóry pod kątem oznak zezłośliwienia zmian u osób z przewlekłymi opornymi owrzodzeniami skóry, 
• badanie morfologii krwi, 
• badanie czynności wątroby,
• badanie ultrasonograficzne jamy brzusznej (ocena wielkości wątroby i śledziony),
• konsultacje pulmonologiczne i immunologiczne,
• oceny rozwoju ruchowego i poznawczego. 

Dużym problemem u chorych z deficytem prolidazy są trudnogojące się owrzodzenia kończyn dolnych. Podejmuje się próby leczenia ran z wykorzystaniem maści z L-proliną i L-glicyną, a także sterydami lub hormonem wzrostu. Skuteczność takiego leczenia jest zróżnicowana - czyli u jednych pacjentów dojdzie do poprawy, a u drugich nie. Ciężkie owrzodzenia i zakażenia ran bywają wskazaniem do amputacji kończyny. Stosowano także terapię w komorze hiperbarycznej, co dało pozytywny skutek w wyeliminowaniu zakażenia bakteryjnego Pseudomonas.

Ogólnoustrojowo proponuje się metyloprednizolon, plazmaferezę, a także transfuzje krwi. U niektórych pacjentów wdrażana jest profilaktyka antybiotykowa. Warto też wspomnieć, że niekiedy obserwowano też poprawę stanu pacjenta po wdrożeniu manganu jako kofaktora prolidazy, a ponadto askorbinianu i proliny.

Choroba nakłada na pacjenta pewne ograniczenia. Z powodu zaburzeń odpornościowych, powinien raczej unikać przebywania w miejscach o nikłym standardzie sanitarnym, czy też uczęszczanym przez wiele osób. U chorych ze splenomegalią odradza się uprawianie sportów kontaktowych z uwagi na ryzyko jej pęknięcia i krwawienia do jamy brzusznej. Pacjenci po usunięciu śledziony powinni mieć indywidualnie opracowany kalendarz szczepień, a w razie pierwszych objawów infekcji należy jak najszybciej wdrożyć antybiotykoterapię.

Niedobór prolidazy jest chorobą, która niesie ze sobą także skutki psychologiczne. Owrzodzenia kończyn wydzielają niemiły zapach toteż powodują skrępowanie i izolowanie się pacjentów od społeczeństwa. Ból towarzyszący zmianom skórnym jest przyczyną przewlekłego cierpienia, zmęczenia chorobą i obniżenia nastroju, aż do depresji.

U chorych z zaburzeniami rozwojowymi, niepełnosprawnością intelektualną i zaburzeniami poznawczymi powinny zostać wdrożone interwencje stymulujące rozwój, edukacyjne i rehabilitacyjne.

Rokowanie u pacjentów jest różne. Często długość życia pacjentów jest uwarunkowana wystąpieniem ciężkich zakażeń i stanów septycznych. Jakość życia pacjentów z deficytem prolidazy jest obniżona z powodu przewlekłych infekcji skórnych oraz powikłań płucnych.

Pracowano nad leczeniem przyczynowym deficytu prolidazy. Jedną z badanych była terapia genowa z  wykorzystaniem wektora adenowirusowego. Dzięki niemu zespół naukowców (Ikeda i wsp. 1997) dokonał transferu cDNA ludzkiej prolidazy do fibroblastów od pacjentów z niedoborem prolidazy, co zwiększyło aktywność prolidazy fibroblastów do 75 razy normalnej. Kolejny projekt zakładał dokomórkowe dostarczenie prolidazy zamkniętej w liposomach. Perugini i wsp 2005 wykazali, że aktywna prolidaza zamknięta w liposomach była całkowicie transportowana przez endocytozę do fibroblastów sześć dni po inkubacji. Są to jednak badania wyłącznie laboratoryjne. Być może  pozwolą na opracowanie skutecznej terapii przyczynowej w przyszłości.

Opracowano na podstawie:

1. Vestita M, Giudice G, Bonamonte D: Hyperbaric oxygen therapy in the management of severe leg ulcers from prolidase deficiency. BMJ Case Rep. 2017; 2017: bcr2016217329.
Streszczenia. Dermatology Review/Przegląd Dermatologiczny. 2017;104(2):185-234. doi:10.5114/dr.2017.67544.
2. Wang H, Prolinase deficiency. Orphanet. 2014
3. Ferreira K,Wang H, Prolidase deficiency. GeneReviws. 2015
4. Ryder E, Morrison C. Prolidase deficiency. DermNet NZ. May 2014
5. Prolidase deficiency. GHR. 2012 
6. Podsumowanie możliwości leczenia - w j. ang. >> tutaj
7. Photo: GeneReviws. 2015