Patofyziologie refluxní choroby a Barretova jícnu

Patofyziologie refluxní choroby
a Barretova jícnu
Lydie Izakovičová Hollá
Ústav patologické fyziologie LF MU v Brně
Gastroezofageální refluxní choroba (GERD)

Často používaný obecný termín pro
zažívací potíže týkající se jícnu

Definice GERD:

Symptomy nebo slizniční změny vyvolané
abnormálním refluxem obsahu žaludku do
ezofagu

Často chronický a relabující průběh

Komplikace u pacientů s GERD i bez
přítomnosti typických symptomů
Fyziologický vs. patologický

Fyziologický GERD

Patologický GERD
 Postprandiální
 Symptomy
 Krátce
 Poškození
trvající
 Asymptomatický
 Ne v noci
sliznice
 Noční reflux
GERD
Refluxní
ezofagitis
NERD
- neerozivní
50-85%
Epidemiologie

GERD je jedním z nejčastějších onemocnění
GIT a jeho incidence vzrůstá (za posledních 40 let
až o 350%)

Typické příznaky alespoň
1 x týdně – cca 20%

7% udává denní
symptomy
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
59%
19.8%
Weekly
Monthly
Frequency of heartburn and/or
regurgitation
Locke et al. ,1997
“GERD je častější u bělochů ve srovnání s
jinými etnickými skupinami. Prevalence se
však zvyšuje např. u Asiatů”.
(Fennerty, 2003)
„Je také běžnější u žen, ačkoliv u mužů &
osob nad 60 let se vyskytuje více
komplikací.“
(Fennerty, 2003)
Patofyziologie GERD
Ţivotní styl

“Kouření – potlačuje tvorbu sliny, také může
zvyšovat produkci HCl & oslabovat LES”.

Cvičení – může zvyšovat abdominální tlak

Poloha na zádech po jídle – relaxuje svalstvo,
což zvyšuje náchylnost k refluxu.
Kaynard, A., Flora, A., 2001
Dieta





“Tuky, mastná jídla – delší trávení udržuje
potravu v žaludku déle”.
“Peppermint, spearmint a čokoláda oslabují
LES”.
“Alkohol a nápoje sycené oxidem uhličitým
zvyšují aciditu žaludku”.
Větší porce jídla – vedou k vyšší produkci HCl.
Citrusy, cibule, rajčata mohou iritovat sliznici
jícnu.
Howard, B., 2004
Léky sniţující tonus LES





Benzodiazepiny
Teofylin
Analgetika s
kodeinem.
Blokátory
kalciových kanálů
Nitroglycerin





Anticholinergika
K suplementy
Fe suplementy
NSAIDS
Erythromycin
(CNN)
Důleţité mechanizmy zabraňující
poškození sliznice jícnu:
 “Polknutá slina (neutralizace HCl)”.

“Svalové kontrakce jícnu (očištění dolního
jícnu od HCl)”.

Kontrakce LES
Jackson et al., 2005
Mechanizmy LES bránící refluxu:



Tlak v LES je větší než v žaludku
Vysoká hladina acetylcholinu,
neurotransmiteru zvyšujícího kontrakci
LES.
Gastrin také zvyšuje kontrakci LES.
Porth et al., 1998
Příčiny interferující se 3 mechanizmy LES:

OBEZITA - “zvýšení tlaku v žaludku & bránici”.

Těhotenství – “výsledkem je vyšší intragastrický
tlak & také vyšší hladina progesteronu relaxujícího
svalstvo, včetně LES”.

ASTMA – v důsledku tlakových změn

HIÁTOVÁ HERNIE
Myslíte, ţe u GERD hrají roli
genetické faktory?

Ve 21. století již musíme počítat s tím, že fakticky
každá choroba má nějaké genetické pozadí, jehož
podíl na manifestaci dané choroby je různý.

Na druhou stranu – vlivy prostředí jsou u některých stavů
nezanedbatelné
Genom ve zdraví a nemoci

Genetická výbava jedince (souhrn všech
genů=genom)
-
je sice osudově zadána v okamžiku zplození, ale
není pro další život konečná, protože v průběhu života
se může měnit:
*
pod vlivem četných faktorů epigenetických (vlivy
prostředí)
*
pod vlivem dalších faktorů genetických (např.
mutacemi somatických buněk v průběhu maligní
transformace).
Jednou ze základních otázek určující zdraví člověka během života bude tedy nesporně
stabilita genomu a schopnost ji udržovat.
Stresové situace, do kterých se v průběhu života organismus nevyhnutelně dostává,
provokují nárůst genetické nestability mnoha mechanismy.
Ţivot je smrtelně nebezpečný, způsobuje
úmrtí dokonce ve 100% případů.
Nick Colombo
Genové mutace
 Z hlediska patogeneze nemocí je důležité, zda se jedná o:
i) mutace v somatických buňkách, které vznikají v průběhu
života, většinou jsou buněčně nebo tkáňově specifické a
nepřenášejí se na potomstvo
ii) zárodečné mutace, které vznikají v zárodečných buňkách
(vajíčko nebo spermie), stávají se součástí vrozené genetické
predispozice, jsou obsaženy ve všech buňkách a přenášejí se
na
potomstvo.
 Mutací vzniklé alely jsou v populaci z různých důvodů vzácné (např.
jsou výrazně patologické a tudíž jsou z populace odstraňovány
selekcí, nebo vznikly nedávno a nestačily se v populaci rozšířit) a
časté (polymorfismy).
Existují důkazy, že genetika je jedním z
faktorů GERD u pediatrických pacientů.
(Spice, B., 2000)
Podobně u dospělých existují studie na
dvojčatech (sdílejících stejné geny)
- u GERD je odhadován cca 43% podíl
genetických faktorů.
( MedicineNet.com)
Kazuistiky (případy) GERD v rodinách
Dvojčata

Henry, 1954

Carre´, 1957

Masse and Badder, 1957

Sidd, Gilliam and Bushueff, 1966

Gelfand, 1983

Fahmy and King, 1993
Jedna generace

Clerf and Manges, 1934

Wamberg, 1947

Thomsen, 1955

Bouma, 1962

Chaiken, 1968

Carre´, 1965
 Prior and Whorwell, 1986
Dvě generace

Myles, 1939

Seé, 1947

Roviralta, 1952

Chaiken, 1968

Goodman,

Everhart, 1978

Lehman, 1979

Eng, 1993
Tři generace

Chaiken, 1968

Carre´and Froggart, 1970

Schulze-Delrieu and Anuras, 1983
 Crabb, et al, 1985

Jochem, et al, 1992
Čtyři generace

Fahmy and King, 1993
Romero , 2007
GERD Symptomy – Švédská studie dvojčat
Národní švédský registr dvojčat
 Velikost: N = 2178 MZ, N = 6223 DZ párů dvojčat
 Konkordance GERD symptoms: MZ >> DZ
 Obezita a kouření, nevýznamné
 Heritabilita GERD symptomů – cca 31%
Cameron AJ, 2002
Familiární agregace GERD symptomů
N = 243 dospělých příbuzných 1. stupně
N = 230 příbuzných kontrol
Rodiče a sourozenci pacientů s Barretovým jícnem nebo
adenokarcinomem jícnu splňovali kritéria GERD symptomů 2x častěji
než rodiče a sourozenci kontrol
Závěr
GERD symptomy agregují v rodinách
Romero, et al, 1997
Trudgill, et al, 1999
Chak, et al., 2002
Klinická manifestace GERD

Nejběžnější symptomy

Pyróza

Regurgitace
Mc Gowan HJ,
Klinická manifestace GERD

Dysfagie

Další symptomy zahrnují:

Bolest na hrudníku, odynofagie, nauzea
 Extraezofageální

manifestace:
Astma, laryngitis, chronický kašel, eroze zubů
apod.
Vaezi et al..2003
Komplikace GERD

Erozivní ezofagitis
 Striktury
 Barretův jícen (BE)
EAC
 Extraezofageální manifestace

Erozivní ezofagitida
za 40-60% symptomů GERD
 Závažnost symptomů často nekoreluje se
stupněm erozivní ezofagitidy
 Odpovídá
Mc Gowan HJ,
Erozivní refluxní ezofagitida –
LA Grade A
LA Grade B
LA Grade C
LA Grade D
Los Angeles Classification

Ezofageální striktury

jsou výsledkem
hojení erozivní
ezofagitidy
 často vyžadují
dilataci
Barretův jícen

Poprvé popsán N. Barretem v
r. 1950 (cylindrický epitel
aborálně – brachyezofagus?)

Současná definice vyžaduje jak
endoskopický nález
cylindrickéh epitelu, tak i
biopsií potvrzenou intestinální
metaplazii s přítomností
pohárkových buněk v jícnu
(US vs. UK kritéria).

Sampliner et al. (1988)
definoval „krátký“ segment (3
cm nebo kratší) a „dlouhý“
segment (více než 3 cm)
Barretova jícnu.
Shahen & Richter, 2009
Barrett’s Esophagus
Hiatal hernia
BE,
short segment
BE,
long segment
3 cm
CP1020012-7
Romero ,2007
Dent J , 2009

Barretův jícen

HCl poškozuje sliznici jícnu
a vede k refluxní
ezofagitidě

Dochází k metaplazii
epitelu a nahrazení
dlaždicového epitelu
epitelem cylindrickým
Tato specializovaná
intestinální metaplazie
může progredovat do
dysplazie a EAC
(riziko cca 0.5%/pac./rok)

McGowan HJ,
Incidence adenokarcinomu jícnu v
populačních studiích
Cases/100,000/year
1,2
1,0
0,8
Olmsted County
Connecticut Cancer
Registry
Natl Cancer Institute
Birmingham, England
Vaud, Switzerland
0,6
0,4
0,2
0,0
1950
1960
1970
1980
1990
Median year of observation period
Romero , 2007
Rizikové faktory
Barretův jícen (BE)






Věk
Pohlaví
Etnický původ
GERD symptomy
Kouření
Obezita
Adenokarcinom jícnu (EAC)







Věk
Pohlaví
Etnický původ
GERD symptomy
Kouření
Obezita
Barretův jícen
GERD vs. BE (EAC)
Obezita vs. BE (EAC)
 Predisponuje ke vzniku hiátové hernie
(intragastrický tlak)
 Hormonální nastavení organizmu
- vyšší koncentrace insulinu a IGF1 (proliferace)
 Odlišný profil adipokinů (zánět, apoptóza)
HCl a ţluč. kyseliny
 Synergistický efekt
Abdel-Latif et al. 2009
Abdel-Latif et al. 2009
Helicobacter pylori and BE
De Souza et al. 2009
Původ Barretovy metaplazie ?
2 možnosti:
a)
b)
Diferencované buňky
dlaždicového epitelu se změní
na cylindrické
(e.g. embryogeneze u myší)
Změna „kmenových“ buněk
jícnu na fenotyp intestinální
3 možné zdroje:
(i) jícnové „kmenové“ buňky
(ii) „kmenové“ buňky přítomné
v submuk. žlázkách
(iii) „kmenové“ buňky v kardii v
blízkosti gastroezofageální
junkce
Colleypries et al. 2009
Profil zánětlivých mediátorů u RE-BE-EAC
Colleypries et al. 2009
Abdel-Latif et al. 2009
Úloha cdx genů v patogenezi BM
Colleypries et al. 2009
Předpokládané mechanizmy při rozvoji EAC
Di Pietro & Fitzgeraldm, 2009
Genetické faktory
Fitzgeraldm, 2006
LOD skóre

Statistická metoda vyhodnocující genetické markery v
rodinách s cílem určit, zda jsou 2 lokusy vázány. Lod skóre
je logaritmus šance (odds), ţe tato vazba existuje.

Konvenčně je LOD skóre 3 (šance 1000:1 ve prospěch
existence vazby) přijímáno jako důkaz vazby a lod skóre –
(minus) 2 (100:1 proti) jako důkaz, ţe lokusy nejsou vázány.
Síla asociace

Síla asociace je vyjádřena
podílem nadějí (odds ratio)
vypočítaným z frekvence dané
alely u pacientů a kontrol

Je-li frekvence studované alely
shodná u pacientů i kontrol, je
podíl nadějí = 1
Familiární agregace Barretova jícnu a refluxní
ezofagitidy
 Prospektivní kohortová studie
 Kritéria zařazení:
 Žádná předchozí (horní) endoskopie
 Případy:
pyróza či regurgitace HCl alespoň
1x týdně
 Kontroly:
asymptomatické příp. vzácné
symptomy
Romero , 2007
Výsledky
 260 z 529 (49%) pacientů s Barretovým jícnem
 1014 z 1606 (63%) žijících dospělých příbuzných 1.
stupně
Výsledky: 315 z 808 (39%) příbuzných
360 z 360 (100%) kontrol
podstoupilo endoskopii
Romero , 2007
Výsledky: Symptomatické osoby
Klinický
nález
BE příbuzní
N=196
N (%)
Kontroly
N=300
N (%)
Adjusted OR
(95% CI)
Barretův
jícen
27 (14)
21 (7)
2.04 (1.17,3.6) P=0.01
Ezofagitida
86 (75)
94 (64)
1.35 (0.76,2.4) P=0.31
p-value
Romero , 2007
Osoby bez příznaků:
Nesplňující kritéria pro GERD & zcela
asymptomatické osoby
Klinický
nález
Příbuzní
N=119
N (%)
Kontroly
N=60
N (%)
Adjusted OR
(95% CI)
Barretův
jícen
9 (7.6%)
1 (1.7%)
4.91 (0.81,29) P=0.08
9 (15)
3.15 (1.4,7)
Ezofagitida 51 (43)
p-value
P=0.006
Romero , 2007
Výsledky
Nezávislé prediktory Barretova jícnu
 Věk (p=0.001)
 Mužské pohlaví (p=0.005)
 Trvání GERD symptomů (p=0.001)
Po adjustování na tyto faktory bylo prokázáno více než
2-násobně zvýšené riziko pro příbuzné pacientů s Barretovým
jícnem ve srovnání s kontrolami.
Romero , 2007
Genomová studie Barretova jícnu
 Založena v srpnu 1998
 156 lékařů
 Spolupráce při nalezení rodin
101 informativních rodin
Romero , 2007
Cíl
Zmapovat lokusy pro Barretův jícen pomocí „genome-wide
linkage analysis“ s použitím následujících fenotypů:

Symptomy GERD

Hiátová hernie

Refluxní ezofagitida

Barretův ezofagus

Adenokarcinom jícnu
Romero , 2007
Metody
 31 rodin (Mayo Clinic)
 278/440 osob poskytlo vzorky krve pro DNA
analýzu
 ABI PRISM® Linkage Mapping Set version
2.5
 Mapování genomu s použitím 403
mickosatelitních markerů pokrývajících
všechny autosomy s ~10cM rozlišením
Romero , 2007
Genotypizační metody
 PCR produkty byly
analyzovány pomocí
sekvenátoru ABI 3730XL
 Genotypy byly
stanoveny ABI
GeneMapper (v 3.5)
program. balíkem
Romero , 2007
Vazebná analýza

Model-based (parametrický) přístup
 Autozomálně dominantní dědičnost
 Redukovaná penetrance vzácného genu

SIMWALK
 Analýza 2 a více parametrů
 Různé kombinace klinických fenotypů byly
testovány
Romero , 2007
LOD skóre
LOD skóre
2
3
-2
Výsledek je dán náhodou
1/100
1/1000
vylučuje vazbu
Heterogenita (HLOD) score:
Počítá s rozdíly mezi rodinami
Romero , 2007
Barretův jícen: chromozom 2p16
HLOD = 3.07
D2S2259
2p16
BE nebo EAC: chromozom 2p16
HLOD = 2.79
D2S2259
2p16
Romero , 2007
Hlavní výsledky vazebné analýzy pro BE (a EAC)
Chromosome
2p16
cM
66.9
Marker
D2S2259
HLOD
3.07
2.79 (BE or ACA)
2p11
79.43
D2S391-337
2.51
2p25
8.64
D2S2211
1.57
12q13
73.55
D12S368
1.52
19q12
43.9
D19S414
1.41
19q13
71.06
D19S902
1.47
13
--
all
~0
GERD nebo hiátová hernie: chromozom 12q
HLOD = 3.74
D12S346
HLOD = 2.49
D12S324
12q23 12q24
Hiátová hernie: chromozom 7q
HLOD = 2.35
D7S684 - D7S661
7q34
Romero , 2007
Hiátová hernie a refluxní ezofagitida: chromozom 7q
HLOD = 2.16
D7S515 - D7S486
7q22
Závěry z vazebných analýz

Vazba chromozomu 2p s Barretovým jícnem a EAC

Potenciálně zajímavé oblasti na chromozomech 12q
a 19q pro Barretův jícen

Vazba chromozomu 12q s hiátovou hernií a symptomy
GERD

Potenciálně zajímavé oblasti na chromozomu 7q pro
hiátovou hernii a ezofagitidu
Finální závěry z vazebných analýz
Získané výsledky podporují hypotézu o důležité roli genů
při rozvoji:




Barretova jícnu
Adenokarcinomu jícnu
Hiátové hernie
GERD symptomů
Populační studie
Polymorfizmy v genech:
- prozánětlivých cytokinů (IL-1, …)
- enzymu COX-2
- reparace DNA (cyclin D1)
- detoxifikačních enzymů (GSTs, CYP1A, EPHX1, NQO1,..)
Genová exprese:
- důležitý např. CDX2 gen
Epigenetické změny:
- např. demetylace promotorových oblastí CDX2
(interakce zevních a genetických faktorů)
Polymorfizmy v genech pro detoxifikační
enzymy (fáze I a II)

Bull et al. Dis. Esophag 2009, 22: 571-587
- metaanalýza 12 studií (786 EAC, 509 BE + kontroly)
zkoumajících geny pro detoxifikační enzymy fáze I a II (se SNP
analyzovaném ve 3 studiích) jako rizikových faktorů pro BE
nebo EAC
Enzymy fáze I:
Enzymy fáze II:
-
spojené s vytvořením polární skupiny
-
konjugace s další polární molekulou
•
CYP1A (CYP1A1)
mEH (EPHX1)
•
NQO1
NAT1
GSTs (GSTM1, GSTM3, GSTT1, GSTP1)
•
•
•
SNPs a riziko rozvoje EAC
Bull et al. 2009
SNPs a riziko rozvoje BE
Bull et al. 2009
Metaanalýza CYP1A1 vs. riziko rozvoje EAC
Bull et al. 2009
Metaanalýza GSTM1 vs. riziko rozvoje EAC
Bull et al. 2009
Metaanalýza GSTM1 vs. riziko rozvoje BE
Bull et al. 2009
Metaanalýza GSTT1 vs. riziko rozvoje EAC
Bull et al. 2009
Metaanalýza GSTT1 vs. riziko rozvoje BE
Bull et al. 2009
Metaanalýza GSTP1 vs. riziko rozvoje EAC
Bull et al. 2009
Metaanalýza GSTP1 vs. riziko rozvoje BE
Bull et al. 2009
Závěry z genetických asociačních studií

Genetická analýza u komplexních nemocí je složitá

Tyto studie vyžadují multidisciplinární spolupráci kliniků,
epidemiologů, molekulárních biologů, bioinformatiků,
statistiků a genetiků

Dokončení analýzy lidského genomu akcelerovalo snahy
o pochopení genetické architektury

Následně je nutno řešit synergistické interakce mezi
faktory genetickými/environmentálními a epigenetickými
a pochopit funkci příslušných genů/variant
The Genome Sequence is not THE answer!

Paul Berg, laureát Nobelovy ceny, přesně formuloval
úsvit nové éry medicíny takto:
„V současné době medicína vyžaduje podrobnou znalost
klasické anatomie, fyziologie a biochemie…
V budoucnosti však bude nezbytné navíc pochopení
molekulární anatomie, fyziologie a biochemie lidského
genomu…
Budeme potřebovat lékaře, kteří budou znát molekulární
anatomii chromozomů a genů, tak jako kardiochirurgové
znají strukturu a fungování našeho srdce.“
? Otázky ?
Finanční podpora:

Projekt NPVII2B06060