Порфирии - это группа наследственных нарушений обмена веществ, вызванных дефицитом биосинтеза гема. Они наследуются аутосомно-доминантно или рецессивно.

Каждый тип порфирии возникает в результате снижения активности определенного фермента в цепи биосинтеза гема.

Снижение активности ферментов приводит к гиперпродукции и повышенной экскреции токсичных продуктов промежуточного обмена и порфиринов, которые отвечают за проявление различных клинических симптомов – неврологических и/или кожных – специфичных для каждого типа порфирии [1].

Биосинтез гема

Первый, а также 3 заключительных этапа биосинтеза гема происходят в митохондриях, в то время как остальные 4 являются цитоплазматическими. Первым промежуточным звеном пути биосинтеза гема является δ-аминолевулиновая кислота (ALA), образующаяся в результате конденсации глицина и сукцинил-СоА синтазой δ-аминолевулиновой кислоты (ALAS).

Две молекулы ALA затем конденсируются ALA-дегидратазой (ALAD) с образованием монопиррол–порфобилиногена (PBG).

Четыре молекулы PBG объединяются дезаминазой PBG (PBGD), также называемой гидроксиметилбиланосинтазой (HMBS), с образованием линейного тетрапиррола – гидроксиметилбилан затем превращается в уропорфириноген III в присутствии синтазы уропорфириногена III (UROIIIS) или спонтанно в уропорфириноген I.

Декарбоксилирование 4 групп уксусной кислоты до метильных групп уропорфириногена III и I в присутствии декарбоксилазы уропорфириногена (UROD) дает копропорфириноген III и I.

Копропорфириноген III оксидаза (CPOX) затем катализирует окислительное декарбоксилирование копропорфириногена III до протопорфириногена IX. В присутствии протопорфириногеноксидазы (PPOX) шесть атомов водорода удаляются из протопорфириногена IX с образованием протопорфирина IX.

Последней стадией биосинтеза гема является введение железа в кольцо протопорфирина IX и образование гема. Реакция катализируется феррохелатазой (FECH).

Биосинтез гема происходит в основном в эритробластической системе (80%) и печени (15%), а также в других тканях (5%).

Этот процесс регулируется двумя тканеспецифичными изоферментами, кодируемыми 2 различными генами – ALAS1 в печени и ALAS2 в эритробластической системе. Активность ALAS1 регулируется посредством регулирования по типу отрицательной обратной связи конечным продуктом – гемом. Регуляция выработки ALAS2 – железом.

Биосинтез гема в эритроидных клетках отвечает за связывание и транспорт кислорода (в виде гемоглобина). Около 80% гема, вырабатываемого в печени, потребляется цитохромами, которые участвуют в метаболизме кортикостероидов и других лекарственных средств (в виде микросомального цитохрома Р450) и транспорте электронов в цикле лимонной кислоты (в виде митохондриального дыхательного цитохрома).

Оставшиеся 20% гема, образующегося в печени, расходуются на окисление триптофана (в виде триптофанпирролазы), синтез оксида азота (в виде синтазы оксида азота), метаболизм перекиси водорода (в виде каталазы и пероксидазы) и другие процессы [2, 3].

Классификация порфирий

Порфирии классифицируются в соответствии с клиническими симптомами и биохимическими нарушениями на отдельных стадиях биосинтеза гема, вызванными ферментативными изменениями, включая ткани, в которых происходят нарушения биосинтеза гема.

В зависимости от основного места развития нарушений порфирии подразделяются на печеночные и эритропоэтические. Печеночные порфирии включают острую перемежающуюся порфирию (AIP), вариегатную порфирию (VP), наследственную копропорфирию (HCP), порфирию с дефицитом дегидратазы ALA (ADP) и позднюю кожную порфирию (PCT).

Эритропоэтические порфирии включают эритропоэтическую протопорфирию (EPP) и врожденную эритропоэтическую порфирию (CEP). В зависимости от клинического течения заболевания мы различаем острые (AIP, VP, HCP, ADP) и кожные (неострые) порфирии (PCT, EPP, CEP). При двух острых порфириях кожные симптомы VP и HCP также могут возникать с приступами или без них [1].

Эпидемиологические данные

AIP является наиболее распространенным типом острой порфирии в Европе. Распространенность AIP в Европе составляет 1/75 000 жителей; в северной Швеции 1/1000 из-за эффекта основателя [1, 4] и в Финляндии 3/100 000 [5].

Распространенность AIP в Аргентине составляет около 1/125 000 жителей [6]. VP чаще всего регистрируется в Южно-Африканской Республике (1/300 жителей) из-за эффекта основателя [7].

Распространенность VP в Финляндии оценивается в 2/100 000 жителей [8]; в Аргентине - в 1/600 000 [6]. Случаи HCP очень редки, и достоверных эпидемиологических данных не имеется. На сегодняшний день зарегистрировано менее 50 случаев HCP. ADP встречается крайне редко, и на сегодняшний день описано до 10 случаев [9].

Приобретенная РСТ является наиболее распространенной кожной порфирией: распространенность РСТ в европейской популяции оценивается в 1/5 000 – 25 000 жителей [10].

Распространенность EPP колеблется от 1/75 000 в Нидерланды до 1/200 000 в Уэльсе [11, 12]. В Швеции распространенность EPP составляет 1/180 000 [13], в Словении - 1,75/100 000 [14]. CEP встречается очень редко; на сегодняшний день зарегистрировано около 150 случаев [9].

Расчет распространенности порфирии в Польше основан на количестве пациентов, зарегистрированных в базе данных Лаборатории порфирии Института гематологии и трансфузионной медицины. Это 7,2/100 000 жителей, включая: AIP 4,8/100 000, VP 0,7/100 000, HCP 0,09/100 000, EPP 0,1/100 000 и PCT 1,5/100 000 (доступ 09/04/2015).

Острые печеночные порфирии

Клинические симптомы острой печёночной порфирии (AIP, VP, HCP, ADP) проявляются симптомами поражения вегетативной, периферической и центральной нервной системы. Клинические симптомы неспецифичны и могут имитировать заболевания, не связанные с порфирией. Это затрудняет точную диагностику и задерживает лечение, оказывая влияние на течение приступа и прогноз.

Начало приступа печеночной порфирии провоцируется целым рядом провоцирующих факторов, таких как: липофильные препараты, химические соединения, в частности краски, лаки, органические растворители, пестициды, алкоголь, стресс, дефицит калорий, физические усилия, эндо- и эгзогенные гормональные нарушения, а также сопутствующие инфекции [15].

Острые приступы порфирии начинаются с сильной боли в животе (85-95%) и мышечной слабости (42–60%) с последующей тошнотой и рвотой (43-88%), запором (48-84%) или диареей (5-12%), гипертонией (36-54%), тахикардией (28-80%), болью в конечностях, голове, шее, груди (50-52%), психическими симптомами (40-58%), судороги (10-20%), лихорадка (9-37%).

Отсутствие диагноза, неточная диагностика порфирии или прием порфириногенных препаратов приводят к тяжёлому приступу, парезу и параличу конечностей и мышц туловища, дыхательной недостаточности (5-12%), энцефалопатии, потере сознания, а иногда и смерти [16].

При VP и HCP кожные симптомы могут возникать с острым приступом или без него. Кожные симптомы никогда не возникают при AIP и ADP [1]. Клинически проявляющиеся порфирии печени у детей встречаются крайне редко и встречаются в основном у гомозигот с тяжёлым течением заболевания [17].

Острая перемежающаяся порфирия

AIP наследуется аутосомно-доминантно с низкой клинической пенетрантностью. AIP вызван мутациями в гене HMBS, которые приводят к примерно 50% дефициту HMBS (EC 4.3.1.8), который катализирует конденсацию 4 молекул PBG в гидроксиметилбилан [3].

Ген HMBS размером 10 кб расположен в участке хромосомы 11q24.1–24.2 и состоит из 15 экзонов, длиной 39-438 п.н. Есть два промотора, расположенных в 5'-фланкирующей области и интроне 1 гена HMBS. За счет тканеспецифичного альтернативного сплайсинга транскриптов генерируются два транскрипта: хаускипинг-транскрипт, включающий экзоны 1 и 3-15, и эритроидоспецифичный, включающий экзоны 2-15.

Эти два транскрипта инициируют эритроид-неспецифические и эритроид-специфичные изоферменты HMBS соответственно. У большинства пациентов с AIP дефицит HMBS наблюдается как в эритроидных, так и в неэритроидных клетках (так называемый классический AIP).

Примерно у 5% пациентов с AIP активность HMBS в эритроцитах нормальная, но снижена в других тканях (так называемый неэритроидный AIP). Оба типа AIP имеют одинаковые клинические проявления [18].

На сегодняшний день описана 391 мутация гена HMBS, ответственная за развитие AIP. В основном это мутации, которые влияют на оба изофермента HMBS (классический AIP). Мутации в экзоне и интроне 1 затрагивали только вариант эритроид-неспецифического фермента (неэритроидный AIP).

Большинство из них являются точечными мутациями с высокой гетерогенностью, за исключением мутации, связанной с так называемым эффектом основателя, например, мутации R1 98W, идентифицированной в северной Швеции [4, 18, 19].

Примерно у 90% носителей мутаций симптомы порфирии никогда не развиваются. Большинство из них характеризуются нормальной экскрецией с мочой предшественников гема (PBG и ALA) и порфиринов. Около 10% носителей имеют симптомы.

Примерно 80% приступов AIP происходят у молодых женщин и часто в предменструальный период. Во время приступа AIP экскреция PBG и ALA с мочой высока с преобладанием PBG. Порфирины в моче также повышены с преобладанием уропорфиринов. Фекальные порфирины находятся в норме или слегка повышены (таблица 1) [20].

Во время острого приступа моча пациента с AIP обычно темно-красная или темно-коричневая сразу после мочеиспускания или может потемнеть из-за воздействия солнца. Количество PBG и ALK в моче остается повышенным даже в период ремиссии.

Во время приступа AIP активность HMBS в эритроцитах возвращается к норме [1, 3, 16, 21].

Вариегатная порфирия

VP характеризуется примерно 50%-ным дефицитом PPOX (EC 1.3.3.4), который катализирует окисление протопорфириногена IX до протопорфирина IX. Ферментативный дефект обусловлен мутацией в гене PPOX и наследуется аутосомно-доминантным способом с неполной клинической пенетрантностью [22, 23].

Ген PPOX размером 8 кб, кодирующий PPOX, был отнесен к хромосоме 1q22 и состоит из 13 экзонов. На сегодняшний день описано 177 различных мутаций гена PPOX.

Среди них наиболее распространенными являются миссенс-мутации и мутации сдвига рамки считывания. Мутации VP также проявляют высокую гетерогенность, за исключением мутаций с эффектом основателя, например, мутации R5 9W в Южной Африке [7, 19].

Помимо острых приступов, характерных для всех острых печёночных порфирий, около 20% пациентов с VP могут также проявлять кожную фоточувствительность с кожными симптомами, такими как пузыри, рубцы, эрозии и гиперпигментация.

Примерно у 60% пациентов с VP поражения кожи являются единственным клиническим проявлением. Острые приступы при VP встречаются реже, чем при AIP; они регистрируются менее чем у 20% пациентов с этим типом порфирии [1].

Клинические симптомы VP включают значительно повышенный уровень протопорфирина и копропорфирина в кале с преобладающей концентрацией протопорфирина. PGB в моче, ALK и порфирины также повышены, особенно копропорфирин.

Во время ремиссии уровень PBG в моче, ALA и уропорфирина может быть нормальным, в то время как уровни протопорфирина и копропорфирина в кале остаются повышенными. Специфичной для VP является флуоресценция плазмы (максимум при длине волны 624-627 нм) (таблица 1) [1, 16, 24].

Наследственная копропорфирия

HCP вызван мутациями в гене CPOX, которые приводят к примерно 50% дефициту COX (EC 1.3.3.3), ответственному за превращение копропорфириногена III в протопорфириноген IX. HCP наследуется аутосомно-доминантно с низкой клинической пенетрантностью.

Как и при других острых порфириях, HCP в основном протекает латентно до полового созревания [25, 26]. Локус гена, кодирующий CPOX, был отнесен к хромосоме 3q12 и содержит 7 экзонов. На сегодняшний день описано 65 мутаций гена CPOX [19].

У 80% пациентов с HCP наблюдаются только острые приступы, подобные тем, которые наблюдаются при других острых порфириях печени. Как и при VP, около 20% пациентов с HCP также имеют поражения кожи. Поражения кожи являются единственным клиническим проявлением у 5% пациентов с HCP [1].

Во время атаки HCP основной биохимической аномалией мочи и кала является заметно повышенное содержание копропорфирина, особенно изомера III. PBG, ALA. Значения уропорфирина в моче также увеличиваются (таблица 1). Во время ремиссии показатели мочи и кала могут быть нормальными [1, 16, 27].

Порфирия с дефицитом ALK-дегидратазы (ADP, Doss-порфирия)

ADP - самый редкий тип наследственной порфирии. До сих пор было зарегистрировано только шесть случаев заболевания. ADP возникает в результате мутаций в гене ALAD. Это приводит к дефициту ALAD (ЕС 4.2.1.2.4) который катализирует конденсацию двух молекул ALA с образованием одной молекулы PBG.

Дефицит ALAD наследуется аутосомно-рецессивно, поэтому ADP обычно проявляется в детстве у гомозигот с активностью ALAD в пределах 1-5% от нормального значения.

Снижение активности ALAD на 50% наблюдается у бессимптомных гетерозигот. Активность ALAD ингибируется многими химическими веществами или соединениями, такими как свинец или сукцинилацетон. Клинические симптомы ADP напоминают те характеристики, которые связаны с другими острыми порфириями печени, но не проявляются фоточувствительностью или поражениями кожи [16, 28, 29].

Ген ALAD расположен на хромосоме 9q33.1 и состоит из 12 экзонов. На сегодняшний день описано 12 мутаций гена ALAD, ответственных за ADP [19].

У пациентов с клиническими проявлениями уровни ALK и копропорфирина в моче заметно повышены, в то время как другие порфирины лишь незначительно повышены, а количество PBG в норме. Протопорфирин цинка в эритроцитах также может быть выше (табл. 1) [1, 16].

Кожные формы печёночной порфирии

Porphyria cutanea tarda

Порфирия cutanea tarda (PCT) является наиболее частой из порфирий из-за частичного дефицита UROD (EC 4.1.1.37), который катализирует декарбоксилирование уропорфириногена III до копропорфириногена III.

Ген UROD расположен на хромосоме 1p34 и состоит из 10 экзонов. На сегодняшний день описана 121 мутация гена UROD, ответственная за наследственный PCT [19].

PCT - это хроническая форма печёночной порфирии, которая может возникать как спорадически (тип 1, приобретенный), так и семейно (тип 2, наследственный).

Приобретенный (тип 1) PCT встречается в 75% случаев, в основном у мужчин. Пациенты с PCT 1-го типа имеют более низкую активность мочевины в печени, но нормальную активность ферментов эритроцитов. У этих пациентов нет мутаций гена UROD. Наследственная (тип 2) РСТ встречается в 25% случаев.

Пациенты с PCT 2 типа имеют мутации гена UROD, а также сниженную активность UROD в печени и эритроцитах. PCT типа 2 наследуется аутосомно-доминантно с низкой клинической пенетрантностью [20, 30].

Факторы риска PCT включают чрезмерное употребление алкоголя, HCV, HBV и ВИЧ-инфекции, эстрогены и гемохроматоз. Они обычно приводят к перегрузке печени железом, что является основным фактором, вызывающим РСТ [1, 20, 30].

Характерными симптомами РСТ являются поражения кожи на открытых солнцу участках (тыльные стороны рук, шея и лицо) в виде пузырей с серозной жидкостью, эрозий, рубцов и гиперпигментации. Кожа грубая. У пациентов с PCT может развиться цирроз печени и гепатоцеллюлярная карцинома [1, 16].

У пациентов с симптомами PCT наблюдается значительно более высокое содержание порфиринов в моче, кале и плазме, особенно уропорфирина в моче и гептакарбоксилатпорфирина, а также гептакарбоксилатпорфирина и изокопропорфирина в кале. PBG мочи в норме; ALK в норме или слегка повышен.

Лучшим предварительным тестом для диагностики PCT и дифференцировки от других порфирий с кожными симптомами является флуоресцентный анализ порфирина плазмы с длиной волны 618-620 нм (таблица 1).

В период ремиссии PCT порфирины мочи, плазмы и кала возвращаются к норме. У пациентов с симптомами PCT 1-го и 2-го типов активность UROD печени снижается примерно до 25% от нормального значения. Активность UROD эритроцитов нормальна при PCT 1-го типа и снижена примерно на 50% при PCT 2-го типа, как симптоматическом, так и бессимптомном [1, 16, 30].

Эритропоэтическая порфирия

Эритропоэтическая порфирия (EPP и CEP) обычно проявляется кожной фоточувствительностью в раннем детстве, но в редких случаях они развиваются позже во взрослой жизни [1, 30].

Эритропоэтическая протопорфирия

EPP возникает в результате частичного дефицита FECH (EC 4.99.1.1.), последнего фермента в биосинтетическом пути гема, который катализирует введение железа в протопорфирин IX.

Дефицит фермента вызван мутациями в гене FECH, который расположен на хромосоме 18q21.3. На сегодняшний день описано 190 мутаций, ответственных за EPP [13, 19, 31].

Почти в 95% случаев заболевание наследуется аутосомно-доминантно с низкой клинической пенетрантностью. Примерно в 4% случаев он является аутосомно-рецессивным.

Существует также Х-сцепленная форма EPP (так называемый Х-сцепленный доминантный EPP), обусловленная мутациями в гене ALAS2 и приобретенным EPP, ассоциированным с миелодиспластическим расстройством [31].

Клиническая экспрессия при аутосомно-доминантном варианте EPP связана с одновременным наследованием мутации гена FECH и низкой экспрессией аллеля IVS3-48C. Аллель IVS3-48C встречается примерно у 10% здорового европейского населения [30, 32].

Дефицит FECH приводит к избыточному накоплению свободного протопорфирина в эритроцитах, ретикулоцитах, эритробластах, печени, плазме и коже. Чрезмерное накопление протопорфирина в эритроцитах и коже приводит к болезненным поражениям кожи после пребывания на солнце (болезненный отек, припухлость, эритема и шелушение).

Гидрофобный протопорфирин образует кристаллы в гепатоцитах и желчных канальцах, которые замедляют поток печеночной желчи. Желчнокаменная болезнь, вызванная желчными камнями, содержащими протопорфирин, отмечается примерно у 25% пациентов с EPP. Печеночная недостаточность встречается у 2-5% пациентов; у многих наблюдается дефицит железа с микроцитарной анемией и низким уровнем витамина D [1, 13, 31].

Основным биохимическим нарушением, наблюдаемым у пациентов с симптомами EPP, является массивное увеличение протопорфирина в эритроцитах. Фекальный протопорфирин также выше нормы. Предшественники гема в моче и порфирины находятся в пределах нормы.

Флуоресценция порфирина плазмы характерна при длине волны 634 нм (таблица 1). Активность FECH снижена до 10-35% от нормального значения у пациентов с симптомами. У бессимптомных носителей дефицит активности FECH составляет около 50% [1, 31].

Врожденная эритропоэтическая порфирия (CEP, Болезнь Гюнтера)

CEP возникает в результате почти полного дефицита UROIIIS (EC 4.2.1.75), который катализирует превращение линейного тетрапиррольного гидроксиметилбилана в циклический тетрапиррольный уропорфириноген III.

Ферментативный дефект обусловлен мутацией в гене UROIIIS и наследуется аутосомно-рецессивно [33, 34].

Ген UROIIIS расположен на хромосоме 10к25.2-к26.3. На сегодняшний день описано 49 мутаций, ответственных за развитие CEP [19].

Дефицит урофирина приводит к гиперпродукции и накоплению изомеров уропорфирина I и копропорфирина I, которые являются нефизиологичными и патогенными.

Для CEP характерна сильная фоточувствительность, проявляющаяся в виде поражений кожи и мягких тканей на открытых солнцу участках (пузыри, гипо- и гиперпигментация, рубцы и деформации тканей, обычно на руках, носу, щеках, ушах и веках). Могут развиться атрофия мягких тканей и нарушения зрения.

В ультрафиолетовом свете зубы флюоресцируют коричневатым оттенком. Сообщается о гемолитической анемии и спленомегалии, а также о признаках гемолиза, морфологических изменениях эритроцитов, лейкопении и тромбоцитопении, повышенном уровне билирубина, дефиците железосвязывающей способности.

Чрезмерное количество порфиринов имеет тенденцию накапливаться в различных тканях, особенно в костях, что приводит к остеолизу, остеопорозу и деформации костей.

Болезнь проявляется довольно рано, вскоре после рождения. У детей, страдающих CEP, флуоресцирующие красным подгузники являются хорошим диагностическим маркером. Никаких различий в клинических симптомах CEP у мужчин и женщин не наблюдалось. Средняя продолжительность жизни большинства пациентов составляет 40-60 лет [1, 16, 30, 33].

У пациентов с CEP экскреция уропорфирина I и копропорфирина I с мочой, а также экскреция копропорфирина I с калом заметно увеличена. Экскреция ALK и PBG с мочой в норме (таблица 1) [1, 30, 33].

Диагностика порфирии

Диагностическое обследование у пациентов с подозрением на порфирию с симптомами основано на определении предшественников гема в моче (PBG и ALA) и порфиринов в моче, кале, эритроцитах и плазме.

Избыточное количество этих биохимических маркеров подтверждает диагноз, а их характерный профиль в различных биологических образцах указывает на специфический тип порфирии (таблица 1).

Измерение активности ферментов и генетическое тестирование подтверждают тип порфирии и помогают идентифицировать бессимптомных, но подверженных риску членов семьи пациента.

Анализ ДНК, который идентифицирует семейную специфическую, причинную мутацию, в настоящее время является методом выбора для семейных исследований, особенно при неэритроидном варианте AIP и в случаях, когда изменённые значения активности ферментов пересекаются или гематологические заболевания, ответственные за аномальную дифференцировку клеток крови, сосуществуют; исследование проводится для определения активности ферментов [1, 9, 35-37].

Полимеразная цепная реакция (PCR) и прямое секвенирование анализируемых экзонов и их фланкирующих областей являются наиболее распространенным анализом мутаций, обычно достаточным для обнаружения миссенс-мутаций, нонсенс-мутаций, мутаций сдвига рамки считывания.

Для обнаружения больших внутригенных делеций/дупликаций рекомендуется мультиплексно-зависимая амплификация зонда (MLPA) или анализ методом флуоресцентной PCR [36, 38]. Чувствительность обнаружения мутаций в генах HMBS, CPOX и PPOX составляет 97-100%. [39].

В заключение следует отметить, что порфирии представляют собой разнообразную группу аномальных метаболических нарушений, вызванных наследственным дефицитом ферментов, участвующих в биосинтезе гема. Были выявлены мутации генов реакций хемосинтеза.

Порфирия cutanea tarda (PCT) является исключением, при котором дефицит фермента в большинстве случаев является приобретённым. Каждый дефектный фермент приводит к характерному клиническому фенотипу порфирии. У любого пациента с длительным анамнезом недиагностированных болей в животе и/или атипичных психоневрологических синдромов при дифференциальной диагностике следует учитывать порфирию.