Perspektivy: Dědičná onemocnění ledvin v éře molekulární biologie

Skutečnost, že život jedince a případný vývoj onemocnění se odvíjí na pozadí interakce či interakcí mezi dědičnými vlivy a vlivy zevního prostředí, byla předpokládána již v dávné minulosti. Zatímco odhalení základních zákonitostí genetiky bylo započato před necelými 200 lety (objevy G. J. Mendela a C. R. Darwina), trvalo přibližně dalších sto let, než se podařilo formulovat hypotézu o přenosu informací prostřednictvím chromosomů (T. H. Morgan). V roce 1953 byl zveřejněn model dvojšroubovice DNA (J. Watson a F. Crick), avšak trvalo další čtvrtstoletí, než byl v roce 1985 nalezen genový podklad nejrozšířenější dědičné nemoci ledvin – polycystické choroby ledvin autosomálně dominantního typu (PCHLAD) (S. T. Reeders). Tento objev znamenal průlom ve výzkumu vrozených a dědičných onemocnění ledvin. Předznamenal éru nástupu metod molekulární biologie. V průběhu dalších dvou desetiletí do současnosti se podařilo identifikovat geny či genové produkty u valné části všech dosud známých významnějších dědičných onemocnění ledvin monogenního charakteru. Celé skupiny onemocnění ledvin, charakterizované donedávna pouze klinickým obrazem či typem dědičného přenosu, lze nyní odlišit stanovením jejich genového podkladu. Jako příklad lze uvést skupinu cystických onemocnění ledvin (polycystická choroba ledvin autosomálně dominantního typu, polycystická choroba ledvin autosomálně recesivního typu, nefroftíza, Bardetův- Biedlův syndrom aj.), skupinu glomerulárních onemocnění (Alportův syndrom, kongenitální nefrotický syndrom finského typu, steroid-rezistentní nefrotický syndrom, syndrom nehet-čéška), skupinu tubulárních onemocnění (Bartterův syndrom, Gitelmanův syndrom, nefrogenní diabetes insipidus, cystinóza, Gordonův syndrom, Liddleův syndrom), skupinu nemocí spojených s nefrolitiázou (Dentova choroba, cystinurie, hyperoxalurie aj.) a konečně skupinu renálních tumorů (Wilmsův tumor, Von-Hippel-Lindauova choroba, tuberózní skleróza). Zdá se, že tento trend v odhalování nových dědičných chorob ledvin (monogenního charakteru) nebyl dosud ukončen, neboť množství nově identifikovaných genů kódujících onemocnění s renálním postižením nadále každoročně roste.

Znalosti genového podkladu těchto a některých dalších dědičných nemocí ledvin lze využít v bezprostřední klinické praxi spočívající v možnosti přesné a často preklinické diagnostiky (případně prenatální diagnostiky). Výtěžnost ze znalosti molekulárně biologického podkladu dědičných nemocí ledvin se však zdaleka neomezuje na využití v diagnostickém procesu. Změny v genu (mutace) se projevují v tvorbě strukturálně/funkčně změněného genového produktu (proteinu) a následně se promítají do klinického obrazu (fenotypu). Nabízí se tak jedinečný nástroj k pochopení vzniku a uplatnění genového defektu (etiologie) na vývoj (patogenezi) onemocnění. Jedním z prostředků, jak tohoto cíle dosáhnout, je analýza vztahů mezi genomikou a proteomikou, tedy novou vědní disciplínou zabývající se analýzou proteinů získaných v čase od daného organismu v různých biologických tkáních.

Díky tomuto modelovému přístupu bylo možno např. u skupiny tzv. monogenních forem arteriální hypertenze odhalit význam a mechanismus působení poruch tubulárního transportu NaCl (Liddleův syndrom či Gordonův syndrom) nebo nadměrné tvorby aldosteronu (u tzv. syndromu aldosteronismu léčitelného glukokortikoidy – GRA) při poruše regulace arteriálního krevního tlaku a vývoji arteriální hypertenze. Naopak studium Bartterova a Gitelmanova syndromu na úrovni DNA umožnilo zčásti objasnit vztah mezi tubulárními ztrátami NaCl a vývojem hypotenze.

U pacientů s geneticky vázanou přítomností karcinomů ledvin může mít identifikace genu mimořádný význam pro diagnostiku a příslušnou léčbu. Z nových poznatků akumulovaných z genomové a proteomové analýzy u karcinomu ledvin však mohou již dnes (či budou moci v budoucnosti) profitovat i další nemocní ohrožení tumory ledvin (např. recentně byla vyvinuta vakcína proti genu Wilmsova tumoru – tzv. WT1 – proti hematopoetickým a solidním tumorům) (Oka Y, 2006).

Značných úspěchů bylo v posledních letech dosaženo ve výzkumu polycystické choroby ledvin a dalších cystických onemocnění ledvin. Byla prokázána genetická heterogenita u PCHLAD, kdy nemocní s formou podmíněnou mutacemi na genu PKD-1 (cca 85 % všech nemocných) mají poněkud méně příznivý průběh choroby ve srovnání s nemocnými, u nichž je přítomna forma podmíněná mutacemi na genu PKD-2 (cca 15 % všech nemocných). Strukturální podoba obou genů a jejich genových produktů – polycystinů 1 a 2 (PC-1 a PC-2) – byla rovněž popsána. Význam interakce obou genových produktů na vývoji cystických a dalších abnormit u PCHLAD je předmětem intenzivního výzkumu. Velkou pozornost vzbudila v posledních letech přítomnost polycystinů v ciliárních strukturách nefronu (zvl. tubulech) a možný podíl těchto struktur na vývoji cyst. Změny polohy těchto bičíkatých struktur (ať již mechanicky či v závislosti na změně toku tekutiny) vedou k vzestupu nitrobuněčné koncentrace vápníku. Funkčně komplex PC-1/PC-2 v ciliích patrně působí jako senzor toku tekutiny a udržuje buňku v diferencovaném stavu. U nemocných s PCHLAD lze prokázat poruchu ciliární funkce a poruchu lokalizace polycystinu. Navíc se zdá, že obdobná porucha ciliárních struktur je přítomna i u dalších cystických onemocnění ledvin, např. u nefroftízy (Badano JL, 2006). Z hlediska léčby tohoto onemocnění je značná naděje vkládána do léčebné aplikace látek zasahujících do koncentrační schopnosti ledvin nemocných s PCHLAD. Vasopressin a katecholaminy jsou hlavními hormonálními modulátory adenylyl cyklázové aktivity v buňkách sběrných kanálků. Působení vasopressinu se uplatňuje přes receptory V₂ a V_1a. Působení vasopressinu na adenylyl cyklázu, původ cyst ve sběrných kanálcích u nemocných s PCHLAD a cystogenní potenciál cAMP byly základními důvody, které vedly k realizaci experimentálních a posléze klinických studií testujících účinnost léčby antagonisty receptoru V₂ pro vasopressin (Torres VE, 2005).

Značný pokrok prodělal výzkum v oblasti geneticky podmíněných poruch narušujících fyziologickou funkci glomerulárního filtru. Poslední dekáda byla ve znamení objevů na úrovni podocytárních proteinů. Byl prokázán význam strukturálních/funkčních změn řady podocytárních proteinů, jejichž porucha, přítomná u některých dědičných chorob ledvin, se projevuje různým stupněm zvýšené propustnosti filtrační bariéry. Poměrně široké spektrum různých dědičných chorob vyznačujících se proteinurií, zahrnuje na jedné straně stavy mírné proteinurie a pozvolné progrese chronické renální insuficience (např. u heterozygotních jedinců s mutacemi genů TRPC6 či ACTN4) a na straně druhé závažné stavy s kongenitálním nefrotickým syndromem, jako např. u jedinců s mutacemi v genu NPHS1 (nefrinu). Nově se tento výzkum obohatil a zkomplikoval o nové poznatky, naznačující, že rovněž složky glomerulární bazální membrány si zasluhují podobnou pozornost, jaká byla věnována podocytopatiím. U několika nemocných s tzv. Piersonovým syndromem byla totiž prokázána porucha genu pro laminin β2 (LAMB2), coby příčina vzniku závažného nefrotického syndromu v dětském věku (Dandapani SV, 2006).

Zřetelný přesah uplatnění metod molekulární biologie z rámce původně omezeného především na identifikaci genu/genů do oblastí dříve relativně vzdálených se dnes stává realitou a nabývá různé podoby. Jednou z takovýchto oblastí je vývoj a tvorba rekombinantních látek – za použití metod molekulární biologie – které nahrazují látky endogenně vytvářené, jejichž produkce je z různých důvodů snížena (klasickým příkladem je rekombinantně vytvořený erytropoetin podávaný nemocným s anémií renálního původu, recentnějším příkladem je zavedení tzv. náhradní enzymové terapie enzymem α-galaktosidázou podávané nemocným s Fabryho chorobou, u nichž je tvorba tohoto enzymu vrozeně snížená či chybí). Další příkladem netradiční aplikace výsledků v oblasti molekulární biologie je výzkum propustnosti peritoneální membrány. Zatímco předchozím výzkumem byly identifikovány geny z rodiny aquaporinů (AQP) uplatňujících se při nefrogenním diabetes insipidus (AQP2), podařilo se nově prokázat význam genů AQP1 pro propustnost peritoneální membrány, což představuje klinický význam pro nemocné léčené peritoneální dialýzou (Ni J, 2006). Značné úsilí je rovněž věnováno možnostem klinického uplatnění genové terapie, farmakogenetiky a dalším metodám či disciplínám založeným na použití technik molekulární biologie.

Závěrem lze uvést, že vývoj v oblasti vrozených a dědičných onemocnění ledvin prodělává svůj „zlatý věk“, dále, že „hon“ na geny pokračuje a že aplikace metod molekulární biologie se rozšiřují daleko za rámec pouhé diagnostiky těchto onemocnění.