CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀ I LIỆU 1. Rố i loa ̣n dự trữ trong tiêu thể 1. Đa ̣i cương Tiêu thể là một bào quan trong tế bào chất, chứa các enzyme thuỷ phân có tác dụng giáng hoá các đại phân tử như protein, phức hợp carbohydrate, acid nucleic, lipid, sulfate, và phosphate. Các sản phẩm giáng hoá cuối cùng có thể được tái sử dụng hoặc loại bỏ ra ngoài cơ thể.
Sự không có hoặc mất chức năng của một enzyme, sau một thời gian, sẽ gây lên sự tích tụ các sản phẩm chuyển hoá trung gian. Bệnh liên quan đến rối loạn dự trữ trong tiêu thể (LSDs- Lysosome storage diseases) là một nhóm bệnh không đồng nhất gồm khoảng 50 các rối loạn về gen mã hoá các enzyme trong tiêu thể.3 Tuy nhiên, những protein quan trọng khác liên quan đến chuyển hoá và phóng thích các chất trong tiêu thể cũng được cho là nguồn gốc của một số bệnh LSDs. Những protein này bao gồm các enzyme đồng hoạt hoá (enzyme coactivators), protein màng, protein vận chuyển xuyên màng và các enzyme quan trọng khác liên quan tới quá trình xử lý các protein của tiêu thể. Về bệnh học, tất cả LSDs cùng chung một cơ chế bệnh sinh đó là sự tích tụ các sản phẩm chuyển hoá khác nhau trong tiêu thể.
Quá trình tích tụ các sản phẩm này dẫn tới phá huỷ cấu trúc và chức năng tế bào.3,4 Sự chết một lượng lớn các tế bào gây lên mất chức năng cơ quan tổ chức trong cơ thể. Hầu hết các bệnh LSDs là do di truyền gen lặn trên nhiễm sắc thể thường, ngoại trừ một số bệnh di truyền lặn trên nhiễm sắc thể giới tính X như bệnh Fabry, bệnh Hunter (MPS III), và bệnh Danon.4,6 Nếu xét từng bệnh riêng lẻ, tỷ lệ mắc mới của các bệnh di truyền này là hiếm, dao động trong 4 khoảng 1/50. Tuy nhiên, khi tính tổng thể thì các bệnh LSDs là khá phổ biến, khoảng 1/7.7 Các bệnh LSDs được phân loại dựa trên các chất trong tiêu thể bị rối loạn, nhưng một số nhóm được phân loại dựa trên sự thiếu hụt protein.7 Các nhóm bệnh lớn bao gồm rối loạn chuyển hóa mucopolysaccharid (MPS - Mucopolysaccarid), GM2 gangliosidose, neutral glycosphingolipidose, glycoproteinose, mucolipidose, hội chứng loạn dưỡng chất trắng não, bệnh tích đọng glycogen, rối loạn mỡ trung tính, và rối loạn protein vận chuyển hoặc rối loạn phân bố protein trong tế bào.1: Hình ảnh tế bào với tiêu thể bị tích đọng. Chẩn đoán LSDs Chẩn đoán LSDs tương đối khó vì biểu hiện triệu chứng lâm sàng rất đa dạng.8 Biểu hiện của bệnh có thể khác nhau về tuổi khởi phát, mức độ phức tạp của của các chất tích đọng trong tiêu thể, tỷ lệ các chất tích đọng, và sự phân bố các chất tích đọng trong các cơ quan tổ chức của cơ thể.
Mỗi cơ quan, bộ phận của cơ thể có một ngưỡng hoạt động của enzyme khác nhau, phụ thuộc vào sự thay đổi liên tục của cơ chất, sự luân chuyển tế bào (cellular turnover) và các nhu cầu chuyển hoá. Chẩn đoán LSDs dựa trên các triệu chứng lâm sàng, xét nghiệm hóa sinh và các xét nghiệm phân tử. Các xét nghiệm hóa sinh được sử dụng trong chẩn đoán LSDs bao gồm các xét nghiệm định lượng cơ chất bị ứ đọng hoặc đo hoạt độ enzyme có thể được tiến hành từ các mẫu bệnh phẩm khác nhau như máu, nước tiểu, dịch ối, nguyên bào sợi da hay mẫu mô sinh thiết…9 Các xét 5 nghiệm phân tử được chỉ định để xác định đột biến gen mã hóa tổng hợp enzyme.10 Tất cả các gen được biết đến là liên quan đến LSDs đều đã được nhân dòng và xét nghiệm phân tử trở thành một phần không thể thiếu trong chẩn đoán LSDs, tuy nhiên, việc giải thích kết quả còn nhiều khó khăn do chưa hiểu hết được ý nghĩa lâm sàng của các biến thể và mối liên quan giữa chúng.11 Các triệu chứng và hội chứng lâm sàng sẽ định hướng cho việc lựa chọn xét nghiệm. Phân tích enzyme và các siêu cấu trúc của tế bào trong nước ối (amniocytes) hoặc tế bào màng rau thai (chorionic villus) được dùng để chẩn đoán trước sinh nhiều bệnh LSDs.
Điều trị LSDs Khi đã được chẩn đoán, người bệnh cần được cân nhắc điều trị đặc hiệu và điều trị hỗ trợ. Các liệu pháp điều trị được áp dụng trước khi có biểu hiện bệnh là lý tưởng nhất. Có thể xác định những người bệnh chưa có biểu hiện triệu chứng là phân tích gen cho những thành viên trong gia đình có người bệnh đã được chẩn đoán LSDs. Tới thời điểm này, có một số phương pháp mới đã và đang được nghiên cứu để điều trị bệnh LSDs nhằm giải quyết các sai sót trong tế bào do thiếu hụt enzyme gây ra.
Các phương pháp đang được áp dụng như ghép tế bào gốc tạo máu, hệ thống 2 enzyme vận chuyển và truyền enzyme tái tổ hợp thay thế. Ghép tế bào gốc tạo máu (HSCT) Khoảng 20 năm trở lại đây, HSCT cho thấy hiệu quả trên những người bệnh LSDs chưa có biểu hiện bệnh hoặc trên người bệnh LSDs có biểu hiện bệnh nhẹ.3 Tuỷ xương được lấy từ anh chị em ruột có cùng hệ HLA, hoặc từ những người tình nguyện có cùng hệ kháng nguyên bạch cầu. Tuỷ xương của người cho sẽ cung cấp các tế bào gốc khoẻ mạnh, có thể sản xuất các enzyme bù đắp cho lượng bị mất hoặc bị thiếu hụt ở người bệnh. Các thử nghiệm trên động vật cho thấy rằng các tế bào gốc được ghép đã giúp giải quyết việc thiếu 6 hụt enzyme và theo thời gian, các đại thực bào có nguồn gốc từ tế bào ghép sẽ thay thế các tế bào thần kinh đệm ở não.
Trên người, HSCT được sử dụng với mức độ thành công khác nhau ở những người bệnh mắc MPS I (Hurler), MPS II (Hunter), MPS VI (Maroteaux-Lamy), Gaucher, Wolman, Metachromatic leukodystrophy, và bệnh Krable. Mỗi người bệnh LSDs đáp ứng khác nhau với HSCT và quyết định ghép HSCT ngay khi có các dấu hiệu khởi phát được xem là quan trọng trong việc điều trị bệnh. Các biến chứng của HSCT phần lớn là thải loại mảnh ghép, độc tố của chế độ trị liệu, và tỉ lệ ghép không thành công khá cao. Liệu pháp thay thế enzyme (ERT) Liệu pháp thay thế enzyme giúp bổ sung các enzyme bị thiếu hụt.
Kỹ thuật tái tổ hợp DNA cho phép sản suất một lượng lớn một số các enzyme của tiêu thể. Hiện nay, cơ quan quản lý thuốc và thực phẩm Hoa Kỳ đã xác nhận các sản phẩm enzyme thay thế dùng trong điều trị các bệnh Gaucher, Fabry, MPS I, MPS II, MPS VI và bệnh Pompe. Tuy nhiên hạn chế của ERT là qua không qua được hàng rào máu não, do đó không xử lý được các triệu chứng thần kinh trong LSDs. Ngoài ra, phản ứng miễn dịch chống lại enzyme được truyền vào và nhắm sai mục tiêu cũng là những trở ngại cho thành công của ERT.
Các phương pháp sàng lọc bệnh LSDs Với những LSDs đã có liệu pháp điều trị hiệu quả, việc phát hiện sớm bệnh ngay từ giai đoạn sơ sinh và trẻ nhỏ có ý nghĩa đặc biệt. Hoạt độ enzyme là chỉ số được dùng nhiều trong sàng lọc LSDs. Có nhiều kỹ thuật được sử dụng để đo hoạt độ enzyme như phương pháp miễn dịch hoặc đo khối phổ song song, với bệnh phẩm là huyết thanh, bạch cầu hoặc mẫu máu khô bảo quản trên giấy (DBS – Dry blood spot). Một số kỹ thuật đang được phát triển và hoàn thiện để áp dụng cho chương trình sàng lọc sơ sinh sử dụng máu khô bảo quản trên giấy lọc (blood filter paper specimen).
7 Phương pháp định lượng các enzyme trong các bệnh LSDs như Pompe (GAA), Fabry (GLA), Sandhoff, Gaucher, Niemann-Pick và bệnh Tay-Sachs sử dụng mẫu máu khô trên giấy thấm đã được một số tác giả công bố. Ưu điểm của phương pháp này là hoạt độ enzyme tương đối ổn định trong vòng 6 tháng. Điểm hạn chế chính của mỗi xét nghiệm này là dùng cùng một chỉ số hoạt động của enzyme (ví dụ, 4-methylumbelliferone), do vậy việc phân tích đồng thời nhiều bệnh là không thể. Ví dụ, xét nghiệm đo hoạt độ GLA để chẩn đoán bệnh Fabry sử dụng cơ chất 4-methylumbelliferyl-α-D- galactopyranoside có sự phát huỳnh quang của hỗn hợp cơ chất-enzyme tương tự như trong xét nghiệp bệnh MPS I, nên hai phản ứng không thể phân tích đồng thời một lúc mà phải phân tích riêng rẽ.13 Các đột biến trong LSDs rất khác nhau, vì vậy phân tích đột biến không phù hợp cho việc sàng lọc một số lượng lớn.
Tương tự như vậy, do thiếu cả protein thông thường, protein đặc hiệu, và các dấu ấn chuyển hoá trong máu của các người bệnh LSDs, làm hạn chế tác dụng chẩn đoán của các xét nghiệm hoá sinh lâm sàng. Bên cạnh đó, việc sử dụng kỹ thuật sinh thiết mô hay nuôi cấy nguyên bào sợi thì là những xét nghiệm có tính xâm nhập và khó áp dụng trên quy mô lớn. Tuy nhiên một số cách tiếp cận khả thi trong việc sàng lọc sơ sinh bệnh LSDs đã được công bố trong y văn. Bệnh Fabry Fabry là bệnh di truyền hiếm gặp, liên kết nhiễm sắc thể X gây ra bởi sự tích tụ quá mức sphingolipid trong tiêu thể, dẫn đến các triệu chứng ở các cơ quan khác nhau, thậm chí toàn thân.
Sự thiếu hụt enzyme alpha galactosidase A (GLA) do đột biến gen GLA- gen mã hóa sản xuất enzyme GLA- gây ra, làm cho một loại glycolipid là globotriaosylceramide (viết tắt là Gb3, GL-3, hoặc ceramide trihexoside) tích lũy bên trong nội mô mạch máu, các tế bào cơ trơn, cầu thận và tế bào biểu 8 mô ống thận, cơ tim và tế bào thần kinh của hạch rễ lưng… Sự tích đọng trong tiêu thể và rối loạn chức năng của tế bào kích hoạt một chuỗi các sự kiện, bao gồm sự chết của tế bào và giảm chuyển hóa năng lượng, tổn thương các mạch máu nhỏ14, rối loạn chức năng kênh K(Ca) trong tế bào nội mô15, mất cân bằng oxy hóa (stress oxidant)16, suy giảm sự trưởng thành thể thực bào17, thiếu máu cục bộ ở các mô, và quan trọng hơn là tổn thương tim và thận không hồi phục tiến triển.18-21 Cơ chế tổn thương các mô được cho là do sự giảm tưới máu do sự tích đọng các chất trong tế bào biểu mô mạch máu đơn độc đặc biệt ở thận, tim, hệ thần kinh trung ương và da, hoặc phối hợp với sự tích đọng trong các mô khác. Đau và dị cảm được cho là do tưới máu kém dây thần kinh ngoại vi hoặc tích tụ glycosphingolipid trong tiêu thể tế bào thần kinh, hạch rễ lưng, và tủy sống, dẫn đến teo nhỏ dây thần kinh không có myelin. Fabry là bệnh hiếm gặp nên rất khó xác định tỷ lệ mắc bệnh chính xác. Những báo cáo gần đây cho rằng tỷ lệ này là khoảng 1/40.0007 trong quần thể.