Rázštepy nervovej trubice – súčasné pohľady na etiopatogenézu a možnosti prevencie kyselinou listovou

Souhrn

Rázštepy nervovej trubice patria k najzávažnejším vrodeným vývojovým chybám. Vďaka včasným neurochirurgickým výkonom v porovnaní s minulosťou výrazne vzrástol počet prežívajúcich detí, avšak častá morbidita a rôzny stupeň trvalého deficitu (senzomotorického, autonómneho či mentálneho) sú realitou u väčšiny pacientov.

Autori upriamili svoju pozornosť na súčasné poznatky o etiopatogenéze týchto multifaktoriálne podmienených defektov (genetické faktory – polymorfizmy génov regulujúcich metabolizmus folátu a homocysteínu, transkripčné faktory a signálne proteíny, ako aj vonkajšie faktory) s dôrazom na existujúce možnosti prevencie – dostatočný príjem folátu u všetkých žien vo fertilnom veku a elimináciu rizikových momentov.

Kľúčové slová:
rázštepy nervovej trubice, etiopatogenéza, génové polymorfizmy, MTHFR, folát, homocysteín, prevencia

Úvod

Rázštepy nervovej trubice (NTD – Neural Tube Defects) sú v drvivej časti multifaktoriálne vrodené vývojové chyby manifestujúce sa ako 3 samostatné jednotky – anencefalus, encefalokéla a meningomyelokéla (obr. 1a–d). K menej známym vzácne sa vyskytujúcim formám patrí craniorhachischisis (anencefália s otvoreným kostným defektom chrbtice a expozíciou mozgu a miechy navonok) a iniencephalus (dysrafizmus v okcipitálnej oblasti s retroflexiou krku a trupu) (obr. 1e–f). Tieto bizarné anomálie sa 10-násobne častejšie vyskytujú v oblastiach s vysokou incidenciou NTD [1]. Kým plody s anencefalom sú zvyčajne mŕtvorodené alebo umierajú krátko po narodení, deti s meningomyelokélou, ak sa im dostane adekvátna medicínska starostlivost, prežívajú, no často ostávajú inkontinentné, s parézou dolných končatín, poruchami kožnej citlivosti a hydrocefalom [2]. Navyše, až u tretiny z nich sa vyvinie mentálny deficit, ktorý varíruje od ľahkého po ťažký stupeň [3]. Vzácnejšie sú rázštepy nervovej trubice spojené s výskytom ďalších orgánových anomálií či dysmorfií. Vtedy môžu byť súčasťou monogénových syndrómov (napr. Meckelovho-Gruberovho syndrómu), alebo VATER sekvencie, či chromozómových aberácií.

Výskyt NTD – geografické, rasové a pohlavné rozdiely, riziká rekurencie

Incidencia rázštepov nervovej trubice značne varíruje. Celosvetový priemer sa pohybuje okolo 1–2 gravidít s NTD na 1000 pôrodov, no v Írsku bol v 60. rokoch ich výskyt až 8/1000. Vysoký výskyt sa zaznamenal aj v oblasti severnej Číny, Mexika, Veľkej Británie a časti Kanady (tab. 1) [4]. Na Slovensku sa počet hlásených prípadov NTD (podľa Ústavu zdravotníckych informácií a štatistiky) pohybuje v rozmedzí 0,52–0,59 NTD gravidít na 1000 živorodených – vrátane umelo prerušených gravidít po prenatálne diagnostikovanom rázštepe neurálnej trubice; je však možné, že toto číslo je podhodnotené pre nekompletné hlásenia abortovaných prípadov. Výskyt živorodených detí s NTD je priemerne 0,28/1000 (tab. 1).

Incidencia NTD je ovplyvnená pohlavím a etnickými rozdielmi. Častejšie sú postihnuté ženy, čo sa pripisuje vyššej viabilite plodov ženského pohlavia. O tom, či sú etnické rozdiely viac determinované genetickými variáciami alebo životosprávou sa diskutuje. Zistené rozdiely po migrácii obyvateľstva sa pripisujú skôr environmentálnym ako genetickým faktorom (napr. zmena výživy), kedže „genetický shift“ v priebehu jednej či dvoch generácií je len málo pravdepodobný [5]. Oproti tomu, na dôležitú úlohu genetických faktorov poukazujú výsledky americkej štúdie, ktorá zistila, že perikoncepčne podávaná kyselina listová redukovala výskyt NTD u kaukazskej populácie o 40 %, no riziko NTD gravidity u hispánskych žien neznížila!

Až v 95 % sa NTD objaví ako „prvovýskyt“ v rodine, čiže dieťa postihnuté rázštepom nervovej trubice má negatívnu rodinnú anamnézu. Ženy, ktoré už porodili dieťa s NTD, majú riziko rekurencie u ďalšieho potomka 3,5 až 4 % – t.j. niekoľkonásobne vyššie ako v bežnej populácii, no u vzdialenejších ako prvostupňových príbuzných toto riziko prudko klesá. V súlade s modelom multifaktoriálne podmienených chorôb platí, že čím viac je postihnutých jedincov v príbuzenstve, tým je väčšia pravdepodobnosť opätovného výskytu tejto anomálie.

Etiopatogenéza multifaktoriálnych NTD – genetické faktory

Nervová trubica sa uzatvára medzi 3. a 4. gestačným týždňom zrastaním medulárnej rúry v budúcej krčnej oblasti embrya a pokračuje v 4. týždni kaudálnym aj kraniálnym smerom. Novšie sa predpokladá, že medulárna rúra sa uzatvára na viacerých miestach súčasne („multisite closure“ – viacmiestny“ model uzatvárania) [6]. Tento zdanlivo jednoduchý proces je v skutočnosti veľmi zložitý. Zúčastňujú sa na ňom početné transkripčné faktory (HOX-A, B, C, PAX) a tiež dôležité signálne proteíny – morfogény (sonic hedgehog – SHH, bone morphogenic proteins – BMP a i.), ktoré sprostredkúvajú vzájomnú interakciu medzi bunkami a tým ovplyvňujú génovú expresiu [7, 8]. Rovnako ako pri ďalších multifaktoriálne podmienených VVCH aj tu je prítomný typický prahový efekt – po prekročení určitej pomyselnej hranice vzniká trvalý defekt.

Presný etiopatomechanizmus defektu uzatvárania nervovej trubice nie je známy. Avšak už v 80. rokoch prenikli na odbornú verejnosť prvé správy o preventívnom vplyve perikoncepčného užívania kyseliny listovej na rekurenciu a neskôr i na prvovýskyt NTD [9, 10, 11, 12]. Niektoré štúdie následne potvrdili signifikantne nižšie koncentrácie folátu či zvýšený homocysteín v súboroch pacientov s NTD a/alebo ich matiek v porovnaní s kontrolnou populáciou [13, 14, 15]. Logickým vyústením týchto objavných skutočností je veľký záujem lekárskej verejnosti o geneticky determinované odchýlky v metabolizme folátu a homocysteínu a ich aditívny vplyv na vznik rázštepových chýb nervovej trubice.

Pre komplexný obraz danej problematiky stručne pripomenieme metabolické cesty folátu a homocysteínu (obr. 2). Aktívna forma folátu – tetrahydrofolát – je zložkou enzymatickej sústavy, ktorá katalyzuje prenos jednouhlíkatých zvyškov a spolu s vitamínom B12 sa zúčastňuje premeny homocysteínu na metionín. Túto metabolickú reakciu katalyzuje enzým metionín syntáza; jeho obnove napomáha metionín syntáza reduktáza. Metionín sa v ďalších biochemických pochodoch podieľa na metylácii proteínov a DNA, čo je osobitne dôležité v embryonálnom období, keď sa rozhoduje o čase, mieste a intenzite expresie génov. Okrem toho je folát aj donorom metylovej skupiny pri syntéze tymidínových nukleotidov (enzým tymidylát syntáza). Pri výraznom folátovom deficite dochádza k misinkorporácii (chybnému zabudovaniu) uracilu namiesto tymínu do DNA, čo má za následok zvýšený výskyt chromozomálnych zlomov a instabilitu DNA [16, 17]. Dôležitým enzýmom v metabolizme kyseliny listovej a homocysteínu je metylén tetrahydrofolát reduktáza (MTHFR), ktorá redukuje 5,10-metylén tetrahydrofolát na jeho aktívnu formu 5-metyl tetrahydrofolát. Znížená funkcia MTHFR vedie k nižšej koncentrácii aktívnej formy folátu a k spomaleniu remetylácie homocysteínu na metionín.

Najčastejšou príčinou mierneho deficitu funkcie MTHFR je génový polymorfizmus, ktorý má za následok termolabilitu enzýmu a zníženie jeho aktivity na 35 až 50 %, s následnou ľahkou hyperhomocysteinémiou. Tento „termolabilný“ polymorfizmus bol prvýkrát opísaný v súvislosti so zvýšeným výskytom srdcovocievnych príhod [18], ale jeho molekulová podstata bola odhalená až neskôr [19]. Z biochemického hľadiska ide o zámenu jedinej bázy cytozínu za tymín na pozícii 677 v reťazci DNA (C677T) a v štruktúre proteínu zámenu aminokyseliny alanínu za valín. Keďže výskyt T alely bol v niektorých prácach asociovaný so vznikom NTD, mnoho autorov ho považuje za rizikový faktor susceptibility pre malformácie nervovej trubice [20, 21]. V prípadoch, keď sú TT homozygotmi matka aj plod, sa riziko zvyšuje. Takisto deplécia kyseliny listovej u matiek – nosičiek T alely v perikoncepčnom období potencuje negatívny vplyv polymorfizmu, a naopak, suplementácia folátu významne redukuje vznik NTD u plodu s rizikovým genotypom [22].

V súvislosti s metabolizmom folátu, homocysteínu a rizikom NTD sa dnes študujú i génové polymorfizmy iných enzýmov/proteínov – napr. varianta A1298C MTHFR a iné [4]. V českej populácii sú veľmi dobre zmapované génové frekvencie variánt folátového metabolizmu a ich vplyv na folátový status zdravej populácie. Publikovaná bola aj genetická analýza súboru pacientov s hyperhomocysteinémiou po kardio/ cerebro-vaskulárnej príhode so signifikantne vyšším zastúpením C677T varianty MTHFR [23, 24].

Etiopatogenéza multifaktoriálnych NTD – biochemické a experimentálne aspekty

Teoretický model patomechanizmu vzniku NTD na podklade deplécie folátov vychádza z dôsledkov nedostatku folátu v organizme. Ide o deficit tymidínových nukleotidov pre replikáciu DNA na jednej strane a nadbytok homocysteínu s nedostatkom metionínu v deliacich sa tkanivách na strane druhej. Tymidínové nukleotidy sú esenciálne pre všetky biologické tkanivá rýchlo rastúceho niekoľkotýždňového embrya, a tak ich deficit per se nevysvetľuje, prečo táto anomália postihuje predilekčne práve nervové tkanivo. Tieto úvahy iniciovali sériu experimentálnych prác, ktoré študovali potenciálny vplyv hyperhomocysteinémie na vznik NTD. Rosenquist et al. demonštrovali priamy teratogénny vplyv homocysteínu na vznik defektov spojených s uzatváraním NT a s niektorými vrodenými srdcovými chybami (aortopulmonálne defekty) a uvádza, že možnosť jeho negatívneho vplyvu na nervové tkanivá môže byť sprostredkovaná inhibíciou funkcie receptorov pre N-metyl-D-aspartát [25]. Avšak Vanaerts upozorňuje, že potenciálne toxické koncentrácie homocysteínu indukujúce vznik NTD sú až 100-násobne vyššie oproti fyziologickej norme, čo je v praxi málo pravdepodobné a za reálny patomechanizmus pri folát-senzitívnych NTD považuje nedostatok metionínu [26]. Aj Mills uzatvára, že pre vznik folát-senzitívnych NTD je kritický metabolizmus homocysteínu (zistil signifikantne vyššie koncentrácie homocysteínu u žien s NTD graviditou oproti kontrolám). Za zásadný krok považuje konverziu homocysteínu na metionín a vyzdvihuje význam enzýmov metionín syntázy, cystationín beta-syntázy a metyléntetrahydrofolát reduktázy v metabolizme homocysteínu [13]. Naviac sa v naväzujúcich prácach potvrdilo, že kyselina listová má potenciál limitovať aj nepriaznivý vplyv iných teratogénov na vznik NTD [27].

Etiopatogenéza multifaktoriálnych NTD – vonkajšie faktory

1. Nedostatok folátu

Z vyššie uvedených poznatkov vyplýva, že pre vznik multifaktoriálne podmienených NTD je z vonkajších rizikových faktorov kritický predovšetkým nedostatok kyseliny listovej. Ba čo viac, deficit folátu sa môže spolupodieľať aj na vývoji iných vrodených chýb, ako sú napr. orofaciálne rázštepy, rázštepy prednej brušnej steny, niektoré vrodené srdcové chyby či Downov syndróm (ovplyvnenie nondisjunkcie pri meióze vajíčka) [28, 29, 25, 30].

Závery kontrolovaných klinických štúdií nespochybniteľne potvrdzujú preventabilný účinok perikoncepčného podávania kyseliny listovej na prvovýskyt NTD [11, 12], ako aj na rekurenciu NTD [9, 10]. Opierajú sa najmä o údaje doteraz najväčšieho kontrolného súboru zahrňujúceho až 247 831 žien plánujúcich graviditu, ktorý sa uskutočnil v severnej a južnej Číne, t.j. v oblastiach s najvyšším výskytom NTD [12]. Autori podávali polovici žien 400 μg kyseliny listovej od poslednej menštruácie až po koniec prvého trimestra ťarchavosti. Porovnaním klinických výsledkov zistili dramatické rozdiely vo výskyte NTD u nesuplementovaných a suplementovaných žien (4,8 vs. 1,0/1000 gravidít v severnej Číne (redukcia rizika 79 % !) a 1,0 vs. 0,6/1000 gravidít v oblasti južnej Číny (redukcia rizika 40 %). Dnes sa verí, že užívanie kyseliny listovej má reálny 50- až 70% preventabilný účinok na vznik NDT [31].

2. Antikonvulzíva a ďalší antagonisti kyseliny listovej

Vychádzajúc z mechanizmu účinku liekov patriacich do skupiny antagonistov kyseliny listovej (antikonvulzíva – karbamazepín, fenobarbital, valproát a iné; niektoré protinádorové lieky, trimetoprim, triamteren atď.) sa skúmalo, či môžu tieto farmaká zvyšovať riziko vzniku NDT. Skutočne sa zistilo, že ženy užívajúce tieto lieky počas prvých 6 týždňov gravidity majú až 2,8-krát vyššiu pravdepodobnosť porodenia dieťaťa s NDT. Najvyššie riziko spomedzi antikonvulzív predstavuje valproát: 1–2 % a karbamazepín: 0,5–1 % riziko NTD v exponovaných graviditách [32]. Avšak najdôležitejší bol poznatok, že toto riziko sa významne znížilo u gravidných žien, ktoré súčasne brali aj kyselinu listovú [33].

3. Hypertermia

Teratogénny efekt hypertermie na nervový systém počas kritického embryonálneho vývoja sa dokázal v experimente na zvieratách. Podanie kyseliny listovej myšiam exponovaným hypertermii malo podľa očakávaní signifikantný protektívny účinok. Aj v populačných štúdiách sa ukázalo, že ženy vystavené vysokým teplotám v prvom trimestri gravidity (horúci kúpeľ, sauna, horúčka nad 38 °C) mali 2-krát vyššie riziko NTD pre plod [34].

4. Obezita a diabetes mellitus

Obezita a cukrovka tiež môžu zvyšovať susceptibilitu pre narodenie dieťaťa s defektom neurálnej trubice. Kým spojenie maternálneho diabetu so vznikom diabetickej embryopatie, súčasťou ktorej môže byť aj NTD, je dobre známe, vzťah medzi samotnou obezitou a NTD sa začal skúmať len v 90. rokoch. Shaw a spol. uvádzajú 1,9-krát vyššie riziko pre NTD, a to najmä pre spina bifida u matiek s BMI (body mass index) vyšším ako 29 kg/m² [35]. K podobným záverom dospela aj Werlerová, keď zistila, že novorodenci žien s pregravidnou hmotnosťou 80–89 kg majú takmer dvojnásobný a rodičky s hmotnosťou nad 100 kg dokonca až 4-krát vyšší výskyt NDT. Týmto alarmujúcim údajom je potrebné venovať patričnú pozornosť, a to najmä so zreteľom na celosvetový „epidemický“ nárast obezity u mladých ľudí zaznamenaný v ostatných rokoch.

5. Iné

Je potrebné spomenúť i vzácnejšie exogénne faktory uplatňujúce sa najmä pri „folátrezistentných“ NTD, ako sú deficit inozitolu, prebytok olova alebo deplécia zinku. Vysvetlenie patomechanizmu spoluúčasti stopových prvkov pri vzniku NDT nie je jednoznačné; zvažuje sa priamy neurotoxický vplyv olova na rýchlo sa vyvíjajúce nervové tkanivo a najmä sekundárny nedostatok kyseliny listovej z deficitu zinku spôsobeného nadbytkom olova. Zinok je významným faktorom pri vstrebávaní folátu – kyselina listová sa totiž nachádza v strave najmä vo forme polyglutamátov, ktoré sa pred vstrebaním v čreve musia hydrolyzovať na monoglutamát za účasti zinok-dependentnej folát konjugázy [36, 37]. A konečne, pod nedostatok folátu sa môže podpísať aj socio-ekonomická deprivácia [5, 36].

Možnosti prevencie, odporúčania

V celosvetovom meradle, a to najmä vo vyspelých štátoch, panuje klesajúci trend výskytu NTD. Tieto priaznivé demografické dáta sa dávajú do súvislosti so zlepšovaním socioekonomických podmienok obyvateľstva, ale najmä so zvýšenou konzumáciou multivitamínov s obsahom kyseliny listovej v perikoncepčnom období, so zavedením fortifikácie múky kyselinou listovou v niektorých krajinách, ako aj s cielenou prevenciou rekurencie NDT vysokými dávkami folátu [38].

Veľká dvojito slepá kontrolovaná štúdia (MRC study) z rokov 1983–1991 potvrdila 72%-ný protektívny efekt u žien s predchádzajúcimi NTD graviditami a zníženie rizika rekurencie z 3,5 na 1 % [10]. Podľa inej štúdie užívanie multivitamínu s obsahom 0,36 mg kyseliny listovej ženám s predchádzajúcou NTD graviditou znížilo rekurenciu tejto anomálie na 0,7 % v porovnaní so 4,7 % u nesuplementovaných žien! Ak sa sledovaný súbor rozdelil na matky s jednou predchádzajúcou NTD graviditou a s dvoma či viacerými NTD graviditami, preventabilný účinok kyseliny listovej sa dokonca ešte znásobil (0,5 %, resp. 2,3 % v suplementovanej skupine v porovnaní so 4,2 %, resp. 9,6 % v nesuplementovanej skupine) [9].

Ako teda správne postupovať v prevencii prvovýskytu či rekurencie rázštepov nervovej trubice? Viaceré skupiny zdravotníckych expertov (American Academy of Pediatrics – Committee on Genetics, The Expert Advisory Group in the United Kingdom, Society of Obstetricians and Gynaecologists of Canada, World Alliance of Organizations for Birth Defect Prevention) odporúčajú minimálny denný príjem kyseliny listovej 400 μg celoplošne pre všetky ženy vo fertilnom veku bez ohľadu na to, či aktuálne plánujú alebo neplánujú tehotenstvo [39]. Argumentuje sa praktickou skúsenosťou, že väčšina žien začne užívať prenatálne multivitamíny s obsahom folátu až po definitívnom potvrdení ťarchavosti, a to často až v 5.–6. gestačnom týždni. Keďže nervová trubica sa uzatvára včasnejšie, medzi 21. až 28. dňom po oplodnení, v mnohých prípadoch je na prevenciu NTD už neskoro. Aby sa dosiahol plnohodnotný protektívny efekt kyseliny listovej, so suplementáciou treba začať minimálne mesiac pred koncepciou. To je však nereálne v populácii, kde je podľa štatistík aspoň polovica gravidít neplánovaná (údaj z USA a Veľkej Británie) [40]. Argumentáciu podporujú aj ďalšie skutočnosti. Prirodzený príjem folátov je často nedostatočný a navyše foláty majú v strave obmedzenú biologickú dostupnosť a menšiu stabilitu [41]. Pre úplnú informáciu uvádzame prehľad obsahu kyseliny listovej v najbežnejších čerstvých i spracovaných potravinách (tab. 2). Podľa súčasných odporúčaní má dostatočný preventabilný efekt denná dávka kyseliny listovej 400 μg, podávaná vo forme vitamínového doplnku k vyváženej strave. Dôležité je ešte zdôrazniť, že pri plánovaní ďalšieho tehotenstva u matiek, ktoré už porodili dieťa s NTD, sa odporúča až 10-násobne vyššia denná dávka kyseliny listovej, t.j. 4000 μg – 4 mg, čo sa dá zabezpečiť len podávaním syntetického folátu.