Tatjana Cvetković Klinika za nefrologiju KC Nis Toksični sindrom praćen progresivnom retencijom velikog broja molekula koji se u fiziološkim uslovima ekskretuju zdravim bubrezima, a koji dovode do poremećaja mnogobrojnih biohemijskih i fizioloških funkcija. Uzrokovana je glomerularnom insuficijencijom udruženom sa poremećajima tubularne i endokrine funkcije bubrega. Retencija toksičnih metabolita Promena volumena i elektrolitnog sastava telesnih tečnosti Eksces ili deficit različitih hormona 1998. god. the European Society for Artificial Organs (ESAO) formira radne grupe u različitim oblastima 1999. god. Uremic Toxins Working Group 2000. god. broji 17 članova iz istraživačkih timova sa univerziteta i industrije koja se bavi ovom problematikom U timu su biohemičari i kliničari www.uremic-toxins.org Uremijski retencioni rastvori Uremijski retencioni rastvori toksini (biološko/biohemijsku aktivnost) Uremijski toksini Uremijski (biološko/biohemijsku aktivnost) Centralni nervni sistem Centralni nervni sistem Hematologija i imunologija Hematologija i imunologija GIT nervi EndokrinePeriferni i metaboličke promene KVS RES GIT RES Koža Koža Endokrine i metaboličke promene Mišići i skelet KVS Mišići i skelet Periferni nervi Komponenta koja je hemijski identifikovana i tačno kvantifikovana u biološkim tečnostima. Koncentracija u organizmu i plazmi uremijskih pacijenata mora da bude znatno veća nego kod neuremičara. Visoka koncentracija mora da bude u vezi sa specifičnom uremijskom disfunkcijom i/ili simptomima koji se smanjuju ili nestaju nakon smanjenja koncentracije tog molekula. Biološka aktivnost, koja je u skladu sa kliničkim promenama nastalim u uremijskom sindromu, mora biti potvrđena u in vivo, ex vivo i in vitro studijama. Koncentracije u ovim studijama mora da bude u skladu sa koncentracijama nađenim u tkivima i telesnim tečnostima uremijskih pacijenata. 2003. god. 90 toksina Do danas još 28 uremijska toksina. Vrsta molekula Mali hidrosolubilni molekuli Srednji molekuli (middle molecules - MM) Protein-vezani molekuli Molekulska Težina (MT) Predstavnici Način eliminacije < 500Da gvanidini, polioli purini i pirimidini > 500Da AGE, fenoli, indoli high flux homocistein membrane veliki spektar bioloških efekata peptidi, citokini veliki spektar bioloških efekata različita dijaliza Napomena teško se uklanjaju Nisu obavezno toksični (eutox; http://EUTox.info) LEUKOCITI AGE produkti povećavaju oksidativni stres u ćelijama Konjugati p-krezol sulfata stimulišu "oxidative burst" MAKROFAGI Homocistein - aktivira NF-kB i povećava koncentraciju superoksid anjona u ćeliji Fenil-acetosirćetna kiselina inhibira iNOS i Ca2+ ATPazu što uslovljava povećanje IC Ca2+ MONOCITI Gvanidino komponente stimulišu čelije da produkuju TNF a Leptin indukuje ekspresiju tkivnih faktora i provocira koagulaciju TROMBOCITI Povećana koncentracija diadenozin pentafosfata (Ap5A) i diadenozinheksafosfata (Ap6A) koji su faktori rasta za glatko mišićne ćelije krvnih sudova preko P2Y receptora učestvuju u aterosklerozi kod bubrežnih bolesnika Diadenozin polifosfati su vazokonstriktori preko P2X receptora - važni za hipertenziju. ENDOTELNE ĆELIJE Vazokonstrikcija (ADMA, AGE, homocistein) Inflamacija (indoksil sulfat i AGE) Oksidativni stres (ADMA, AGE, homocistein) Prokoagulantna aktivnost (povećanje plazminogen aktivator inhibitora-1, von Willebrantovog faktora, a smanjenje tkivnog plazminogen aktivatora) Voda (edemi, srčane smetnje, mentalna konfuzija, uznemirenost, grčevi, mišićni grčevi, konvulzija i koma) Natrijum (hipertenzija, plućni edemi, srčane smetnje, periferni edemi) Kalijum (metabolička acidoza, EKG promene, ventrikularna fibrilacija, cardiac arrest) Magnezijum (slabost, povraćanje, hipotenzija, smanjenje refleksa, aritmije) Fosfati (deponovanje kalcijum fosfata u organima, kalcifikacija krvnih sudova, pruritis) Sulfati (nestabilni kalcijum sulfati se talože u koži i izazivaju pruritus) Mikroelementi (nagomilavaju se arsen, aluminijum, bakar, kobalt, silikon...) GVANIDINI: ADMA a-keto-bgvanidinovalerijanat a-N-acetilarginin kreatin i kreatinin g-gvanidinobuterna kis Gvanidini Gvanidinosirćetna kis Gvanidinosukcinična kis (GSA) Metilgvanidin (MG) SDMA PURINI I PIRIMIDINI: Hipoksantin Mokraćna kiselina Orotska kiselina Timin Uracil Ksantin POLIOLI: Arabinitol Eritriol mioinozitol manitol Sorbitol Treitol RIBONUKLEOZIDI: N2N2-dimetilguanozin N6 metiladenozin DRUGI MOLEKULI: Oksalati Fenilacetilglutamin Urea benzilalkohol dimetilglicin malondialdehid Mali hidrosolubilni molekuli Neurotoksičnost Oštećuju vaskulaturu Modifikuju strukturu albumina uz smanjeno vezivanje homocisteina i oštećenje vaskulature Inhibiraju iNOS i smanjuju produkciju NO Stimulišu leukocite Povećavaju produkciju superoksid anjon radikala u neutrofilima. Inhibiraju transport pojedinih jona u ćeliju Smanjuju produkciju cAMP Smanjuju afinitet kiseonika za hemoglobin Epileptična i kognitivna simptomatologija su glavne manifestacije uremijske encefalopatije Nakon sistemske ili cerebroventrikularne administracije oduzetost Gvanidinosukcinična kiselina igra važnu ulogu u etiologiji hiperekscitabilnosti mozga Kompetitivni antagonisti na transmiter prepoznatljivom mestu GABA receptora. Gvanidino sukcinična kiselina indukuje kloničke konvulzije Gvanidinosukcinična kiselina SAM Protein arginin metiltransferaza PRMT SAH NH HN CH3 CH3 NH H 2N NH NH COOH O NH2 H2N (NG, NG COOH SDMA dimetil-L-arginin) H2N COOH ADMA (NG, NG dimetil-L-arginin) O NH CH3 NH2 CH3 CH3 NH L-N M M A (NG, NG monometil-L-arginin) DDAH N N HN CH3 DDAH NH2 NH + + monometilamin H 2N COOH L-citrulin H 2N NH2 CH3 CH3 COOH dimetilamin L-citrulin Inhibicija iNOS Smanjenje NO Vazokonstrikcija Hipertenzija Ishemijsko glomerularno oštećenje Imunološka disfunkcija Neurološke promene U mozgu izazivaju vazokonstrikciju i inhibiciju acetilholinom indukovanu vazorelaksaciju. DINUKLEOZID POLIFOSFATI : Uridin adenozin tetrafosfat (Up4A). AGE: 2-metoksirezorcinol, 3-deoksiglukazon, fruktozolizin, glioksal, metilhlioksal, N karboksimetil lizin, pentozidin FENOLI: hidrohinon, p-krezol, fenol, INDOLI: indol 3 sirćetna kiselina, indoksil sulfat, kinurenin, kinureninska kiselina, melatonin HOMOCISTEIN POLIAMINI: Putrescin, spermin i spermidin, Dinukleotid polifosfati su grupa molekula uključena u regulaciju vaskularnog tonusa kao i proliferaciju glatko mišićnih ćelija vaskulature. Uridin adenozin tetrafosfat (Up4A) je novi uremijski toksin koga oslobađaju endotelne ćelije a poseduje vazokonstriktorne efekte. Indoli i fenoli imaju važnu ulogu u endotelnoj disfunkciji i teško se uklanjaju dijalizom. Indoksil sulfat - oštećenje endotela, inhibicija endotelne reparacije i regeneracije, produkcija slobodnih radikala, neurotoksičnost. Eksperimentalno AST-120 (Kremezin) apsorbuje indoksil sulfat. Praćenjem koncentracije hipurne i indolsirćetne kiselina procenjuje se stepen glomerularne skleroze i intersticijalne fibroze koje se javljaju kao posledica delovanja ovih toksina. Produkt amino kiseline metionina nastao demetilacijom. Njegova koncentracija u plazmi raste progresivno sa stepenom redukcije bubrežne funkcije. 30% nije vezan za proteine , filtrira se glomerulima ali se reapsorbuje na nivou tubula. Detoksikacija se vrši ponovnim metilisanjem u metionin i inhibirana je zbog smanjene aktivnosti enzima S adenozil homocistein metiltransferaze Veza izmedju hiperhomocistinemije, KVS bolesti i HBI. Hiperhomocistinemija izaziva kardiovaskularno oštećenje kroz endotelnu disfunkciju i oksidativni stres Proliferacija glatkomišićnih ćelija i ateroskleroza Uklanja se “high flux membranama” i redukuje folnom kiselinom, vitaminom B6 i B12. Interakcija dijalizne membrane i neutrofila Smanjenje antioksidanata i kofaktora Uremijska plazma pokazuje izrazite proksidativne efekte uz prisustvo velike količine molekula koji predstavljaju značajne uremijske toksine kao što su malondialdehida (MDA), krajnji produkat nastao u procesu lipidne peroksidacije, AOPP (advanced oxidation protein products), AGEs (advanced glycation end products) i ALEs (advanced lipoperoxidation end products) koji nastaju oksidativnom modifikacijom proteina, ugljenih hidrata i lipida a imaju ulogu u stimulaciji citokina, adhezivnih molekula, faktora rasta. Zato se danas " karbonilni stres" označava kao novi uremijski toksin. Senzitivni markeri OS i potentni medijatori inflamacije Maillard-ova reakcija: AGE u E C M-u (kolagen) Solubilne AGE AGE receptori - RAGE Makrofag Endotelna ćelija Produkcija ROS Produkcija NF-kB Povećana transkripcija POVEĆANA PERMEABILNOST PROLIFERACIJA FIBROBLASTA I GMĆ SINTEZA E C M – a PROKOAGULANTNI EFEKTI Sekreecija IL-1 Sekrecija TNF-a N-karboksimetil lizin (CML) je dominantna struktura AGE produkata i formira se glikacijom ili oksidativnom izmenom fruktoze i lizina i predstavlja integrativni biomarker kumulativnog oksidativnog stresa u različitim tkivima pa i u bubegu. 3-Deoksiglukazon inaktivira GPx. AGE modifikovani b2-mikroglobulin može imati važnu ulogu u formiranju amiloidoze vezane za dijalizu. Pentozidin je u plazmi pacijenata sa HBI osam puta povećan u odnosu na zdrave ispitanike. Glikacija i/ili oksidacija LDL može usloviti razvoj dijabetesne nefropatije. Oksidativno modifikovani proteini (albumin) smanjuje kapacitet za vezivanje lekova i drugih supstanci. Porast koncentracije parathormona u uremijskoj plazmi praćen je porastom koncentracije kalcijuma, posledičnim oštećenjima skoro svih organa a dovodi se u vezu i sa uremijskom neuropatijom. Osteodistrofija, vaskularna kalcifikacija, promene u imunom sistemu PEPTIDI: adrenomedulin, atrijalni natriuretski peptid, b2 mikroglobulin, b-endorfin, holecistokinin, clara cell protein (CCl6), komplement faktor D, cistatin C, degranulacioni inhibitorni protein I (DIP I), leptin, endotelin, retinol vezujući protein, neuropeptid Y, parathormon, adiponektin, grelin, hepcidin, advanced oxidation protein products-AOPP CITOKINI: interleukin 1b (IL1b), interleukin 6 (IL6), tumor nekrozis faktor a (TNFa), interleukin 18 (IL18) Granulocitni inhibitorni peptidi- GIP I i GIP II - smanjuju uništavanje bakterija od strane PMN, iskorišćavanje glukoze u njima i ”oxidative burst” Atrijalni natriuretski peptid (ANP) i endotelin regulišu krvni pritisak Angiotenzin A – strukturna varijanta angiotenzina II- vazokonstriktor Leptin - reguliše apetit - uzrokuje anoreksiju i mršavljenje, uloga u metabolizmu insulina, metabolizmu natrijuma, hematopoezi, formiranju kostiju. Adrenomedulin - hipotenzija i aktivacija iNOS Rezistin - uključen u insulinsku rezistenciju, korelira sa inflamatornim faktorima Grelin je hormon koji proizvode ćelije fundusa želudca, epsilon ćelije pankreasa i hipotalamus. Stimuliše glad. Stimuliše sekreciju hormona rasta. Grelin ima važnu ulogu u neurotrofiji posebno u hipokampusu. Esencijalan je za kognitivnu adaptaciju na promenu okruženja i za proces učenja Za grelin je utvrđeno da aktivira eNOS . Neuropeptid Y (NPY) - renalni vazokonstriktor i peptidni neurotransmiter. On je nađen u mozgu i autonomnom nervnom sistemu. NPY utiče na regulaciju energijskog balansa, memoriju i učenje, epilepsiju, blokira prenos signala bola ka mozgu. Njegov glavni efekat je povećanje unosa hrane i smanjenje fizičke aktivnosti. Utiče na vazokonstriktorne efekte noradrenergičkih neurona.