Na prahu enzýmovej liečby glykogenózy srdca
Vladimír Bzdúch
Bratislava, Slovenská republika

Z I. detskej kliniky Detskej fakultnej nemocnice v Bratislave
Do redakcie došlo dňa 27. 1. 2000; prijaté dňa 7. 3. 2000
Adresa pre korešpodenciu: MUDr. Vladimír Bzdúch, CSc., I. detská klinika Detskej fakultnej nemocnice, Limbová 1, 833 40 Bratislava

BZDÚCH V. Na prahu enzýmovej liečby glykogenózy srdca. Cardiol 2000;9(3):154–156.
Pompeho choroba bola prvou lyzozómovou poruchou, pri ktorej sa dokázal enzýmový defekt – deficit a-1,4-glukozidázy. Dominantným klinickým príznakom je postihnutie srdca. Prognóza týchto detí je veľmi nepriaznivá. Smrť nastáva väščinou do prvého roka života. Výskum Pompeho choroby sa v ostatných desaťročiach zameral na praktickú aplikáciu substitučnej enzýmovej liečby. Podarilo sa dosiahnuť lepší prienik upraveného enzýmu do lyzozómov a súčasne zabezpečiť jeho dostatočnú produkciu z mlieka geneticky modifikovaných králikov. Enzýmová liečba na zvieracích modeloch bola veľmi úspešná a v súčasnosti prebiehajú klinické skúšky u prvých pacientov. Možno predpokladať, že po úspechoch enzýmovej liečby Gaucherovej choroby za krátky čas bude možné liečiť aj Pompeho chorobu.
Kľúčové slová: glykogenóza srdca – Pompeho choroba – glykogenóza II. typu – enzýmová liečba – a-1,4-glukozidáza – klinické skúšanie

BZDÚCH V. On the threshold of enzyme treatment of heart glycogenosis. Cardiol 2000;9(3):154–156.
Pompe´s disease was the first lysosomal disorder, in which enzyme defect was proved – deficit a-1,4-glucosidase. The dominant clinical symptom is the effect on the heart. The prognosis of these children is very unfavourable. Death usually occurs within the first year of life. In the last decades the research of Pompe´s disease has been directed on the practical application of substitutional enzyme treatment. It has managed to achieve a better penetration of a modified enzyme into the lysosomes and, at the same time, to ensure its sufficient production from the milk of genetically modified rabbits. The enzyme treatment of animal models was very successful, and clinical tests on the first patients are taking place at present. There is an assumption that after the successes in the enzyme treatment of Gaucher´s disease, we will also witness in a short time the treatment of Pompe´s disease.
Key words: Heart glycogenosis – Pompe´s disease – Glycogenosis of II. type – Enzyme treatment – a-1,4-glucosidase – Clinical testing

Pod pojmom glykogenóza srdca máme na mysli Pompeho chorobu, ktorej dominantným príznakom je postihnutie srdca. Patrí medzi najznámejšie dedičné metabolické poruchy, s ktorými sa stretáva najmä detský kardiológ. Presný výskyt choroby nie je známy. Predpokladá sa približne jeden prípad na 100 000 živo narodených detí. Túto autozómovo recesívnu poruchu, nazývanú tiež deficit kyslej maltázy alebo glykogenóza II. typu, spôsobuje kompletný alebo parciálny deficit lyzozómového enzýmu a-1,4-glukozidázy (A-GD) (1), ktorý katalyzuje priamu hydrolýzu glykogénu na oligosacharidy a glukózu. Doteraz nejestvuje špecifická liečba týchto detí. Veľké úspechy enzýmovej liečby Gaucherovej choroby (2) otvorili nádej aj pre pacientov s Pompeho chorobou. Na 5. medzinárodnom sympóziu o mukopolysacharidózach a príbuzných ochoreniach, ktoré sa uskutočnilo v marci 1999 vo Viedni, sa už otvorene hovorilo o pripravovanej enzýmovej liečbe tejto doposiaľ fatálnej metabolickej poruchy (3). Cieľom môjho príspevku je oboznámiť kardiológov s novými pokrokmi v tejto oblasti, ktoré budú v priebehu niekoľkých rokov znamenať aj nový prístup v liečbe kardiálneho postihnutia týchto detí.

Historické aspekty kardiálnej glykogenózy

Pompeho choroba dostala názov podľa holandského patológa J. C. Pompeho, ktorý ako prvý odhalil v myokardiálnych bunkách pacienta s idiopatickou hypertrofiou srdca výrazné nahromadenie glykogénu (4, 5). Glykogén bol prítomný nielen v srdci, ale i v iných orgánoch. V nasledujúcich dvoch desaťročiach boli opísané ďalšie klinické príznaky. Postupne sa dopĺňalo fenotypové spektrum ochorenia (6). Veľkou záhadou ostávalo, prečo pri takom nahromadení glykogénu nedochádzalo k poruchám glukózovej homeostázy a laktátového metabolizmu, ako pri iných typoch glykogenóz. Až neskôr, v roku 1963, Hers zistil, že chýbajúci enzým, kyslá A-GD, nebol lokalizovaný v cytoplazme, ale v bunkových organelách, nazývaných lyzozómy (7). Bol to veľký objav a glykogenóza II. typu sa tak stala prvou lyzozómovou poruchou so známym enzýmovým defektom (7). Až po Pompeho objave začali kardiológovia rozlišovať tzv. kardiálnu formu glykogenózy spomedzi veľkej skupiny iných etiologicky nejednotných idiopatických hypertrofií srdca (8).

Klinické príznaky Pompeho choroby

Enzýmový defekt pri Pompeho chorobe spôsobuje hromadenie nerozštiepeného glykogénu v lyzozómoch, čo poškodzuje funkciu buniek, tkanív a orgánov. Preto sú klinické príznaky tejto poruchy zo všetkých glykogenóz najzávažnejšie. Pretože glykogén je hlavným zdrojom energie a hromadí sa predovšetkým v srdci a v kostrových svaloch, tieto orgány sú postihnuté najviac.
Klinicky sa deficit enzýmu môže prejaviť alebo ako generalizované, rýchlo progredujúce fatálne ochorenie, ktoré sa začína v prvých mesiacoch života s dominujúcou masívnou kardiomegáliou, svalovou slabosťou, hypotóniou a makroglosiou, alebo ako pomaly progredujúce svalové ochorenie s neskorším začiatkom a zriedkavejším postihnutím srdca. Prvý typ je najčastejší a často sa označuje ako klasická Pompeho forma ochorenia. Typická je hypertrofická kardiomyopatia s výrazným zhrubnutím stien oboch komôr a septa so zmenšením srdcových dutín. Asymetrická hypertrofia medzikomorovej priehradky často spôsobuje obštrukciu ľavokomorového výtoku. Z neinvazívnych metód je pre diagnostiku hypertrofickej kardiomyopatie najvýznamnejšia echokardiografia. Na EKG býva skrátený interval PR a vysoké komplexy QRS. Definitívnu diagnózu Pompeho choroby potvrdí až vyšetrenie A-GD zo svalovej biopsie (9, 10).

Na ceste k enzýmovej liečbe ...

Hneď po objave deficitu A-GD v lyzozómoch sa začalo uvažovať o možnostiach substitučnej enzýmovej liečby Pompeho choroby. Prvým krokom bola izolácia enzýmu. Povzbudením boli štúdie in vitro, ktoré dokázali, že enzým pridaný do kultúry fibroblastov od postihnutých pacientov zredukoval množstvo akumulovaného glykogénu. Boli to však len krátkodobé štúdie, obmedzené nedostatkom purifikovaného enzýmu. Skúšalo sa s enzýmom, izolovaným z plesne Aspergilus niger, pričom akumulácia glykogénu sa znížila až pri vysokých liečebných dávkach. (11). Aj mnohé ďalšie štúdie dokumentovali vychytávanie enzýmu alebo redukciu glykogénu v kultivovaných fibroblastoch (12). Bolo to nádejné, nie však tak úspešné, aby sa dalo hovoriť o skorej realizácii liečby. Jedným z nevyriešených problémov bolo zabezpečenie väčšieho prieniku enzýmu na miesto svojho pôsobenia, do lyzozómov.
Aj tento problém sa postupne zvládol. Pripojením jednoduchého cukru – manózo-6-fosfátu na enzým, sa zlepšil jeho transport do lyzozómov. Výsledky tejto modifikácie sa overovali na experimentálnych zvieratách. Zistilo sa, že takto upraveným enzýmom sa dosiahlo zvýšenie A-GD v kostrovom svale na 43 % a v srdcovom svale až na 70 %. Bolo to veľmi sľubné a nádeje na skorú realizáciu liečby sa výrazne zvýšili. Ďalším problémom bolo získanie dostatočného množstva modifikovaného enzýmu. Realizácie tohto veľkolepého projektu sa ujala holandská biofarmakologická spoločnosť Pharming, ktorá sa zaoberá vývojom a produkciou medicínskych prípravkov zo zvieracieho mlieka. Podarilo sa im vytvoriť líniu transgénnych králikov, ktoré mali k svojmu genómu pridaný gén pre A-GD, čím sa dosiahlo, že králičie samice začali produkovať väčšie množtvo enzýmu vo svojom mlieku (13).

Úspešnosť klinických skúšok – nádej na skorú liečbu

Prvými krokmi po vývoji enzýmu boli experimentálne štúdie na zvieratách. Tieto ukázali, že pravidelným intravenóznym podávaním rekombinantnej A-GD došlo ku korekcii deficitu enzýmu s významným zlepšením tkanivovej morfológie s minimálnymi vedľajšími príznakmi.
Prvou fázou klinického skúšania takto vytvoreného enzýmu boli toxikologické skúšky, pri ktorých sa enzým podával zdravým dobrovoľníkom. Toto skúšanie bolo úspešne ukončené v lete roku 1998. Humánna A-GD sa ukázala bezpečná a dobre tolerovaná v dávke 25 mg až 800 mg, čo umožnilo pristúpiť k druhej a tretej fáze, pri ktorej sa enzým začne podávať pacientom. V októbri roku 1998 spoločnosť Pharming, ktorá začala realizovať tieto skúšky, vytvorila spoločný podnik s Genzyme Corporation, spoločnosťou, ktorá mala už praktické skúsenosti s realizáciou enzýmovej liečby Gaucherovej choroby (14).
Druhá fáza klinického skúšania začala koncom roku 1998 v Holandsku a stále prebieha. Použila sa rekombinantná forma enzýmu, ktorú produkovala spoločnosť Pharming z mlieka transgénnych králikov. Overovala sa bezpečnosť a účinnosť liečby u konkrétnych pacientov počas 6 mesiacov. Po vyhodnotení týchto výsledkov sa plánuje začať dve veľké základné štúdie v USA a v Európe.
Aká je ďalšia perspektíva? Predpokladá sa, že produkovať dostatočné množstvo enzýmu by sa malo už v roku 2000. Po zhodnotení všetkých klinických skúšok a ich výsledkov by sa o ďalší rok mal tento liek objaviť na trhu.

Záver

Z rôznych terapeutických možností ovplyvniť Pompeho chorobu sa ukázala v poslednom období najúspešnejšia náhrada chýbajúceho enzýmu. Jednoznačne zlyhala transplantácia kostnej drene, pretože enzým z transplantovaných buniek kostnej drene neprenikol do postihnutých svalov. Rovnaký problém vznikol aj pri pokusoch o transplantáciu srdca, pretože Pompeho choroba je generalizovaným svalovým ochorením. V génovej liečbe Pompeho choroby sa v poslednom období dosiahli významné pokroky, praktická aplikácia však stále naráža na mnohé problémy.
Úspech enzýmovej liečby Gaucherovej choroby posilnil nádeje na skorú liečbu aj Pompeho choroby. Klinické skúšky sú už v plnom prúde a nezadržateľne sa blíži čas, keď sa enzýmová liečba Pompeho choroby stane skutočnosťou.

Literatúra

1. Hirschhorn R. Glycogen storage disease type II: Acid alfa-glukosidase (Acid maltase) deficiency. In: Scriver CR, Beaudet AL, Sly WS, Valle D. The metabolic and molecular bases of inherited disease. New York: Mc Graw-Hill, 7th Ed. 1995:2443–2464.
2. Daminao AM, Pastores GM, Ware JE. The health-related quality of life of adults with Gaucher´s disease receiving enzyme replacement therapy: results from a retrospective study. Quality of Life Research 1998;7:373–386.
3. Abstracts of 5th International Symposium on Mucopolysaccharide and Related Diseases. Vienna, March 18 – 21,1999:177.
4. Pompe JC. Over idiopathische hypertrophie van het hart. Nederl Tijdschr Geneesk 1932;73:304–311.
5. Fernandes J. The history of the glycogen storage diseases. Eur J Pediatr 1995;154:423–424.
6. Di Sant Agnese P, Andersen DH, Masson HH. Glycogen storage disease of the heart. Pediatrics 1950;6:607.
7. Hers HG. Alfa-glukosidase deficiency in generalized glycogen storage disease (Pompe´s disease). Biochem J 1963;86:11–16.
8. Jonáš V. Speciální kardiológie. Praha: SZN 1957:918.
9. Clarke LA. Clinical diagnosis of the glycogen storage disease. In: Applegarth DA, Dimmick JE, Hall J. Organelle Diseases. Clinical features, diagnosis, pathogenesis and management. London: Chapman § Hall Medical 1997:37–71.
10. Keith JD, Sass-Kortsak AS. Glycogen-storage disease of the heart. In: Keith JD, Rowe RD, Vlad P. Heart disease in infancy and childhood. 3th Edition. New York: McMillan Publ. Co. Inc. 1978:991–994.
11. Laver RM, Mascarinas T, Racela AS, et al. Administration of a mixture of fungal glucosidase to a patient with II glycogenosis (Pompe´s disease). Pediatrics 1968;42:672.
12. Van der Loeg AT, Kroos MA, Van Dongen J, et al. Breakdown of lysosomal glycogen in cultured fibroblasts from glycogenosis type II patients after uptake of acid alpha-glucosidase. J Neurol Sci 1987;79:327.
13. Heus J, Bijvoet A, Samuel C, et al. Enzyme replacement therapy (ERT) for GSD type II – production of a-glucosidase in milk of transgenic mice and rabbits. Abstract of 5th International Symposium on Mucopolysaccharide and Related Diseases. Vienna, March 18 – 21, 1999:075.
14. Bijvoet A, van Hirtum H, Kroos M, van de Kamp E, Schoneveld O, Visser P, Brakenhoff J, Weggeman M, van Corven E, van der Ploeg A, Reuser A. Recombinant human a-glucosidase from rabbit milk for treatment of glycogen storage disease type II. Abstract of 5th International Symposium on Mucopolysaccharide and Related Diseases. Vienna, March 18 – 21, 1999:076.