ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΘΡΕΨΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΕΠΙ ΡΑΣΗΣ ΤΗΣ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΑΣΘΕΝΩΝ ΜΕ ΚΥΣΤΙΚΗ ΙΝΩΣΗ

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΟΜΕΑΣ ΥΓΕΙΑΣ ΠΑΙ ΙΟΥ ΠΑΙ ΙΑΤΡΙΚΗ ΚΛΙΝΙΚΗ ΙΕΥΘΥΝΤΡΙΑ: ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΣΑΝΤΑ ΝΟΥΣΙΑ ΑΡΒΑΝΙΤΑΚΗ ΠΑΝΕΠ. ΕΤΟΣ 2005-2006 Αριθµ. 2087 ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΘΡΕΨΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΕΠΙ ΡΑΣΗΣ ΤΗΣ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΑΣΘΕΝΩΝ ΜΕ ΚΥΣΤΙΚΗ ΙΝΩΣΗ ΤΑΤΙΑΝΗ ΜΟΥ ΙΟΥ ΠΑΙ ΙΑΤΡΟΣ Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗ ΙΑΤΡΙΒΗ ΥΠΟΒΛΗΘΗΚΕ ΣΤΗΝ ΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΟΥ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟΥ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2006

Η ΤΡΙΜΕΛΗΣ ΣΥΜΒΟΥΛΕΥΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ ΣΑΝΤΑ ΝΟΥΣΙΑ ΑΡΒΑΝΙΤΑΚΗ, ΕΠΙΒΛΕΠΟΥΣΑ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΜΑΡΙΑ ΕΜΠΟΡΙΑ ΟΥ, ΑΝΑΠΛ. ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΜΑΝ ΡΟΥΚΑΣ, ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Η ΕΠΤΑΜΕΛΗΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ ΣΑΝΤΑ ΝΟΥΣΙΑ ΑΡΒΑΝΙΤΑΚΗ, ΕΠΙΒΛΕΠΟΥΣΑ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΜΑΡΙΑ ΕΜΠΟΡΙΑ ΟΥ, ΑΝΑΠΛ. ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΜΑΝ ΡΟΥΚΑΣ, ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΜΑΥΡΟΜΙΧΑΛΗΣ, ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΒΑΡΛΑΜΗΣ, ΑΝΑΠΛ. ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΤΣΑΝΑΚΑΣ, ΑΝΑΠΛ. ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΚΛΕΟΜΕΝΗΣ ΣΠΥΡΟΓΛΟΥ, ΑΝΑΠΛ. ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Η έγκρισις της ιδακτορικής ιατριβής υπό της Ιατρικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης, δεν υποδηλοί αποδοχή των γνωµών του συγγραφέως (Νόµος 5343/32, αρθρ. 202 & 2 και ν. 1268/82, αρθρ. 50 & 8)

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΡΟΕ ΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΜΠΟΝΤΗΣ

Στους γονείς µου Στο σύζυγό µου Στους ασθενείς µε κυστική ίνωση

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ... 12 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ... 17 1. ΚΥΣΤΙΚΗ ΙΝΩΣΗ... 17 1.1 ΕΠΙ ΗΜΙΟΛΟΓΙΑ- ΓΕΝΕΤΙΚΗ...19 1.2 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ...20 1.3 ΜΟΡΙΑΚΗ ΒΛΑΒΗ...20 1.4 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΠΡΩΤΕΪΝΗΣ CFTR ΚΑΙ ΙΑΤΑΡΑΧΕΣ...24 1.5 ΚΛΙΝΙΚΕΣ ΕΚ ΗΛΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΚΥΣΤΙΚΗΣ ΙΝΩΣΗΣ...26 ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ... 26 Νόσος παραρίνιων κόλπων...26 Νόσος κατώτερου αναπνευστικού...27 Συσχέτιση πνευµονοπάθειας µε τον γονότυπο...31 Μηχανισµοί φλεγµονής στην κυστική ίνωση...32 ΠΑΓΚΡΕΑΣ... 33 Συσχέτιση της νόσου του παγκρέατος µε τον γονότυπο...37 ΕΝΤΕΡΙΚΟΣ ΣΩΛΗΝΑΣ... 38 ΗΠΑΤΟΧΟΛΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ... 39 ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ... 40 2. Η ΘΡΕΨΗ ΣΤΗΝ ΚΥΣΤΙΚΗ ΙΝΩΣΗ... 42 2.1 ΓΕΝΙΚΑ...42 2.2 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΘΡΕΨΗΣ...43 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΟΥ ΒΑΡΟΥΣ ΚΑΙ ΤΟΥ ΥΨΟΥΣ... 43 Ο ΕΙΚΤΗΣ ΜΑΖΑΣ ΣΩΜΑΤΟΣ... 45 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΣΥΣΤΑΣΗΣ ΣΩΜΑΤΟΣ... 46 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΘΡΕΨΗΣ... 48 2.3 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΣΥΜΒΑΛΛΟΥΝ ΣΤΗΝ ΥΠΟΘΡΕΨΙΑ ΤΗΣ ΚΥΣΤΙΚΗΣ ΙΝΩΣΗΣ...50 7

Η ΠΛΗΜΜΕΛΗΣ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΣΤΗΝ ΚΥΣΤΙΚΗ ΙΝΩΣΗ... 50 Ανεπάρκεια εξωκρινούς µοίρας του παγκρέατος...51 Άλλοι παράγοντες που οδηγούν σε πληµµελή απορρόφηση...52 ΗΠΑΤΙΚΗ ΝΟΣΟΣ ΚΑΙ ΑΠΩΛΕΙΑ ΧΟΛΙΚΩΝ ΑΛΑΤΩΝ... 53 ΑΝΕΠΑΡΚΗΣ ΠΡΟΣΛΗΨΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ... 54 ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ... 55 ΣΑΚΧΑΡΩ ΗΣ ΙΑΒΗΤΗΣ... 58 2.4 ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΥΠΟΘΡΕΨΙΑΣ...59 ΠΡΟΣΛΗΨΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ... 59 ΠΡΟΣΛΗΨΗ ΘΡΕΠΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ... 60 Λιποδιαλυτές Βιταµίνες...60 3. Η ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΣΤΗΝ ΚΥΣΤΙΚΗ ΙΝΩΣΗ... 64 3.1 ΓΕΝΙΚΑ...64 3.2 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ...64 3.3 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΙΣΧΥΟΣ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΩΝ ΜΥΩΝ...65 ΕΙ ΙΚΟ ΜΕΡΟΣ... 68 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 70 1.2 ΣΚΟΠΟΣ...72 1.3 ΑΣΘΕΝΕΙΣ...72 1.4 ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ ΜΕΛΕΤΗΣ...73 1.5 ΜΕΘΟ ΟΙ...74 MΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΘΡΕΨΗΣ... 74 Ανθρωποµετρικά...74 Σύσταση σώµατος...74 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΘΡΕΨΗΣ... 76 ΠΡΟΣΛΗΨΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ... 76 ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΗΝ ΗΡΕΜΙΑ... 77 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ... 80 8

ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΤΩΝ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΩΝ ΜΥΩΝ... 81 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΚΛΙΝΙΚΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ... 83 2. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ... 85 2.1 ΑΝΘΡΩΠΟΜΕΤΡΙΚΑ Ε ΟΜΕΝΑ...85 2.2 ΣΥΣΤΑΣΗ ΣΩΜΑΤΟΣ...85 2.3 ΠΡΟΣΛΑΜΒΑΝΟΜΕΝΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ...86 2.4 ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΗΡΕΜΙΑΣ...90 2.5 ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ...91 2.6 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΙΣΧΥΟΣ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΩΝ ΜΥΩΝ...92 2.7 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΙΚΤΩΝ ΦΛΕΓΜΟΝΗΣ...93 2.8 ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΤΗΣ ΚΛΙΝΙΚΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΜΕ ΤΗΝ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΘΡΕΨΗΣ, ΤΗΝ ΠΡΟΣΛΑΜΒΑΝΟΜΕΝΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ, ΤΗΝ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΤΗΝ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ...93 2.9 ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΤΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΜΕ ΤΗΝ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΘΡΕΨΗΣ ΚΑΙ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ...97 2.10 ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΘΡΕΨΗΣ ΜΕ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ...99 2.11 ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΘΡΕΨΗΣ ΜΕ ΤΗΝ ΙΣΧΥ ΤΩΝ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΩΝ ΜΥΩΝ...100 2.12 Η ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΤΗΣ ΠΑΓΚΡΕΑΤΙΚΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ...102 3. ΣΥΖΗΤΗΣΗ... 105 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ... 115 ΠΕΡΙΛΗΨΗ... 117 SUMMARY...119 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ... 121 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α... 143 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β... 144 9

10

ΣΥΝΤΟΜΟΓΡΑΦΙΕΣ BFAT CFTR ΜΣ FEV1 FVC ΙBW KΕΗ KΙ LBM MVV PEFR PEmax PImax REE SatO 2 WFH Body Fat Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator είκτης Μάζας Σώµατος Forced Expiratory Volume in 1sec Forced Vital Capacity Ideal Body Weight Κατανάλωση Ενέργειας Ηρεµίας Κυστική Ίνωση Lean Body Mass Maximal Voluntary Ventilation Peak Expiratory Flow Rate Maximum Expiratory Pressure Maximum Inspiratory Pressure Resting Energy Expenditure Oxygen Saturation Weight For Height 11

12

ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η κυστική ίνωση (ΚΙ) είναι µια κληρονοµική, πολυσυστηµατική νόσος. Αποτελεί την πιο συχνή θανατηφόρο νόσο για την καυκάσια φυλή µε συχνότητα περίπου 1:2500 ζώντων γεννήσεων περίπου. Κληρονοµείται µε τον αυτοσωµατικό χαρακτήρα. Αιτία της νόσου αποτελεί η µετάλλαξη του γονιδίου της πρωτεΐνης CFTR στο µακρό σκέλος του χρωµοσώµατος 7 [Davis PB 2001, Nelson 2003]. Η πρωτεΐνη CFTR αποτελεί δίαυλο χλωρίου ρυθµιζόµενο από το κυκλικό AMP. Η πρωτεΐνη αυτή βρίσκεται συνήθως στην κορυφαία επιφάνεια επιθηλιακών κυττάρων των αεραγωγών των παγκρεατικών πόρων, των ιδρωτοποιών αδένων, των χοληφόρων, του εντέρου και του σπερµατικού πόρου. Όταν τα ιόντα του χλωρίου δεν µπορούν να διακινηθούν λόγω διαταραχής της πρωτεΐνης CFTR, τότε οι εκκρίσεις των διαφόρων οργάνων γίνονται παχύρρευστες, αποφράσσουν τους πόρους και οδηγούν στη δυσλειτουργία των οργάνων. Η αναπνευστική λειτουργία κατέχει κυρίαρχο ρόλο στον καθορισµό της θνητότητας στην κυστική ίνωση. Καλύτερος προγνωστικός δείκτης θνητότητας θεωρούνταν παλαιότερα η κατάσταση της αναπνευστικής λειτουργίας και κυρίως η FEV1, ενώ η κατάσταση θρέψης δεν σχετιζόταν µε τη βιωσιµότητα των ασθενών µε ΚΙ [Kerem Ε 1992]. Αργότερα όµως, άρχισε η δηµοσίευση άρθρων στα οποία η επιβάρυνση της αναπνευστικής λειτουργίας ήταν καθοριστικός παράγοντας στην πρόγνωση της θνητότητας, αλλά παράλληλα αναφέρονταν συµβολή και άλλων παραγόντων, όπως η κατάσταση θρέψης [Shoni MH 2000, Milla CE 1998]. Η κατάσταση θρέψης των ασθενών µε ΚΙ επηρεάζεται από την λειτουργία της εξωκρινούς µοίρας του παγκρέατος. Η στασιµότητα ανάπτυξης και η υποθρεψία είναι συχνές καταστάσεις στους ασθενείς ακόµη και µετά τη χορήγηση παγκρεατικών εκχυλισµάτων για την βελτίωση της πληµµελούς απορρόφησης [Sinassapel M 2000, Borowitz D 2002]. Η υποθρεψία στους ασθενείς µε ΚΙ απορρέει από τη διαταραχή της ισορροπίας µεταξύ πρόσληψης ενέργειας και συνολικής κατανάλωσης ενέργειας. Οι ακριβείς όµως αιτίες αυτής της διαταραχής είναι ακόµα αδιευκρίνιστες [McCloskey M 13

2001]. Το µεγαλύτερο µέρος (70%) της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας καταλαµβάνει η κατανάλωση ενέργειας ηρεµίας (ΚΕΗ), η οποία σε αρκετές µελέτες ασθενών µε ΚΙ βρέθηκε αυξηµένη [Fried M 1991, Zemel BS 1996, Shoni MH 2000]. Επί πλέον η υποθρεψία οδηγεί γενικά σε µείωση της µυϊκής µάζας, σε ελάττωση της ισχύος και της αντοχής των αναπνευστικών µυών. Σ αυτή την κατάσταση συµβάλλει και το αυξηµένο αναπνευστικό έργο, το οποίο οδηγεί στην κόπωση των αναπνευστικών µυών. Το σύνολο αυτών των καταστάσεων οδηγεί σε επιβάρυνση της κλινικής κατάστασης του ασθενούς. Το ερώτηµα το οποίο τίθεται στη διεθνή βιβλιογραφία είναι: ποιος παράγοντας τελικά είναι αυτός ο οποίος κυρίως καθορίζει την προϊούσα εξέλιξη της νόσου; Η κατάσταση της αναπνευστικής λειτουργίας, η ανεπάρκεια της εξωκρινούς µοίρας του παγκρέατος, η αυξηµένη κατανάλωση ενέργειας ηρεµίας, η ανεπαρκής πρόσληψη ενέργειας, ή η γονιδιακή διαταραχή της νόσου; Η αναζήτηση απάντησης στο παραπάνω ερώτηµα ήταν το έναυσµα γι αυτήν τη µελέτη. Στην παρούσα διατριβή έγινε µελέτη της κατάστασης θρέψης και της επίδρασής της στην αναπνευστική λειτουργία ασθενών µε ΚΙ. Η κατάσταση θρέψης µελετήθηκε αναλυτικά. Μαζί µε την κατάσταση θρέψης µελετήθηκαν και οι παράγοντες οι οποίοι συσχετίζονται µ αυτήν, όπως η πρόσληψη και η κατανάλωση ενέργειας, καθώς και η επίδραση της παγκρεατικής λειτουργίας. Επίσης, συσχετίσθηκε η κατάσταση θρέψης µε την αναπνευστική λειτουργία των ασθενών και µε την ισχύ και αντοχή των αναπνευστικών µυών. Η διατριβή αποτελείται από το Γενικό και Ειδικό Μέρος. Το Γενικό Μέρος αποτελείται από τρία κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο, περιγράφεται η νόσος και η επιδηµιολογία της, καθώς και οι κλινικές εκδηλώσεις της ΚΙ από τα διάφορα συστήµατα. Στο δεύτερο κεφάλαιο, αναλύονται οι τρόποι εκτίµησης της θρέψης και οι παράγοντες οι οποίοι την καθορίζουν. Το τρίτο κεφάλαιο αναφέρεται στην αναπνευστική λειτουργία. Γίνεται ανάλυση των µεθόδων εκτίµησης της αναπνευστικής λειτουργίας και της ισχύος των αναπνευστικών µυών. Στο Ειδικό Μέρος περιγράφονται οι ασθενείς, ο σχεδιασµός της µελέτης και αναλύεται η 14

µεθοδολογία της µελέτης. Επίσης, περιέχονται τα αποτελέσµατα των µετρήσεων και αναλύονται διάφορες συσχετίσεις τους. Τα αποτελέσµατα ακολουθεί η συζήτηση, όπου σχολιάζονται τα αποτελέσµατα και αντιπαρατίθενται µε τη διεθνή βιβλιογραφία, τα συµπεράσµατα της µελέτης και η παράθεση της σχετικής βιβλιογραφίας. Η συµβολή της διατριβής έγκειται στην προσπάθεια καθορισµού του σηµαντικότερου παράγονται ο οποίος κυρίως επηρεάζει την βαρύτητα της κυστικής ίνωσης. Ο καθορισµός αυτού του παράγοντα θα βοηθήσει στην καλύτερη αντιµετώπιση της νόσου. Ευχαριστώ από τη θέση αυτή θερµά την Καθηγήτρια Παιδιατρικής Γαστρεντερολογίας και ιευθύντρια της Παιδιατρικής Κλινικής του Α.Π.Θ. κ. Σάντα Νούσια-Αρβανιτάκη, πρώτη επιβλέπουσα της Τριµελούς Συµβουλευτικής Επιτροπής, για την ανάθεση του θέµατος της διατριβής, την πολύτιµη βοήθεια και καθοδήγηση σε όλη τη διάρκεια εκπόνησης της διατριβής. Η συνεχής επίβλεψη και συνεργασία µαζί της ήταν σηµαντικές τόσο για την συγγραφή της παρούσας διατριβής, όσο και για περαιτέρω επιστηµονικές αναζητήσεις. Ευχαριστώ θερµά την Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Παιδιατρικής Πνευµονολογίας κ. Μαρία Εµποριάδου, δεύτερο µέλος της Τριµελούς Συµβουλευτικής Επιτροπής, για το ενδιαφέρον, τις χρήσιµες συµβουλές και την επίβλεψη στην ολοκλήρωση της διατριβής. Επίσης, ευχαριστώ θερµά τον Καθηγητή Βιολογίας της Άσκησης του Α.Π.Θ. κ. Κωνσταντίνο Μανδρούκα, τρίτο µέλος της Τριµελούς Συµβουλευτικής Επιτροπής, για την φιλοξενία στο Εργαστήριο Εργοµετρίας του Α.Π.Θ., τις χρήσιµες συµβουλές και τη σωστή καθοδήγηση στη διενέργεια του εργοµετρικού µέρους της µελέτης. Εκφράζω τις ευχαριστίες µου στην Λέκτορα Παιδιατρικής κ. Ασηµίνα Γαλλή για την παραχώρηση του λογισµικού ανάλυσης διατροφής και του αναλυτή βιοηλεκτρικής αγωγιµότητας, τη συνεχή ηθική υποστήριξη και ενθάρρυνση και τις χρήσιµες συµβουλές σε όλη τη διάρκεια εκπόνησης της διατριβής. Ευχαριστώ ακόµη την κ. Χ. Αγγουριδάκη, υπεύθυνη του Ορολογικού Εργαστηρίου του Πανεπιστηµιακού Νοσοκοµείου ΑΧΕΠΑ, 15

για τη πολύτιµη συµβολή της στις µετρήσεις των προφλεγµονωδών παραγόντων. Ακόµη ευχαριστώ τον κ. Ν. Ρουµπιέ, Αναπληρωτή Καθηγητή της Κτηνιατρικής Σχολής του Α.Π.Θ., για την συµβολή του στις µετρήσεις των βιταµινών Α, Ε και του ψευδαργύρου. Ευχαριστώ την κ. A. Μακέδου-Χίτογλου, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Μικροβιολογίας του Α.Π.Θ. και υπεύθυνη του Μικροβιολογικού Εργαστηρίου της Β Παιδιατρικής, καθώς και το προσωπικό του Εργαστηρίου, για τη συµβολή τους στον αιµατολογικό και βιοχηµικό έλεγχο των ασθενών. Ευχαριστώ την διαιτολόγο κ. Παναγιώτα Παναγοπούλου για τη συµβολή της στην ανάλυση των διαιτολογίων των ασθενών. Τέλος ευχαριστώ ιδιαίτερα το σύζυγό µου Ιωάννη Μαρµόρκο, Καθηγητή του Τµήµατος Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών του ΤΕΙ Λάρισας για την αµέριστη συµπαράστασή του καθ όλη τη διάρκεια εκπόνησης της διατριβής και την πολύτιµη βοήθειά του στη στατιστική ανάλυση των δεδοµένων. 16

ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 17

18

1. ΚΥΣΤΙΚΗ ΙΝΩΣΗ 1.1 ΕΠΙ ΗΜΙΟΛΟΓΙΑ ΓΕΝΕΤΙΚΗ Η κυστική ίνωση είναι η πιο συχνή θανατηφόρα κληρονοµική νόσος για την καυκάσια φυλή µε συχνότητα 1:2500 ζώντων νεογνών [Davis PB 2001]. Η συχνότητα παρουσιάζει διακύµανση ανάλογα µε τη χώρα. Στην Ελλάδα η συχνότητα βρέθηκε 1 στις 2500 γεννήσεις ζώντων νεογνών [Ντουντουνάκης Σ 2002]. Υπάρχουν χώρες όπως η Φιλανδία όπου η συχνότητα είναι πολύ χαµηλή 1 στις 25000 γεννήσεις [Lewis PA 2000]. Η συχνότητα 1:2500 δίνει φορεία 1 στους 25 ενώ η φορεία 1 στους 50 είναι η µεγαλύτερη σε πληθυσµό καυκάσιας φυλής. Στην Ελλάδα είναι 5% έως 5.5%, το οποίο αντιστοιχεί σε 500 µε 550 χιλιάδες [Ντουντουνάκης Σ 2002]. Σε χώρες µε πληθυσµό ο οποίος δεν ανήκει στην καυκάσια φυλή η συχνότητα είναι πολύ χαµηλότερη. Στους Αφρο- Αµερικάνους είναι περίπου 1:17000 ενώ στους Ασιάτες είναι 1 στους 90000. Πρόκειται για νόσο η οποία κληρονοµείται µε τον αυτοσωµατικό υπολειπόµενο χαρακτήρα οπότε για ένα παιδί µε ΚΙ, οι δύο γονείς θα πρέπει να είναι φορείς τουλάχιστον ενός αλληλίου του παθολογικού γονιδίου. Τα αδέρφια ενός παιδιού το οποίο νοσεί έχουν πιθανότητες 25% να νοσούν και 50% να είναι φορείς του παθολογικού αλληλίου του CFTR γονιδίου και επίσης έχουν 25% πιθανότητες να κληροδοτήσουν ένα µη παθολογικό αλλήλιο. Τα πρώτα ξαδέρφια ασθενών µε ΚΙ έχουν πιθανότητα 1 στους 120 να νοσούν. Τα πρώτα χρόνια µετά την περιγραφή της νόσου, περισσότεροι από το 80% των ασθενών πέθαιναν κατά την διάρκεια του 1 ου έτους της ζωής τους. Σταδιακά όµως υπήρξε µεγάλη βελτίωση στην επιβίωση λόγω της έγκαιρης διάγνωσης και των νέων θεραπευτικών παρεµβάσεων. Στη δεκαετία του 1970 η επιβίωση των ασθενών ήταν γύρω στα 20 έτη, ενώ αργότερα το 1993 έφτασε τα 30 έτη [Canadian Patient Data Registry National Report 1995, Dodge J.A 1997, Cystic Fibrosis Foundation 19

Patient Registry 1996]. Πρόσφατες µελέτες δείχνουν ακόµη µεγαλύτερη αύξηση της επιβίωσης, στα 40 έτη [Elbron JS 2000]. H µικρότερη ετήσια θνητότητα παρατηρείται κυρίως στις ηλικίες 2-10 χρόνων και η υψηλότερη στις ηλικίες από 40 ετών και άνω. H κύρια αιτία θανάτου από τη νόσο σχετίζεται µε καρδιοαναπνευστικές επιπλοκές (83%), επιπλοκές µετά την µεταµόσχευση πνευµόνων (7%), ηπατική νόσο µε ηπατική ανεπάρκεια (2%) και άλλες λιγότερο συχνές αιτίες (8%) [Cystic Fibrosis Foundation Patient Registry 2004]. 1.2 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ Η νόσος περιγράφηκε για πρώτη φορά από την Andersen, το 1938, σε νεκροψίες και ιστολογικές µελέτες παιδιών µε ΚΙ και διαπίστωσε καταστροφή του παγκρέατος και των πνευµόνων [Andersen 1938]. Η νόσος ονοµάστηκε κυστική νόσος του παγκρέατος. Το 1940, βρέθηκε ότι η παχύρευστη βλέννα ήταν υπεύθυνη για την παθοφυσιολογία της νόσου ενώ το 1946 αναγνωρίστηκε ο κληρονοµικός χαρακτήρας της νόσου. Το 1953 ο Di Sant Agnese διαπίστωσε αυξηµένη ποσότητα χλωριούχων στον ιδρώτα των παιδιών µε ΚΙ. Η διαπίστωση αυτή οδήγησε στην ανάπτυξη της µεθόδου µέτρησης χλωριούχων στον ιδρώτα από τους Gipson and Cooke, η οποία χρησιµοποιείται µέχρι σήµερα. Αργότερα, το 1980 η νόσος αποδόθηκε σε δυσλειτουργία των επιθηλιακών κυττάρων η οποία οδηγούσε σε ελάττωση της διαπερατότητας σε ιόντα Cl -. Το 1986 το υπεύθυνο γονίδιο για τη νόσο, εντοπίστηκε στο µακρό σκέλος του χρωµοσώµατος 7, στην περιοχή q31-q32. Η αποµόνωση και λεπτοµερής καταγραφή του γονιδίου έγινε 3 χρόνια αργότερα το 1989. 1.3 ΜΟΡΙΑΚΗ ΒΛΑΒΗ Αιτία της νόσου είναι η βλάβη σε ένα γονίδιο στο µακρό σκέλος του χρωµοσώµατος 7 το οποίο κωδικοποιεί την πρωτεΐνη CFTR (CFTR: 20

Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator), η οποία αποτελεί δίαυλο χλωρίου, ο οποίος ρυθµίζεται από το κυκλικό AMP. Το πολυπεπτιδικό παράγωγο του γονιδίου της κυστικής ίνωσης, η CFTR, έχει µέγεθος 170 kilodaltons και υπολογίζεται ότι αποτελείται από 1480 αµινοξέα. Η δοµή της πρωτεΐνης αυτής παρουσιάζει µεγάλη οµοιότητα µε µια ποικιλία διαµεµβρανικών πρωτεϊνών βακτηριδίων και θηλαστικών τα οποία συµµετέχουν στην ενεργό µεταφορά ουσιών διαµέσου κυτταρικών µεµβρανών, την οµάδα ABC (ATP binding cassette family of transporters) [Τζέτη Μ 2002]. Πρόκειται για πρωτεΐνη η οποία συνήθως βρίσκεται στην κορυφαία µεµβράνη των επιθηλιακών κυττάρων τα οποία καλύπτουν τους αεραγωγούς, τα χοληφόρα, το έντερο, τους παγκρεατικούς πόρους και τους σπερµατικούς πόρους. Aπό την οµάδα των πρωτεϊνών ABC µόνο η CFTR αποτελεί κανάλι µεταφοράς ιόντων. Το 77% της CFTR πρωτεΐνης βρίσκεται στο κυτταρόπλασµα, το 19% στις διαµεµβρανικές περιοχές ενώ το 4% στις εξωκυττάριες περιοχές (loops) οι οποίες συνδέουν µερικές από τις διαµεµβρανικές περιοχές µεταξύ τους. Η πρωτεΐνη περιέχει ορισµένες αλληλουχίες αµινοξέων τα οποία βρίσκονται σε δύο όµοια επαναλαµβανόµενα τµήµατα. Σε κάθε ένα από αυτά τα τµήµατα υπάρχουν έξη υδρόφοβες περιοχές oι οποίες διαπερνούν την µεµβράνη (MSDs) και δύο ενδοκυττάριες πολικές υδρόφιλες περιοχές που δεσµεύουν ATP και παρέχουν την απαραίτητη ενέργεια για τη λειτουργία του µορίου (Σχήµα 1). Οι περιοχές αυτές εντοπίζονται κυρίως στα NBD1 και NBD2 (Nucleotide-binding fold). Οι περιοχές αυτές είναι σηµαντικές για τη δέσµευση και υδρόλυση του ATP. Τα δύο σχεδόν όµοια τµήµατα της πρωτεΐνης συνδέονται µεταξύ τους µε την ρυθµιστική περιοχή (R- domain), η οποία είναι χαρακτηριστική της πρωτεΐνης CFTR και δεν υπάρχει στις υπόλοιπες πρωτεΐνες της οµάδας ABC. Oι διαµεβρανικές περιοχές (MSDs) λαµβάνουν µέρος στη δηµιουργία των τοιχωµάτων του καναλιού. Η φωσφορυλίωση της ρυθµιστικής περιοχής ρυθµίζει την ενεργοποίηση του καναλιού και γίνεται µέσω της πρωτεϊνικής κινάσης Α (PKA). H διαδικασία αυτή βοηθά στη δέσµευση και υδρόλυση του ATP από τα NBD 1και 2. Αυτή η 21

διεργασία είναι απαραίτητη για την ενεργοποίηση της αγωγιµότητας του καναλιού. Η περιοχή NBD1 είναι υπεύθυνη για το άνοιγµα του καναλιού και η NBD2 για το κλείσιµο [Τζέτη Μ 2000, Akabas M 2000]. MSD 1 MSD 2 H 2 N ATP ADP NBD 1 R NBD 2 ATP ADP PKA + COOH Σχήµα 1. ιάγραµµα CFTR πρωτεΐνης Περισσότερες από 1500 διαφορετικές µεταλλάξεις έχουν περιγραφεί στο γονίδιο της κυστικής ίνωσης. Η ποιο συχνή µετάλλαξη είναι η F508, η οποία χαρακτηρίζεται από απάλειψη της φαινυλανίνης στη θέση 508. Αυτή η µετάλλαξη είναι παρούσα στο 70% των ασθενών µε ΚΙ στις Ηνωµένες Πολιτείες της Αµερική και στο 68% των γαλλόφωνων Καναδών. Για την Βόρεια Ευρώπη, η συνολική συχνότητα βρέθηκε 71% ενώ για τη Νότια ποικίλει από 45% έως 55% [Cystic Fibrosis Genetic Analysis Consortium 1990]. Γενικά, η Ν1303Κ και η G542X αποτελούν το 17,2% των παθολογικών αλληλίων. Για τον καθορισµό της συχνότητας των φορέων της ΚΙ στους Έλληνες [Balasopoulou A 1990], από µελέτη του εργαστηρίου Ιατρικής Γενετικής Πανεπιστηµίου Αθηνών αναζητήθηκε η µετάλλαξη F508 σε 505 τυχαία 22

δείγµατα οµφάλιου λώρου (1010 χρωµοσώµατα) και ανευρέθηκε σε 15 περιπτώσεις. Με δεδοµένη την συχνότητα της µετάλλαξης (53,4%) το σύνολο των φορέων µε ΚΙ στη χώρα µας είναι 5% [Τζέτη Μ 2002]. Ανάλογα µε το είδος της µετάλλαξης και την περιοχή της πρωτεΐνης που επηρεάζεται, οι βλάβες στο γονίδιο (Σχήµα 2) διακρίνονται σε πέντε τάξεις [Zeitlin 1999, Iolo JM Doull 2001]: Κατηγορία ελαττώµατος Κανονικό Ι ΙΙ ΙΙΙ ΙV V Αποτέλεσµα ελαττώµατος Μη σύνθεση CFTR Παρεµπόδιση διαδικασίας ιαταραχή ρύθµισης ιαταραχή στη µεταφορά Ελαττωµένη σύνθεση Τύποι µετάλλαξης Χωρίς νόηµα µετατόπισ η πλαισίου Λανθασµένη απάλλειψη αµινοξέος ( F508) Λανθασµένη αλλαγή αµινοξέος (G551D) Λανθασµένη αλλαγή αµινοξέος (A445E) Εναλλακτική συγκόλληση Λανθασµένη αλλαγή αµινοξέος (R117H) (R347P) Σχήµα 2. Τάξεις µεταλλάξεων γονιδίου στην κυστική ίνωση. Τάξη Ι: Mεταλλάξεις οι οποίες προκαλούν διαταραχή στην σύνθεση της πρωτεΐνης CFTR στην κορυφαία επιφάνεια των επιθηλιακών κυττάρων και οδηγούν στην απουσία πρωτεΐνης. ( εν παράγεται πρωτεΐνη). Τάξη ΙΙ: Μεταλλάξεις οι οποίες προκαλούν καταστροφή της πρωτεΐνης CFTR, η οποία συντίθεται στο ενδοπλασµατικό δίκτυο, εποµένως απουσία της στην κορυφαία κυτταρική µεµβράνη. Τάξη ΙΙΙ: Μεταλλάξεις οι οποίες εντοπίζονται στις περιοχές NBD του γονιδίου και επηρεάζουν τη δέσµευση και υδρόλυση του ATP µε 23

αποτέλεσµα τη µη αποτελεσµατική ρύθµιση του καναλιού Cl -. ( ιαταραχή στη ρύθµιση). Τάξη ΙV: Μεταλλάξεις οι οποίες προκαλούν βλάβες στις διαµεµβρανικές περιοχές της πρωτεΐνης οι οποίες τελικά µειώνουν την αγωγιµότητα του ρεύµατος των ιόντων. ( ιαταραχή στη µεταφορά). Τάξη V: Μεταλλάξεις οι οποίες επηρεάζουν την λειτουργικότητα της CFTR µέσω της µείωσης των φυσιολογικών µεταγραφών m RNA (m RNA-SPLICING). (Ελαττωµένη Σύνθεση). H πληθώρα των µεταλλάξεων αποτελεί σπουδαίο υλικό για την συσχέτιση της µοριακής βλάβης µε τη λειτουργία της πρωτεΐνης και τον κλινικό φαινότυπο της νόσου. Η συσχέτιση γονοτύπου-φαινοτύπου είναι πιο ισχυρή µε την παγκρεατική ανεπάρκεια και την συγκέντρωση των χλωριούχων στον ιδρώτα και λιγότερο µε την πνευµονική λειτουργία. Πάντως υπάρχει µια αυστηρή ιεραρχία συσχέτισης φαινότυπουγονότυπου. Οι µεταλλάξεις των τάξεων Ι-ΙΙΙ σχετίζονται µε τον πλήρη φαινότυπο της κυστικής ίνωσης, ενώ οι µεταλλάξεις των τάξεων ΙV και V χαρακτηρίζονται από ήπια νόσο. 1.4 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΠΡΩΤΕΪΝΗΣ CFTR ΚΑΙ ΙΑΤΑΡΑΧΕΣ Φυσιολογικά, η πρωτεΐνη CFTR δρα ως δίαυλος χλωρίου στην κορυφαία επιφάνεια των επιθηλιακών κυττάρων. Επιπλέον, η πρωτεΐνη CFTR έχει θεωρηθεί ότι ίσως λειτουργεί ως δίοδος χλωρίου σε ενδοπλασµατικές µεµβράνες, ρυθµιστής ανακύκλωσης της κυτταρικής µεµβράνης και ρυθµιστής της λειτουργίας άλλων διαµεµβρανικών διόδων των ιόντων και ιδιαίτερα του Να [Τζέτη Μ 2002, Akabas M 2000]. Στην κυστική ίνωση υπάρχει διαταραχή στους εξωτερικά ρυθµιζόµενους διαύλους χλωρίου οι οποίοι ρυθµίζονται µέσω του camp - πρωτεϊνικής κινάσης µε αποτέλεσµα την αύξηση της έκκρισης χλωρίου, η οποία εξαρτάται από το ασβέστιο. Οι εξωτερικά ρυθµιζόµενοι δίαυλοι χλωρίου είναι µια ξεχωριστή κατηγορία διαύλων χλωρίου, οι οποίοι βρίσκονται 24

στα ανθρώπινα επιθήλια. Οι βιοφυσικές ιδιότητες αυτών των διαύλων είναι διαφορετικές από αυτές της πρωτεΐνης CFTR και κωδικοποιούνται από διαφορετικό γονίδιο. Υπάρχουν ενδείξεις ότι όταν η πρωτεΐνη CFTR ενεργοποιείται µέσω του camp οδηγεί το χλώριο και το ΑΤP µέσα στον αυλό του πόρου. Το ΑΤP µε την σειρά του ενεργοποιεί µια σειρά από εκκριτικές οδούς του χλωρίου στις οποίες συµπεριλαµβάνονται οι εξωτερικά ρυθµιζόµενοι δίαυλοι χλωρίου και οι δίαυλοι χλωρίου οι οποίοι εξαρτώνται από το ασβέστιο. Η µοριακή βάση της διαταραχής στην κυστική ίνωση βρίσκεται στη γλυκοζυλίωση και µεταφορά της πρωτεΐνης CFTR στην επιφάνεια του κυττάρου. Η πρόσφατα παραγόµενη πρωτεΐνη CFTR προχωρεί από το ενδοπλασµατικό δίκτυο, όπου είναι µερικώς γλυκοζυλιωµένη, µέσω της συσκευής του Golgi όπου ολοκληρώνεται η γλυκοζυλίωση, στην κυτταρική µεµβράνη. Μεταλλάξεις στο NBD 1, όπως η F 508, έχουν την πιο σηµαντική επίδραση στη µεταφορά της πρωτεΐνης CFTR. Η πρωτεΐνη CFTR στη µετάλλαξη F 508 έχει περίπου την ίδια αγωγιµότητα χλωρίου µε τον άγριο- τύπο της CFTR, αλλά υπάρχει διαταραχή στη µεταφορά της στην επιθηλιακή µεµβράνη. Το µεταφορικό ριβονουκλεϊκό οξύ CFTR παράγεται και µεταφράζεται κατάλληλα στην πρωτογενή δοµή της πρωτεΐνης όπως βρίσκεται µέσα στο ενδοπλασµατικό δίκτυο. Yπάρχει βλάβη είτε στη διαδικασία της µεταφοράς είτε στην τελική δοµή µε αποτέλεσµα να µη µπορεί να µεταφερθεί στη συσκευή του Golgi και να υποστεί την τελική γλυκοζυλίωση. Το µεγαλύτερο ποσοστό της µεταλλαγµένης πρωτεΐνης παραµένει στο ενδοπλασµατικό δίκτυο και τελικά εξαλείφεται µέσω των πρωτεασών µέσα στο κύτταρο. Εφόσον τα ιόντα Cl - δεν µπορούν να µεταφερθούν µέσω της πρωτεΐνης CFTR, η έκκριση υγρού είναι αδύνατη και τα πρωτεϊνικά µέρη των εκκρίσεων γίνονται περισσότερο παχύρευστα ή κατακρηµνίζονται και αποφράσσουν τους πόρους. Αυτό οδηγεί τελικά σε δυσλειτουργία στο επίπεδο των οργάνων (Σχήµα 3). 25

Ελαττωµατική αγωγιµότητα ιόντων Μειωµένα επίπεδα υγρών Υπερσυµπυκνωµένες εκκρίσεις Απόφραξη πόρων Πάγκρεας: Ανεπάρκεια: εξωκρινούς µοίρας ενδοκρινούς µοίρας Παγκρεατίτιδα Εντερο: Ειλεός εκ µηκωνίου Σύνδροµο περιφερικής απόφραξης εντέρου Ηπαρ: Χολική κίρρωση Χολόλιθοι Χολική λάσπη Πνεύµονες: Απόφραξη Λοίµωξη Φλεγµονή Αναπαραγωγή: Ανδρική υπογονιµότητα Σχήµα 3. Παθοφυσιολογία της κυστικής ίνωσης 1.5 ΚΛΙΝΙΚΕΣ ΕΚ ΗΛΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΚΥΣΤΙΚΗΣ ΙΝΩΣΗΣ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Νόσος παραρίνιων κόλπων Στην κλασσική µορφή της νόσου υπάρχει πάντα συµµετοχή των παραρίνιων κόλπων. Στις άτυπες µορφές, µερικές φορές, η ανεύρεση απλώς ρινικών πολυπόδων ή θολερότητας των παραρίνιων κόλπων είναι ένδειξη για δοκιµασία ιδρώτα. 26

Οι παραρίνιοι κόλποι είναι γεµάτοι µε εκκρίσεις και επικαλυµµένοι µε εκκριτικό υπερπλαστικό υλικό. Υπάρχουν πολυποειδής περιοχές µέσα στους κόλπους και περιοχές όπου υπάρχει, από την φλεγµονή, διάβρωση του οστού. Ρινικοί πολύποδες είναι πιο πιθανό να ανευρεθούν στις ηλικίες 5-20 χρόνων. Κλινικά έχουµε χρόνια ρινική απόφραξη, ευαισθησία κατά την ψηλάφηση και πόνο στις παραρίνιες περιοχές του προσώπου ή κεφαλαλγία. Ακτινογραφικά ευρήµατα τα οποία δεν εξαφανίζονται µε την θεραπεία µπορεί να είναι συµπτώµατα ύποπτα για κυστική ίνωση [Davies PB 2001, Nelson 2000]. Νόσος κατώτερου αναπνευστικού Στην κυστική ίνωση η γενετική διαταραχή προσβάλλει τα επιθηλιακά κύτταρα πολλών οργάνων, ανάµεσα σε αυτά και του αναπνευστικού. Η συµµετοχή του αναπνευστικού συστήµατος και ιδιαίτερα του κατώτερου αναπνευστικού συνδέεται µε σηµαντική νοσηρότητα και θνητότητα. Η πνευµονική νόσος είναι η αιτία θανάτου στο 90% των περιστατικών µε κυστική ίνωση. Στην κυστική ίνωση, η CFTR πρωτεΐνη, η οποία παράγεται από το παθολογικό γονίδιο, εκφράζεται στην επάνω επιφάνεια των αναπνευστικών επιθηλιακών κυττάρων καθώς επίσης και στους υποβλεννογόνιους αδένες των αεραγωγών. Στους ασθενείς µε κυστική ίνωση η CFTR πρωτεΐνη η οποία παράγεται από το παθολογικό γονίδιο συσχετίζεται µε την αδιαβατότητα της κυτταρικής µεµβράνης στην ροή ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα των αεραγωγών. Η διαταραχή αυτή της διαβατότητας του χλωρίου οδηγεί δευτεροπαθώς σε µείωση του υγρού που περιέχεται στις εκκρίσεις των επιθηλιακών κυττάρων [Davies PB 2001, Marshall SG 2000, Trapnell BC 1991]. Πιθανά, λοιπόν, αυτή η αφυδάτωση των εκκρίσεων επηρεάζει την ικανότητα ροής τους και οδηγεί σε διαταραχή του µηχανισµού κάθαρσης της βλέννας. Η διαταραχή του ιξώδους των εκκρίσεων και του µηχανισµού κάθαρσης των αεραγωγών δεν µπορούν να εξηγήσουν πλήρως τις συχνές λοιµώξεις, oι οποίες προσβάλλουν τους ασθενείς µε κυστική ίνωση. Έχουν γίνει αρκετές υποθέσεις τα προηγούµενα χρόνια 27

στην προσπάθεια να εξηγήσουν την παθογένεια της πνευµονικής νόσου στην κυστική ίνωση. Η προδιάθεση για λοίµωξη µε ψευδοµονάδα aeruginosa σχετίζεται µε αυξηµένη ικανότητα πρόσδεσης της ψευδοµονάδας στα επιθηλιακά κύτταρα των αναπνευστικών οδών. Σε µελέτες που έγιναν βρέθηκε ότι αυτή η παθολογική πρόσδεση του βακτηριδίου µπορεί να οφείλεται στην αυξηµένη συγκέντρωση µη γλυκοζυλιωµένων υποδοχέων στην επιφάνεια των επιθηλιακών κυττάρων ασθενών µε κυστική ίνωση. Συγκεκριµένα, η ανεπαρκής έκφραση της CFTR πρωτεΐνης επηρεάζει το εσωτερικό pη στο σύµπλεγµα Golgi το οποίο γίνεται αλκαλικό οδηγώντας στην καταστροφή ορισµένων ενζύµων όπως των σιαλοτρανφερασών. Αυτά τα ένζυµα είναι υπεύθυνα για τη γλυκοζυλίωση των γλυκοπρωτεϊνών και των γλυκολιπιδίων, τα οποία αποτελούν τους υποδοχείς στη µεµβράνη των επιθηλιακών κυττάρων. Το αποτέλεσµα είναι η δηµιουργία µη γλυκοζυλιωµένων υποδοχέων [Saiman L 1993]. Ένας ακόµη µηχανισµός που σχετίζεται µε την δράση των µικροβίων στους πνεύµονες είναι η ύπαρξη ενός σχετικά λεπτόρευστου υγρού που καλύπτει τα επιθηλιακά κύτταρα των αεραγωγών. Η σύσταση του φυσιολογικού υγρού ASL (Airway Surface Liquid) περιλαµβάνει ουσίες όπως η λυσοζύµη και η λακτοφερρίνη, οι οποίες έχουν βακτηριοκτόνο δράση, όταν µελετώνται σε καλλιέργειες κυττάρων στο εργαστήριο. Στους ασθενείς µε κυστική ίνωση η σύσταση αυτού του υγρού αλλάζει λόγω της αλλαγής στην συγκέντρωση NaCl [Hudson VM 2004]. Η αντιµικροβιακή ικανότητα αναστέλλεται λόγω της αύξησης της συγκέντρωσης του NaCl, αλλά αυτή η παρατήρηση χρειάζεται περισσότερες µελέτες in vivo για να επιβεβαιωθεί. Επιπλέον, η έλλειψη CFTR από τα επιθηλιακά κύτταρα οδηγεί σε αποτυχία έκφρασης φυσιολογικών ποσοτήτων της όξινης νιτρικής συνθάσης-2 και εποµένως δεν παράγονται επαρκείς ποσότητες από τον πανταχού παρόντα ΝΟ (Νitric Oxide). Αυτή η έλλειψη συντελεί σε αύξηση της επαναρρόφησης του Να +, επαυξάνει την φλεγµονώδη ανταπόκριση, ενώ µειώνεται η καταστροφή των µικροβίων. Επίσης οι πρόδροµοι οδοί της φλεγµονής είναι διαταραγµένες, χωρίς να έχουν πλήρως διευκρινιστεί οι ακριβείς 28

µηχανισµοί που οδηγούν σε αυτή την διαταραχή. Πιθανά, λοιπόν, τα αίτια των λοιµώξεων να είναι πολυπαραγοντικά [Davies PB 2001]. Οι πνεύµονες είναι ιστολογικά φυσιολογικοί κατά την γέννηση, αλλά σύντοµα, λόγω της παθολογίας της νόσου, αποικίζονται από βακτηρίδια τα οποία δύσκολα εκκριζώνονται. Αυτό συµβάλλει στη νοσηρότητα της νόσου [Davies PB 2001]. Οι πρώτες παθολογικές µεταβολές περιλαµβάνουν απόφραξη των βρόγχων από τις εκκρίσεις. Συγκεκριµένα, σε ηλικία 4 µηνών βρέθηκε σε µελέτη [Bedrossian CW, 1979] ότι πάνω από το 50% των περιπτώσεων βρεφών είχαν βλεννοπυώδη βύσµατα στους βρόγχους, φλεγµονή και µεταπλασία του επιθηλίου. Οι αλλαγές αυτές εµφανίζονται αρχικά στους µικρούς βρόγχους και προοδευτικά επεκτείνονται σε πιο µεγάλους και κεντρικούς βρόγχους. Η απόφραξη από τη βλέννα και η φλεγµονώδης διήθηση εξελίσσονται σε βρογχιολίτιδα και αργότερα βρογχεκτασίες. Μεταπλασία των πλακωδών κυττάρων, βρογχεκτασία, διαπύηση και πνευµονική ίνωση αναπτύσσονται βαθµιαία και η πορεία της νόσου καθίσταται πλέον προϊούσα µε αλλοιώσεις µη ανατάξιµες. Έχουµε διαταραχές και στο παρέγχυµα καθώς εξελίσσεται η νόσος, αυτές όµως είναι µικρότερης σηµασίας από τις αλλαγές στους αεραγωγούς. Κύστεις µπορεί να δηµιουργηθούν µέσα στο πνευµονικό παρέγχυµα. Αυτές οι κύστεις καθορίζονται ως κενά αέρα µε µαλακά τοιχώµατα και είτε είναι ανεξάρτητες από το βρογχικό δένδρο, είτε επικοινωνούν µέσω ενός µικρού καναλιού. Τρεις τύποι κύστεων έχουν περιγραφεί: Ο πρώτος τύπος αφορά στις βρογχεκτασικές µε απ ευθείας επικοινωνία µε τους βρόγχους. Ο δεύτερος αφορά στο διάµεσο ιστό µε κυστική κοιλότητα, η οποία βρίσκεται στο περισπλάγχνιο υπεζωκότα [Sheppard MN 2000 ]. Ο τρίτος και λιγότερος συχνός τύπος, είναι ο εµφυσηµατικός, ο οποίος προκύπτει ως αποτέλεσµα καταστροφής των τοιχωµάτων των κυψελίδων µε απ ευθείας συνέχεια µέσα στις περιβάλλουσες και διατεταγµένες κυψελίδες. Αυτές οι εµφυσηµατικές κύστεις αυξάνουν σε αριθµό µε την ηλικία [Bedrossian CW 1976]. Και οι τρεις τύποι κύστεων είναι περισσότερο συχνοί στους άνω λοβούς, και συγκεκριµένα, στο κορυφαίο και οπίσθιο τµήµα. Καθώς εµφανίζεται βρογχεκτασία υπάρχουν 29

µεταβολές στο φλεβικό δίκτυο και βρογχοαρτηριακή αναστόµωση. Με την πάροδο του χρόνου, η χρόνια υποξία οδηγεί σε πνευµονική αρτηριακή αγγειοσύσπαση, η οποία προκαλεί µόνιµες βλάβες στα τοιχώµατα των φλεβών µε πάχυνσή τους [Bush A 2000]. Συνοψίζοντας, κατά το προχωρηµένο στάδιο της χρόνιας προϊούσας αποφρακτικής πνευµονοπάθειας από ΚΙ συµβαίνουν τα εξής: Ο κυψελιδικός αερισµός ελαττώνεται λόγω αύξησης του νεκρού χώρου από την βρογχεκτασία. Η διάχυση των αερίων παραβλάπτεται λόγω φλεγµονώδους πάχυνσης και ίνωσης των κυψελιδοτριχοειδών µεµβρανών. Οι πνευµονικές αντιστάσεις αυξάνουν λόγω ελάττωσης της µάζας των πνευµόνων, της συστηµατικής ανοξαιµίας και της τοπικής ανοξίας εκτός των κυψελίδων. Η Κυστική ίνωση κατατάσσεται αρχικά στις αποφρακτικές νόσους του αναπνευστικού, αλλά λόγω της εξελισσόµενης κατάστασης µε την καταστροφή του πνευµονικού παρεγχύµατος και αναπλήρωσης αυτού µε ινώδη ιστό και, επιπλέον, λόγω των επιπλοκών αυτής, όπως η ατελεκτασία και βρογχεκτασία, η ΚΙ αποκτά γνωρίσµατα περιοριστικής νόσου και χαρακτηρίζεται ως µικτή νόσος. Ο βήχας είναι το κυριότερο σύµπτωµα από τη συµµετοχή των πνευµόνων. Στην αρχή είναι ξηρός και επίµονος ενώ αργότερα έντονος και παραγωγικός. Σε µεγαλύτερους ασθενείς ο βήχας είναι πιο έντονος τις πρωινές ώρες αµέσως µετά την αφύπνιση και αµέσως µετά από κόπωση. Τα πτύελα είναι συνήθως «πυώδη». Μερικοί ασθενείς παραµένουν ασυµπτωµατικοί ή απλώς έχουν συχνές οξείες λοιµώξεις παρατεταµένες χρονικά. Κάποιοι άλλοι αναπτύσσουν χρόνιο βήχα µέσα στην πρώτη εβδοµάδα της ζωής ή πνευµονία. Η εκτεταµένη βρογχιολίτιδα µε σύµπτωµα τον συριγµό είναι συχνό κλινικό εύρηµα στη διάρκεια του πρώτου έτους ζωής. Καθώς η πνευµονική νόσος εξελίσσεται έχουµε ελαττωµένη αντοχή στην άσκηση, δύσπνοια και αδυναµία πρόσληψης βάρους. Στις εξάρσεις της νόσου είναι απαραίτητη η νοσηλεία σε νοσοκοµείο για την χορήγηση της κατάλληλης αγωγής. 30

Πρώιµα σηµεία της πνευµονικής νόσου είναι η αύξηση της οπισθοπρόσθιας διαµέτρου του θώρακα, γενικευµένη υπεραντήχηση λόγω της κατακράτησης αέρα, διάχυτοι ή εντοπισµένοι παχείς τρίζοντες και πληκτροδακτυλία. Επίσης µπορεί να υπάρχει, ειδικά στα µικρά παιδιά, εκπνευστικός συριγµός. Μόνιµα ακτινολογικά ευρήµατα όπως βρογχεκτασίες, ατελεκτασία, πνευµονικές διηθήσεις είναι συνήθη, ιδιαίτερα µετά την 1 η δεκαετία της ζωής [Nelson 2000]. Συσχέτιση πνευµονοπάθειας µε τον γονότυπο Η πνευµονική νόσος αποτελεί την βασική αιτία νοσηρότητας και θνητότητας, για τον λόγο αυτό έχει αποτελέσει πεδίο έντονης ερευνητικής προσπάθειας. Στα πλαίσια αυτής της προσπάθειας µελετήθηκε και η συσχέτιση του γονότυπου µε την βαρύτητα της πνευµονικής νόσου. Αρχικά συγκρίθηκαν F508 οµοζυγώτες µε ασθενείς, είτε ετεροζυγώτες για την µετάλλαξη F508, είτε οµοζυγώτες άλλων µεταλλάξεων. Από την µελέτη αυτή βρέθηκε ότι υπήρχε µεγάλη συσχέτιση της οµοζυγωτίας F508 µε την παγκρεατική νόσο και την δυσλειτουργία των ιδρωτοποιών αδένων, αλλά στη συσχέτισή της µε τις ετερόζυγες καταστάσεις και τις άλλες µεταλλάξεις βρέθηκε µεγάλη ποικιλοµορφία του φαινότυπου της πνευµονικής νόσου [Kerem E 1990, Cystic Fibrosis Genotype/Phenotype Consortium 1993]. Σηµαντική είναι επίσης η διαπίστωση ότι µεταξύ προσβεβληµένων ατόµων της ίδιας οικογένειας υπάρχει διαφορά στην βαρύτητα της πνευµονικής νόσου. Αν και υπάρχει µια αρχική ένδειξη ότι ο γονότυπος έχει φτωχή συσχέτιση µε τον πνευµονικό φαινότυπο, µεταγενέστερες µελέτες έχουν αλλάξει λίγο τα αρχικά δεδοµένα. Αυτές οι µελέτες δείχνουν ότι η παρουσία ήπιων µεταλλάξεων όπως Α455Ε, R117Η και G551S, οι οποίες συνδέονται µε τον φαινότυπο της παγκρεατικής επάρκειας, παρουσιάζουν ηπιότερη πνευµονική νόσο [Gan KH 1994, Gan K 1995, DeBraekeleer M 1997]. Βέβαια, ο µικρός αριθµός των ασθενών που περιλαµβάνουν οι µελέτες αυτές δεν επιτρέπουν τελικά συµπεράσµατα. Επίσης, το γεγονός ότι πειραµατικά δεν κατάφεραν να επιβεβαιώσουν τη διαφορετική έκφραση των µεταλλάξεων στο φαινότυπο της πνευµονικής 31

νόσου, δείχνει ότι υπάρχουν και άλλοι µηχανισµοί που επηρεάζουν στην έκφραση του συγκεκριµένου γονότυπου. Ο CFTR γονότυπος, πιθανά, έχει προγνωστική αξία για τον αποικισµό του αναπνευστικού από µικρόβια. Έτσι υπάρχει η πεποίθηση ότι ο κίνδυνος αποικισµού συνδέεται µε την φύση και την θέση των µεταλλάξεων [Kubesch P 1993]. Ωστόσο, οι νεότερες µελέτες [Smith J 1996] δείχνουν ότι επίσης σηµαντικό ρόλο στον αποικισµό µε ψευδοµονάδα παίζει η µεταβολή της συγκέντρωσης αλάτων στις εκκρίσεις των αεραγωγών, µέσω της οποίας µειώνεται η δραστηριότητα των αντιµικροβιακών πεπτιδίων. Oλες αυτές οι παρατηρήσεις οδηγούν στο συµπέρασµα, ότι είναι αρκετά πολύπλοκο το θέµα της επίδρασης των διαφόρων παραγόντων οι οποίοι καθορίζουν την τελική έκφραση του πνευµονικού φαινότυπου της κυστικής ίνωσης. Για το λόγο αυτό, απαιτείται περαιτέρω µελέτη. Μηχανισµοί φλεγµονής στην κυστική ίνωση Η διαδικασία της φλεγµονής γενικά αλλά και στην κυστική ίνωση βασίζεται στα λευκά αιµοσφαίρια. Η διήθηση µε ουδετερόφιλα λευκά αιµοσφαίρια συνδέεται µε υψηλές συγκεντρώσεις µεσολαβητών και συγκεκριµένα προφλεγµονωδών κυτοκινών, όπως η ΙL1, IL6, IL8 και η TNFa. Συγκεκριµένα, όταν υπάρχει µια φλεγµονή αυτή αρχικά διεγείρει την παραγωγή IL1 και TNFa. Οι δύο αυτοί προφλεγµονώδεις παράγοντες θα διεγείρουν την περαιτέρω παραγωγή άλλων κυτοκινών, όπως IL6 και IL8. Επιπλέον, η IL1 και ο TNFa διεγείρουν την παραγωγή τοξικών παραγόντων όπως οι πρωτεάσες και οι οξειδωτικοί παράγοντες, οι οποίοι µε τη σειρά τους προκαλούν ακόµα µεγαλύτερη παραγωγή κυτοκινών. Συγκεκριµένα η IL8, η οποία έχει βρεθεί σε υψηλά επίπεδα τόσο στο αίµα όσο και στο βρογχο-πνευµονικό έκπλυµα ασθενών µε κυστική ίνωση, κατέχει σηµαντικό ρόλο στην διήθηση µε ουδετερόφιλα στους φλεγµαίνοντες αεραγωγούς. Τοπικά επίσης οι τοξίνες των βακτηριδίων και οι φλεγµονώδεις µεσολαβητές µπορούν να διεγείρουν άµεσα τα ουδετερόφιλα στο να ολοκληρώσουν την κυτταροτοξική τους δράση [Kennedy MJ 2001, Dinarello CΑ 2000, Wilmott RW 1994, the-aps.org]. 32

Ιδιαίτερα, η φλεγµονή του αναπνευστικού στους ασθενείς µε κυστική ίνωση οφείλεται στη διήθηση των αεραγωγών µε τα ουδετερόφιλα λευκά αιµοσφαίρια. ΠΑΓΚΡΕΑΣ H φυσιολογική λειτουργία του παγκρέατος περιλαµβάνει δύο κύριες λειτουργίες: της εξωκρινούς και ενδοκρινούς µοίρας. Η κύρια εκδήλωση της νόσου του παγκρέατος στην ΚΙ είναι η ανεπάρκεια της εξωκρινούς µοίρας του παγκρέατος. Η παθοφυσιολογία της παγκρεατικής ανεπάρκειας στην ΚΙ οφείλεται σε βλάβη του γονιδίου το οποίο εκφράζει την πρωτεΐνη CFTR. Πόρος Κυψελίδα Φυσιολογικό Πάγκρεας: Υψηλή ροή Χαµηλή συγκέντρωση πρωτεΐνης Νερό Ανιόντα πρωτεΐνη Πάγκρεας στην ΚΙ: Χαµηλή ροή Υψηλή συγκέντρωση πρωτεΐνης Πρωτεϊνικές πλάκες Νερό Ανιόντα πρωτεΐνη Σχήµα 4. ιαταραχή της παγκρεατικής λειτουργίας στην κυστική ίνωση. 33

Το µοντέλο του ρόλου της CFTR πρωτεΐνης στην εξωκρινή έκκριση του παγκρέατος προτάθηκε από τον Cohn το 1991. Αυτό βασίστηκε στη θεώρηση ότι η πρωτεΐνη CFTR εντοπίζεται κυτταροχηµικά στην κορυφαία µεµβράνη των επιθηλιακών κυττάρων του εγγύς πόρου. Η CFTR, λειτουργώντας ως ένας δίαυλος χλωρίου, ο οποίος ενεργοποιείται µέσω C-AMP, παρέχει το ενδοαυλικό χλώριο, το οποίο είναι απαραίτητο για την ενεργοποίηση της ανταλλαγής χλωρίουδιττανθρακικών στα κύτταρα της κορυφαίας µεµβράνης των πόρων. Με αυτό τον τρόπο η CFTR πρωτεΐνη λειτουργεί διευκολύνοντας την κίνηση των διττανθρακικών, του νατρίου και του νερού κατά µήκος του επιθηλίου των σωληναρίων [Arvanitakis SN 1999]. Στην κυστική ίνωση η βλάβη της πρωτεΐνης CFTR µειώνει την έκκριση χλωρίου στο σωληνάριο καθώς υπάρχει διαταραχή στην ανταλλαγή χλωρίου-διττανθρακικών. Λόγω της πρωτοπαθούς βλάβης η συγκέντρωση χλωρίου, διττανθρακικών και νερού στο παγκρεατικό υγρό είναι χαµηλή. Στο γαστρικό υγρό, επίσης, υπάρχει χαµηλή συγκέντρωση χλωρίου και διττανθρακικών. Το υγρό αυτό, δεν είναι αρκετά ουδέτερο και τα ένζυµα ακόµη και όταν υπάρχουν δεν είναι ικανά να λειτουργήσουν λόγω της έλλειψης του προβλεπόµενου ph. Επιπλέον λόγω της χαµηλής συγκέντρωσης χλωρίου, διττανθρακικών και νερού, οι εκκρίσεις των κυψελίδων που είναι πλούσιες σε πρωτεΐνες γίνονται πυκνόρρευστες (Σχήµα 4), αποφράσσουν τα κεντρικά σωληνάρια και οδηγούν σε δευτεροπαθή καταστροφή των κυττάρων των κυψελίδων, ίνωση και, τελικά, εξωκρινή παγκρεατική ανεπάρκεια. Αυτές οι µεταβολές είναι χαρακτηριστικές της κυστικής ίνωσης. Κατά την εµβρυϊκή περίοδο δεν υπάρχουν µεταβολές στο πάγκρεας πριν την 17 η εβδοµάδα της κύησης [Szeifert 1985]. Σταδιακή απόφραξη των µικρών παγκρεατικών πόρων αρχίζει από την 20 η εβδοµάδα της εµβρυϊκής ζωής µε συσσώρευση ηωσινοφιλικών εκκρίσεων, η οπoία συνοδεύεται από διάταση των µικρών πόρων. Αυτή είναι η πρώιµη παθολογική περιοχή όπου µετά την γέννηση έχουµε σταδιακή καταστροφή των ιστών από λυτικά ένζυµα των κυψελίδων και 34

εξαφάνιση των λοβίων η οποία οδηγεί σε αντικατάσταση των λειτουργικών κυττάρων των κυψελίδων µε λιπώδη κύτταρα και τελικά µε ινώδη ιστό. Κατά την νεογνική περίοδο υπάρχει στο πάγκρεας ίνωση διάµεσου ιστού µε εξαφάνιση του υγρού από τις εκκρίσεις των πόρων και των κυψελίδων. Οι ιστολογικές αλλοιώσεις ανάλογα µε την βαρύτητα διακρίνονται σε τέσσερις βαθµίδες: Στάδιο Ι: Έχουµε την συσσώρευση εκκρίσεων και διάταση του αυλού των πόρων Στάδιο ΙΙ: Από την διάταση οδηγούµαστε σε ατροφία των κυψελίδων και, εποµένως, υπάρχει ατροφία της εξωκρινούς µοίρας Στάδιο ΙΙΙ: Εµφάνιση ατροφίας και λιπώδους εκφύλισης (lipomatosis) Στάδιο ΙV: Έχουµε ίνωση µε γενικευµένη εξαφάνιση των εξωκρινών αδένων και πόρων µε διασκορπισµένα νησίδια του Langerhans. Σε τελικά στάδια της νόσου, σε πτωµατικά παρασκευάσµατα στην κεφαλή του παγκρέατος, βρέθηκε ινώδης και λιπώδης εκφύλιση στο παρέγχυµα ενώ οι εναποµείναντες παγκρεατικοί πόροι είναι διατεταµένοι και γεµάτοι µε εκκρίσεις H παγκρεατική ανεπάρκεια είναι αποτέλεσµα αυτών των ιστολογικών αλλοιώσεων (Εικόνα 1) και έχει ως αποτέλεσµα τα κυρίαρχα κλινικά σηµεία της ΚΙ, όπως οι διαταραχές της θρέψης στην βρεφική και πρώιµη παιδική ηλικία. 35

Εικόνα 1. Ιστολογικό δείγµα παγκρέατος ασθενούς µε κυστική ίνωση [Oppenheimer E 1973]. Περίπου 85% των ασθενών έχουν τόσο σηµαντική ελάττωση του παγκρεατικού ιστού ώστε τελικά υπάρχει ανεπαρκής έκκριση πεπτικών ενζύµων. Η παγκρεατική ανεπάρκεια στην ΚΙ χαρακτηρίζεται από την απουσία της παγκρεατικής αµυλάσης, από αύξηση του σιέλου, αύξηση των αµυλασών µε οδοντωτό χείλος και µια αύξηση της απορρόφησης των µονοσακχαριτών. Οι παγκρεατικές πρωτεάσες είναι µειωµένες ή απούσες ενώ οι πεπτιδάσες µε οδοντωτό χείλος αυξάνονται οδηγώντας σε αύξηση της απορρόφησης των αµινοξέων. Η παγκρεατική λιπάση, η coλιπάση και οι φωσφολιπάσες είναι ελαττωµένες, ενώ η γλωσσική λιπάση είναι φυσιολογική ή αυξηµένη συµβάλλοντας στην περιορισµένη λιπόλυση λόγω της απουσίας της παγκρεατικής λιπάσης. Το 15% των ασθενών µε ΚΙ έχει παγκρεατική επάρκεια, το οποίο σηµαίνει ότι διατηρεί τουλάχιστον το 3% της φυσιολογικής παγκρεατικής έκκρισης. Ασθενείς µε εξωκρινή παγκρεατική επάρκεια εκκρίνουν το λιγότερο 200 µg ελαστάσης/gr κοπράνων [Soldon W 1997]. Το 85% των ασθενών µε ΚΙ έχει παγκρεατική ανεπάρκεια, το οποίο σηµαίνει ότι υπάρχει 36

ανεπαρκής έκκριση ενζύµων της πέψης, η οποία οδηγεί σε δυσαπορρόφηση µε δυσµενή επίδραση στον χρόνο επιβίωσης του ασθενή. Σε ασθενείς των οποίων η εξωκρινής µοίρα είναι στην αρχή της ζωής φυσιολογική, µπορεί αυτή µε το πέρασµα των χρόνων να ελαττωθεί σταδιακά. Αυτή η διαδικασία εκδηλώνεται µε επανειληµµένα επεισόδια οξείας παγκρεατίτιδας. Μερικές φορές αυτά τα επεισόδια προκαλούνται από συγκεκριµένα φάρµακα, όπως π.χ. οι τετρακυκλίνες, αλλά ακόµη και αυθόρµητα. Σε αυτές τις περιπτώσεις, πιθανά, οι παχύρρευστες εκκρίσεις αποφράσσουν τους πόρους µε αποτέλεσµα αυτοπεψία από τα παγκρεατικά ένζυµα. Επιπλέον, η προοδευτική ίνωση του παγκρέατος οδηγεί σε στραγγαλισµό των νησιδίων του Langerhans και έτσι επηρεάζει την ενδοκρινή µοίρα του παγκρέατος, ελαττώνεται η έκκριση της ινσουλίνης, και οδηγεί σε σακχαρώδη διαβήτη της ΚΙ. Ιδιαίτερα µετά την ηλικία των 10 χρόνων το 8% των ασθενών µε ΚΙ αναπτύσσουν σακχαρώδη διαβήτη [Nelson 2000]. H ανεπάρκεια της εξωκρινούς µοίρας του παγκρέατος χαρακτηρίζεται από δύσοσµες και ογκώδεις κενώσεις, λόγω της δυσαπορρόφησης του λίπους και τελικά υποθρεψία. Πολλές φορές αυτή η παγκρεατική ανεπάρκεια οδηγεί σε ειλεό από µηκώνιο ή πρόπτωση ορθού. Συσχέτιση της νόσου του παγκρέατος µε τον γονότυπο Έχει αναγνωριστεί ισχυρή συσχέτιση µεταξύ του γονότυπου και του παγκρεατικού φαινότυπου [Ferrari M 1996]. Ο φαινότυπος της παγκρεατικής επάρκειας συνδέεται µε την παρουσία ήπιας µετάλλαξης, η οποία φαινοτυπικά επικρατεί, ενώ ο φαινότυπος της παγκρεατικής ανεπάρκειας είναι αποτέλεσµα πιο σοβαρών µεταλλάξεων, µε κύριο εκπρόσωπο την F 508. Tα αλλήλια, τα οποία συνδέονται µε τις πιο σοβαρές µεταλλάξεις, είναι συγκεντρωµένα στον πρώτο νουκλεοτιδικό δεσµό (NBD1). Tα λιγότερο κοινά ήπια αλλήλια εκφράζουν διαιρούµενες αντικαταστάσεις οι οποίες βρίσκονται έξω από την περιοχή NBD1. Ασθενείς µε παγκρεατική επάρκεια φέρουν τουλάχιστον ένα γονίδιο µε µια ήπια παρερµηνεύσιµη µετάλλαξη (R 347P, R334W, R117H, A455E, 37

P547H, S549N και G85E), σε αντίθεση µε τους ασθενείς µε παγκρεατική ανεπάρκεια, οι οποίοι είναι οµοζυγώτες ή σύνθετοι ετεροζυγώτες για δύο βαριές µεταλλάξεις. ΕΝΤΕΡΙΚΟΣ ΣΩΛΗΝΑΣ Η πρωτεΐνη CFTR εκφράζεται σε υψηλές συγκεντρώσεις στα επιθηλιακά κύτταρα, τα οποία καλύπτουν την περιοχή των εντερικών κρυπτών στο λεπτό και παχύ έντερο. Η µεταφορά των ιόντων του χλωρίου στο έντερο γίνεται µέσω της οδού του c-amp και του Ca +2. Στην κυστική ίνωση υπάρχει διαταραχή και στις δύο οδούς µεταφοράς χλωρίου στα επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου, µε αποτέλεσµα αδυναµία έκκρισης χλωριούχων και, συνεπώς, αδυναµία εισόδου του νερού µέσα στο έντερο [Walters RJ 2004]. Αυτό οδηγεί σε διάφορες παθολογικές καταστάσεις όπως σε ειλεό από µυκώνιο κατά την γέννηση λόγω του παχύρρευστου εντερικού περιεχοµένου και των ηλεκτρολυτικών διαταραχών. Στο 10-15% των νεογνών ο ειλεός µπορεί να είναι πλήρης µε κλινικά σηµεία και συµπτώµατα εντερικής απόφραξης λόγω βύσµατος µηκωνίου στον τελικό ειλεό. Αργότερα σε µεγαλύτερη ηλικία, ασθενείς µε ΚΙ έχουν προδιάθεση για εντερική απόφραξη κοντά ή στην περιοχή της ειλεοτυφλικής βαλβίδας λόγω της συσσώρευσης σκληρών κοπράνων (DIOS) [Davies PB 2001]. Αυτή η κατάσταση χαρακτηρίζεται από κωλικοειδή κοιλιακά άλγη και µετεωρισµό της κοιλιάς. Περισσότερο από 85% των παιδιών παρουσιάζουν πληµµελή απορρόφηση λόγω ανεπάρκειας της εξωκρινούς µοίρας του παγκρέατος. Τα συµπτώµατα συµπεριλαµβάνουν συχνές, ογκώδεις και λιπαρές κενώσεις. Χαρακτηριστικά τα κόπρανα περιέχουν ορατές σταγόνες λίπους ενώ υπάρχει αδυναµία πρόσληψης βάρους ακόµη και όταν καταναλώνουν µεγάλες ποσότητες τροφής. Από την φυσική εξέταση κυριαρχεί η προπέτεια της κοιλιάς, ελαττωµένη µυϊκή µάζα, φτωχή ανάπτυξη και καθυστέρηση στην ενήβωση. Κάποιες µεταλλάξεις του γονιδίου και κυρίως η R117H συνδέονται µε την παρουσία µικρού βαθµού 38

λειτουργικότητας της εξωκρινούς µοίρας του παγκρέατος, ενώ όλοι οι οµόζυγοι για F508 έχουν πλήρη παγκρεατική ανεπάρκεια [Nelson 2000]. Η πρόπτωση του ορθού είναι επίσης συχνή. Σε περιπτώσεις µεγάλης υποθρεψίας, είναι χαρακτηριστική η υποπρωτεϊναιµία, η οποία οδηγεί σε οίδηµα ανά σάρκα. ΗΠΑΤΟΧΟΛΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Το ηπατοχολικό σύστηµα προσβάλλεται στην ΚΙ. Έχει επιβεβαιωθεί από µελέτες η εντόπιση της πρωτεΐνης CFTR στην κορυφαία µεµβράνη των κυττάρων των ενδοηπατικών χοληφόρων [Cohn 1993]. Αντίθετα δεν υπάρχει κάποιο σηµείο έκφρασης της CFTR στα ηπατικά κύτταρα Η χρόνια ηπατοπάθεια χαρακτηρίζεται ως εστιακή ή πολυοζώδης χολική κίρρωση. H συνηθέστερη ηπατική βλάβη είναι η εστιακή χολική κίρρωση. Η διαταραχή στη µεταφορά των ιόντων οδηγεί σε ανεπαρκή ενυδάτωση της παραγόµενης χολής και τελικά σε αύξηση του ιξώδους της. Επίσης, βρέθηκε ότι τα ενδοηπατικά επιθηλιακά κύτταρα των χοληφόρων στην κυστική ίνωση παράγουν αρκετή βλέννα στη σύσταση της οποίας κυριαρχούν οι πρωτεογλυκάνες. Αυτή η κατάσταση ελαττώνει ακόµη περισσότερο την γλοιότητα της χολής και προδιαθέτει στο σχηµατισµό χολικών πλακών, η οποία οδηγεί σε στάση και τελικά απόφραξη. Βέβαια, η απόφραξη των χοληφόρων πόρων από την παχύρρευστη χολή µόνη της δεν µπορεί να εξηγήσει την κίρρωση του ήπατος, η οποία παρατηρείται στην εξέλιξη της νόσου. Αυτή η απόφραξη αντιπροσωπεύει την πρώιµη ηπατική βλάβη της κυστικής ίνωσης. Στη συνέχεια, η απελευθέρωση των φλεγµονωδών παραγόντων µέσα στον αποφραγµένο χοληδόχο πόρο, σε συνδυασµό µε την επίδραση των αντιβιοτικών και άλλων φαρµάκων οδηγούν σε προοδευτική συµµετοχή του ήπατος [Arvanitakis SN 1999]. Σε µελέτες µε ηλεκτρονικό µικροσκόπιο δεν βρέθηκαν σηµεία χολόστασης όπως πλάκες µέσα στον πόρο και ενδοκυττάρια χολώδης χρώση. Επίσης, σπάνια παρατηρήθηκε διάταση των µικρών χοληφόρων 39

πόρων. Πιθανά λοιπόν η διαταραχή αυτή να συνδέεται µε την έκκριση τοξίνης η οποία παράγεται από την χολή. Επίσης, στη διαταραχή αυτή συµβάλλουν και άλλοι ηπατοτοξικοί παράγοντες, όπως η συχνή χρήση αντιβιοτικών και άλλων φαρµάκων, καθώς και η επίδραση των ελεύθερων ριζών µε την οξειδωτική τους δράση, λόγω της έλλειψης βιταµίνης Ε. Μέσα στα ενδοηπατικά χοληφόρα υπάρχει αυξηµένη συγκέντρωση χολικών οξέων. Το κύριο εύρηµα όµως ήταν η καταστροφή των χοληφόρων από την συσσώρευση κολλαγόνου [Westaby D 2000]. Η αρχική παθολογική µεταβολή του ήπατος αναφέρεται ως εστιακή χολική κίρρωση. Καθώς αρχίζει η συσσώρευση κολλαγόνου η ινώδης διεργασία προχωρεί και προοδευτικά αναπτύσσεται πολυλοβώδης, πολυοζώδης χολική κίρρωση. Αυτή η εξέλιξη από την χολόσταση σε εστιακή χολική κίρρωση και στη συνέχεια σε πολυλοβώδη, πολυοζώδη χολική κίρρωση µπορεί να διαρκέσει χρόνια ακόµη και δεκαετίες. Επίσης, σε υψηλό ποσοστό ασθενών παρατηρείται λιθίαση της χοληδόχου κύστης κυρίως στην δεύτερη δεκαετία της ζωής. Πάντως είναι πολύ λίγες οι περιπτώσεις ασθενών µε ΚΙ στους οποίους η ηπατική νόσος κυριαρχεί στην κλινική τους εικόνα και είναι η αιτία η οποία οδηγεί στον θάνατο ή σε µεταµόσχευση ήπατος. Η εστιακή χολική κίρρωση είναι µια παθολογοανατοµική βλάβη χωρίς κλινικά ή βιοχηµικά ευρήµατα. Συγκεκριµένα η χολική κίρρωση µόνο στο 2%-3% των ασθενών είναι συµπτωµατική µε ίκτερο, ασκίτη και επιπλοκές όπως πυλαία υπέρταση, σπληνοµεγαλία, κιρσοί οισοφάγου και σπάνια ηπατική ανεπάρκεια. Γενικά η ηπατοχολική νόσος δεν συσχετίζεται µε τον γονότυπο. ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Στους ασθενείς µε ΚΙ έχουµε συχνά καθυστέρηση περίπου 2 χρόνια στη σεξουαλική ωρίµανση. Στον ανδρικό πληθυσµό έχουµε συγγενή αµφοτερόπλευρη απόφραξη των σπερµατικών πόρων η οποία οδηγεί σε αζωοσπερµία (CBAVD). Περισσότερο από 95% των ασθενών 40

πάσχουν από αζωοσπερµία αλλά η σεξουαλική λειτουργία παραµένει ανεπηρέαστη. Η συχνότητα βουβωνοκήλης, υδροκήλης και ανασπώµενων όρχεων είναι υψηλότερη από την αναµενόµενη στο γενικό πληθυσµό. Στις γυναίκες είναι δυνατό να παρατηρηθεί δευτεροπαθής αµηνόρροια, ιδιαίτερα στις περιόδους έξαρσης της πνευµονικής νόσου. ιαταραχή της σύστασης της τραχηλικής βλέννας έχει ως αποτέλεσµα την δυσκολία σύλληψης και την υπογονιµότητα. Γενικά η εγκυµοσύνη στις ασθενείς µε ΚΙ µε καλή πνευµονική λειτουργία είναι καλά ανεκτή. Στις ασθενείς όµως µε µέτρια ή βαριά αναπνευστική νόσο αποτελεί αιτία επιβάρυνσης της πνευµονικής νόσου, η οποία µπορεί να οδηγήσει ακόµη και στο θάνατο. 41

2. Η ΘΡΕΨΗ ΣΤΗΝ ΚΥΣΤΙΚΗ ΙΝΩΣΗ 2.1 ΓΕΝΙΚΑ Το µέσο βάρος γέννησης του πληθυσµού µε ΚΙ αναφέρεται στην βιβλιογραφία ως χαµηλότερο συγκρινόµενο µε τον φυσιολογικό πληθυσµό. Αγόρια µε κυστική έχουν βάρος γέννησης 3,18 kg σε σχέση µε τα 3,37 kg στα υγιή, ενώ στα κορίτσια 3,07 σε σχέση µε τα 3,25 [Mearns MB 1983]. Υπάρχουν όµως και κάποιες µελέτες οι οποίες δεν κατάφεραν να επιβεβαιώσουν το εύρηµα του χαµηλού βάρους κατά την γέννηση παιδιών µε ΚΙ [Holliday KE 1991, Simmonds EJ 1994]. Σε κάποια άλλη µελέτη, τα παιδιά µε ΚΙ έχουν χαµηλότερο µήκος (-1,24 sd), βάρος (-0,72 sd) και περίµετρο κεφαλής (-1,82 sd) συγκρίνοντας τα µε τα φυσιολογικά παιδιά του ελέγχου [Ghosal S 1995]. Ωστόσο αυτά τα δεδοµένα πιθανά να µην εµφανίζονται στο 34,6% των βρεφών που εµφάνισαν ειλεό εκ µηκωνίου και θα έχουν χειρότερη πρόγνωση. Η ανάπτυξη των βρεφών εξαρτάται από τον συνδυασµό δύο παραγόντων: την ηλικία διάγνωσης της νόσου και την σωστή θεραπευτική αντιµετώπισή τους. Η πλειονότητα των παιδιών έχουν πολύ πρώιµα γαστρεντερικές διαταραχές οι οποίες αν δεν αντιµετωπιστούν κατάλληλα οδηγούν σε ανεπαρκή πρόσληψη βάρους. Ακόµη και τα βρέφη στα οποία διαγνώστηκε η νόσος στη νεογνική περίοδο µε screening test παρατηρήθηκε ότι έχουν ανεπαρκή αύξηση στην διάρκεια του πρώτου έτους ζωής, αν δεν αρχίσουν έγκαιρα θεραπεία δηλ. τις πρώτες εβδοµάδες της ζωής τους [Forrel PM 2001]. Mετά το πρώτο έτος συνήθως ο ρυθµός ανάπτυξης είναι φυσιολογικός αν οι λοιµώξεις του αναπνευστικού προληφθούν ή θεραπευτούν αποτελεσµατικά και αντιµετωπιστεί επαρκώς η δυσαπορρόφηση από το έντερο. Σχεδόν φυσιολογική ανάπτυξη παρατηρήθηκε σε Καναδούς ασθενείς µε ΚΙ [Corey M 1998]. Επίσης σε 51 παιδιά από την Σουηδία µελετήθηκε η πρόσληψη ύψους και βρέθηκε φυσιολογική µεταξύ 5 και 8 χρόνων [Κarlberg J 1991]. Γενικά βρέθηκε ότι οποιοδήποτε έλλειµµα στην ανάπτυξη κατά την βρεφική ηλικία µπορεί να αναπληρωθεί µε 42