בדיקת שרשראות קלות - Free light chains

הדפס

מדריך בדיקות מעבדה
שרשרות קלות
Free light chains
שמות אחרים	FLCs
מעבדה	המטולוגיה
טווח ערכים תקין	שרשרות קלות מסוג kappa -‏ 3.3-19.4מיליגרם/ליטר; שרשרות קלות מסוג lambda ‏- 5.7-26.3 מיליגרם/ליטר; היחס בין kappa/lambda ‏- 0.26-1.65.
יוצר הערך	פרופ' בן-עמי סלע

מטרת הבדיקה

הבדיקה מתבצעת כאשר יש חשד ל-מיאלומה נפוצה או בעיה אחרת של תאי פלזמה. ייתכן שאין כל תסמינים, אך אם ישנם כאלה הם כוללים כאבי עצמות, רמה גבוהה של חלבונים בבדיקת דם, מצב של אנמיה, מצב של היפר-קלצמיה, בעיות כליה, פריחה על העור, נזק לעצבים, דלקת של כלי הדם (vasculitis). הבדיקה מסייעת לניטור נסיוב של חולים עם מחלת שרשרות קלות חד-שבטית ללא M-spike באלקטרופורזה של חלבונים.

שרשרות קלות הם חלבונים הנוצרים על ידי תאי פלזמה, סוג של תאי דם לבנים. בהיותם קשורים לשרשרות כבדות הם מהווים אימונוגלובולינים או נוגדנים במערכת החיסון. שרשרות קלות יכולות להיות קשורות לשרשרות כבדות או חופשיות: באופן נורמלי, תאי פלזמה מייצרים כמות קטנה של שרשרות קלות עודפות שאינן קשורות לשרשרות כבדות, והן נכנסות לזרם הדם. ישנם 2 סוגים של שרשרות קלות: λ ו-κ. בדרך כלל מופיעים בדם שני הסוגים הללו. אם הכמות של שרשרות קלות חופשיות בדם גבוהה או נמוכה מהנורמה, הדבר מעיד על מפגע של תאי פלזמה. דוגמה למפגע כזה היא multiple myeloma, סוג סרטן של תאי פלזמה, וכן עמילואידוזיס, שהוא תרחיש בו חלבונים לא-נורמלים נבנים ומצטברים באברים או ברקמות שונים. מבחן של שרשרות קלות מתבצע למדידת רמתן בדם, ולהשוות את הכמות של שרשרות λ ו-κ. היחס בין 2 סוגים אלה, מסייע באבחון או בניטור של הטיפול במפגע של תאי פלזמה. מבחן זה יידרש על ידי הרופא המטפל כאשר מופיעים התסמינים הבאים: כאבי עצמות בעיקר בעמוד השדרה או בצלעות, שברי עצמות, חולשה, תחושות רדימות או נימול בגפיים, עייפות, הידבקויות תכופות וחום, נטייה לפציעה ודימום, קשיי נשימה, תחושת צימאון, הטלת שתן תכופה, נפיחות של הלשון, נקודות סגלגלות על פני העור.

המבנה של שרשרות קלות

כל מולקולה של שרשרת קלה באימונוגלובולין מכילה בערך 220 חומצות אמינו, כמבנה פוליפפטידי יחיד, המקופל ליצירה של מקטעים קבועים ומשתנים. כל מקטע מורכב משני β-pleated sheets המחוברים על ידי קשר די-סולפידי, וביחד יוצרים מבנה דמוי-קָנֶה הידוע כ-β-barrel. המקטע הווריאבילי (V) של השרשרת הקלה הוא בעל דרגה גבוהה של גִּוּוּן מבני, בעיקר במקטע קושר האנטיגנים שלו. בנוסף, 23 חומצות האמינו הראשונות במקטע הווריאבילי הראשון מכילות ווריאציות הידועות כתת-קבוצות. זוהו 4 תת-קבוצות κa Vk1-Vk4, ו-6 תת-קבוצות λ‏ (labdada1- lambda6) (Solomon ב-Methods in Enzymology משנת 1985). מבנה תת הקבוצות של ה-FLCs משפיע על יכולתן לעבור פולימריזציה וליצור חלבונים כגון הפיברילות של עמילואיד. לדוגמה, תת הקבוצה Vλ6 של השרשרת הקלה כרוכה עם AL amyloidosis, ואילו תת הקבוצה Vκ4 כרוכה עם סוג אחר של עמילואידוזיס הידוע כ- light-chain deposition disease (Basnayake וחב' ב-Kidney Int משנת 2011).

מולקולות שרשרת קצרה מסוג κ (הגן ממוקם על כרומוזום 2) נוצרות מבערך 40 מקטעים גנים תפקודיים של הגן Vκ, מ-5 מקטעים של הגן Jκ ומגן Cκ יחיד. מולקולות λ (הגןממוקם על כרומוזום 22) נוצרות מבערך 30 מקטעים של הגן Vλ , מארבעה זוגות מקטעים של הגן Jλ ומגן Cλ (Janeway וחב' ב-Immunobiol; the immune system in health and disease משנת 2005). השרשרות הקצרות מתחברות לאימונוגלובולינים במהלך התפתחות תאי B ומבוטאות בתחילה על שטח הפנים של תאים אלה. היצירה של שרשרות קלות באימונוגלובולינים באנשים בריאים היא בערך 500 מיליגרם/יום, במח העצם ובתאי בלוטת הלימפה (Waldmann וחב' ב-J Clin Invest משנת 1972). היצירה של שרשרות קלות היא בערך 40% גדולה יותר מזו של שרשרות כבדות, זאת כיוון שיש לשרשרות קלות חופשיות יש תפקיד אימונולוגי (Redegeld וחב' ב-Trends Immunol משנת 2003). ישנם בערך פי-2 יותר תאי פלזמה המייצרים שרשרות κ מאשר תאים מייצרי שרשרות λ. שרשרות קלות חופשיות מסוג κ הם באופן נורמלי מונומריות, בה בשעה ששרשרות קלות חופשיות מסוג λ נוטות להיות דימריות ומחוברות על ידי קשרים דיסולפידיים. יש גם צורות פולימריות של שני הסוגים של שרשרות קלות חופשיות (Sölling ב- Scand J Clin Lab Invest משנת 1976).

מטבוליזם: באנשים בריאים FLCs מתפנים במהירות מהדם תוך שהם עוברים קטבוליזם בכליות. מונומרים של FLCs מתפנים תוך 2-4 שעות, ודימרים מתפנים תוך 3-6 שעות (Meittinen וחב' ב- Clin Chim Acta משנת 1967). פינוי ה-FLCs עלול להתארך ל--3 ימים, במטופלים עם אי-ספיקת כליות. באדם, הכליות מכילות למעלה מחצי מיליון נפרונים, כאשר כל נפרון מכיל פקעית (glomerulus) עם חורים (pores) בממברנה הבסיסית שלו, שמאפשרים סינון של שרשרות קלות של אימונוגלובולינים ומולקולות נוספות בדם, לאבובית הפרוקסימלית של הנפרון. המולקולות המסוננות מופרשות בשתן, או שהן נספגות מחדש וחוזרות לדם. מולקולות חלבון העוברות דרך החורים בגלומרולוס, נספגות ללא שינוי כמו במקרה של אלבומין, או שהן מתפרקות באבובית הפרוקסימלית ונספגות כמו במקרה של FLCs, או שהן נספגות כמקטעים (Russo וחב' ב-Am J Kidney Dis משנת 2002). הספיגה מחדש מתווכת על ידי קומפלקס של קולטן (megalin/cubulin) מה שמונע את איבוד הכמות הגדולה של חלבונים לשתן. תהליך זה מאוד יעיל, ומסוגל לטפל ב-10-30 גרם של חלבונים קטן-מולקולריים ביום. לפיכך במצב נורמלי, אין איבוד של שררות קלות דרך האבוביות הפרוקסימליות (Abraham וחב' ב-Am J Med Sci משנת 1974, Wochner וחב' ב-J Exp Med משנת 1967, ו-Maack וחב' ב-Kidney Int משנת 1979). אם שרשרות קלות של אימונוגלובולינים מיוצרות בכמויות מספיקות, כדי להתגבר על הספיגה באבוביות הפרוקסימליות, בדרך כלל במצבים של תאי פלזמה סרטניים, השרשרות הקלות נכנסות לאבוביות הדיסטליות, ויכולות להופיע בשתן בצורת חלבון BJ. מעבר של כמויות גדולות של שרשרות קלות של אימונוגלובולינים דרך הכליות, עלול לגרום לדלקת או לחסימה של אבוביות הכליה.

האבוביות הדיסטליות של הכליות מפרישות כמויות גדולות של של uromucoid הידוע כחלבון Tamm-Horsfall. בשתן הנורמלי נחשב חלבון TH חשוב במניעה של הדבקות של השתן. זהו החלבון הדומיננטי בשתן נורמלי, ונחשב כבעל תפקיד במניעת זיהומי שתן. חלבון זה הוא גליקופרוטאין קטן (80 קילו-דלטון) שעובר אגרגציה לפולימרים של 20-30 מולקולות. חלבון זה מכיל רצף קצר של חומצות אמינו המסוגל באופן ספציפי להיקשר ל-FLCs אחדים (ying וחב' ב-Am J Pathol משנת 2001). הקומפלקס שנוצר מקישור זה יכול ליצור משקע בלתי מסיס, החוסם את החלק הדיסטלי של הנפרון. מצב זה מוגדר כ-myeloma kidney ומוצאים אותו באופן אופייני בריכוזים מוגברים של שרשרות קלות המסתננים דרך הנפרונים הנותרים מובילים לנזק כלייתי ולרמות מוגברות של שרשרות קלות בדם (Merlini וחב' ב-Conrib Nephrol משנת 2007).

הכמות של 500 מיליגרם של FLCs המיוצרת מדי יום על ידי המערכת הלימפואידית הנורמלית, עוברת דרך הגלומרולי ומעובדת במלואה על ידי האבוביות הפרוקסימליות. אם אבוביות אלו ניזוקות או עוברות עקה (כמו במצבים של פעילות גופנית עצימה), לא כל ה-FLCs עוברים מטבוליזם, וחלקם מופרש בשתן. מבחנים למדידת FLCs בדם הדגימו במספר מחקרים עדיפות על מדידתם בשתן, בעיקר באנשים המייצרים כמות קטנה של FLCs חד-שבטיים, כמו שמוצאים ב-MM לא-הפרשתית (Drayson וחב' ב-Blood משנת 2001, Shaw ב-Arch Pathol & Lab Med משנת 2006, ו-Katzmann וחב' ב-Clin Chem משנת 2005), וב- AL amyloidosis (Lachmann וחב' ב-Br J Haematol משנת 2003, Abraham וחב' ב-Am J Clin Pathol מאותה שנה, ו-Akar וחב' ב-Amyloid משנת 2005), במחלת . למרות שיש מספר פרסומים המצביעים על כך שאנליזה של FLC בדם עדיפה על זו בשתן (Hill וחב' ב-Clin Chem משנת 2006, Bakshi וחב' ב-Am J Clin Pathol משנת 2005, Abadie וחב' ב-Ann Clin Lab Sci משנת 2006, ו-Katzmann וחב' ב-Mayo Clin Proc משנת 2006), אין כיום הסכמה על החלפה מלאה של מדידות FLC בשתן (Abraham וחב' ב-Clin Chem משנת 2002).

סדרת מחקרים, בעיקר מ-Mayo Clin, הצביעו על כך שמטופלים עם יחס לא-נורמלי של κ חופשית ל-λ חופשית, נמצאים בסיכון מוגבר להתקדם למיאלומה פעילה, ממצבים קודמניים הכוללים MGUS (Rajkumar וחב' ב-Blood Dev משנת 2007), ו- smoldering myeloma (Dispenzieri וחב' ב-Blood משנת 2008), ב-plasmocytoma של העצם (Dingli וחב' ב-Blood משנת 2006) כמו גם ב-Wadenström's macroglubulinemia. יצירה לא נורמלית של שרשרות קלות דווחה פרוגנוסטית למצב תחלואה קשה יותר של MM (Kyrtsonis וחב' ב-B r J Haematol משנת 2007, Snozek וחב' ב-Leukemia משנת 2008, ו-von Rhee וחב' ב-Blood משנת 2007), ושל chronic lymphocytic leukemia. יחס בלתי נורמלי של שרשרות קלות מוגדר כיחס בין κ ל-λ של פחות מ-0.26 או יותר מ-1.65 (Pratt וחב' ב-Br J Haematol משנת 2009). בשנת 2009 האיגוד הבינלאומי ללאוקמיה פרסם המלצות בהקשר של אנליזה של שרשרות קלות ומתי היא יכולה לשמש בהתנהלות עם MM (Dispenzieri וחב' ב-Leukemia משנת 2009). הנחיות אחרות לשימוש בשרשרות קלות בנסיוב בהתנהלות עם AL amyloidosis (Gertz וחב' ב-Am J Haematology משנת 2005) ועם plasmocytoma (Hughes וחב' ב-UKMF Guidelines of Working Group). גמופתיות חד-שבטיות כגון MM, AL amyloidosis ו-light chain deposition Disease (להלן LCDD) לרוב כרוכות בכליות. מחלות אלה נגרמות על ידי clone לא נורמלי שהתפתח מתא plasma B בודד.

MGUS

גמופתיה חד-שבטית בעלת משמעות לא ברורה (MGUS) היא הגמופתיה החד שבטית השכיחה ביותר, עם 3.2% באוכלוסייה מעל גיל 50 שנה (Kyle וחב' ב- N Eng J Med משנת 2006). MGUS עצמה אינה כרוכה בנזק לאיברים, אך עלולה להתפתח למחלה משמעותית כגון MM או amyloidosis בשיעור שנתי של 1%. גורמי הסיכון של התפתחות MGUS למחלה משמעותית, הם הגודל והסוג של M-spike‏ (Kyle ו-Rajkumar ב-Br J Haematology מאותה שנה). FLCs בנסיוב, נמצאו כגורם סיכון להתפתחות MGUS למחלה עם משמעות קלינית במחקר שנערך ב-Mayo Clinic על ידי Kyle וחב'ב-N Eng J Med משנת 2002). כאשר ריכוז M-spike עולה על 15 גרם/ליטר, 58% מהמטופלים יתקדמו למחלה משמעותית במהלך 20 השנים הבאות, בהשוואה ל-5% מהמטופלים שמחלתם תתקדם ללא גורמי סיכון. למרות שהשיעור של MGUS במטופלים על מחלת כליות כרונית (CKD) גדול פי כמה מזה באוכלוסייה הכללית (Hutchison וחב' ב-J Am Soc Nephrol משנת 2006), המשמעות של ממצא זה אינה ברורה (Rajkumar וחב' ב-Blood משנת 2005, ו-Blade ב-N Eng J Med משנת 2005).

דווח שכימותרפיה ואסטרטגיה של הרחקת FLC מהנסיוב בדיאליזה, הביאו להתאוששות הכליות ב-74% מהמטופלים עם יצירת גבישים בכליות (Hutchison וחב' ב-Clin J Am Soc Nephrol משנת 2009) ורמות גבוהות של FLC בנסיוב. מעל 2/3 מהמטופלים עם מיאלומה לא-הפרשתית, בהם לא ניתן לגלות חלבון חד-שבטי בעזרת IFE, היו בעלי FLCs חד-שבטיים בעזרת immunoassay FreeliteTM (Drayson וחב' ב-Blood משנת 2001). טסט זה פותח על ידי The Binding Site Group Ltd Birmingham, UK, הוא מבדק נפלומטרי העושה שימוש בנוגדנים פוליקלונליים מסוג κ ו- λ שמקורם בכבש, המכוונים כנגד אפיטופים ספציפיים החוויים באימונוגלובולינים, אך נחשפים ב-FLCs. טסט זה מודד בדיוק רב FLCs בריכוזים מאוד נמוכים, ונעשה בו שימוש לכמת FLCs בנסיוב של אנשים נורמליים, מה שלא התאפשר לפני פיתוח טסט זה.

מיאלומה

מחלה זו היא בעלת שיעור של 40 מקרים לכל מיליון אנשים בשנה. פגיעה כלייתית מזוהה ב-50% מהאנשים בשלב אבחון מיאלומה אצלם, והיא כרוכה בתחלואה ותמותה מוגברת (Blade וחב' ב-Arch Intern Med משנת 1998). במודלים בחיות יש התפתחות גבישים כלייתיים עם FLCs חד-שבטיים, בתלות ב-FLC האינדיבידואלי, והנוכחות או ההעדר של גורמים מגוונים נוספים כגון הידרציה, וריכוזים של סידן ושל furosemide (Sanders ב-J Lab Clin Med משנת 1994). במטופלים עם מחלת כליות חריפה (להלן AKI), נחוץ טיפול דחוף (Sanders ב-Curr Opin Nephrol Hypertens משנת 2005).

אנליזה של FLCs בנסיוב ובשתן

אלקטרופורזה של חלבוני הנסיוב הוא כלי הסריקה העיקרי לאישוש של אימונוגלובוליים חד-שבטיים, אך יש לו שימושיות מוגבלת לזיהוי של FLC עם הגבלה נמוכה יותר של רגישות בין 500 ל-2,000 מיליגרם/לליטר (Bradwell וחב' ב-Clin Chem משנת 2001). במקרה הטוב ביותר, רמות אלו הן פי-50 גבוהות יותר מאשר הריכוזים של FLC-κ או FLC-λ ( Kaleta וחב' ב-Clin Chem Lab Med משנת 2014, ו-Palladini וחב' ב-Clin Chem משנת 2009). בנסיוב נורמלי הטסט של אימונו-פיקסציה אלקטרופורטית של הנסיוב (להלן IFE) רגיש יותר לזיהוי של FLC עם סף רגישות תחתון של 150-500 מיליגרם/ליטר אך הוא לא מאפשר כימות של FLCs בגלל הנוכחות של הנוגדן המשקע. יתרה מכך, IFE הוא תהליך ממושך יותר ודורש ביצועי טכנאי מעבדה מייגעים מאשר אלקטרופורזה של חלבוני הנסיוב, ולפיכך אינו משמש בשגרה של התנהלות עם מופתיות חד-שבטיות. שיטת הבדיקה היא אימונו-טורבידימטרית. רמות מוגברות של FLCs מסוג κ ו-λ יכולות להופיע כתוצאה מהיפר-γ -גלובולינמיה פוליקלונלית, או כתוצאה מפעילות משובשת של הכליות (Drayson וחב' ב-Blood משנת 2002). עליה ספציפית ביחס של /λκ חייבת להיות מודגמת למטרה אבחונית, אך אינה מבוססת באוכלוסיית ילדים. יש גם להימנע מביצוע בדיקה במצבים של ליפמיה מתונה עד חזקה שעלולה להפריע בביצוע הבדיקה.