Katsaus HANNA HUOPIO, MARKKU LAAKSO JA TIMO OTONKOSKI Synnynnäisellä hyperinsulinismilla tarkoitetaan tilaa, jossa insuliininerityksen säätelyhäiriö johtaa hypoglykemiataipumukseen. Sairauden taustalla olevien geneettisten ja patofysiologisten mekanismien tutkimus on edennyt viimeisen vuosikymmenen aikana. Valtaosa tapauksista ilmenee jo vastasyntyneisyyskaudella. Kyseessä on heterogeeninen sairausryhmä, jonka eri alatyyppien vaikeusaste ja hoitolinjat poikkeavat merkittävästi toisistaan. Suomeen on rikastunut sulfonyyliureareseptori (SUR) 1 -geenin mutaatio, joka on maassamme tärkein imeväisen vaikean pitkittyvän hypoglykemian aiheuttaja. Aiemmin rutiinimaisesti tehdyn radikaalin pankreatektomian sijasta on säästävä kirurginen hoito nykyään mahdollinen osassa tapauksista. Toinen saman geenin valtamutaatio ai heuttaa imeväisiässä hypoglykemiaa ja altistaa aikuisiässä diabeteksen kehittymiselle. Maassamme on myös löydetty fyysiseen rasitukseen liittyvä hypoglykemiasairaus, joka on synnynnäisen hyperinsulinismin uusi vallitsevasti periytyvä muoto. S ynnynnäinen hyperinsulinismi (congenital hyperinsulinism, CHI, persistent hyperinsulinemic hypoglycemia of infancy, PHHI) on tavallisin pitkittyneen hypoglykemian syy vastasyntyneellä (Aynsley-Green ym. 1981). Ensimmäinen tätä sairautta koskeva kuvaus on vuodelta 1954. Ian McQuarrie julkaisi tuolloin seurantatutkimuksen, jonka aineistoon kuului 25 tuntemattomasta syystä hypoglykemiaa sairastavaa potilasta. Useimmiten sairauden diagnosointia oli edeltänyt neurologinen kohtausoireisto. Lisäksi vaikutti siltä, että sairaudella oli taipumus parantua itsestään ajan myötä. Ainoana tätä potilasjoukkoa yhdistävänä piirteenä havaittiin sairauden kasautuminen tiettyihin sukuihin. Myöhemmin hypoglykemian osoitettiin liittyvän epätarkoituksenmukaiseen insuliinineritykseen ja haiman saarekesolujen hyperplasiaan. Haiman tyypillisen histologisen kuvan perusteella sairautta alettiin kutsua nesidioblastoosiksi, ja perusongelmana pidettiin beetasolujen liiallista lukumäärää. Vasta 1990-luvun puolivälissä geneettiset löydökset avasivat uusia mahdollisuuksia sairauden tarkempaan määrittelyyn ja sen eri alatyyppien tunnistamiseen ja hoitoon (Thomas ym. 1995). CHI-taudin esiintyvyyden on arvioitu olevan yleisesti noin 1:50 000 (Bruining 1990). Sairaus on kuitenkin selvästi kasaantunut joillekin alueille, ja näillä esiintyvyys voi olla jopa kymmenen kertaa suurempi. Eräällä alueella Keski-Suomessa esiintyvyys on 1:3 200 kyseiselle seudulle rikastuneen mutaation seurauksena (Otonkoski ym. 1999). Sairautta esiintyy yhtä paljon molemmilla sukupuolilla (Aynsley-Green ym. 1981). Vaikka kyseessä on varsin harvinainen sairaus, se on kuitenkin merkittävä kehitysvammaisuuden ja epilepsian aiheuttaja (Menni ym. 2001). Insuliinin erityksen normaali säätely Insuliinin eritys haiman beetasoluista on terveellä henkilöllä tarkan säätelyn alainen. Säätelymekanismit voidaan jakaa kahteen ryhmään: ravintoaineiden ennen muuta glukoosin metabolian kautta syntyviin signaaleihin ja metaboliaa modifioiviin signaaleihin, joista tärkeimpiä ovat Duodecim 2005;121:1166 75 H. Huopio ym.
stimuloivat suolistohormonit mahan inhibitorinen peptidi (GIP) ja glukagonin kaltainen peptidi 1 (GLP-1) sekä eritystä inhiboivat vastavaikuttajahormonit glukagoni, somatostatiini, adrenaliini ja noradrenaliini (Otonkoski 1998). Glukoosipitoisuuden säätelemässä insuliininerityksessä keskeinen rooli on beetasoluissa sijaitsevilla adenosiinitrifosfaattille herkillä kaliumkanavilla (K-ATP-kanavat), jotka koostuvat neljän sulfonyyliureareseptori (SUR) 1 -proteiinin ja neljän Kir6.2-proteiinin muodostamasta oktameerista (Ashcroft ja Gribble 1999). Kir6.2-proteiinit muodostavat varsinaisen solukanavan, ja näihin liittyvät SUR1-proteiinit toimivat ATP:n sitoutumispaikkana. Kanavien sulkeutuessa insuliinineritys lisääntyy, ja kanavien aukeaminen vähentää eritystä. Tätä käytetään hyväksi diabeteksen ja hypoglykemian hoidossa. Insuliinineritystä stimuloivat sulfonyyliurearyhmän lääkeaineet toimivat K-ATP-kanava-antagonisteina, ja diatsoksidin insuliinineritystä estävä vaikutus perustuu K-ATP-kanavan agonismiin. Veren glukoosipitoisuuden suurentuessa beetasolun sisäinen glukoosipitoisuus kasvaa samassa suhteessa ja glukokinaasi (GK) fosforyloi glukoosin glukoosi-6-fosfaatiksi. Glukoosi-6-fosfaatin metaboloiduttua glykolyysin ja sitä seuraavan Krebsin syklin aikana solunsisäinen ATP/ADP-suhde suurenee. Tämän seurauksena K-ATP-kanavat sulkeutuvat ja beetasolun solukalvo depolarisoituu. Solukalvossa sijaitsevat jänniteherkät kalsiumkanavat puolestaan avautuvat depolarisaation seurauksena, ja näin kalsiumia pääsee virtaamaan solunulkoisesta tilasta solun sisälle. Solunsisäisen kalsiumpitoisuuden kasvu laukaisee lopulta insuliinin eri- Glukoosi GLUT2 Aminohapot Aktivoiva mutaatio Glukokinaasi G6P + GDH Aktivoiva mutaatio Glutamaatti Insuliini ATP + Sulfonyyliureat (esim. tolbutamidi) K-ATP-kanava K + + Ψ Ca++ Kalsiumkanava Somatostatiini Inaktivoiva mutaatio Diatsoksidi Nifedipiini KUVA 1. Insuliininerityksen säätelymekanismit beetasolussa, tärkeimmät synnynnäisen hyperinsulinismin aiheuttavat geenivirheet ja sairauden hoidossa käytettävien lääkeaineiden vaikutuskohdat. GLUT2 = glucose transporter 2, GGP = glukoosi-g-fosfaatti, GDH = glutamaattidehydrogenaasi, Ψ = solukalvojännite. 1167
tyksen beetasolusta (kuva 1) (Dunne ym. 2004). K-ATP-kanavat säätelevät voimakkaimmin välitöntä, ensimmäisen vaiheen insuliinineritysvastetta. Insuliininerityksen toisen vaiheen säätely tapahtuu osin K-ATP-kanavista riippumatta mekanismilla, joka tunnetaan puutteellisesti. Kir6.2-geenin aktivoivien mutaatioiden on hiljattain osoitettu voivan aiheuttaa hyperinsulinismin käänteisilmiön eli synnynnäisen insuliininpuutosdiabeteksen (Gloyn ym. 2004). Tämä osoittaa K-ATP-ionikanavien keskeisen merkityksen insuliininerityksen säätelyssä. CHI:n mekanismit Mutaatiot K-ATP-kanavageeneissä. Mutaatiot viiden CHI-tautiin assosioituvan geenin alueella selittävät noin 50 % kaikista tunnetuista tautitapauksista (Glaser ym. 2000). Yleisin on mutaatio SUR1-geenissä. Tavallisimmin SUR1-mutaation seurauksena kanavaproteiinin kulkeutuminen solukalvoon estyy (Dunne ym. 2004). Tämä johtaa solukalvon jatkuvaan depolarisaatioon ja veren glukoosipitoisuudesta riippumattomaan insuliinineritykseen. Aivan SUR1-geenin vieressä sijaitsevan Kir6.2-geenin mutaatiot ovat harvinaisempia CHI-taudin aiheuttajia (Nestorowicz ym. 1997). Lähes kaikki tunnetut SUR1-geenin ja kaikki Kir6.2-geenin mutaatiot aiheuttavat peittyvästi periytyvän sairauden. Ainoastaan kaksi vallitsevasti periytyvää SUR1-mutaatiota on raportoitu tähän mennessä (Huopio ym. 2000, Thornton ym. 2003). Aiemmin sairauden oletettiin vaurioittavan aina koko haimaa, ja tällöin myös vaikean sairauden»käypä hoito» oli radikaali (noin 95 %) pankreatektomia. Nykyisin kuitenkin tiedetään, että jopa 40 70 %:ssa vaikeista imeväisiän tapauksista kyseessä onkin vain pienen haiman osan sairaus eli fokaalinen adenomatoottinen hyperplasia (Verkarre ym. 1998, de Lonlay-Debeney ym. 1999, Stanley ym. 2004). Fokaalisessa tautimuodossa voi poikkeuksellisesti pelkästään isältä peritty peittyvä mutaatio riittää aiheuttamaan sairauden. Keskeisenä mekanismina on äidinpuoleisen kromosomiaineksen katoaminen kriittiseltä alueelta kromosomista 11. Tämän seurauksena äidinpuoleinen perintöaines puuttuu K-ATP-kanavageeneistä SUR1 ja Kir6.2 sekä eräistä solujen kasvua hillitsevistä geeneistä (H19 ja P57KIP2 ), jotka normaalitilanteessa ilmentyvät vain äidin puolelta ja ovat vaimentuneina isän puolelta perityssä kromosomissa. Toistaiseksi ei tiedetä, mikä aiheuttaa äidinpuoleisen perintötekijäaineksen katoamisen. Kysymyksessä on kuitenkin hedelmöityksen jälkeinen tapahtuma, joka ei näin ollen periydy seuraaville sukupolville. Mutaatiot glukokinaasigeenissä. Glukokinaasi (GK) toimii beetasoluissa insuliininerityksen säätelijänä katalysoimalla glukoosin muuttumista glukoosi-6-fosfaatiksi (Matschinsky 2002). Normaalisti toimiessaan tämä entsyymi aktivoituu glukoosipitoisuuden suurentuessa yli arvon 5 mmol/l ja inaktivoituu pitoisuuksissa alle 3 mmol/l. GK-entsyymin keskeistä roolia ihmisen»glukoosisensorina» osoittaa se, että inaktivoivien mutaatioiden tiedetään aiheuttavan diabetesta (MODY 2), ja aktivoitumiskynnystä alentavien mutaatioiden seurauksena kehittyy synnynnäinen hyperinsulinismi (Glaser ym. 1998, Cuesta-Munoz ym. 2004). Hyperinsulinemia-hyperammonemia (HIHA). Glutamaattidehydrogenaasigeenissä (GDH) sijaitsevat mutaatiot johtavat vallitsevasti periytyvään tautimuotoon, johon liittyy hyperinsulinemian lisäksi hyperammonemiataipumus (Stanley ym. 2000). GDH-entsyymiä aktivoivat geenivirheet lisäävät haimassa glutamaatin muuttumista alfaketoglutaraatiksi ja näin Krebsin sykliin virtaavan substraatin määrää. Tämän seurauksena solunsisäinen ATP/ADP-suhde suurenee ja insuliinineritys käynnistyy. Samanaikainen GDH-entsyymin ilmentyminen maksassa johtaa hyperammonemian kehittymiseen glutamaatin metabolian ja ureasyklin estymisen kautta. Normaalitilanteessa aminohappo leusiini toimii GDH-entsyymin aktivoijana. HIHA-potilaille tyypillinen löydös onkin proteiinia sisältävän aterian jälkeen esiintyvä veren glukoosipitoisuuden pieneneminen. Plasman ammoniakkipitoisuus on heillä jatkuvasti kolmesta kahdeksaan kertaa suurempi kuin terveillä, mutta tämä ei sinänsä aiheuta selkeää kliinistä ongelmaa. Muut synnynnäisen hyperinsulinismin aiheuttajat. Yksittäisenä hyperinsulinismin ai- 1168 H. Huopio ym.
heuttajana on kuvattu rasvahappoaineenvaihduntaa kiihdyttävä lyhytketju-l3-hydroksiasyyli-coa-dehydrogenaasi (SCHAD) -geenin geenivirhe, joka lisää insuliinineritystä suurentamalla solunsisäistä ATP/ADP-suhdetta (Clayton ym. 2001). Vastikään on kuvattu myös hyperinsulinismiin assosioituva mutaatio insuliinireseptorigeenissä (Hojlund ym. 2004). Myös eräisiin oireyhtymiin, kuten Beckwith Wiedemannin syndroomaan (Li ym. 1998) ja Usherin syndrooman alatyyppiin 1C (Bitner-Glindzicz ym. 2000), liittyy hyperinsulinismista johtuva hypoglykemiataipumus. Ohimenevää insuliinin liikaeritystä voi esiintyä myös monien varsin tavallisten vastasyntyneen sairauksien kuten Rh-immunisaation, syntymään liittyvän hapenpuutteen, keskosuuden, pienikasvuisuuden sekä äidin raskaudenaikaisen suuren veren glukoosipitoisuuden seurauksena (Aynsley-Green ym. 1981). Onkin ilmeistä, että tällainen»reaktiivinen» hyperinsulinismi on varsin yleinen vastasyntyneen pitkittyvän hypoglykemian syy. Ohimenevä hyperinsulinismi voi olla myös erittäin vaikea, eikä siihen aina liity perinataalista stressitekijää. Näissä tapauksissa tilaan liittyy usein tuntemattoman mekanismin kautta kehittyvä maitohappoasidoosi (Hussain ym. 2004). Vaikeimmissa tapauksissa on perusteltua käyttää insuliinineritystä hillitsevää diatsoksidilääkitystä, jolloin lyhytaikainen hoito riittää yleensä. CHI Suomessa CHI-tautia aiheuttavan mutaation ja sairauden ilmiasun välisen yhteyden määrittämistä vaikeuttavat yksittäisten mutaatioiden suuri määrä ja se, että sama mutaatio esiintyy harvoin useammalla potilaalla (de Lonlay ym. 2002). Lisäksi potilaalla on usein kaksi eri mutaatiota, joista tunnetaan vain toinen. Tällainen on tilanne esimerkiksi monissa Keski-Euroopan maissa, joissa väestöt ovat runsaasti sekoittuneet. Kuitenkin väestöissä, jotka ovat eläneet pitkään eristäytyneenä esimerkiksi maantieteellisistä tai uskonnollisista syistä ja geenien vaihto muiden väestöryhmien kanssa on ollut vähäistä, yksittäiset mutaatiot saattavat selittää merkittävän osan tautitapauksista. Esimerkiksi aškenasijuutalaisten keskuudessa kaksi valtamutaatiota selittää noin 90 % kaikista CHI-tapauksista (Glaser ym. 2000). Suomessa diagnosoitiin vuosina 1972 2000 yhteensä 44 vaikeaa CHI-tapausta, joista 26:ssa (60 %) todettiin sairauteen assosioituva geenivirhe (Huopio ym. 2002a). Seitsemän näistä mutaatioista sijaitsee SUR1-geenissä, kaksi Kir6.2-geenissä ja yksi GK-geenissä. Useimmat mutaatiot esiintyvät vain yksittäisissä perheissä ja yksittäisillä potilailla. Kuitenkin kaksi näistä mutaatioista esiintyy ns. valtamutaatioina ja selittää yhteensä noin 95 % perinnölliseltä taustaltaan tunnetuista CHI-tapauksista. Valtamutaatio SUR1-V187D. Mutaation SUR1-V187D juuret johtavat tietylle alueelle Keski-Suomeen, jossa sairauden ilmaantuvuus Vanhempien syntym paikat V187D-mutaation kantajat Muut KUVA 2. Suomalainen SUR1-valtamutaatio V187D on lähtöisin Keski-Suomesta. 1169
on jopa 1:3 200 (kuva 2) (Otonkoski ym. 1999). Mutaation yleinen kantajuustaajuus on Suomessa noin 1:250. Mutaatio johtaa CHI-tautiin peittyvällä periytymismekanismilla. Osalla potilaista mutaatio esiintyy homotsygoottisena ja osalla heterotsygoottisena, jolloin potilaalla on lisäksi jokin muu saman geenin geenivirhe (kaksoisheterotsygotia) tai kyseessä on fokaalinen tautimuoto. Mutaation seurauksena K-ATP-kanavien järjestyminen solukalvossa estyy. Tämän seurauksena kanavat ovat täysin toimimattomat eivätkä reagoi glukoosipitoisuuden vaihteluihin tai K-ATP-kanavien kautta vaikuttaviin lääkeaineisiin, kuten diatsoksidiin tai sulfonyyliureoihin. Somatostatiini, jonka vaikutus ei välity K-ATP-kanavien kautta, on ainoa varsinainen mahdollinen lääkehoito. Sairaus ilmenee yleensä heti syntymän jälkeen jatkuvana vaikeasti hoidettavana hypoglykemiataipumuksena. SUR1-V187D-mutaation aiheuttaman sairauden vaikeutta kuvaa se, että noin 30 %:lla näistä potilaista esiintyy neurologisen kehityksen häiriöitä, jotka käsityksemme mukaan ovat seurausta vaikeasta imeväisiän hypoglykemiasta. Mutaation kantajilla, esimerkiksi CHI-potilaiden sisaruksilla tai vanhemmilla, ei Y D I N A S I A T johtuu insuliininerityksen säätelyhäiriöstä ja on imeväisen vaikean ja pitkittyvän hypoglykemian tavallisin syy. Tehokas varhainen hoito on välttämätön pysyvien aivovaurioiden ehkäisemiseksi. Aiemmasta käsityksestä poiketen säästävä haimaleikkaus on parantava hoito osassa tapauksista. Oikean hoitomuodon valitsemiseksi tarvitaan geenitutkimuksia ja PET-kuvantamista. Samat geenivirheet, jotka aiheuttavat imeväiselle hyperinsulinismia, voivat myöhemmin altistaa aikuisiän diabetekselle. Suomesta on löydetty uusi hyperinsulineemisen hypoglykemian vallitsevasti periytyvä fyysiseen rasitukseen liittyvä muoto. kuitenkaan ole todettu poikkeavuutta insuliininerityksen säätelyssä (Huopio ym. 2002b). Valtamutaatio SUR1-E1506K on tähän mennessä löydetty yhdestä laajasta suomalaisesta suvusta, joka on lähtöisin Ruovedeltä (Huopio ym. 2000). Tähän mutaatioon assosioituva taudinkuva poikkeaa oleellisesti edellä esitetystä V187D-mutaatioon liittyvästä. Sairaus periytyy vallitsevasti ja kliininen kuva vaihtelee sekä vaikeusasteen että oireiden alkamisajankohdan osalta. Kaikilla potilailla on havaittu hyvä vaste diatsoksidihoitoon. Tämä kliinisesti havaittu piirre tuli esiin myös mutaation elektrofysiologisissa tutkimuksissa. Vaikka glukoosipitoisuuden pieneneminen ei aktivoinut K-ATP-kanavia, osittainen diatsoksidivaste kuitenkin säilyi. Hyperinsulinemiavaiheen väistyttyä SUR1-E1506K-heterotsygoottien insuliininerityksen häiriö säilyy ja altistaa aikuisiän diabeteksen kehittymiselle insuliinin erityskyvyn heikkenemisen seurauksena. Glukokinaasigeenin mutaatio vaikean hyperinsulinismin aiheuttajana. GK-mutaatio Y214C on havaittu potilaalla, jolla esiintyi poikkeuksellisen vaikea ja hoitoon reagoimaton hyperinsulinemiataipumus. Kyseessä oli uusi mutaatio, jota ei löytynyt kummaltakaan vanhemmalta. Entsyymikineettiset tutkimukset osoittivat, että kyseinen mutaatio muutti entsyymin aktivoitumiskynnyksen normaalista glukoosipitoisuudesta 5 mmol/l pitoisuuteen 0,8 mmol/l (Cuesta-Munoz ym. 2004). Tämän seurauksena potilaalla oli glukoosin annosta ja muusta hoidosta riippumatta jatkuvasti vaikea hypoglykemia, joka johti aivovamman ja epilepsian kehittymiseen. Fyysiseen rasitukseen liittyvä hyperinsulineeminen hypoglykemia. Kahdella CHI-potilaalla hypoglykemiataipumus on jatkunut vielä murrosiän jälkeen ja liittyy selkeästi fyysiseen rasitukseen. Kummankin potilaan lähiomaisilla on esiintynyt samankaltais- 1170 H. Huopio ym.
A Verenglukoosi (mm) 5,5 B Seerumin insuliini (mu/l) 100 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 rasitus 10 rasitus 2,5 2 0 0 20 40 60 1 20 0 20 40 60 C Verenglukoosi (mm) 5,0 4,5 4,0 D Seerumin insuliini (mu/l) 100 10 3,5 iv-pyruvaatti iv-pyruvaatti 3,0 0 2 4 6 8 10 1 0 2 4 6 8 10 Aika (min) KUVA 3. Veren glukoosipitoisuuden (A ja C) ja seerumin insuliinipitoisuuden (B ja D) vasteet kymmenen minuutin lähes maksimaaliseen fyysiseen rasitukseen (A ja B) ja laskimoon annettuun pyruvaattiannokseen (C ja D) kahdellatoista hyperinsulineemista hypoglykemiaa potevalla (mustat ympyrät) ja kahdeksalla terveellä verrokilla (valkoiset ympyrät). Kuva julkaistu aiemmin Otonkosken ym. (2003) artikkelissa. ta oireilua. Polkupyöräergometriatutkimuksessa osoitettiin rasituksen aiheuttavan näillä henkilöillä veren glukoosipitoisuuden poikkeavan pienenemisen, jota edeltää insuliinipitoisuuksien epänormaali kasvu (kuva 3 A ja B). Koska ilmiö liittyi anaerobiseen rasitukseen ja veren laktaatti- ja pyruvaattipitoisuuk sien kasvuun, päätettiin testata, aiheuttaisivatko nämä aineenvaihduntatuotteet potilailla poikkea vaa insuliininerityksen kiihtymistä. Olettamus osoittautui oikeaksi, sillä suoneen annettu pyruvaattiliuos aiheutti poikkeavan insuliininerityspiikin (kuva 3 C ja D) (Otonkoski ym. 2003). Fyysiseen rasitukseen liittyvä hyperinsulineeminen hypoglykemia (EIHI) on siis uusi vallitsevasti periytyvä CHI:n muoto, jotka on löydetty kahdesta suvusta Suomessa. Se voi kuitenkin olla paljon yleisempi. Sairauden geneettinen tausta ei ole vielä selvinnyt. Sairaus voidaan diagnosoida spesifisillä tutkimuksilla, eikä se yleensä aiheuta merkittävää haittaa, kunhan potilas oppii välttämään oireita aiheuttavaa rasitusta. Vaikeimmissa tapauksissa on käytetty menestyksekkäästi diatsoksidihoitoa. 1171
Oireet ja diagnostiikka CHI-taudin kliininen kuva vaihtelee (Aynsley-Green ym. 2000). Useimmissa tapauksissa veren pienestä glukoosipitoisuudesta johtuvat oireet ilmenevät jo ensimmäisen elinvuorokauden aikana, mutta on mahdollista, että ne tulevat esiin vasta myöhemmin ensimmäisten elinvuosien aikana esimerkiksi ateriarytmin muutosten yhteydessä. Pienen lapsen hypoglykemian tyypillisiä oireita ovat itkuisuus, sinisyystaipumus, vapina, vaisuus ja huono menestyminen sekä vakavimmissa tapauksissa hengitysvaikeudet ja kouristelu. CHI-taudin diagnostiset kriteerit on esitetty taulukossa 1 (Aynsley-Green ym. 2000). Tärkeää on huomata, että hypoglykemian aikana insuliinipitoisuus ei usein ole suuri, mutta pienikin mitattavissa oleva pitoisuus on tässä tilanteessa merkki poikkeavasta insuliininerityksestä. CHI-epäilyn ollessa vahva suomalaisilta potilailta kannattaa tutkia valtamutaatioiden SUR1-V187D- ja SUR1-E1506K mahdollinen esiintyminen. Jos potilaalla todetaan jompikumpi näistä, se vaikuttaa ratkaisevasti hoitolinjan valintaan. Näiden mutaatioiden tutkimuksia tehdään Kuopion yliopiston Mediteknian kliinisessä tutkimusyksikössä (www.uku.fi/dhu/chi). Fokaalisen ja diffuusin tautimuodon erottaminen toisistaan on noussut keskeiseksi tavoitteeksi CHI-taudin diagnostiikassa. Tähän asti diagnostiikka on edellyttänyt vaativia haiman laskimoiden katetrisaatiotutkimuksia, joiden suorittaminen on onnistunut vain yhdessä keskuksessa Pariisissa (Dubois ym. 1995). Insuliinineritysvasteiden mittaaminen perifeerisistä laskimonäytteistä antaa vain rajallista viitettä (Huopio ym. 2002a, Stanley ym. 2004). Suomessa kehitetty lupaava uusi menetelmä perustuu PET-tutkimukseen, jossa merkkiaineena on aiemmin lähinnä neurologiassa käytetty 18 F-dopa. Merkkiaineen paikallinen kertyminen haiman tiettyyn osaan on osoittanut luotettavasti kahdeksassa tapauksessa yliaktiivisen pesäkkeen, jonka poistaminen säästävää kirurgiaa käyttäen on johtanut täydelliseen ja pysyvään oireettomuuteen (Otonkoski ym., julkaisematon havainto). TAULUKKO 1. Synnynnäisen hyperinsulinismin diagnostiset kriteerit. Glukoosin tarve yli 6 8 mg/kg/min, jotta veren glukoosipitoisuus pysyisi suurempana kuin 3,0 mmol/l Plasman glukoosipitoisuus alle 2,9 mmol/l tai veren glukoosipitoisuus alle 2,6 mmol/l laboratoriossa toistuvasti mitattuna Hypoglykemian aikana mitattavissa oleva insuliinipitoisuus tai suurentunut oleva C-peptidipitoisuus Ei ketoosia eikä ketonuriaa hypoglykemian aikana Vapaiden rasvahappojen pieni määrä hypoglykemian aikana Veren glukoosipitoisuuden huomattava kasvu glukagonin annon vaikutuksesta TAULUKKO 2. Synnynnäisen hyperinsulinismin lääkehoito. Diatsoksidi 5 20 mg/kg/vrk suun kautta kolmena annoksena K-ATP-kanava-agonisti, suora insuliinineritystä estävä vaikutus Peruslääke, jota tulisi aina ensin kokeilla, jos ei ole tietoa geenimutaatioista Merkittävimmät haittavaikutukset nesteretentio, hyperglykemia Hydroklooritiatsidi 5 7 mg/kg/vrk suun kautta kahtena annoksena Diureetti Käytetään ainoastaan diatsoksidihoidon yhteydessä, jolloin vaikutus hyperinsulinismin suhteen synergistinen Vähentää myös diatsoksidin aiheuttamaa nesteretentiota Merkittävimmät haittavaikutukset hyponatremia ja hypokalemia Oktreotidi 5 20 µg/kg/vrk ihon alle neljänä annoksena tai jatkuvana infuusiona Somatostatiinianalogi Vaikutus G-proteiiniin kytkeytyneiden K-kanavien kautta Merkittävimmät haittavaikutukset kasvuhormonin, TSH:n ja ACTH:n erityksen esto sekä suolisto-ongelmat Glukagoni 1 10 µg/kg/h jatkuvana infuusiona tai hätätilanteessa 0,5 1 mg kerta-annoksena lihakseen tai laskimoon Lisää glykogenolyysia ja glukoneogeneesia Voidaan käyttää glykemian stabilointiin vaikeissa tapauksissa Vältettävä bolusten antoa Merkittävimmät haittavaikutukset pahoinvointi, sydämen supistuvuuden lisääntyminen sekä mahan ja haiman entsyymierityksen väheneminen Nifedipiini 0,25 2,5 mg/kg/vrk suun kautta kolmena annoksena Kalsiumkanava-antagonisti Voidaan kokeilla etenkin diatsoksidin ja tiatsidin lisänä tapauksissa joissa lääkityksen teho on osittainen Vähäiset kokemukset tässä käyttöaiheessa Merkittävin haittavaikutus verenpaineen lasku 1172 H. Huopio ym.
Hoito CHI-taudin lääkehoito on esitetty taulukossa 2. Jos potilaalla todetaan jompikumpi suomalaisista valtamutaatioista, hoitolinja valitaan sen mukaisesti. Hoito SUR1-V187D-geenivirheen kantajilla. SUR1-V187D-mutaation suhteen homotsygoottiset ja kaksoisheterotsygoottiset (lisäksi toinen saman geenin mutaatio) potilaat eivät reagoi diatsoksidihoitoon. Heidän ensisijainen hoitonsa on somatostatiinianalogilääkitys, johon voidaan akuuttihoidossa tarvittaessa yhdistää glukagoni-infuusio (Otonkoski ym. 1999). Somatostatiinianalogia annetaan yleensä aluksi jatkuvana suonensisäisenä infuusiona, mutta pitkäaikaishoidossa lääke annetaan ihon alle. Jos ihonalaiset ruiskeet eivät riitä estämään hypoglykemiaa, on eräillä potilailla käytetty menestyksekkäästi vuosienkin ajan ihonalaista infuusiota insuliinipumpulla. Jos SUR1-V187D-mutaatio todetaan heterotsygoottisena, on aihetta epäillä fokaalista tautimuotoa. Tällöin pyritään ensijaisesti järjestämään potilaalle PET-tutkimus, ja jos paikallisena esiintyvä tautimuoto todetaan, tämä insuliininerityksen suhteen yliaktiivinen osa poistetaan haimasta leikkauksella. Myös diffuusin tautimuodon hoitona on leikkaus (subtotaalinen pankreatektomia), ellei konservatiivisella hoidolla saavuteta pysyvää normoglykemiaa. Hoito SUR1-E1506K-geenivirheen kantajilla. SUR1-E1506K-heterotsygoottisilla potilailla diatsoksidilääkitys on ensisijainen hoito (Huopio ym. 2000). Joissakin tapauksissa lääkehoitoa ei tarvita lainkaan, mutta toisilla potilailla sen tarve jatkuu useita vuosia. Ennuste Insuliinineritys. Suurimmalla osalla CHI-potilaista sairauden luonnollinen kulku johtaa hypoglykemiataipumuksen asteittaiseen lievenemiseen (Leibowitz ym. 1995). Fokaalisen taudin yhteydessä tämän on arveltu johtuvan lisääntyneestä apoptoosiaktiivisuudesta pesäkkeen alueella (Kassem ym. 2000). Seurantatutkimuksissa perusteella on havaittu, että lähes kaikille radikaalin kirurgisen hoidon läpikäyneille potilaille kehittyy diabetes viimeistään murrosiässä (Leibowitz ym. 1995). On oletettu, että vähäisen beetasolumassan kyky kompensoida lisääntyvää insuliiniresistenssiä pettää ja seurauksena on diabeteksen puhkeaminen. Toisaalta on ilmeistä, että K-ATP-kanavageenien mutaatiot sinänsä voivat häiritä insuliinineritystä, jolloin diabetes saattaa seurata hyperinsulinismia ilman edeltävää leikkaushoitoa. Selkeimmin tämä on osoitettu suomalaisen valtamutaation SUR1-E1506K suhteen heterotsygoottisilla henkilöillä. Kaikilla todettiin selvästi Jatkuva beetasolujen stimulaatio Insuliinineritys C Endokriinisen haiman ekshaustio Insuliinineritys Geneettiset tai ympäristötekijät Kudosten insuliiniresistenssi E1506Kmutaatio DIABETES KUVA 4. Hypoteesi siitä, miten vallitsevasti periytyvä SUR1-geenimutaatio E1506K voi johtaa varhaislapsuudessa insuliinin liikaeritykseen ja myöhemmin tyypin 2 diabetekseen. 1173
heikentynyt insuliininerityskyky nuorella aikuisiällä (Huopio ym. 2003). Lisäksi lähes kaikille tämän mutaation kantajille ilmaantui raskausdiabetes. Vaikuttaa siltä, että hyperinsulinemiavaiheen seurauksena beetasolujen toiminta heikkenee. Elimistö pyrkii kompensoimaan tätä häiriötä lisääntyneen insuliiniherkkyyden avulla. Jos jokin ympäristötekijä, kuten raskaus, ylipainoisuus tai vähäinen fyysinen aktiivisuus, huonontaa insuliiniherkkyyttä, voi seurauksena olla diabeteksen puhkeaminen (kuva 4). Neurologinen kehitys. CHI-tautiin liittyy edelleen merkittävä aivovaurio- ja epilepsiariski (Menni ym. 2001). Eri maissa tehtyjen seurantatutkimusten perusteella tämä riski vaihtelee lähes olemattomasta aina 60 %:iin. Useimmiten neurologisia ongelmia ovat edeltäneet sairauden diagnosoinnin viivästyminen ja hoidon myöhästynyt aloitus. Tämän vuoksi on erittäin tär keää pyrkiä nopeaan ja täsmälliseen diagnoosiin ja hoitoon. Toistuvat ja vaikeat hypoglykemiat ovat erityisen vaarallisia juuri hyperinsulinismipotilaille, joilla ketoaineiden muodostuminen on estynyt eikä tätä aivosolujen tärkeää»varapolttoainetta» muodostu. Lopuksi Vaikka synnynnäisen hyperinsulinismin vaikeat muodot ovat harvinaisia, ne ovat merkittäviä pysyvien neurologisten vaurioiden ja epilepsian aiheuttajia. CHI-taudin patofysiologian ymmärtäminen mahdollistaa sairauden eri alatyyppien spesifisen tunnistamisen ja hoidon. Nykyisin CHI-diagnoosi on synteesi potilaan kliinisestä taudinkuvasta sekä sairauden geneettisistä, radiologisista ja histopatologisista löydöksistä, joita usein täydentää tautimekanismin tunnistaminen solutasolla. Monogeenisen CHI-taudin tutkimus tuottaa tärkeää tietoa insuliininerityksen säätelystä ja häiriöistä yleensä, ja tästä on ollut hyötyä selvitettäessä tyypin 2 diabeteksen patofysiologiaa. Suomesta on löytynyt uusia sairauden muotoja, jotka avartavat käsitystämme elimistön glukoosihomeostaasista laajemminkin. Olemme kiitollisia monille yliopistollisten keskussairaaloiden lastentautien yksiköissä toimiville kollegoille hyvästä yhteistyöstä tämän potilasryhmän parissa. Turun PET-keskuksen panos sairauden diagnostiikan kehittämisessä on ollut merkittävä. Hyperinsulinismia koskevia tutkimuksiamme ovat tukeneet Lastentautien tutkimussäätiö, Diabetestutkimussäätiö ja EU. Kirjallisuutta Ashcroft FM, Gribble FM. ATP-sensitive K+ channels and insulin secretion: their role in health and disease. Diabetologia 1999;42:903 19. Aynsley-Green A, Hussain K, Hall J, ym. Practical management of hyperinsulinism in infancy. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed 2000;82: F98 F107. Aynsley-Green A, Polak JM, Bloom SR, ym. Nesidioblastosis of the pancreas: definition of the syndrome and the management of the severe neonatal hyperinsulinaemic hypoglycaemia. Arch Dis Child 1981;56:496 508. Bitner-Glindzicz M, Lindley KJ, Rutland P, ym. A recessive contiguous gene deletion causing infantile hyperinsulinism, enteropathy and deafness identifies the Usher type 1C gene. Nat Genet 2000; 26:56 60. Bruining G. Recent advances in hyperinsulinism and the pathogenesis of diabetes mellitus. Curr Opin Pediatr 1990;2:758 65. Clayton PT, Eaton S, Aynsley-Green A, ym. Hyperinsulinism in shortchain L-3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase deficiency reveals the importance of beta-oxidation in insulin secretion. J Clin Invest 2001;108:457 65. Cuesta-Munoz AL, Huopio H, Otonkoski T, ym. Severe persistent hyperinsulinemic hypoglycemia due to a de novo glucokinase mutation. Diabetes 2004;53:2164 8. de Lonlay P, Fournet JC, Touati G, ym. Heterogeneity of persistent hyperinsulinaemic hypoglycaemia. A series of 175 cases. Eur J Pediatr 2002;161:37 48. de Lonlay-Debeney P, Poggi-Travert F, Fournet JC, ym. Clinical features of 52 neonates with hyperinsulinism. N Engl J Med 1999;340:1169 75. Dubois J, Brunelle F, Touati G, ym. Hyperinsulinism in children: diagnostic value of pancreatic venous sampling correlated with clinical, pathological and surgical outcome in 25 cases. Pediatr Radiol 1995;25:512 6. Dunne MJ, Cosgrove KE, Shepherd RM, Aynsley-Green A, Lindley KJ. Hyperinsulinism in infancy: from basic science to clinical disease. Physiol Rev 2004;84:239 75. Glaser B, Kesavan P, Heyman M, ym. Familial hyperinsulinism caused by an activating glucokinase mutation. N Engl J Med 1998;338:226 30. Glaser B, Thornton P, Otonkoski T, Junien C. Genetics of neonatal hyperinsulinism. Arch Dis Child 2000;82:F79 F86. Gloyn AL, Pearson ER, Antcliff JF, ym. Activating mutations in the gene encoding the ATP-sensitive potassium-channel subunit Kir6.2 and permanent neonatal diabetes. N Engl J Med 2004;350:1838 49. Hojlund K, Hansen T, Lajer M, ym. A novel syndrome of autosomal-dominant hyperinsulinemic hypoglycemia linked to a mutation in the insulin receptor gene. Diabetes 2004;53:1592 8. Huopio H, Jaaskelainen J, Komulainen J, ym. Acute insulin response tests for the differential diagnosis of congenital hyperinsulinism. J Clin Endocrinol Metab 2002(a);87:4502 7. Huopio H, Otonkoski T, Vauhkonen I, Reimann F, Ashcroft FM, Laakso M. A new subtype of autosomal dominant diabetes attributable 1174 H. Huopio ym.
to a mutation in the gene for sulfonylurea receptor 1. Lancet 2003;361:301 7. Huopio H, Reimann F, Ashfield R, ym. Dominantly inherited hyperinsulinism caused by a mutation in the sulfonylurea receptor type 1. J Clin Invest 2000;106:897 906. Huopio H, Vauhkonen I, Komulainen J, Niskanen L, Otonkoski T, Laakso M. Carriers of an inactivating beta-cell ATP-sensitive K(+) channel mutation have normal glucose tolerance and insulin sensitivity and appropriate insulin secretion. Diabetes Care 2002(b);25:101 6. Hussain K, Thornton PS, Otonkoski T, Aynsley-Green A. Severe transient neonatal hyperinsulinism associated with hyperlactataemia in nonasphyxiated infants. J Pediatr Endocrinol Metab 2004;17:203 9. Kassem SA, Ariel I, Thornton PS, Scheimberg I, Glaser B. Beta-cell proliferation and apoptosis in the developing normal human pancreas and in hyperinsulinism of infancy. Diabetes 2000;49:1325 33. Leibowitz G, Glaser B, Higazi AA, Salameh M, Cerasi E, Landau H. Hyperinsulinemic hypoglycemia of infancy (nesidioblastosis) in clinical remission: high incidence of diabetes mellitus and persistent betacell dysfunction at long-term follow-up. J Clin Endocrinol Metab 1995;80:386 92. Li M, Squire JA, Weksberg R. Molecular genetics of Wiedemann-Beckwith syndrome. Am J Med Genet 1998;79:253 9. Matschinsky FM. Regulation of pancreatic beta-cell glucokinase: from basics to therapeutics. Diabetes 2002;51 Suppl 3:S394 404. McQuarrie I. Idiopathic spontaneusly occuring hypoglycemia in infants: clinical significance of problem and treatment. Am J Dis Child 1954;87:399 428. Menni F, de Lonlay P, Sevin C, ym. Neurologic outcomes of 90 neonates and infants with persistent hyperinsulinemic hypoglycemia. Pediatrics 2001;107:476 9. Nestorowicz A, Inagaki N, Gonoi T, ym. A nonsense mutation in the inward rectifier potassium channel gene, Kir6.2, is associated with familial hyperinsulinism. Diabetes 1997;46:1743 8. Otonkoski T. Insulin secretion. Duodecim 1998;114:2077 83. Otonkoski T, Ammala C, Huopio H, ym. A point mutation inactivating the sulfonylurea receptor causes the severe form of persistent hyperinsulinemic hypoglycemia of infancy in Finland. Diabetes 1999;48:408 15. Otonkoski T, Kaminen N, Ustinov J, ym. Physical exercise-induced hyperinsulinemic hypoglycemia is an autosomal-dominant trait characterized by abnormal pyruvate-induced insulin release. Diabetes 2003;52:199 204. Stanley CA, Fang J, Kutyna K, ym. Molecular basis and characteriz ation of the hyperinsulinism/hyperammonemia syndrome: predominance of mutations in exons 11 and 12 of the glutamate dehydrogenase gene. HI/HA Contributing Investigators. Diabetes 2000;49:667 73. Stanley CA, Thornton PS, Ganguly A, ym. Preoperative evaluation of infants with focal or diffuse congenital hyperinsulinism by intravenous acute insulin response tests and selective pancreatic arterial calcium stimulation. J Clin Endocrinol Metab 2004;89:288 96. Thomas PM, Cote GJ, Wohllk N, ym. Mutations in the sulfonylurea receptor gene in familial persistent hyperinsulinemic hypoglycemia of infancy. Science 1995;268:426 9. Thornton PS, MacMullen C, Ganguly A, ym. Clinical and molecular characterization of a dominant form of congenital hyperinsulinism caused by a mutation in the high-affinity sulfonylurea receptor. Diabetes 2003;52:2403 10. Verkarre V, Fournet JC, de Lonlay P, ym. Paternal mutation of the sulfonylurea receptor (SUR1) gene and maternal loss of 11p15 imprinted genes lead to persistent hyperinsulinism in focal adenomatous hyperplasia. J Clin Invest 1998;102:1286 91. HANNA HUOPIO, LT, erikoistuva lääkäri Lastenklinikka, Kuopion yliopistollinen sairaala 70210 Kuopio MARKKU LAAKSO, professori Sisätautien klinikka, Kuopion yliopisto ja Kuopion yliopistollinen sairaala 70210 Kuopio TIMO OTONKOSKI, LKT, dosentti timo.otonkoski@helsinki.fi HYKS Lasten ja nuorten sairaala ja Helsingin yliopisto, kehitys- ja lisääntymisbiologian ohjelma Biomedicum Helsinki PL 63, 00014 Helsingin yliopisto 1175