В.Н.Горбунова_Медицинская-генетика

Тута, промежуточные и аутосомно-рецессивные формы еще более гетерогенны как по количеству вариантов, так и по типам дефектных белков.

2.5.2.2. Боковой амиотрофический склероз

Большая генетическая гетерогенность характерна и для наследственных форм бокового амиотрофического склероза. Для этого заболевания характерно сочетание поражения периферического и центрального двигательного невронов. Клиническая картина складывается из системных мышечных атрофий при наличии высоких сухожильных и периостальных рефлексов, а также патологических стопных знаков. Болезнь дебютирует в среднем возрасте и носит прогрессирующий характер.

Паталогоморфологические исследования свидетельствуют об изменениях крупных моторных клеток спинного мозга и их аналогов, расположенных в стволе мозга. Больные погибают от расстройств дыхания спинального характера. В 10% случаев заболевание носит семейный характер с чертами аутосомно-доминантного наследования.

Боковой амиотрофический склероз относится к конформационным болезням мозга. Фундаментальная роль в патогенезе многих нейродегенеративных и некоторых нервно-мышечных болезней принадлежит конформационным изменениям физико-химических свойств ряда нейрональных и мышечных белков. Патогенетический механизм этих болезней объясняется тем, что мутантный белок меняет свою конформацию таким образом, что у него появляется способность к преципитации. В

конечном итоге, это приводит к образованию внутри клеток нерастворимых белковых агрегатов, по мере накопления которых происходит гибель специфических классов нейронов. Это и служит основой для развития нейродегенеративного процесса.

Заболевания, обусловленные нарушением клеточных механизмов пространственной укладки определенных белков, имеют очень широкое распространение и не только в неврологии. Достаточно сказать, что конформационные нарушения многих белков, сопровождающиеся

образованием патологических белковых агрегатов, являются характерной чертой естественного процесса старения. К конформационным болезням мозга относятся такие нейродегенеративные заболевания как болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, прионные болезни, нейродегенеративные болезни экспансии, о которых более подробно мы будем говорить позднее,

целая серия наследственных синдромов паркинсонизма, связанных с появлением нейрофибриллярных клубков из агрегатов белка тау (таупатии),

амилоидные нейропатии. Хотя причины формирования цитотоксических белковых агрегатов при конформационных болезнях мозга разные, набор белков, способных к подобной модификации достаточно ограничен. В их числе β-амилоид, обнаруживаемый в патологических внутриклеточных образованиях при многих формах амилоидоза, в том числе при болезни Альцгеймера, затем α-синуклеин – при болезни Паркинсона, прионный белок, нейросерпин при семейной энцефалопатии, филаментные белки.

Формирование патологических белковых агрегатов может происходить на фоне недостаточности системы убиквитин-протеасомной деградации белков.

Поэтому неудивительно присутствие убиквитина в составе многих подобных цитотоксических образований.

У 20% больных с аутосомно-доминантной формой бокового амиотрофического склероза обнаруживаются мутации в гене фермента

Cu/Zn-супероксиддисмутазы. Показано, что мутации в гене SOD1 приводят к дестабилизации конформационной структуры фермента, сопровождающейся его агрегацией и преципитацией в мотонейронах. Обнаруживаемые у больных цитоплазматические включения в дегенерирующих нейронах наряду

ссупероксиддисмутазой содержат также нейрофиламентные белки,

убиквитин, α-синуклеин и др. Причем такие включения наблюдаются не только при наследственных, но при спорадических формах бокового амиотрофического склероза. При двух других аутосомно-доминантных вариантах этого заболевания дефектными оказываются нейрофиламентные

белки. Разнообразие генетических вариантов бокового амиотрофического склероза достаточно велико.

2.5.2.3. Наследственные факоматозы

Говоря об аутосомно-доминантных болезнях нервной системы,

необходимо упомянуть о наследственных факоматозах, относящихся к группе эктомезодермальных дисплазий. Факоматозы характеризуются сочетанным поражением нервной системы, кожных покровов и внутренних органов. Это название впервые предложил в 1923 году голландский офтальмолог J. van der Hoeve, описавший опухолевидные невоидные образования на сетчатке глаза при туберозном склерозе. Термин происходит от греческого слова “факон” – невус. Для многих факоматозов характерна варьирующая экспрессивность. Наряду с тяжелыми клиническими формами,

отличающимися крайне неблагоприятным прогнозом, существуют стертые и олигосимптомные варианты. Наследуются факоматозы преимущественно по аутосомно-доминантному типу с неполной пенетрантностью, достигающей во многих случаях 75-90%. Факоматозы подразделяются на две большие группы: бластоматозы (нейрофиброматоз, туберозный склероз) и

ангиоматозы (цереброретинальный ангиоматоз (Гиппеля–Линдау синдром),

атаксия-телеангиэктазия, энцефалотригеминальный ангиоматоз и др.). Все факоматозы обусловлены мутациями в генах, относящихся к классу супрессоров опухолей.

Нейрофиброматоз I типа или болезнь Реклингхаузена-Уотсона -

наиболее распространенная форма факоматоза с частотой среди населения

1:2500-3000. Клинически нейрофиброматоз I типа характеризуется тетрадой симптомов, описанных еще в 1930 F. J. Darier: а) наличием на коже туловища и конечностей разнокалиберных “кофейных” пятен, в динамике имеющих тенденцию к нарастанию по количеству и размеру. Кожные изменения могут также проявляться в виде участков депигментации, телеангиэктазий,

гипертрихоза; б) доброкачественными опухолями кожи и подкожной клетчатки – нейрофибромами, состоящими из смеси клеток Шванна и

фибробластов; в) опухолями нервных стволов и окончаний, значительно

варьирующими по форме, величине, количеству и не связанными с другими тканями; г) отставанием в физическом и умственном развитии различной степени выраженности.

Ген NF1 характеризуется необычайно высокой частотой возникновения мутаций. Более 50% пациентов имеют вновь возникшие мутации, причем в подавляющем проценте спорадических случаев (90%) мутации имеют отцовское происхождение. Наиболее вероятным механизмом этой мутационной нестабильности, выражающейся в форме геномного импринтинга, является нарушения процесса метилирования гена NF1. Белок,

дефектный при нейрофиброматозе I типа получил название нейрофибромин.

Он активно экспрессируется в эндотелии сосудов и в гладко-мышечных клетках. В 80% случаев мутации в гене NF1 приводят к преждевременному окончанию синтеза белка. Большая часть из них представлена протяженными внутригенными перестройками. Соматические мутации в гене NF1

идентифицированы в опухолевых клетках злокачественных меланом,

нейробластом, анапластических астроцитом, спорадических карцином

кишечника и других тканей.

Нейрофиброматоз II типа встречается с частотой 1 на 33-40 тысяч новорожденных. Болезнь дебютирует, в среднем, в возрасте 21-22 лет.

Выделяют центральную и спинальную формы заболевания. Клиническая картина определяется локализацией опухолей в веществе головного и спинного мозга. Опухоли мозга могут сопровождаться повышением внутричерепного давления, в результате которого появляется головная боль,

рвота. Очаговая симптоматика зависит от места расположения опухоли и вовлечения в процесс черепно-мозговых нервов. Наиболее часто поражается слуховой нерв: невринома слухового нерва может быть одноили двусторонней, причем в последнем случае может отмечаться грубая деформация продолговатого мозга. У больных с центральным

нейрофиброматозом II типа, наряду с типичными двусторонними

мультифокальными акустическими невриномами (опухолями восьмого краниального нерва, производными от клеток Шванна), могут развиваться менингиомы, билатеральные вестибулярные шваниомы, шваниомы дорзальных корешков спинного мозга и presenile lens opacities. Также как и при нейрофиброматозе I типа частыми являются изменения со стороны костной системы (задержка роста, сколиоз, кифоз, псевдоартроз, локальный гигантизм). У большинства пациентов с нейрофиброматозом II типа кофейные пятна и периферические нейрофибромы либо полностью отсутствуют, либо их число не превышает шести.

Наследование нейрофиброматоза II типа имеет те же особенности, что и при заболевании I типа, хотя и менее выраженные. Геномный импринтинг выражается в более раннем дебюте и тяжелом течении заболевания при получении мутантного аллеля от матери, по сравнению с теми пациентами,

которые унаследовали свою мутацию от отца. Потеря и/или аберрантное состояние локуса NF2 является важным элементом развития не связанных с нейрофиброматозом II спорадических шваниом и менингиом, которые вместе составляют около 30% всех первичных опухолей мозга. Так что продукт гена

NF2 также относится к супрессорам опухолей.

Туберозный склероз, описанный французским неврологом Bourneville

D.-M. (1880) и английским дерматологом J. J. Pringle (1890), представляет собой гетерогенную группу аутосомно-доминантных заболеваний с неполной пенетрантностью и варьирующей экспрессивностью. Популяционная частота заболевания различна в разных возрастных группах – 1 на 30 000 среди взрослых и вдвое больше – 1 на 15 000 – среди детей в возрасте до 5 лет.

Туберозный склероз или эпилойя (эпилепсия плюс анойя - умственная отсталость) характеризуется триадой симптомов: а) кожными изменениями б) судорожными припадками; в) психическими расстройствами со значительным снижением интеллекта. Клинические проявления заболевания складываются в зависимости от преимущественного поражения головного мозга (в виде разрастания глии и появления атипичных мультиполярных

клеток в области бугорков), либо кожных покровов. Для последних характерно сочетание пигментированных пятен с участками депигментации в различных отделах туловища и конечностей. Специфичны изменения кожи,

часто наблюдаемые в поясничной области в виде "шагреневой кожи".

Возможно проявление фиброзного ангиоматоза в области крыльев носа и подбородка. Типичны ахромичные листовидные пятна, околоногтевые фибромы, аденоматозные разрастания сальных желез в виде "adenoma sebaceum" на спинке носа и в виде бабочки на щеках. У большинства больных уже в детском возрасте имеется та или иная степень снижения интеллекта, нарастающая в процессе жизни больного. Умственная отсталость встречается примерно у 70% больных и усугубляется вследствие деструкции мозга. Возможны изменения со стороны глаз в виде застойных сосков или атрофии зрительных нервов, эндокринные нарушения, пороки развития внутренних органов.

Первыми признаками заболевания у детей в возрасте 3-4-х месяцев могут явиться судорожные припадки тонического характера, затем они становятся полиморфными, плохо поддаются лечению. Иногда на глазном дне в области диска зрительного нерва обнаруживаются специфические разрастания, носящие название "тутовая ягода". Для младенческой формы заболевания характерны кардиальные и глазные гамартомы.

Неврологические и психические нарушения являются результатом гамартомных туберозных образований по ходу мозговых оболочек, извилин коры головного мозга. Чаще они появляются в области базальных ганглиев,

стенок желудочков мозга, реже в области мозжечка, продолговатого мозга.

Гамартомы представляют собой скопления атипичных гигантских ганглиозных клеток, а в стенках желудочков содержат, кроме того,

ангиоматозную ткань. Возможно вовлечение в опухолевый процесс других органов - почек, печени, сердца с последующей склонностью к малигнизации.

Туберозный склероз представляет собой генетически гетерогенную группу аутосомно-доминантных заболеваний со сходной клинической картиной. Примерно 40% семей с туберозным склерозом имеют I тип заболевания, обусловленный мутациями в гене TSC1, локализованном в области 9q32-34. В подавляющем большинстве оставшихся семей болезнь обусловлена мутациями в гене TSC2, расположенным в области 16p13.3. Это

II тип туберозного склероза. Белки, кодируемые генами TSC1 и TSC2, были названы гамартином и туберином соответственно. Эти два белка взаимодействуют друг с другом с образованием туберин-гамартинового комплекса, участвующего в негативной регуляции инсулинового сигнального пути. Гиперэкспрессия в системе in vitro каждого из генов TSC подавляет рост и пролиферацию клеток, а также изменяет их морфологию.

В гене TSC2 обнаружено несколько сотен различных мутаций,

значительная часть которых составляют протяженные внутригенные делеции. Подавляющее большинство мутаций гене TSC1 приводит к образованию укороченных форм белка - это небольшие делеции, инсерции и нонсенс мутации. Для туберозного склероза характерна высокая частота возникновения новых мутаций, достигающая по разным оценкам 60-65%. В

целом, мутации в генах TSC1 и TSC2 объясняют подавляющее большинство семейных и примерно половину спорадических вариантов туберозного склероза с превалирующим вкладом гена TSC2 во втором случае.

Клиническая диагностика двух генетических форм заболевания,

обусловленных мутациями в генах TSC1 и TSC2, практически невозможна,

хотя очевидно, что умственная отсталость значительно чаще встречается у носителей мутаций в гене TSC2. Молекулярная диагностика туберозного склероза достаточно трудоемка из-за генетической гетерогенности заболевания, большого количества экзонов и разнообразия мутаций в каждом из двух генов.

Список аутосомно-доминантных заболеваний может быть значительно расширен.

Глава 2.6. Аутосомно-рецессивные заболевания

Аутосомно-рецессивные заболевания проявляются только при гомозиготном носительстве мутантных аллелей. При этом происходит частичная или полная инактивация функции мутантного гена. Одну из мутаций больной ребенок наследует от матери, другую – от отца. В общем случае родители больного, будучи сами здоровы, являются гетерозиготными носителями мутации. Вероятность рождения больного ребенка в такой семье в соответствии с законом Менделя составляет 25%. Девочки и мальчики болеют с одинаковой частотой, при этом рождение больного ребенка совершенно не зависит от возраста родителей, очередности беременности и родов. Часто в одной семье может наблюдаться несколько больных сибсов.

При многих формах аутосомно-рецессивных заболеваний больные в силу тяжести своего состояния не оставляют потомства. Чаще всего больные дети рождаются в браке здоровых родителей, каждый из которых несет мутацию в гетерозиготном состоянии. Таким образом, при анализе родословной прослеживается «горизонтальный» характер наследственной передачи заболевания. Две трети здоровых детей в браке гетерозиготных родителей также оказываются гетерозиготными носителями мутации. В

браке гетерозиготного носителя рецессивной мутации с супругом, не имеющим мутантного аллеля, все дети будут здоровы, но половина из них окажутся гетерозиготными носителями мутации. Анализ родословных больных с аутосомно-рецессивными заболеваниями показывает, что часто

(примерно в 60%) родители таких больных являются родственниками или их предки происходят родом из одного села или района, что так же является косвенным признаком инбридинга.

2.6.1. Муковисцидоз

Самым распространенным аутосомно-рецессивным заболеванием детского возраста среди представителей белой расы является муковисцидоз или кистозный фиброз поджелудочный железы. Впервые заболевание описано в 1938 году американским паталогоанатомом Д. Андерсоном.

Согласно зарубежной статистике частота муковисцидоза у жителей Западной Европы, в среднем, составляет 1 на 2-3 тысячи новорожденных, в

России она меньше – 1 на 3-5 тысяч. Наблюдаются значительные географические и этнические различия по частоте муковисцидоза. В странах Африки и Азии муковисцидоз почти не встречается, тогда как каждый 20-й

(5%) житель Западной Европы является гетерозиготным носителем мутации в гене муковисцидоза (CFTR). Такую высокую распространенность мутантных аллелей в гене CFTR связывают как с «эффектом основателя»,

так и селективным преимуществом гетерозигот, обусловленным устойчивостью к холере, туберкулезу, токсическим формам гриппа. С

другой стороны, у гетерозигот вдвое выше частота хронического панкреатита.

Основной патогенетический механизм заболевания – увеличение вязкости секрета, выделяемого слизеобразующими железами бронхов,

кишечника, поджелудочной железы, семявыводящих канальцев,

сопровождающееся закрытием многих протоков в этих органах. В частности нарушается естественный процесс очищения бронхов, что приводит к их воспалению. Воспаление сопровождается отеком легких, и увеличением продукции аномально вязкого секрета. Повышенная вязкость секрета в желудочно-кишечном тракте сопровождается изменением водно-

электролитного компонента панкреатического сока, его сгущением и затруднением выделения в просвет кишечника. В результате нарушается формирование каловых масс с последующей кишечной непроходимостью и происходит фиброзно-кистозное изменение ткани поджелудочной железы.

Минимальными диагностическими симптомами муковисцидоза являются рецидивирующие легочные, чаще всего синегнойные инфекции,

нарушение функции кишечника и поджелудочной железы, отставание в физическом развитии. Характерными признаками заболевания считаются большое количество неперевариваемого жира в копрограмме больного и повышение концентрации ионов натрия и хлора при проведении потовой

пробы. У некоторых больных уже при рождении наблюдается кишечная непроходимость, обусловленная присутствием мекониального илеуса. Такие больные требуют срочного оперативного вмешательства. Иногда мекониальный илеус у плода с муковисцидозом можно обнаружить при ультразвуковом исследовании уже во 2-3-м триместрах беременности.

Выделяют три клинические формы муковисцидоза: легочную (15-20%

случаев), кишечную (10%) и смешанную. Большинство детей, страдающих муковисцидозом, в условиях нашей страны погибают в детском возрасте, но описаны также стертые формы заболевания, выявляющиеся у взрослых.

Обследованию на наличие муковисцидоза подлежат следующие группы лиц: (1) больные с рецедивирующими бронхолегочными заболеваниями,

синегнойной инфекцией, астмой, аллергозами; (2) лица с заболеваниями желудочно-кишечного тракта (склонные к запорам, колитам, хроническому панкреатиту, рецидивирующей кишечной непроходимости; новорожденные с мекониальным илеусом, перитонитом; дети с большим животом и низкой массой тела (при нормальном аппетите); больные циррозом печени неясного генеза; (3) мужчины с бесплодием после исключения других причин (у 98%

мужчин больных муковисцидозом имеется сужение семявыводящего протока).

Ген муковисцидоза был картирован в 1985 году в длинном плече хромосомы 7 в области 7q31.2. В 1989 году он был идентифицирован, и это открытие сопровождалось одновременной публикацией в одном из самых престижных журналов мира («Science» - Наука) трех статей. Первая статья была посвящена самому гену муковисцидоза. Группе канадских исследователей под руководством Л. Ч. Тсуи удалось выделить и проклонировать кДНК гена муковисцидоза (СFTR), были определена ее нуклеотидная последовательность, экзон-интронные границы и регуляторные области гена. Вторая статья была посвящена белку,

кодируемому геном СFTR и являющимся первичным биохимическим дефектом у больных муковисцидозом. Оказалось, что это белок-регулятор