В.Н.Горбунова_Медицинская-генетика
.pdfэтого сцепленного с полом заболевания ведущим симптомом является интеллектуальный дефект различной степени выраженности (IQ 13-75) в
сочетании с поведенческими, лицевыми и соматическими аномалиями. У
большинства больных встречаются психопатические и речевые нарушения в
виде двигательной расторможенности, признаков аутизма, персевераций,
эхолалии. В 10-15% случаев наблюдается судорожный синдром. В
соматическом статусе пациентов с синдромом Мартина-Белл нередко отмечаются долихоцефалия, макроцефалия, выступающий лоб, удлиненное лицо, крупные, выступающие ("оттопыренные") ушные раковины, эпикант,
светлые радужки, нос с клювовидным кончиком, массивный подбородок,
крупные кисти и стопы, гипермобильность суставов, макроорхизм.
Последний признак, особенно четко выявляемый в постпубертатном периоде,
является |
высокоинформативным симптомом и |
наряду |
с |
умственной |
||
отсталостью входит в "фенотипическое ядро" синдрома. |
|
|
|
|||
Синдром описан в 1943 году Martin J. |
и Bell |
J., |
его |
детальная |
||
характеристика дана J. Cantu и соавт. |
в 1976 г. |
Наиболее существенным в |
||||
изучении |
данной проблемы явилось |
цитогенетическое |
исследование. При |
|||
культивировании лимфоцитов больных мужчин в среде, |
лишенной фолата, |
в них обнаруживаются цитогенетические изменения в виде перетяжек района
27-28 длинного плеча Х-хромосомы. Данный цитогенетический феномен
получил название фрагильности (ломкости) Х-хромосомы и он служит цитогенетическим маркером заболевания – marXq28. Эта аномалия, хотя и в
меньшей степени, выявляется также у женщин – носительниц мутантного
аллеля. Распространенность синдрома Мартина-Белл в общей популяции
составляет |
1:2000 среди |
лиц мужского |
пола, то есть |
это вторая по |
встречаемости форма умственной отсталости после синдрома Дауна. |
||||
Для |
синдрома |
Мартина-Белл |
характерны |
варьирующая |
экспрессивность, неполная пенетрантность и полудоминантный характер
наследования. Наследственная передача заболевания |
не подчиняется |
обычным менделевским законам, что необходимо |
учитывать при |
генетическом консультировании семей. Во-первых, в ряде родословных прослежена передача мутантного аллеля через мужчин, не имеющих выраженных клинических признаков болезни или имеющих очень стертые формы неспецифической умственной отсталости, так называемых,
нормальных трансмиттеров. Они составляют 20% среди мужчин, несущих мутантный аллель в гене FRAXA (иногда его обозначают как FMR1). Во-
вторых, у значительного процента гетерозиготных женщин наблюдается варьирующая степень проявления некоторых симптомов заболевания. Так, у 85% матерей больных детей IQ не превышает 85, причем уровень снижения интеллекта коррелирует с экспрессией цитогенетического маркера заболевания (marXq28). У 40% облигатных гетерозигот наблюдаются типичные лицевые особенности, более выраженные у взрослых, чем у детей,
а также неровные зубы и гипермобильность суставов пальцев. При этом гетерозиготные женщины, получившие мутантный аллель от фенотипически нормального отца-трансмиттера, всегда интеллектуально сохранны. В
первичных культурах лимфоцитов таких женщин отсутствуют клетки с фрагильными сайтами или имеется очень небольшой их процент. В отличие от этого, у больных мальчиков следующего поколения интеллект значительно снижен, и количество лимфоцитов с перетяжками в области
Xq27-28, в среднем, составляет 29%. Третья особенность наследования синдрома Мартина-Белл заключается в геномном импринтинге, следствием которого является антиципация заболевания при прохождении мутантного аллеля через женский гаметогенез. Эти особенности наследования заболевания получили название парадокса Шермана.
Открытие в начале 90-х годов гена, ответственного за синдрома Мартина-Белл (FRAX), и расшифровка молекулярной природы идентифицированных у больных мутаций позволили полностью объяснить парадокс Шермана. Оказалось, что в промоторной области гена FRAX
расположен нестабильный тринуклеотидный повтор CGG. В норме количество этих CGG-триплетов не превышает 40. У больных это число
может увеличиваться до 1000, причем, как правило, увеличение происходит в два этапа. Сначала появляется аллель с числом повторов в диапазоне от 40
до 50 – премутация, который чаще всего и присутствует у нормальных трансмиттеров. При прохождении этого нестабильного повтора через оогенез может происходить дальнейшее достаточно резкое нарастание числа
CGG копий с образованием мутации.
При экспансии CGG-повтора наблюдается различная степень метилирования промотора гена FRAX, что и приводит к снижению уровня его транскрипции. У пациентов с мягкими формами заболевания наблюдается мозаицизм по метилированию промоторной области гена.
Мутантный аллель, по-видимому, неметилирован у нормальных мужчин-
трансмиттеров, метилирован только в неактивной Х-хромосоме у их дочерей и полностью метилирован у большинства больных сыновей этих дочерей. У
некоторых из них наблюдается мозаичная картина по характеру метилирования.
2.8.3.2. Миотоническая дистрофия
Вскоре вслед за тем, как была расшифрована природа молекулярного дефекта при синдроме Мартина-Белл, было показано, что в основе развития миотонической дистрофии лежит другая динамическая мутация – экспансия
CTG-повтора, локализованного в 3'-нетранслируемой области гена DM.
Клиническая картина миотонической дистрофии представляет собой сочетание миотонии, миопатии, сердечно-сосудистых нарушений и эндокринно-вегетативных расстройств. Болезнь дебютирует иногда в детском возрасте, но чаще во втором-третьем десятилетии жизни признаками миотонического спазма и затруднений в разгибании пальцев рук при резких движениях. Течение болезни неуклонно прогрессирующее. На фоне усиливающегося миотонического синдрома развивается мышечная слабость и атрофические проявления, сходные с миопатиями. Первыми слабеют мышцы лица, особенно круговая мышца глаз, века, жевательные мышцы. А
также сгибатели шеи и некоторые мышцы конечностей. Слабость и атрофии
мышц возникают одновременно. На ладонях они приводят к своеобразной
«обезьянней лапе». Глубокие рефлексы постепенно снижаются и в дальнейшем угасают. Типичны наличие катаракты и различная степень интеллектуальной недостаточности. В разных популяциях заболевание встречается с частотой 1 на 8-40 тысяч, наследуется по аутосомно-
доминантному типу. Во многих семьях наблюдается антиципация как по дебюту, так и по тяжести течения. Мужчины болеют в 3 раза чаще, чем женщины.
Ген DM расположен в области 19q13.2-3. CTG-повтор в 3'-
нетранслируемой области гена DM отличается крайней нестабильностью. В
норме число триплетов варьирует в пределах от 5 до 30-37. У больных миотонической дистрофией количество CTG-триплетов значительно больше и составляет не менее 50 при наиболее мягких формах болезни, от 100 до
1000 у пациентов с классическим течением и дебютом во взрослом возрасте,
в то время как при врожденных формах заболевания оно может достигать
3000. Начальным шагом, предрасполагающим к мутационному событию, по-
видимому, является увеличение числа CTG-повторов от 5 до 19-30. Частота этого гетерогенного класса повторов в популяции достигает 10%, и, по-
видимому, эти аллели составляют резерв для повторного мутирования.
Аллели, связанные с относительно небольшими экспансиями обладают высокой мейотической нестабильностью, что и объясняет наблюдаемую антиципацию в семьях. Наиболее вероятным патогенетическим механизмом миотонической дистрофии является локальное нарушение структуры хроматина в области локализации удлиненного CTG-повтора, которое может приводить к инактивации не только гена DM, но и, возможно нескольких других соседних генов. Не исключено, что именно с этим связан высокий плейотропизм заболевания – одновременное вовлечение в патологический процесс нескольких систем.
2.8.3.3. Хорея Гентингтона
Совершенно иной механизм патогенетического действия динамических
мутаций лежит в |
основе развития |
тяжелых |
нейродегенеративных |
заболеваний, таких |
как хорея Гентингтона или |
спиноцеребеллярные |
атаксии. В этих случаях причиной заболевания являются относительно небольшие экспансии CAG-повторов, локализованных в кодирующих областях соответствующих генов. Если в норме количество копий CAG-
повтора в зависимости от заболевания не превышает 20, максимум 40, то у больных оно может достигать от 40 до 60, максимум 80 триплетов.
Впервые хорея Гентингтона была описана Гентингтоном в 1872 году,
причем уже тогда было отмечено, что болезнь носит семейный характер и встречается исключительно на восточном побережье одного из британских
островов. Наследуется заболевание по аутосмно-доминантному типу.
Клиника хореи Гентингтона определяется патологическим процессом избирательно поражающим нейроны полосатого тела, обусловливающие двигательные, познавательные и эмоциональные функции. Однако эти структуры не являются единственными, подверженными дегенерации. В
процессе многолетнего прогрессирования заболевания в патологический процесс вовлекается паллидарный отдел экстрапирамидной системы, мелкие клетки коры головного мозга и другие структуры. Первые признаки хореи Гентингтона, возникающие в 30-40-летнем возрасте (возможен и более
ранний дебют в ювенильном возрасте), |
проявляются эмоциональной |
||
неустойчивостью, |
раздражительностью, |
неспособностью |
длительно |
сосредоточиться на выполняемой работе. Гиперкинезы, составляющие ос-
новное "ядро" клинических проявлений, сначала отмечаются в виде парок-
сизмов. В развернутой стадии болезни становятся постоянными и исчезают только во время сна. Гиперкинез носит характер хореического. Насильст-
венные движения напоминают вначале произвольные сокращения мимической мускулатуры в виде "вскидывания" бровей, зажмуривания глаз,
улыбки. Однако они совершаются без желания больного и постепенно принимают характер внезапных размашистых высокоамплитудных
насильственных движений. Гиперкинез артикуляционной мускулатуры приводит к нарушению речи, которая становится невнятной, отрывистой,
толчкообразной. Гиперкинезы, начинаясь с лица, шеи, верхней части туловища, верхних конечностей постепенно захватывают нижние конечности. В этот период затрудняется передвижение больного. Походка становится танцующей, появляются лишние движения, затрудняющие ходьбу. В гиперкинез вовлекается вся произвольная мускулатура.
Мышечный тонус изменяется, чаще в сторону гипотонии, хотя может оста-
ваться нормальным. Клиническая картина заболевания обязательно включает в себя нарушения со стороны высшей нервной деятельности. Если в начале болезни наблюдаются эмоциональные нарушения, то в дальнейшем появляются признаки нарастающей деменции. Больные становятся легко возбудимыми, раздражительными, а в дальнейшем – агрессивными.
Диагностическое значение имеют данные КТ-исследования,
обнаруживающие атрофические изменения головного мозга, приводящие к развитию заместительной гидроцефалии. Расширяется субарахноидальное пространство, желудочки мозга. МРТ позволяет обнаружить локальные изменения подкорковых структур мозга, а именно атрофию головки хвостатого ядра, которое страдает наиболее значительно при хорее Гентингтона. Постепенно утрачивается интерес к окружающему. Менее злокачественно протекают формы с поздним дебютом (после 60-70 лет).
Наряду с гиперкинетическими проявлениями хореи, описаны акинетико-
ригидные формы. Продолжительность жизни больных с начала заболевания составляет 10-20 лет.
Наибольшая распространенность заболевания - 1:10 000, наблюдается в Восточной Англии, где заболевание было впервые описано. Встречаемость заболевания в большинстве европейских стран составляет 4-7 на 100 000,
частота гетерозиготого носительства – 1:5000. Различия в частотах заболевания объясняются «эффектом основателя». Реконструирована 12-
коленная родословная первой семьи, в которой были описаны больные
хореей Гентингтона. Она насчитывает около 1000 родственников. Примеры подобных семей не являются исключением. Так, в Тасмании наследование болезни Гентингтона прослежено на протяжении 9 поколений.
Реконструированы родословные двух очень больших американских семей,
одна из них негритянского происхождения, предки другой – выходцы из Германии. Отмечаются значительные межсемейные различия по дебюту и тяжести течения заболевания, хотя и внутри семей наблюдается четко выраженный клинический полиморфизм. Пациенты с ювенильными формами чаще наследуют свое заболевание от отца, чем от матери. Показано,
что при наследовании по отцовской линии болезнь дебютирует в более раннем возрасте, протекает тяжелее, в семьях наблюдается антиципация по дебюту и значительно чаще болезнь носит "ригидный", а не "хореический"
характер.
Ген хореи Гентингтона – HD – расположен в области 4p16.3.
Полиморфный тринуклеотидный CAGповтор локализован в первом экзоне гена недалеко от стартового кодона. В таблице представлены значения CAG-
триплетов в гене хореи Гентингтона в норме, у носителей премутации и у больных.
Таблица. 9. Число CAG повторов в гене HD и риск развития хореи Гентингтона
Число повторов |
Риск развития заболевания у обследуемого и его детей |
|
|
|
|
Менее 28 |
Норма |
|
|
|
|
29 |
-34 |
Для обследуемого риска нет, но возможно увеличение |
|
|
числа повторов у детей и возникновение болезни |
35 |
- 39 |
Возможно позднее развитие болезни |
|
|
|
Более 40 |
Болезнь |
|
|
|
|
Мы уже писали, что CAG-триплет кодирует глютамин, поэтому в белке, кодируемом геном HD, имеется цепочка из последовательно расположенных глютаминов. Болезнь развивается тогда, когда длина этого полиглютаминового трека становится больше допустимой нормы.
Удлиненные полиглютаминовые треки сами по себе или в составе полипептидных цепей способствуют агрегации белков в нейрональных клетках с образованием нерастворимых комплексов. По мере накопления этих белковых агрегатов происходит гибель нейронов по типу апоптоза.
Этот процесс носит медленно прогрессирующий характер. Клинически нейродеградация проявляется тогда, когда погибает около 70% нейронов определенного типа. Дальнейшее развитие заболевания идет очень быстро,
так как в оставшихся 30% нейронах также произошло накопление нерастворимых белковых комплексов, что и приводит к их резкой деградации. Поэтому для всех нейродегенеративных заболеваний,
обусловленных удлинением полиглютаминовых треков, характерны поздний дебют и тяжелое течение, достаточно быстро приводящее к летальному исходу.
Заметим, кстати, что хорея Гентингтона может манифестировать не в
40-50 лет, как это считалось ранее, а уже на 2-3-м десятилетии жизни, а в отдельных случаях намного раньше. Приводим следующее наблюдение,
связанное с хореей Гентингтона. Пробанд Б-на С. (родословная на рис.5), 27
лет, обратилась в Лабораторию пренатальной диагностики наследственных заболеваний ИАГ им. Д. О. Отта РАМН (г. Санкт-Петербург) для уточнения диагноза хореи Гентингтона у своего мужа (Ш-2) 29 лет и прогноза состояния дочери (1У-!) 9 лет. Мать (11-3) отца девочки и бабушка (1-!) по отцовской линии страдают хореей Гентингтона. У мужа пробанда с 25 лет наблюдаются гипкеркинезы дрожательного типа и отставание психического развития. При молекулярно-генетическом исследовании выяснилось, что муж пробанда от здорового отца получил 16 CAG-повторов, а от больной матери - 50. Эти данные четко подтверждают наличие хореи Гентингтона у
мужа пробанда (см. табл. 9). Девочка (1У-1) унаследовала от отца нормальное число CAGповторов - 16, но от матери она получила 33 CAG-
повтора, то есть премутацию. Последнее, к сожалению, не исключает развития заболевания у ее будущих детей, и поэтому при вступлении в брак и беременности ей в обязательном порядке показана пренатальная диагностика хореи Гентингтона. Отметим, что в детском возрасте хорея Гентингтона может протекать в виде эпилептиформноподобных пароксизмов, отставания психического развития и различного типа гиперкинезов. Таким образом, еще совсем недавно считавшаяся геронтологической патологией, хорея Гентингтона может привлекать внимание педиатров. Как мы уже отмечали, заболевание диагностируется пренатально.
2.8.4.Миодистрофия Ландузи-Дежерина как пример заболевания,
обусловленного нарушением эпигенетической регуляции экспрессии генов
Лице-лопаточно-плечевая мышечная дистрофия Ландузи-Дежерина – третье по частоте наследственное заболевание мышц после миодистрофии Дюшенна и миотонической дистрофии. Его распространенность составляет примерно 2:100000 населения. Тип наследования – аутосомно-доминантный с пенетрантностью, составляющей около 95%. Мутантный локус FSHD1
расположен в дистальном конце длинного плеча хромосомы 4 в области
4q35-qter.
Довольно часто болезнь развивается вследствие возникновения мутации de novo. Примерно в половине этих случаев наблюдается соматический мозаицизм либо у самих больных, либо у их безсимптомных родителей. Причем, среди больных мозаицизм чаще встречается у мужчин,
чем у женщин, однако степень мозаицизма у больных женщин-мозаиков, как правило, оказывается выше, чем у больных мужчин-мозаиков. Риск рождения больных детей у соматических мозаиков, хотя и меньше, чем у гетерозиготных больных, но также повышен. При этом само заболевание у их больных потомков может протекать значительно тяжелее, то есть в этом
случае может наблюдаться антиципация как по дебюту, так и по клиническим проявлениям болезни.
Первые признаки заболевания обычно появляются во второй декаде жизни, хотя возможен и более ранний дебют. Преимущественно поражается мускулатура лица, плечевого пояса и проксимальных отделов верхних конечностей. Характерной чертой является асимметричность поражения.
Слабость мускулатуры лица проявляется неполным смыканием век, которое в начале болезни можно увидеть во время сна. Мимика лица становится бедной. Больной испытывает затруднения при наморщивании лба,
зажмуривании глаз. Слабеет круговая мышца рта. Особый порядок вовлечения мускулатуры плечевого пояса приводит к формированию симптома «крыловидных» лопаток. Раньше других поражаются трапециевидные, ромбовидные и грудные мышцы. Спустя 15-20 лет после дебюта заболевания может развиться слабость мускулатуры тазового пояса и проксимальных отделов нижних конечностей. Течение заболевания относительно благоприятное. Больные в течение долгого времени сохраняют способность к самообслуживанию и трудовой деятельности.
В области 4q35 локализован макросателлитный тандемный высоко полиморфный повтор D4Z4. Каждая копия этого повтора размером в 3.3 кб содержит две гомеобоксные последовательности с внутренними стоп-
кодонами и два известных повторяющихся элемента, часто вовлеченных в контроль «эффекта положения» (см. 1.14). В норме количество копий этого повтора варьирует от 11 до 100 элементов. D4Z4-повтор обладает высокой рекомбиногенностью, и у 3% населения наблюдается соматический мозаицизм по реорганизациям этой области.
У больных лице-лопаточно-плечевой миодистрофией наблюдаются гетерозиготные делеции в области D4Z4-повтора, сокращающие число его копий до 1 - 10, причем размер этих делеций прямо коррелирует с тяжестью заболевания. Дистальнее D4Z4-повтора найден полиморфный сегмент размером около 10 кб, присутствующий в различных популяциях примерно в