6.3. Дисбаланс в минеральном обмене как следствие повреждений в транскриптоне

Попытки чёткой классификации различных заболеваний, в том числе наследственных, не всегда успешны. Примером могут служить генетические повреждения в синтезе паратгормона (гл. 6.2), клиника которых в своей основе имеет нарушения в статусе ионов кальция. Состояние, противоположное апаратирозу, - идиопатическая гиперкальциемия – наследственная болезнь, проявляющаяся в раннем возрасте полиурией, гипостенурией, анорексией, рвотой, запорами, мышечной гипотонией, задержкой роста. Повышенная концентрация ионизированного кальция провоцирует нефрокальциноз с вероятным возникновением почечной недостаточности. Из-за крайне редких подобных случаев затруднены изучение характера наследования, точная диагностика и эффективность коррекции.

Некоторое клиническое сходство с описанной патологией имеет синдром Фанкони-Шлезингера (syndrome Fanconi-Schlesinger), у страдающих им детей, кроме гиперкальциемии, карликового роста, нефропатии с протеинурией, гиперкальциурией, гиперфосфатурией, развиваются слабоумие, специфический внешний вид - «лицо эльфа»: большой выпуклый лоб, узкое лицо, косоглазие, открытый рот, микрогнатия; часты врождённые пороки сердца.

Среди заболеваний, в которых патология обмена кальция также связана с аномалиями функционирования почек, можно назвать почечный тубулярный ацидоз (синдром де Тони-Дебре-Фанкони, syndrome de Toni-Debrè-Fanconi). Это наиболее тяжёлая проксимальная тубулопатия с аутосомно-рецессивным типом наследования. В её основе лежат генетически обусловленные дефекты ферментативного фосфорилирования в почечных канальцах, что приводит к нарушению энергообеспечения транспорта фосфатов, а также глюкозы, аминокислот и повышенной их экскреции с мочой, сдвигу рН. Спровоцированные при этом метаболический ацидоз и недостаток фосфатов отражаются на формировании костной ткани по типу остеомаляции и рахитоподобных изменений скелета.

Первые признаки в виде полидипсии, полиурии, длительного субфебрилитета и рвоты появляются в 6-8 месяцев. На втором году жизни регистрируются отставание в физическом развитии и различные костные деформации. Рентгенологически определяется системный остеопороз, при лабораторных исследованиях – гипокальциемия, гипофосфатемия, повышение активности щелочной фосфатазы, метаболический ацидоз, в моче – глюкозурия, гипераминоацидурия.

Мало того, симптоматика синдрома сходна с рахитом (генерализованная остеомаляция, деформация костей, спонтанные переломы), что затрудняет своевременную диагностику, которая возможна лишь в специализированных клиниках. Лечение из-за развившихся повреждений скелета не эффективно.

Рахитоподобные изменения конечностей могут возникнуть у детей с генетическим дефектом, обусловливающим блок щелочной фосфатазы (гипофосфатазией, или фосфоэтаноламинурией).

Кроме наследственных поражений фосфорно-кальциевого обмена, описаны патологии, являющиеся следствием мутаций генов, отвечающих за метаболизм других макро- и микроэлементов.

В основе наследственных гипомагнезиемий лежат мутации транскриптонов, продукты которых или непосредственно участвуют в транспорте магния (гипомагнезиемия с вторичной гипокальциемией, ГВГ), или, котролируя перемещение одновалентных катионов, оказывают существенное влияние на перенос Мg²⁺ (синдромы Барттера I-IV типов). В любом случае к гипомагнезиемии ведут как дефекты всасывания катионов металла в кишечнике, так и нарушение их реабсорбции в почках. Оба типа аномалий можно корригировать введением соединений магния.

Аутосомно-рецессивная ГВГ проявляется в младенческом возрасте неврологическими симптомами (мышечными судорогами, хореическими движениями, затруднённой речью). Без лечения может закончиться фатально на первом году жизни.

Подобный же тип наследования характерен и для других вариантов синдрома Барттера, причинами которых служат мутации в генах, кодирующих транспортёры ионов натрия, калия и хлора. Клиника чрезвычайно варьирует, однако большинство детей отстаёт в физическом развитии, появляется метаболический алкалоз, потеря почками соли, хондрокальциноз, при IV типе - глухота.

Гемохроматоз – одно из наиболее распространённых наследственных заболеваний. Его частота среди населения в различных регионах земного шара составляет 0,4-4,4%. В Германии у мужчин эта патология диагностируется почти с такой же частотой, как и железодефицитная анемия. У женщин встречается реже, что обусловлено повышенными потерями железа во время месячных, беременности, родов, лактации.

Гемохроматоз наследуется по аутосомно-рецессивному типу; его ген HFE локализуется в коротком плече 6-ой хромосомы и тесно связан с локусом HLA-A. Функциональная роль транскриптона HFE в обмене железа остаётся не до конца изученной. Доказан увеличенный перенос ионов этого металла из энтероцитов кишечника в плазму крови; считают, что на основе аномального гена синтезируются рецепторы, усиленно связывающие трансферрин, что способствует неадекватному поступлению железа в клетки и отложению в них в свободном виде. Катионы этого переходного металла могут служить прооксидантами, то есть усиливать образование свободных радикалов, приводить к повреждению клеточных и органоидных (лизосомальных, митохондриальных) мембран. Эти изменения в сочетании со стимулированным ионами железа синтезом коллагена провоцируют развитие фиброза паренхимы печени, миокарда, суставов, эндокринных желёз и других органов.

У преобладающего большинства больных отмечаются диффузная пигментация кожи (меланодермия), прогрессирующая гепатомегалия с последующим возникновением цирроза, эндокринопатии (сахарный диабет, гипогонадизм), поражение сердечно-сосудистой системы (нарушения ритма и проводимости, тенденция к гипертензии). Сердечная недостаточность часто приводит к инвалидизации и нередко служит причиной летального исхода.

Для диагностики используют определение концентраций свободного железа, ферритина в сыворотке крови, процента насыщения трансферрина металлом, величин глюкозы (из-за сахарного диабета).

Лечение зависит от стадии заболевания, выраженности клинических проявлений и включает диетотерапию (умеренное ограничение употребления мяса и мясных продуктов, кофе, какао, шоколада, красных вин, но целесообразен приём молока, рыбы, птицы), кровопускания и применение комплексонов – веществ, связывающих и выводящих железо из организма.

Церулоплазмин - медьсодержащий α₂-гликопротеид (1046 аминокислот) плазмы крови, обладающий оксидазной активностью и участвующий в обмене Fe²⁺ и Cu²⁺. Его содержание изучают для установления диагноза следующих заболеваний: гепатоцеребральной дистрофии, дефицитов трансферрина и церулоплазмина, синдрома Менкеса, болезни Альцгеймера.

Болезнь Вильсона-Коновалова (morbus Wilson, гепатоцеребральная дистрофия) развивается из-за повреждения гена, расположенного на длинном плече 13-ой хромосомы, кодирующего медьтранспортирующую АТФ-азу протонного типа, следствием чего является нарушение основного механизма поддержания баланса меди в организме – экскреции её с жёлчью. Параллельно провоцируется снижение выхода этого металла в плазму в составе церулоплазмина, но повышается концентрация свободных ионов, что стимулирует избыточное их поступление в различные органы и ткани, в первую очередь, легко преодолевая гемато-энцефалический барьер, ионы меди задерживаются в нейронах головного мозга.

Распространённость болезни составляет примерно 0,33:100 000, а частота носительства дефектного гена 1:90-100; имеет аутосомно-рецессивный тип наследования.

У 40–50% больных первыми клиническими проявлениями, нередко выявляемыми лишь у взрослых, являются признаки поражения печени (цирроз), почек, парезы, параличи, артралгии, панцитопения, васкулиты, эндокринные нарушения (зоб, гинекомастия или вирилизм, ожирение).

Диагноз может быть установлен на основании двух критериев: снижении уровня церулоплазмина и обнаружении отложений зеленоватого пигмента (Cu-содержащего) по периферии роговицы (кольцо Кайзера-Флейшера). Кроме того, регистрируется уменьшение экскреции меди с жёлчью.

Диетотерапия с ограничением меди (исключают шоколад, орехи, печень, сухофрукты), введение витаминов, препаратов цинка.

Без лечения заболевание прогрессирует и является фатальным.

Дефицит трансферрина и церулоплазмина – две очень редко встречающиеся генетически обусловленные патологии; из-за недостатка первого белка железо накапливается в печени; подобная ситуация возникает и при повреждении синтеза церулоплазмина, так как он является ферроксидазой, необходимой для окисления Fe²⁺ до Fe³⁺, только в таком виде железо связывается с трансферрином и выводится из печени в кровь. Из-за генетического дефекта ионы этого металла тоже начинают в избытке кумулироваться в различных тканях, в первую очередь, в печени, в головном мозге, эндокринных органах; клиника этих недугов напоминает болезнь Вильсона-Коновалова.

При синдроме Менкеса (syndrome Menkes, синдроме скрученных волос) – рецессивном, сцепленным с Х-хромосомой наследственном заболевании, также наблюдается блок синтеза церулоплазмина. Характерной особенностью пациентов, страдающих данной патологией, являются короткие и толстые волосы с узловатыми и веретёнообразными утолщениями и перехватами, их повышенная ломкость. У детей регистрируются отставание в росте, резкая задержка умственного развития, микроцефалия, иногда микрогнатия, протеинурия, преждевременное закрытие черепных швов.

В плазме крови снижен уровень церулоплазмина; гистологическое исследование головного мозга обнаруживает обширную атрофию белого вещества. Прогноз неблагоприятный, смерть наступает в первые годы жизни.

Определённый интерес представляет наследуемый по аутосомно-рецессивному типу энтеропатический акродерматит; в его основе лежит дефект гена, обеспечивающего синтез цинксвязывающего фермента, который регулирует абсорбцию ионов Zn из полости желудочно-кишечного тракта в кровь.

Заболевание начинается в грудном возрасте симптомами поражения кожи и её придатков (симметричными очагами повреждений дермы, дистрофией ногтевых пластинок, выпадением волос), желудочно-кишечного тракта (анорексией, диареей, глосситом), возможна гипертермия.

Для диагностики необходимо выяснение уровня плазменного цинка.

Лечение – введение препаратов данного металла (оксида или сульфата цинка), пищеварительных ферментов, антибактериальных средств. Подобная коррекция эффективна, но должна производиться постоянно.

Среди наследственных нарушений минерального обмена самым частым является муковисцидоз (mucus – слизь, viscidus – липкий), обусловленный мутацией гена МВТР (суstic fibrosis transmembrane regulator – CFTR). Каждый 20-й житель планеты носитель дефектного транскриптона. Частота колеблется 1:2000 – 1:12300. В России ежегодно диагностируется 700 новых случаев.

Ген МВТР был выделен в 1989 г. (Kommens I. et al.). Он содержит 27 экзонов, охватывает 250 тыс. пар нуклеотидов и расположен в середине длинного плеча 7-й хромосомы. МВТР состоит из регуляторного R-домена с большим числом сериновых остатков, являющихся мишенью для протеинкиназы А. Последняя осуществляет фосфорилирование этого белка. Кроме того, данное соединение имеет два АТФ-связывавших участка (NBF1 и NBF2), а также 2 гидрофобных трансмембранных домена, каждый из которых представляет собой 6 витков спирали, пронизывающих клеточную мембрану. В настоящее время описано более 1000 мутаций в гене муковисцидоза, однако лишь 6 из них (DF508, G542X, G551D, R553X, W1282X и N1303K) (таблица 10) в странах Западной Европы встречаются с частотой более 1 %. Одной из самых

распространенных мутаций являетсяDF508. Это делеция трех нуклеотидов, кодирующих молекулу фенилаланина. В России частота подобного дефекта у больных муковисцидозом составляет больше 50%, в Москве — 41%, в Санкт-Петербурге — 47,3% (табл. 11).

Рис. 9. Схема наследования муковисцидоза.

После выделения муковисцидоза (MB) в отдельную нозологическую категорию его относили к разряду "летальных" заболеваний, так как средняя продолжительность жизни не превышала 5 лет. В наше время, благодаря расширению знаний о MB и разработке эффективных методов терапии, заболевание диагностируется намного раньше, а срок жизни больных в развитых странах увеличился. На сегодняшний день, родившемуся в 1996г. больному MB в Великобритании, Канаде и США, гарантируется 40 лет жизни. В России средняя продолжительность жизни больных равняется 16, в Москве и Санкт -Петербурге - 23,6 годам с тенденцией к увеличению числа взрослых больных MB.

Муковисцидоз наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Если оба родителя гетерозиготны, риск рождения в семье больного муковисцидозом ребенка равняется 25% (рис. 9). Частота гетерозиготного носительства составляет 2—5 %. При каждой последующей беременности этот показатель остается неизменным: "риск не имеет памяти".

Клинические проявления MB развиваются только у гомозигот по аномальному гену МВТР, у его носителей обычно не выявляется никаких симптомов заболевания.

Таблица 10

Классификация мутаций МВТР по тяжести фенотипического проявления (Kerem, 1996)

"Тяжелые"	"Мягкие"	"Варьирующие"
ΔF 508	R117H	G85E
G542X	3849+10kbC-T	R334W
G551D	R 374P	5Т
R553X	T338I
W128 2Х	G551S
N1303K
1677delTA
621+1G-A
1717-1G-A

Протеин СFTR (МВТР), состоящий из 1480 аминокислот, локализуется в апикальной части плазмолеммы эпителиальных клеток, выстилающих выводные протоки экзокринных желез (кишечника, поджелудочной железы, бронхолегочной системы, урогенитального тракта), является собственно

Таблица 11

Частота мутаций гена МВТР у больных муковисцидозом в России

Мутация	Число мутаций / Число хром.	Частота мутаций на MB хромо-сомах (%)
ΔF 508	494/932	53,0
CFTRdele2,3(21kb)	46/337*	6,4
N1303K	18/331*	2,6
G542X	14/331*	2,0
W1282X	13/327*	1,9
3849+lOkbC-Vr	7/172*	1,9
2143 delT	13/333*	1,8
R334W	5/329*	0,7
S1196X	5/332*	0,7
1677delTA	5/438*	0,5
394 delTT	3/340*	0,4
G551D	2/331*	0,3
Del 1507	0/438*	-
R553X	0/331*
R347P	0/250*	-
621+1G-T	0/55*	-
неидентифицированные		26.0

* - число хромосом без ΔF508

хлорным каналом, для активации которого необходимы цАМФ (стимулирует протеинкиназу А) и АТФ (связывается с NBF1 и NBF2). В связи с неспособностью патологического белка активно выполнять роль ионного канала в мембране клетки, анионы хлора накапливаются внутри нее (рис. 10). В результате изменяется электрический потенциал в просвете выводных протоков, что способствует усиленному выходу из просвета внутрь клетки ионов натрия, служащих своеобразным насосом.Это ведет к повышенному «всасыванию перицеллюлярного водного компонента» [Dean Т. et al., 1993], следствием чего является сгущение секретов и затруднение их эвакуации из вышеуказанных желез внешней секреции, а также вторичные изменения в этих органах, наиболее серьезные со стороны бронхолегочной системы. Железы слизистой, выстилающей респираторные пути, вырабатывают большое количество вязкого секрета, который, скапливаясь в просвете бронхов, приводит к полной обтурации мелких бронхиол. В результате инфицирования неподвижной и вязкой слизи патогенной микрофлорой развивается гнойное воспаление. Соответственно слизистый секрет замеща-

Базальная мембрана Апикальная мембрана

Cl^-

ˇCl^-Cl^-

ˇ здоровая

О клетка

ˇ К⁺ˇNa⁺

Н₂О

Cl^-

МВCl^-

Na⁺О клетка

К⁺

~Na⁺

~ К⁺ ~

~

Н₂О

Рис. 10. Механизмы секреции и абсорбции в эпителии дыхательных путей в норме и при муковисцидозе (МВ).

ется гнойным. В стенках бронхов выявляются признаки воспаления различной степени тяжести.

Клеточные структуры, обеспечивающие прочность бронхиальной стенки, разрушаются, что способствует формированию бронхиоло- и бронхоэктазов. Поскольку процесс полной облитерации мелких бронхов происходит достаточно быстро, задержка воздуха в респираторных путях происходит уже на ранних стадиях заболевания.

Выводные протоки поджелудочной железы закупориваются слизью (у 85% больных), панкреатические ферменты, которые продолжают вырабатываться в ацинусах в обычном количестве, не достигают двенадцатиперстной кишки. Накопление активных энзимов обусловливает аутолиз ткани поджелудочной железы. Неминуемым следствием ее разрушения становится нарушение переваривания и всасывания в желудочно-кишечном тракте, прежде всего липидов и белков. В кишечнике возникают гнилостные процессы, сопровождающиеся накоплением газов, в результате чего почти постоянно наблюдается вздутие живота. Характерен обильный, жирный, замазкообразный стул с неприятным гнилостным запахом. Недостаток липазы приводит к развитию стеатореи, которая сопровождается угнетением абсорбции липовитаминов, проявляющейся гиповитаминозами А, Д, Е и К, кроме того усиливается потеря со стулом электролитов. Кальций выделяется через ЖКТ в виде солей, поскольку в кишечнике имеет место его омыление неабсорбированными жирными кислотами. Расстройство пищеварения провоцирует возникновение гипотрофии, несмотря на повышенный аппетит у большинства больных.

Секрет потовых желез при муковисцидозе характеризуется повышенными концентрациями ионов натрия и хлора: содержание соли превышает нормальный показатель примерно в 5 раз, что способствует развитию выраженной гипохлоремии и тяжелого метаболического алкалоза, клинически проявляющегося анорексией и рвотой. Такая аномалия функции потовых желез выявляется уже при рождении и сохраняется на протяжении всей жизни пациента. Коррекция гипохлоремии в этих случаях осуществляется путем парентерального введения растворов хлорида натрия.

Но в первую очередь, степень поражения дыхательной системы на 95% определяет тяжесть и прогноз муковисцидоза. Средняя продолжительность жизни больного при наличии респираторных расстройств составляет от 15 до 30 лет.

Диагноз облегчается специфическим видом пациента: кукольное лицо, расширенная деформированная грудная клетка (бочкообразной формы), большой вздутый живот, худые конечности, сухая сероватая кожа. IQ выше средних цифр.

В зависимости от выраженности поражения выделяют кишечную (5%), бронхолёгочную (15-20%), смешанную (лёгочно-кишечную) формы (75-80%).

В большинстве случаев верификация муковисцидоза не представляет затруднений и базируется на типичной клинической картине (сочетание респираторных и кишечных проявлений). Для подтверждения диагноза важное значение имеют потовый тест [повышенные концентрации Na⁺ (более 70 ммоль/л) и хлоридов (более 60 ммоль/л) в потовой жидкости] и измерение активности панкреатической эластазы в кале (уменьшение). В сомнительных случаях проводят генетические исследования на основе ПЦР или в биоптатах назального эпителия исследуют белковый продукт гена CFTR.

В основе лечения – диетотерапия (увеличение калорийности рациона на 20-40% за счёт белков, ограничение количества жиров), обязательно назначение ферментов поджелудочной железы, введение витаминов, особенно липоформ, при инфицировании – антибиотики, при необходимости – препараты, разжижающие секрет. Но наиболее эффективна генная терапия – перенос нормального гена с помощью аденовирусов или липосом в клетки лёгких, что увеличивает продолжительность жизни до 30 лет (в Дании – до 40, в России до 20-22 лет). Разница в сроках объясняется отсутствием в странах специализированных медицинских центров по диагностике и коррекции муковисцидоза, высокой стоимостью лечения (в США – 15 тысяч долларов, в России – 10 тысяч долларов).