Муковисцидоз

- наследственное аутосомно-рецессивное мультисистемное заболевание, развивающееся вследствие продукции экзокринными железами секрета повышенной вязкости, с развитием вторичных изменений преимущественно в бронхо-легочной, а также в пищеварительной и репродуктивной системе

Патогенез

В основе патогенеза лежит нарушение транспорта ионов хлора и натрия через клеточные мембраны. Ген муковисцидоза (МВ) детерминирует синтез белка – муковисцидозного трансмембранного регулятора проводимости.

Нарушаются процессы:

- Синтеза трансмембранного регуляторного белка муковисцидоза (ТРБМ)

- Процессинг белка- гликозилирование, фосфорилирование

- Регуляция функции белка

- Проведение ионов хлора

- В случае мутации 1 группы блокируется сам процесс синтеза ТРБМ При мутации 2-й группы нарушается процессинг, т.е., созревание первичного белкового продукта гена МВ, а также его нормальная миграция из эндоплазматического ретикулума в мембрану клетки (механизм действия мутации дельта F508)

- ТРБМ в случае мутации 3-ей группы способен нормально достигать клеточной мембраны и встраиваться в нее, однако процесс регуляции его функций с помощью АТФ полностью нарушается

- 4-я группа мутаций затрагивает мембраносвязывающую способность белка, что приводит к нарушению проводимости хлора через натрий-хлорный канал мембраны клетки

-при отсутствии синтеза первичного продукта гена (трансмембранного регулятора) нарушается транспорт хлоридов в эпителиальные клетки. Это приводит к избыточному выведению хлоридов. Появляется гиперсекреция густой слизи в клетках эндокринной части поджелудочной железы, эпителия бронхов, слизистой оболочке

ЖКТ.

- Выводные протоки поджелудочной железы закупориваются, слизь не выводится, образуются кисты (кистозный фиброз). Ферменты поджелудочной железы не поступают в просвет кишечника.гиперпродукция слизи в бронхиальном дереве ведет к закупорке мелких бронхов

- Подобные процессы развиваются в придаточных пазухах, в канальцах семенников

- В потовой жидкости повышена концентрация ионов натрия и хлора, это является основным диагностическим лабораторным признаком

Классификация

Мекониальный илеус (врожденная форма)

С преимущественным поражением поджелудочной железы

Без преимущественного поражения поджелудочной железы

С поражением репродуктивной функции

Клиническая картина

Мекониальный илеус– врожденная форма болезни с избыточным заполнением кишечника густым меконием к моменту рождения, с развитием признаков полной кишечной непроходимости

Наследственные коллагенопатии.

Факоматозы.

Болезни накопления.

Наследственные коллагенопатии

наследственные болезни соединительной ткани, вызванные нарушением синтеза коллагена Коллагены являются семейством внеклеточных матриксных белков, играющих важную роль в поддержании органов и тканей, водно-солевого равновесия; участвующих в процессах иммунитета, заживления ран, переломов, агрегации тромбоцитов и др.

Для наследственных коллагенопатий характерно

Относительно частая встречаемость патологии как в педиатрической, так и терапевтической практике

Проградиентность течения

Полиорганность поражения

Выраженный клинический полиморфизм

Ранняя инвалидизация и даже смерть больных в молодом возрасте

Наследственные коллагенопатии

- связаны с мутациями в генах, ответственных за формирование первичной структуры коллагена,

компонентов экстрацеллюлярного матрикса, а также многочисленных ферментов, принимающих участие в во

внутри -и внеклеточном созревании коллагена, фибриллогенезе, образовании коллагеновых волокон.

Типы наследования коллагенопатий

-заболевания, обусловленные генетическими дефектами, ведущими к изменению первичной

структуры коллагена, наследуются аутосомно- доминантно

-коллагенопатии, возникающие из-за нарушения состояния ферментов, принимающих участие во внутри- и

внеклеточном созревании коллагена- аутосомно-рецессивно и Х-сцепленно рецессивно

Специфика мутационных поражений

Удлинение (инсерции) или укорочение (делеции) цепи коллагена, разнообразные

точковые мутации, сопровождающиеся заменой даже одной аминокислоты, вызывают

нарушение образования поперечных связей в молекуле коллагена, уменьшение его

термической стабильности, замедление спиралеобразования, изменение

посттрансляционных модификаций и усиление внутриклеточной деградации, что клинически

характеризуется проградиентностью течения

Клинико-морфологическая характеристика

Генетически предопределенные дефекты компонентов соединительной ткани обуславливают снижение ее стабильности и ведут к возникновению клинических нарушений органов и тканей Морфологические изменения в тканях и органах неспецифичны, а их проявления сходны при различных наследственных коллагенопатиях Фенотипические проявления зависят от того, какая соединительная ткань поражена больше- плотная или рыхлая.

Поражение плотной оформленной соединительной ткани манифестирует скелетными изменениями и включает астеническое телосложение, долихостеномелию, арахнодактилию, килевидную и воронкообразную деформацию грудной клетки, сколиозы, кифозы и лордозы позвоночника, синдром «прямой спины», плоскостопие и др.

-нарушение строения хряща приводит к задержке созревания эпифизарной зоны роста хряща, что клинически выражается удлинением трубчатых костей.

Неполноценность реберных хрящей (дистрофические изменения хондроцитов, нарушение формирования хондриновых волокон- отсутствие пучковости, появление продольных щелей, истончение ) – причина деформаций грудной клетки.

Измененные хондроциты синтезируют недостаточное количество щелочной фосфатазы, что способствует нарушению процессов кальцификации хряща Неполноценность укладки коллагеновых фибрилл и минерализации нарушают опорную функцию кости, снижая ее плотность, эластичность и упругость, что приводит к переломам костей.

Изменения со стороны кожи: истончения, гиперэластичность, склонность к легкой травматизации и образованию келлоидных рубцов.

Уменьшение мышечной массы связано с уменьшением размеров мышечных волокон поперечно- полосатой мускулатуры.

Клинически проявляется снижением сократительной способности миокарда -патология органов зрения: миопия разной степени выраженности, дислокация хрусталика, отслойкой сетчатки, дегенеративными изменениями на глазном дне, увеличением длины глазного яблока, плоской роговицей, голубыми склерами.

Поражение сердечно-сосудистой системы: анатомическое изменение клапанов сердца (дилятация фиброзных колец, пролапсы клапанов, разрывы хорд с развитием регургитации ) - нарушение центральной гемодинамики, расширение аорты, легочной артерии - варикозное расширение вен (при морфологическом исследовании отмечается скопление фибронектина на внутренней оболочке сосуда, повреждение миоцитов, возрастает количество коллагена 1 типа с последующим исходом в фиброз)

- поражение артерий среднего и мелкого калибра

- бронхолегочные поражения – генетически обусловленные нарушения архитектоники легочной ткани, ведущие при повышенной растяжимости и сниженной эластичности к формированию прогрессирующей и буллезной эмфиземы, поликистоза легких, спонтанного пневмоторакса, бронхоэктазов, гипоплазии легких, трахеобронхомегалии - патология почек: нефроптоз, реноваскулярные изменения(обструктивные по ходу мочевых путей, генерализованные иммунные мембранопатии,)

- нарушение системы репарации (напр., у больных с синдромом Марфана отмечается повышенная чувствительность ДНК лимфоцитов крови к повреждающим эффектам химических и радиационных мутагенов )

Классификация

Заболевания, обусловленные нарушением синтеза или катаболизма волокнистых компонентов соединительной ткани

Заболевания, обусловленные нарушением синтеза или катаболизма основного вещества соединительной

ткани (тезаурисмозы)

С установленным генным дефектом

Болезни с неустановленным генным дефектом

Болезни с установленным генным дефектом, обусловленные нарушением:

- синтеза коллагена (несовершенный остеогенез, синдром Элерса-Данлоса, синдром Марфана, хондродисплазии,

буллезный эпидермолиз)

- распада коллагена (фиброзы легких, почек, печени)

-синтеза эластических волокон (синдром «вялой кожи», синдром Вильямса и др.)

- распада протеогликанов, гликозаминогликанов, муколипидов, сфинголипидов, олиглсахаридов (маниозы, фруктозы) и др., при которых изменения скелета нередко сопровождаются «гурлер» - либо «моркио» - подобными фенотипами

Заболевания мультифакториальной природы, в реализации которых играют роль мутации большого количества

генов и воздействие разнообразных факторов внешней среды, (ревматоидный и реактивные артриты,

дисплазия тазобедренного сустава, сколиоз, врожденные пороки развития скелета)

Наследственные заболевания соединительной ткани подразделяются на :

Дифференцированные соединительнотканные дисплазии

Недифференцированные

Термин «дисплазия» означает нарушение развития органов и тканей в эмбриональном и постнатальном периодах.

Дифференцированные дисплазии соединительной ткани характеризуются определенным типом наследования,

отчетливой клинической картиной, установленными генными и биохимическими дефектами.

Недифференцированные дисплазии соединительной ткани диагностируются тогда, когда у пациента набор фенотипических признаков не укладывается ни в одно из дифференцированных заболеваний

Диагностика наследственных коллагенопатий

При верификации диагноза используют :

- клинико-генеалогический метод

- анамнез болезни и жизни пациента

- клинико-морфологическое обследование больного и членов его семьи

- биохимические и молекулярно-генетические методы диагностики

Молекулярно-генетические методы диагностики:

Молекулярно- генетическая диагностика (ДНК- диагностика) предполагает применение молекулярных методов выявления мутаций, под которыми понимают изменения последовательности ДНК

Варианты мутаций:

-делеция– утрата фрагмента ДНК размером от одного нуклеотида до субхромосомного фрагмента, включающего несколько генов Варианты мутаций:

- дупликация– удвоение сегмента ДНК размером от одного нуклеотида до субхромосомного фрагмента,

включающего несколько генов

- инсерция– поворот на 180 градусов сегмента ДНК размером от нуклеотидов до субхромосомного фрагмента,

включающего несколько генов

- инсерция– вставка сегмента ДНК размером от одного нуклеотида до субхромосомного фрагмента, включающего несколько генов

Миссенс-мутация– замена нуклеотида в кодирующей части гена, ведущая к

замене аминокислоты в соответствующем белковом продукте

Нонсенс-мутация– замена нуклеотида в кодирующей части гена, сопровождающаяся образованием стоп-кодона

Сплайсинговая мутация- мутация , затрагивающая сайты спалйсинга или создающая новые сайты сплайсинга в интронных областях гена

Методики, используемые для выявления характера мутаций

Клонирование и секвенирование ДНК.

Клонирование ДНК– встраивание чужеродной ДНК в векторную молекулу ДНК и введение этой конструкции в бактериальные или эукариотические клетки. Векторная молекула представляет собой модифицированные плазмидные, фаговые, вирусные молекулы ДНК, обеспечивающие проникновение молекул экзогенной ДНК в клетки хозяина.

Секвенирование ДНК- определение нуклеотидной последовательности молекулы ДНК

Амплификация фрагментов ДНК с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР).ПЦР- это выборочное копирование какого-либо участка ДНК in vitro, т.е., создание большого числа его копий

Анализ полиморфных сайтов рестрикции.Метод основан на идентификации мутаций, затрагивающих

сайты рестрикции, и включает ПЦР и последующую рестрикцию апмлифицированных фрагментов с

определением их длины методом электрофореза

Гибридизация химически модифицированных гетеродуплексных гибридов мРНК и кДНК.Метод основан на анализе гетеродуплексных гибридов мРНК и кДНК, образующихся при амплификации фрагмента ДНК, содержащего мутацию, расположенную в исходной матричной молекуле в компауде или гетерозиготном состоянии

- гибридизация ДНК- это образование двунитивой структуры ДНК за счет возникновения водородных связей между комплементарными нуклеотидами однонитивых молекул ДНК по правилу А-Т, Г-Ц.

SSCP (Single Strand Conformation Polymorphism)– метод анализа конформационного полиморфизма

однонитевой ДНК, который основан на изучении электрофоретической подвижности амплифицированных и денатурированных ДНК, различающихся по пространственной организации молекул вследствие нуклеотидных замен.

Клинико-генетическая характеристика заболеваний, обусловленных мутациями в генах коллагена 1 типа

Коллаген 1 типа- это тример, состоящий из двух альфа-1 и одной альфа-2 цепей, гены которых картированы, соответственно на 17q21.3-q22, 7q1.3-q.22. Этот тип коллагена главный вид коллагена кожи, костей, связок, сухожилий, фасций, склер, сосудов, хориона, стромы органов.