МЕДИЦИНСКАЯ ГЕНЕТИКА

Налаженный скрининг совсем не исключает проведение диагностических мероприятий по выявлению фенилкетонурии среди групп детей повышенного риска. Таковыми являются умственно неполноценные дети,

находящиеся в специализированных учреждениях; дети, отстающие в

умственном развитии, с поражениями кожных покровов; а также братья и сестры больных фенилкетонурией.

Больные фенилкетонурией являются гомозиготными носителями мутаций в гене PAH, ответственном за синтез фенилаланингидроксилазы.

При нарушении активности указанного фермента концентрация фенилаланина в крови и во многих органах больного резко повышена. В

частности, накопление этой аминокислоты в головном мозге вызывает интоксикацию и гибель нервных клеток с соответствующими для этого

заболевания клиническими проявлениями.

Ген PAH идентифицирован, и он находится на 12 хромосоме (12q22-24).

Определены спектры наиболее частых мутаций в гене PAH, которые оказались разными для разных этнических групп. В странах Восточной Европы (Польше, Белоруссии, России), где фенилкетонурия встречается с высокой частотой, мажорными являются мутации R408W (ее частота у больных достигает 60%), R158Q и др. Наличие мажорных мутаций значительно облегчает молекулярную диагностику заболевания и выявление гетерозиготных носителей мутантных аллелей. Это крайне важно для медико-генетического консультирования членов семьи больного и

прогнозирования фенилкетонурии у их потомства.

Причем диагностика может быть проведена по высушенному пятну

крови на фильтровальной бумаге, присланной по почте из любого пункта страны. На чистый листок размером 8 на 5 см следует нанести и пропитать

1-2 пятна крови диаметром не более 0,5 см2, полученной из пальца больного после прокалывания кожи. Высушить полученный образец крови на воздухе,

обследуемого, дату взятия крови, цель обследования и обратный адрес. Для предотвращения контаминации материала больного работать необходимо в перчатках и не накладывать один листок на другой, а разъединять их прокладкой при посылке нескольких образцов. Молекулярная диагностика мутации у больного и его родителей позволяет проводить пренатальную диагностику фенилкетонурии при последующей беременности матери уже на сроке 9/10 недель.

Лечение больных заключается в исключении из питания фенилаланина путем применения специфической безфенилаланиновой диеты. Это малобелковые продукты под названием амилофены и лечебные продукты:

тетрафен (Россия), лофенак и фенил-фри (США). Не можем не отметить, что одними из первых в нашей стране диетическое лечение больных фенилкетонурией предложили и разработали в 60-е годы прошлого столетия отечественные ученые Института экспериментальной медицины РАМН в Санкт-Петербурге член-корр. АМН СССР, профессор С. А. Нейфах (1909-

1998) и доктор медицинских наук А. М. Шапошников. Предпочтительно на спецализированной диете больному фенилкетонурией находится в течение всей жизни. После второй декады и стабилизации состояния и содержания фенилаланина в крови возможно расширение диеты.

Особую проблему представляют беременные женщины, ранее находившиеся на безфенилаланиновой диете, так называемая «материнская фенилкетонурия». Их плоду угрожает фенилаланиновая эмбриопатия,

которая проявляется микроцефалией, пороками сердца, пренатальной гипоплазией и умственной отсталостью. У таких женщин беременность должна планироваться, и с первых дней ей необходимо соблюдать безфенилаланиновую диету.

2.6.3.2. Галактоземия

Наиболее известной наследственной болезнью углеводного обмена являются галактоземия. Заболевание впервые описано А. Ресом в 1908

году. Галактоземия 1 типа (классическая галактоземия) встречается с

частотой 1 на 15000-20000 новорожденных, частота гетерозиготного

носительства мутаций в гене галактоземии (GALT) – 1:270. Болезнь

обусловлена недостаточностью или отсутствием ферментов, участвующих в метаболизме галактозы. Ведущим из них является галактозо-1-

фосфатуридилтрансфера (Г1ФУТ). В основе патогенеза заболевания лежит избыточное накопление в результате метаболического блока галактозы и

галактозо-1-фосфата. При избыточной концентрации эти метаболиты оказывают токсическое действие на ткани мозга, печени, почек и

кишечника. Оно заключается в ингибировании бактерицидной активности лейкоцитов и развитии септических осложнений. При очень высоком содержании галактозы она начинает метаболизироваться по побочному пути с образованием сахарного спирта – галактиола. Увеличение содержания

галактиола может приводить к разрыву зонулярных волокон хрусталика и

возникновению катаракт.

Клинически галактоземия проявляется в следующем: через несколько дней после первого приема молочной пищи появляются рвота, диарея,

желтуха (увеличение уровня прямого билирубина), гепатомегалия,

диспепсия, асцит, гипотрофия, гемолитические проявления. У большинства больных в первые месяцы жизни формируется катаракта, а также наблюдается отставание психического развития. У больных в моче выявляются галактозурия, протеинурия и аминоацидурия. Все эти симптомы прогрессируют на фоне получения ребенком женского и/или коровьего молока, содержащего галактозу.

Биохимическая диагностика заболевания базируется на измерении активности Г1ФУТ в эритроцитах. ДНК диагностика основана на определении мутаций в гене Г1ФУТ (GALT), локализованном в длинном плече хромосомы 9 (9q13). В европейской популяции наиболее частой является мутация Q188R, диагностируемая у 70% больных. Диагностику галактеземии можно проводить на доклинической стадии при биохимическом скрининге новорожденных.

При установлении диагноза галактоземии ребенка необходимо переводить на безлактозную диету – соевое молоко в сочетании с безгалактозными белковыми гидролизатами, в частности, гидролизатом казеина. Однако, в отличие от фенилкетонурии, это не всегда приводит к полному исчезновению симптомов.

2.6.3.3. Ганглиозидозы и сфинголипидозы

Наследственные болезни обмена липидов развиваются в результате нарушения одной из стадий синтеза, транспорта и деградации липопротеинов, в состав которых входят все основные плазменные липиды – триглицериды, фосфолипиды, холестерин и свободные жирные кислоты. К

болезням накопления липидов относятся, в частности, ганглиозидозы и сфинголипидозы. Сфинголипидозы – группа наследственных болезней,

обусловленных снижением активности ферментов, обеспечивающих деградацию сфингомиелинов – галактозидов и цереброзидов.

Сфингомиелины – сложные липиды, основным структурным элементом которых является церамид. Ганглиозиды GM2 и GA2 являются составляющими гликосфинголипидов, расположенных на внешней поверхности большинства клеточных мембран. Они особенно обильны в клетках нервной систем, где выполняют много функций, участвуя в регуляции прорастания нервных клеток, формирования межклеточных контактов и нейрональной трансмиссии. Катаболизм ганглиозидов происходит в лизосомах, где гликогидролазы деградируют их путем последовательного отделения терминальных сахаров до корового церамида.

Наследственные дефекты гидролитических ферментов являются причиной лизосомных болезней накопления, при которых промежуточные гликолипиды накапливаются в лизосомах.

Три нозологические формы болезней накопления ганглиозида GM2

связаны с дисфункцией гексозаминидазной активности - болезнь Тея-Сакса

(амавротическая идиотия), болезнь Зандхоффа и ювенильный ганглиозидоз

GM2 AB типа. Два фермента непосредственно участвуют в реализации этой

активности - гексозаминидаза А и B. Кроме того, для взаимодействия липидных субстратов и водорастворимой гидролазы необходимо присутствие активирующего фактора. Таким образом, для стимуляции гексозаминидазной активности по отношению к GM2- и GA2-ганглиозидам требуется, по крайней мере, еще один активирующий белок. Каждый из компонентов гексозаминидазы является гетероили гомополимером,

состоящим из одной или двух полипептидных субьединиц - альфа и бета,

кодируемых двумя разными генами - HEXA и HEXB, локализованными в хромосомах 15 и 5, соответственно. Альфа и бета цепи гексозаминидазы имеют сходную структуру. Гексозаминидаза А имеет структуру (альфа-бета) 2, гексозаминидаза B является гомополимером, состоящим только из бета-

цепей. При отсутствии бета-субьединиц увеличивается полимеризация альфа-цепей с образованием гексозаминидазы S, в норме также присутствующей в плазме крови и имеющей, по-видимому, структуру

(альфа) 6. При болезни Тея-Сакса отсутствует или резко снижен компонент А гексозаминидазы, и это снижение обусловлено мутациями в гене альфа цепи – HEXA. При этом компонент B присутствует. Поэтому данную форму ганглиозидоза GM2 обозначают, как вариант B. Болезнь Зандхоффа связана с мутациями в гене бета цепи гексозаминидазы – HEXB, и в этих случаях, как правило, отсутствует или снижена активность обоих компонентов фермента

– A и B, так называемый, нулевой вариант ганглиозидоза GM2. При варианте

AB - ювенильном ганглиозидозе GM2, все компоненты гексозаминидазы присутствуют, но отсутствует или дефектен активирующий фактор вследствие мутаций в соответствующем гене – GM2A.

GM-2-ганглиозидоз I-го типа или болезнь Тея-Сакса – прогрессирующее нейродегенеративное аутосомно-рецессивное заболевание, в большинстве случаев заканчивающееся летальным исходом в возрасте от 2 до 3 лет.

Заболевание дебютирует, как правило, в конце первого полугодия жизни.

Ребенок, ранее развивавшийся нормально, утрачивает приобретенные навыки, интерес к окружающему, контакт с близкими, не может

фиксировать взгляд, следить за предметами. На глазном дне довольно рано обнаруживается симптом "вишневой косточки" за счет отложения ганглиозидов в макулярной области сетчатки глаза с последующим развитием атрофии зрительных нервов и слепоты. Параллельно развиваются парезы и параличи, грубо нарушается психическое развитие ребенка. Для больных характерна повышенная реакция на звуковые раздражения,

отмечаются судороги, преимущественно тонического характера. Витальный прогноз крайне неблагоприятен. Смерть наступает обычно через 1,5-2 года после начала заболевания на фоне кахексии и децеребрационной ригидности. В тканях мозга и внутренних органах отмечается накопление

Gm2-ганглиозидов.

Наряду с классическим младенческим вариантом болезни Тея-Сакса,

GM-2-ганглиозидоз I-го типа включает ювенильные формы, при которых болезнь дебютирует в возрасте 5 лет, а смерть наступает до 15 лет. Среди ювенильных форм выделяют вариант В1. Описаны более редкие взрослые формы GM-2-ганглиозидоза I-го типа с поздней фенотипической манифестацией и медленным течением, а также очень мягкий, так называемый псевдо AB вариант заболевания. Все формы ганглиозидоза GM2

первого типа обусловлены наследственной недостаточностью альфа цепи гексозаминидазы А. При этом тяжесть течения заболевания коррелирует с уровнем остаточной активности гексозаминидазы А. При классической болезни Тея-Сакса эта активность составляет 0.1% по отношению к норме,

при более поздних ювенильных формах - 0.5%, взрослые формы ганглиозидоза GM2 характеризуются 2-4% остаточной активности гексозаминидазы А, и при достижении этого показателя 11-20% клинические симптомы заболевания отсутствуют или очень стерты – псевдо AB вариант.

Вариант B1 характеризуется нормальной каталитической активностью гексозаминидазы А по отношению к некоторым искусственным субстратам и дефектной активностью по отношению к естественным субстратам.

Наибольшая частота болезни Тея-Сакса – 1 на 3000 рождений – наблюдается среди евреев восточно-европейского происхождения. В других этнических группах и популяциях распространенность заболевания на два порядка ниже и обычно не превышает 1 на 300 000. Такие значительные различия по частоте заболевания не могут быть связаны только с «эффектом основателя». Для объяснения наблюдаемой популяционной изменчивости привлекаются такие факторы, как генетический дрейф, селективное преимущество гетерозигот, характер миграции, социальные и религиозные особенности евреев ашкенази, обусловливающие неслучайный характер образования супружеских пар.

В основе патогенеза болезни Зандхоффа лежит дефицит бета-

гексозаминидазы А и В. Клинически заболевание протекает сходно с амавротической идиотией Тея-Сакса. Заболевание дебютирует в первом полугодии жизни. В клинической картине доминирует регресс моторных навыков и психических функций. У больных отмечается вторичная микроцефалия, мышечная гипотония. При осмотре глазного дна выявляется симптом "вишневой косточки". Заболевание протекает прогредиентно.

Больные погибают, как правило, в возрасте до 3 лет. В тканях мозга и внутренних органах отмечается накопление Gm2-ганглиозидов. Все варианты ганглиозидоза GM2 второго типа обусловлены наследственной недостаточностью бета цепи гексозаминидазы. При этом у больных остаточная активность фермента в сыворотке крови, как правило, не превышает 5%. Наряду с классическим вариантом болезни Зандхоффа,

описаны редкие ювенильные и даже взрослые формы заболевания, при которых активность гексозаминидазы достигает 20-40% по сравнению с нормой. Несмотря на большое сходство между ганглиозидозом GM2 первого и второго типа по общей клинической и патологической картине, болезнь Зандхоффа хорошо диагностируется по особенностям каталитической гексозаминидазной активности и по наличию у больных гепатоспленомегалии. Болезнь Зандхоффа относится к числу редких

аутосомно-рецессивных заболеваний. Частота больных среди новорожденных, обычно, не превышает 1:300 000 и евреи-ашкенази не являются в этом смысле исключением.

К сфинголипидозам относятся болезни Ниманна-Пика и Гоше. Болезнь Ниманна-Пика или сфингомиелиновый липидоз относится к числу редких аутосомно-рецессивных заболеваний. Однако, в некоторых этнических группах и генетических изолятах частота этого заболевания достаточно велика. Так, 40% всех случаев заболевания встречается среди евреев-

ашкенази. Некоторые формы заболевания специфическим образом распространены на севере Африки, во Франции, в Шотландии и в Канаде.

Основным диагностическим признаком болезни является накопление липидов, главным образом, сфингомиелина в ретикулоэндотелиальных и других типах клеток по всему телу. Часто накопление сфингомиелина ведет к избирательной гибели клеток, особенно чувствительны к этому дефекту клетки центральной нервной системы. Характерными симптомами являются гепатоспленомегалия, задержка физического и умственного развития и серьезные неврологические расстройства. Различают 5 форм болезни.

Детские формы: классическая острая нейронопатия – тип А, и хроническая висцеральная – тип B; ювенильные: хроническая нейронопатия – тип C, и

Нова-Шотландский вариант – тип D; взрослая не нейронопатическая форма

– тип E.

Первичный биохимический дефект при детской форме болезни Ниманна-Пика (типы A и B) – отсутствие активности лизосомной сфингомиелиназы, катализирующей расщепление сфингомиелина до фосфорилхолина и церамида. У 85% пациентов типа А симптомы развиваются к 6 месяцам, смерть наступает в возрасте до 3 лет. У пациентов типа B, как правило, отсутствует неврологическая симптоматика, несмотря на массивные висцеральные включения. У пациентов группы С первые неврологические симптомы развиваются между 2 и 4 годами, болезнь прогрессирует медленнее. Типичными являются спастичность и параличи,

особенно миоклонические конвульсии. Первичный биохимический дефект при типе С болезни Ниманна-Пика связан с клеточным транспортом и/или процессингом свободного холестерина, следствием чего является нарушение его эстерификации и внутриклеточное накопление неэстерифицированного холестерина.

В основе болезни Гоше или гликосфинголипидоза лежит нарушение катаболизма глюкоцереброзидов, вследствие дефицита глюкоцереброзидазы.

С клинической точки зрения, в зависимости от дебюта и преобладания той или иной симптоматики выделяют три формы глюкоцереброзидного липидоза - I, II и III.

Хроническая взрослая форма I-го типа, составляющая 80% от всех ворм заболевания характеризуется гепатоспленомегалией, анемией,

тромбоцитопенией, асептическими некрозами костей, переломами,

аномальной пигментацией лица, шеи, рук. Описаны случаи первичной диагностики болезни Гоше III-го типа в старческом возрасте. Эта форма заболевания особенно часто встречается среди евреев-ашкенази. В США две трети всех больных приходятся на евреев восточно-европейского происхождения. Считается, что болезнь Гоше наиболее частое моногенное заболевание среди представителей данной этнической группы. Частота гетерозигот среди американских евреев достигает 1:13 (7.7%) и несколько ниже в Израиле – по оценкам разных авторов от 4% до 4.6%. Все типы болезни Гоше характеризуется варьирующим дебютом.

Гепатоспленомегалия, обычно, предшествует неврологическим нарушениям,

причем в некоторых случаях селезенка достигает гигантских размеров. Затем развиваются атаксия, спастическая параплегия, большие и/или психомоторные припадки и умственная отсталость.

Ведущими чертами II-го ювенильного типа, встречающегося с частотой

5%, являются гематологические аномалии с гиперспленизмом, ломкостью костей и пигментацией кожи. В ряде случаев диагноз может быть поставлен в первую неделю жизни. Наблюдаются также неврологические расстройства:

экстрапирамидные нарушения, судороги, изменение поведения,

прогрессирующая деменция. При микроскопическом исследовании костного мозга, паренхиматозных органов (селезенка, печень, легкие, почки)

обнаруживаются клетки Гоше: крупные, лишенные вакуолей клетки с накопленным цереброзидом. Указанные изменения обнаруживаются и в нейронах мозга.

Характерными чертами острой детской церебральной болезни Гоше III

типа (15%) с дебютом заболевания в первом полугодии жизни являются увеличенный живот вследствие гепатоспленомегалии в сочетании с неврологическими нарушениями. Смерть, обычно, наступает в возрасте до одного года от дыхательных расстройств в результате аспирационных бронхопневмоний.

Все типы болезни Гоше обусловлены наследственной недостаточностью глюкоцереброзидазы – фермента, участвующего в расщеплении глобозида,

важного липидного компонента красных кровяных клеток. При всех типах болезни Гоше содержание иммунологически идентичных форм глюкоцереброзидазы в селезенке, примерно, одинаково, в то время как каталитическая активность фермента при взрослых нецеребральных формах составляет около 15%, а при неврологических формах типа II и III - только 2-

3% от нормального уровня.

Для лечения больных с болезнью Гоше применяется препарат церизим.

Чем раньше начато лечение, тем с большей вероятностью можно предотвратить развитие заболевания и инвалидизацию больных.

2.6.3.4. Мукополисахаридозы

Другим примером лизосомных болезней накопления являются мукополисахаридозы – обширная группа аутосомно-рецессивных болезней,

обусловленных мутациями в генах лизосомных ферментов, участвующих в деградации гликозаминогликанов (или мукополисахаридов). Впервые заболевание этой группы было описано в 1917 году Гурлером. Вследствие недостаточности этих лизосомных ферментов во многих органах и системах