Болезни экспансии, вызываемые "динамическими" мутациями

Экспансия тринуклеотидных повторов – это патологическое увеличение числа копий внутригенных тандемных последовательностей, состоящих из 3-х нуклеотидов; этот тип мутаций называется также динамическими мутациями. В 1991 году у человека был обнаружен этот новый тип мутаций - "динамические мутации" и связанные с ними наследственные заболевания-болезни экспансии. Суть этих мутаций заключается в нарастании числа триплетных повторов, расположенных в регуляторной или кодирующей (транскрибируемой) части генов. Впервые такой тип мутации был обнаружен при молекулярном анализе фрагильной (ломкой) Х-хромосомы, наследственная передача которой не подчиняется обычным менделевским законам. Позже аналогичные «динамические» мутации были описаны и при семи других наследственных заболеваниях, контролируемых генами, расположенными в разных хромосомах. Все синдромы с данной мутацией имеют ряд общих признаков, позволяющих объединить их в одну группу. Прежде всего, для триплетных повторов, экспансия которых блокирует функцию гена, характерен выраженный популяционный полиморфизм, когда число повторов может варьировать от единиц до нескольких десятков. Другая особенность этих мутаций - доминантный тип наследования, характерный как для Х-сцепленных, так и для аутосомных генов. Предполагают, что динамические мутации происходят во время мейоза и затрагивают чаще всего гены с изначально большим числом повторяющихся триплетов. При этом нередко сигналом к экспансии является утрата негомологичного, в норме разделяющего цепочку монотонных повторов, триплета. Результатом экспансии триплетов в одних случаях является блокирование генной экспрессии, а в других - появление белковых продуктов с аномальными функциями. Болезни экспансии характеризуются феноменом антиципации, смысл которого заключается в нарастании тяжести симптомов заболевания в последующих поколениях, что является результатом дальнейшего увеличения (экспансии) числа триплетов после того, как их количество превысило нормальное. Например, в случае синдрома ломкой X-хромосомы (синдром Мартина-Белла) мутантный ген фрагильности, расположенный в плече q, содержит свыше 200 повторов триплетов CGG/CCG (Хq 27.3) при норме5-50 повторов или свыше 900 повторов триплетов GCC/GGC(Хq 28) при норме 12-26 повторов. При этом для некоторых заболеваний характерна передача болезни по материнской линии (например, миотоническая дистрофия), а для других -преимущественно по отцовской линии (хорея Гентингтона). Практически для всех динамических мутаций характерно поражение головного мозга и особенно подкорковых структур, что сопровождается, как минимум, той или иной степенью слабоумия. Тяжесть заболевания и его начало четко коррелирует с числом повторов.

Прионные болезни

Значительное количество данных указывает на то, что к амилоидозам относятся и прионные заболевания - группа нейродегенеративных заболеваний, связанных с накоплением в головном мозге прионов . 

 Прионы - это агенты белковой природы, вызывающие трансмиссивные спонгиформные энцефалопатии человека и животных [ Prusiner, ea 1991 ]. В отличие от прочих амилоидозов, прионные заболевания инфекционны. Накопление патологического прионного белка в нервных и глиальных клетках сопровождается накоплением в них множества микроскопических вакуолей, которые придают ткани характерный губчатый вид. 

Уникальная особенность этих заболеваний заключается в том, что они могут возникать не только в результате инфекции, но и спорадически. Далее независимо от происхождения болезни, она передается инфекционным путем.

К прионным заболеваниям относят болезнь Крейцфельда-Якоба , синдром Герстманна-Штраусслера-Шейнкера, куру , а также летальную семейную инсомния (фатальную семейную бессонницу человека),  скрейпи к овец и коз, бычью губчатую энцефалопатию (коровье бешенство), и другие энцефалопатии, встречающиеся у кошек, оленей и других животных. Все эти прионные болезни связаны с единственным белком PrP.

Обычно эту группу заболеваний описывают совместно с вирусными инфекциями ЦНС, но их природа совершенно особая - они вызваны накоплением аномальной изоформы прионного белка PrP - PrPSc. Эта изоформа, как и нормальная изоформа белка - PrPC, - кодируется геном PRNP , расположенным на коротком плече 20-й хромосомы .

Функция прионного белка в норме не установлена, но известно, что он существует в двух формах - связанной с мембраной форме и секретируемой. Прионный белок в большом количестве содержится в нейронах. 

Белок PrPSc устойчив к протеазе и образует скопления в виде палочковидных или нитевидных включений (скрепи-ассоциированные фибриллы, прионные палочки), которые видны при иммуногистохимическом исследовании мозга животных и людей с прионными болезнями. Как PrPC превращается в PrPSc, как реплицируется PrPSc и почему его накопление вызывает дегенерацию нейронов - неизвестно.

Эпидемиологические и клинические исследования показывают, что прионные болезни человека могут быть спорадическими ( болезнь Крейтцфельдта-Якоба ), трансмиссивными ( куру , немногочисленные случаи болезни Крейтцфельдта-Якоба ) или наследственными ( болезнь Герстмана-Штросслера , семейная болезнь Крейтцфельдта-Якоба , летальная семейная инсомния).

При анализе 300 случаев прионных болезней, проведенном Национальным институтом здоровья, оказалось, что:

- при спорадической болезни Крейтцфельдта-Якоба 79% случаев носили трансмиссивный характер (происходило заражение экспериментальных животных при введении ткани мозга больных), в 79% случаев выявлены губчатые изменения мозга, в 83% методом иммуноблотгинга в ткани мозга обнаружена устойчивая к протеазе изоформа прионного белка ( прионный белок PrPSc );

- при ятрогенной болезни Крейтцфельдта-Якоба и при куру все три показателя составляли 100%;

- при семейной болезни Крейтцфельдта-Якоба , болезни Герстмана-Штросслера и летальной семейной инсомнии данные были менее однозначными; в целом у 71% больных всей этой группы имелись губчатые изменения мозга, но лишь у 50-60% заболевание носило трансмиссивный характер либо были положительными результаты иммуноблоттинга.

Предположительно прионные болезни. Имеется сообщение о развитии болезни типа скрейпи у экспериментальных грызунов после введения им мозговой ткани двухлетней девочки с болезнью Олперса (детской прогрессирующей полиодистрофией) . Это единственное наблюдение, однако, не было подтверждено; сведений о мутациях гена PRNP при болезни Олперса нет.

 Уникальность прионов состоит в том, что их инфекционность связана не с ДНК или РНК, а с белком.

Генетическая несовместимость матери и плода

Болезни генетической несовместимости матери и плода начинают формироваться по причине иммунной реакции матери на антигены плода. Самым частым заболеванием этой группы является гемолитическая болезнь новорожденных (ГПН, ГБП), которая связана с несовместимостью по Rh-Ar малыша и матери. За последние несколько лет спектр ГПБ новорожденного изменился. С внедрением иммунопрофилактики резуса D заболевание из-за несовместимости ABO и других аллоантител стало основными причинами этого состояния.

Причины

Чтобы понять несовместимость матери и плода, необходимо проанализировать различные группы крови. Гены, которые человек наследуете от родителей, определяют группу крови. Существует четыре типа крови; A, B, AB и О. Каждый тип имеет свой собственный набор химических веществ, известных как антигены, поэтому тип A имеет антиген A, B— B, AB — А и B, O не содержит антигена. В период вынашивания малыша распад эритроцитов у плода может возникать, если типы крови матери и крохи несовместимы или разные типы крови вступают в прямой контакт друг с другом, образуя антитела.

ГБП является условием, при котором трансплацентарное прохождение материнских антител приводит к иммуногенному гемолизу эритроцитов плода / новорожденного. Причастные антитела могут быть природными (анти-А, анти-В) или иммунными, которые развиваются в результате следующих сенсибилизирующих событий: переливание или беременность.

Основной причиной ГПБ является несовместимость группы крови Rh между матерью и плодом. Чаще всего заболевание запускается антигеном D, хотя другие Rh-антигены, такие как c, C, E и e, также могут вызывать проблемы со здоровьем у ребенка.

Риск возникновения ГПБ в период беременности возникает, если мать имеет отрицательный резус-фактор, а плод унаследовал от отца такой аллель антиген (Аг+), которого нет у матери, например, плод унаследовал D-антиген.

Иммунный ответ женщины на эмбриональный антиген D — это продуцирование антител против него. Эти антитела обычно относятся к типу IgG, которые переносится через плаценту, и следовательно, проникают в эмбриональное кровообращение.

Менее распространенные причины ГПБ включают антитела, направленные против антигенов группы крови Kell, Kidd, Duffy, MNSs и др. На сегодняшний день антитела, направленные против групп крови P и Lewis, не связаны с гемолитической болезнью.

Конфликт

Значительные проблемы с несовместимостью АВО происходят в основном у младенцев, матери которых имеют тип крови O, и где ребенок — это тип крови А или В. У недоношенных детей больше шансов испытать серьезные проблемы из-за несовместимости ABO. В отличие от гемолитической болезни, когда у матери отрицательная группа крови, несовместимость ABO может возникать у первого ребенка, но не повторяется у последующих детей. Rh-сенсибилизация у плода редко наступает при одновременной АВ0 и Rh-несовместимости.

Так как угрозы для плода не существует, массовая диагностика АВО-конфликта у беременных не проводится. Лечение такое же, как при резус-конфликте.

Влияние ГПБ при резус-факторе, содержащем антигены D (C или E) Первоначально анти-D, образующаяся во время сенсибилизации у женщины, имеет тип IgM, который не может пересечь плаценту. При последующих беременностях повторное столкновение с антигеном Rh D стимулирует быстрое продуцирование IgG анти-D антитела, которое переносится через плаценту и проникает в кровообращение плода.

Как только в эмбриональном кровообращении анти-D антитела прикрепляются к антигенам Rh D, обнаруженным на эмбриональных эритроцитах, начинается их уничтожение.

Красные кровяные клетки разрушаются быстрее, чем обычно, что может привести к следующим состояниям:

• анемия;

• гипербилирубинемия;

• водянка плода;

• ядерная желтуха;

• неонатальная желтуха, обусловленная чрезмерным гемолизом.

Кроме того, возможен летальный исход. Чтобы улучшить вероятность рождения здорового ребенка, важно провести комплексное обследование матери, изучить совместимость матери и плода.

Скорость гемолиза (разрушения эритроцитов) определяет, является ли характер ГПБ легким, умеренным или тяжелым. В легких случаях небольшое увеличение скорости гемолиза переносится плодом. При рождении симптомы включают легкую анемию и желтуху, оба состояния могут не потребовать лечения и самостоятельно пройти.

В случаях, когда наблюдается больший рост скорости гемолиза, уровень билирубина может оставаться низким во время беременности из-за способности плаценты удалять билирубин из кровообращения плода. Однако после рождения незрелая печень новорожденного неспособна метаболизировать увеличенное количество желчного пигмента, накапливающегося в крови, а затем в тканях, окрашивая их в желтый цвет. В течение первых суток после рождения малыша уровень билирубина может резко возрасти.

Если уровень продолжает расти, билирубин попадает в мозг, что приводит к гипербилирубинемической токсической энцефалопатии. Несвоевременно оказанная медицинская помощь приведет к уплотнению ткани, маляции, воспалительному процессу в мозгу плода или формированию опухолей.

На фоне уплотнения ткани в будущем у ребенка появятся проблемы с сердцем, будет постоянная нехватка кислорода, а также риск возникновения анемии.

Еще более быстрое и продолжительное разрушение эритроцитов приводит к тяжелой анемии у плода. Печень, селезенка и другие органы увеличивают производство эритроцитов, чтобы компенсировать их потерю. В результате у еще нерожденного ребенка происходит увеличение печени и селезенки (гепатоспленомегалия). Незрелые эритроциты (эритробласты) проникают в кровоток, что приводит к эритробластозу плода. Это состояние обычно приводит к смерти, как в утробе матери, так и вскоре после рождения.

Диагностика

Для обнаружения ГПБ необходимо идентифицировать присутствие IgG в материнской крови. Поэтому используется тест Кумбса. Прямая проба обнаруживает материнские антитела, прикрепленные к поверхности эмбриональных эритроцитов.

Непрямой тест Кумбса обнаруживает антитела в сыворотке матери. Благодаря такой пробе врачам удается определить, совпадает ли кровь матери с биологическим материалом плода. Обнаружив материнские анти-D антитела, можно провести лечение, чтобы предотвратить или ограничить тяжесть ГПБ.

Признаки ГПБ у плода выявляются с 18–20 недели. Начиная с этого времени проводят диагностику гемолитической болезни ребенка. Она заключается в выполнении следующих исследований:

• Ультразвук. Тест показывает увеличенные органы.

• Амниоцентез проводится для проверки количества билирубина в амниотической жидкости. Иглу помещают в брюшную и маточную стенку, она переходит в амниотический мешок. Производят забор образца околоплодных вод.

• Чрескожный сбор пуповинной крови. Образец крови берется из пуповины ребенка. Лаборант проверяет ее на наличие антител, билирубина и анемии. Это делается для того, чтобы проверить, нуждается ребенок в переливании крови.

• Также проводят фотоэлектроколориметрию.

Тест определяет величину оптической плотности билирубина. Полученные значения интерпретируют согласно шкале Лили.

Лечение

При обнаружении ГПБ у плода потребуется проведение внутриматочного переливания крови. Внутрисосудистое введение цельной крови или ее компонентов от донора реципиенту проводится при среднетяжелой и тяжелой анемии. Гемотрансфузия позволяет продлить срок вынашивания плода и снизить риск возникновения отечности у крохи в утробе матери. Возможно, понадобится несколько переливаний.

После рождения малыша лечение может состоять из:

• переливания крови;

• введения внутривенных жидкостей, если у ребенка низкое кровяное давление;

• светолечения — помогает избавиться от лишнего билирубина;

• возможно, понадобится кислород, чтобы ребенок легче дышал.

Врачи должны ежедневно контролировать уровень Hb, Ht и билирубина, проводить коррекцию лечения, а также выполнять коррекцию метаболических нарушений.