Ваш регион

Москва

&nbps;
 
Страницы: 1 2 3 4
 

Муковисцидоз. Достижения и проблемы на современном этапе

Н.И. Капранов, Каширская Н.Ю., Петрова Н.В.

Напечатано в журнале "Медицинская генетика" - 2004. - №9. - С.398-412.

ГУ МГНЦ РАМН, Москва

Резюме: Муковисцидоз (МВ) - одно из наиболее распространенных летальных наследственных заболеваний лиц белой расы. Причиной МВ являются мутации гена, который обозначается как муковисцидозный трансмембранный регулятор проводимости (МВТР). Ген МВТР контролирует секреторные процессы через механизмы, которые пока изучены недостаточно. Секреты экзокринных желез сгущаются, что приводит к развитию мультисистемного заболевания (с поражением бронхолегочной системы, системы пищеварения, в первую очередь поджелудочной железы и печени, репродуктивной системы) и, в результате, к преждевременной гибели. Благодаря более агрессивным методикам терапии за последние несколько десятилетий медиана возраста выживания больных МВ в развитых странах превысила уровень 30 лет (25 лет в России). В данной публикации подробно обсуждаются и анализируются генетические аспекты проявления заболевания, а также современные научные и клинические подходы к терапии муковисцидоза, которые не только позволят увеличить продолжительность жизни данного контингента больных, но и улучшить ее качество.

Введение

Муковисцидоз (МВ) - одно из наиболее частых моногенно наследуемых заболеваний с полиорганнной манифестацией. Эта патология приобретает в последние годы важную медико-социальную значимость в нашей стране, что можно связать с одной стороны с низкой продолжительностью жизни больных (до 40 лет), ранней инвалидизацией, необходимостью постоянного проведения лечебных мероприятий и диспансерного наблюдения, проблемами выявления и диагностики, полимедикаментозным лечением данного контингента больных, дороговизной жизненно-важных медикаментов, обязательностью обучающих программ, а с другой стороны со значительным прогрессом как в области ранней, вплоть до пренатальной, диагностики, так и, особенно, в терапии, включая генную инженерию [1, 6, 21, 25].

В развитых странах в последние годы отмечается рост числа больных МВ подросткового, юношеского возраста и взрослых, что свидетельствует о постепенной его трансформации из, безусловно, фатального заболевания детского возраста в хроническую патологию взрослых.

Частота МВ колеблется среди представителей европеоидов от 1:600 до 1:12000 новорожденных, в США число больных МВ превышает 30000, в том числе взрослых около 50%, а в странах Западной Европы больных МВ - более 35000. В Российском центре МВ на учете состоит 1600 больных, при этом процент взрослых в настоящее время не превышает 12%. Наши ориентировочные расчеты показывают, что число больных МВ в РФ должно быть около 8000. Средняя продолжительность жизни этих больных в развитых странах равнялась в 1969 году 14 годам, в 1990 - 28 лет, в 1996 году - 31 год, в 2000 - 32 года, в РФ она была в 1997 году 16 лет, а в 2001 году - 24 года [1]. В настоящее время обсуждается вопрос о создании методик мониторирования процессов старения, обработки клинической, антропометрической, генетической и другой информации, позволяющих предотвращать и лечить болезни пожилого возраста, которые осложняют течение МВ.

В последнее десятилетие достигнут колоссальный успех в области генетических исследований МВ. Это очень важно не только в перспективе его генной терапии, но и возможности первичной профилактики, то есть предупреждения рождения больного MB в перспективных и информативных семьях, что в настоящее время может быть гарантировано практически в 100% случаев. Эффективная дородовая ДНК-диагностика МВ осуществляется в Москве, Санкт-Петербурге, Ростове-на-Дону, Томске, Уфе. Кроме того, безусловно, ДНК-обследование помогает в дифференциальной диагностике сложных форм MB, определении характера течения болезни и, наконец, возможности новых этиопатогенетических подходов к ее лечению [3, 5, 6].

Генетика

Ген CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator - муковисцидозный трансмембранный регулятор проводимости) был идентифицирован в 1989г. в результате генетического анализа и позиционного клонирования. Ген CFTR человека расположен на длинном плече хромосомы 7 в области q31, имеет протяженность около 250 т. п. н. и включает 27 экзонов. CFTR относится к суперсемейству АТФ-связывающих протеинов и является трансмембранным белком, располагающимся на поверхности большинства эпителиальных клеток и функционирующим как цАМФ-зависимый хлорный канал. CFTR также участвует в других процессах, таких как регуляция других ионных каналов и мембранный транспорт. CFTR состоит из двух мембран-связанных доменов (MSD1 и MSD2), двух нуклеотид-связывающих доменов (NBD1 и NBD2) и центрального, внутриклеточного регуляторного домена (R домен) с многочисленными сайтами фосфорилирования.

На сегодняшний день выявлено более 1200 мутаций гена, ответственных за развитие симптомов MB, из которых большинство являются редкими или даже уникальными [3, 44]. Проведенные в 1989-2000гг мультицентровые исследования с участием отечественных ученых (Н.И.Капранов, Е.К.Гинтер, В.С.Баранов) охватили 17 стран Центральной и Восточной Европы, включая Россию. В результате этих исследований определены спектры и частоты МВ мутаций, характерные для этих стран, выявлены 33 частые мутации в гене CFTR. Наиболее распространенной мутацией является делеция трех нуклеотидов в 10 экзоне, приводящая к потере остатка фенилаланина в 508 положении молекулы белка (F508del). Относительная доля этой мутации составляет около 66% всех МВ хромосом обследованных в мире, около 45% всех больных МВ являются гомозиготами по мутации F508del. Несколько мутаций являются частыми в определенных популяциях: W1282X у евреев-ашкенази, 2143delT в Германии, Y122X в Исландии, T338I в Сардинии, а 2183AA>G и R1162X в Северо-восточной Италии [3]. В России наиболее часто встречаются следующие МВ мутации: F508del (52%), CFTRdele2,3(21kb) (6,3%), N1303K (2,4%), 2184insA (1,8%). 2143delT (2,0%), W1282X (2,7%), G542X (1,9%), 3849+10kbC-T (1,5%), R334W (0,7%), S1196X (0,5%) (Табл. 1), но общая доля МВ мутаций, идентифицированных у российских больных, составляет всего около 75% всех обследованных мутантных хромосом.

Влияние специфической CFTR мутации на тяжесть заболевания зависит от различных факторов таких, как тип мутации (миссенс-мутации, делеционный сдвиг рамки и т.д.), воздействия мутации на структуру и функцию (класс мутации) и положения мутации внутри гена (локализация в функциональных или структурных регионах). Наличие других генетических вариантов внутри одного и того же аллеля также может значительно влиять на фенотипическое проявление, как, например, в случае с мутацией R117H [44].

Мутации гена CFTR можно подразделить на пять или шесть общих классов в зависимости от типа известного или предполагаемого молекулярного нарушения (таблица 2) [40, 42, 44]. Мутации, результатом которых является нарушение транскрипции мРНК (класс I), приводят к синтезу нефункционального протеина и эквивалентны "нуль"-мутациям. Это нонсенс-мутации, мутации сдвига рамки вследствие делеций или инсерций и мутации, приводящие к альтернативному сплайсингу.

Частота некоторых мутаций этой группы превышает 2% среди МВ хромосом во многих обследованных популяциях: W1282X, R553X и G542X. Мутации класса II характеризуются нарушением процессинга или транспорта CFTR белка,

что приводит к деградации молекул в эндоплазматическом ретикулуме: молекула белка не достигает эпителиальной мембраны. Самой распространенной мутацией этого типа является мутация F508del, обнаруживаемая в 70-80% МВ хромосом в Северной Европе и Америке и в 50-55% МВ хромосом в Южной Европе и Италии. Мутации класса III нарушают регуляторные домены CFTR белка. К этому типу относится мутация G551D, распространенная в Северной Европе.

В результате мутаций III класса, приводящих к дефектной активации белковых молекул вследствие нарушений связывания АТФ или гидролиза в нуклеотид-связывающих доменах (NBD), на клеточной мембране образуется нормальное количество нефункционального белка CFTR. Мутации класса IV изменяют ионную проводимость хлорного канала и таким образом уменьшают время открытия каналов и ионный поток. Большинство мутаций класса 4 - это миссенс-мутации. Мутации IV класса, как R117H и R347P, нарушают функцию проведения хлора и ассоциированы с пониженной остаточной функцией белка МВТР. К классу V относятся мутации, которые приводят к снижению уровня нормальной мРНК или нормального функционального белка вследствие нарушения сплайсинга, открытия криптических сайтов или снижения уровня транспорта молекул белка МВТР. Например, это полиморфизм IVS8polyT, в случае аллеля 5T количество мРНК, образованной в результате альтернативного сплайсинга варьирует в пределах от 5-90% и данный аллель рассматривается как мутация. Мутация 3849+10kbC-T приводит к образованию скрытого сайта инициации, в результате синтезируется мРНК с дополнительным экзоном, кодирующим 38 аминокислотных остатков. Некоторые мутации могут нарушать регуляторное действие, которое CFTR оказывает на другие ионные каналы клетки (мутации класса VI).

Таким образом, мутации разных классов оказывают разные эффекты на белок CFTR. В общем, мутации I-III классов гораздо более серьезно нарушают функцию CFTR, чем мутации IV или V классов, и ассоциированы с классическим МВ. Но следует отметить, что одна и та же мутация может быть связана более, чем с одним механизмом нарушения функции CFTR канала: так мутация G551D как мутация III класса нарушает активацию хлорного канала, а как мутация VI класса - свойства CFTR регулировать другие ионные каналы [25, 40, 42, 44].

Эти различия механизмов нарушения молекулярной функции CFTR в зависимости от типа мутации следует учитывать при разработке новейших терапевтических технологий, направленных на "остановку" патофизиологического процесса при MB на ранней стадии: ингаляционные аминогликозиды применяются при мутациях 1 класса, фенилбутират и циклопентинксантин - II класса, генестин - III класса и др. Подробнее об этих новых подходах к патогенетической коррекции основного дефекта при МВ будет сказано ниже.

Огромное количество CFTR мутаций, различное влияние этих мутаций на функцию белка и широкий спектр фенотипических проявлений стимулировали изучение корреляции между молекулярным дефектом в гене CFTR и клинической гетерогенностью заболевания. В ряде работ было показано, что наиболее тяжелая и ранняя манифестация наблюдается у больных - гомозигот по мутации F508del (частота которой, в среднем, по России составляет 53%) [4, 6]. Как показали наши наблюдения, больные, у которых отсутствует мутация F508del, отличаются наибольшим клиническим полиморфизмом, т.е. наряду с тяжелыми формами, ранней манифестацией и ранним неблагоприятным исходом, наблюдаются относительно благоприятные формы болезни, диагностируемые в старшем детском и подростковом возрастах. Изучение корреляции между генотипом и фенотипом, проведенное нами в течение последних 4-х лет, свидетельствует, что больные МВ с мутациями F508del, CFTRdele2,3(21kb), G542X, N1303K, W1282X имели более тяжелое течение с развитием ряда осложнений и обязательной внешнесекреторной недостаточностью поджелудочной железы.

Гомозиготы по мутации F508del, гетерозиготные компаунды по мутациям F508del и CFTRdele2,3(21kb) характеризовались ранней манифестацией, высокими уровнями хлоридов пота, наличием выраженной панкреатической недостаточности, тяжелым поражением бронхолегочной системы. Среди больных с МВ генотипом F508del/CFTRdele2,3(21kb) выявлялась более низкая частота высева P. aeruginosa (p<0,05) и более высокая встречаемость мекониального илеуса и желчнокаменной болезни по сравнению с гомозиготами по мутации F508del. При наличии мутации R334W выявлено относительно легкое течение заболевания, которое характеризовалось поздней манифестацией, отсутствием панкреатической недостаточности, медленным прогрессированием поражения бронхолегочной системы и без осложнений со стороны желудочно-кишечного тракта [8].

Недостаточность экзокринной функции поджелудочной железы наблюдается у 85-90% больных МВ. По данным Международного консорциума по муковисцидозу нарушение панкреатической функции у больных МВ тесно связано с CFTR генотипом [3]. Еще до клонирования гена CFTR было обнаружено, что сохранение функции поджелудочной железы ассоциировано со специфическими гаплотипами полиморфизмов, сцепленных с геном заболевания, у больных МВ [15, 20]. Тесная зависимость между CFTR генотипом и панкреатическим фенотипом подтверждена внутрисемейной конкордантностью панкреатического статуса в МВ семьях, у МВ сибсов и у МВ моногизиготных близнецов. Вскоре после клонирования гена МВТР конкордантность недостаточности функции поджелудочной железы была обнаружена практически у всех описанных МВ больных, гомозиготных по мутации F508del, подтверждая тесную связь между панкреатическим статусом и CFTR генотипом. Была идентифицирована группа мутаций, ассоциирующих обычно с сохранностью функции поджелудочной железы, и эти мутации определены, как "мягкие" в отношении статуса поджелудочной железы: G85E, G91R, R117H, E193K, P205S, R334W, T338I, R347P, R347L, R347H, R352Q, A455E, S492F, S459N, P574H, D579G, 711+5G>A, C866Y, F1052V, H1054D, R1066H, G1349D, 2789+5G>A, 3849+10kbC-T [20, 42]. Мягкие мутации - это обычно миссенс-мутации в экзонах 5, 7 и 17 в гене МВТР, приводящие к аминокислотной замене в первом и втором трансмембранных доменах (Табл. 3). "Мягкие" мутации обладают доминантным эффектом, т.к. они ассоциированы с остаточной экзокринной функцией и сохранностью поджелудочной железы даже у пациентов, несущих тяжелую мутацию во второй CFTR аллеле.

Муковисцидоз считают типичным моногенным, аутосомно-рецессивным генетическим заболеванием. Однако отсутствие прямой взаимосвязи между мутациями в CFTR гене и клиническими проявлениями заболевания предполагает, что серия факторы (отличные от CFTR гена) могут влиять на клиническую картину заболевания на уровне нарушения функции желудочно-кишечного тракта, дыхательной системы и печени.

Связь между легочными осложнениями и CFTR генотипом спорна. Несколько групп исследователей предполагают, что осложнения легких впрямую зависят от CFTR генотипа: 1) при миссенс-мутациях (R117H и A455E) развивается более легкое поражение легких; 2) больные МВ, гомозиготы по мутации F508del, и гетерозиготные компаундны по мутациям F508del и нонсенс-мутациям в регионах, кодирующих нуклеотид-связыващие домены (NBF), более чувствительны к инфекции P.aeruginosa и 3) все МВ больные, гомозиготные по F508del мутации, имеют тяжелые поражения легких [34].

Кроме того, обнаружено, что у МВ больных, имеющих мягкие мутации и сохранную функцию поджелудочной железы, наблюдается менее тяжелое поражение легких и риск колонизации P.aeruginosa у них ниже, что предполагает взаимосвязь между проявлением нарушений функции поджелудочной железы и функцией легких. Однако по данным других авторов характер поражения легких,

в отличие от характера поражения поджелудочной железы, впрямую не зависит от CFTR генотипа [15]. Дискордантность между степенью поражения легких и CFTR генотипом подтверждается рядом исследований. Во-первых, тяжесть патологических процессов в легких различается у больных с одинаковым генотипом, гомозиготных или гетерозиготных компаундов по мутации F508del. Во-вторых, степень поражения легких гетерогенна у МВ больных, гомозиготных по нонсенс-мутациям, хотя МВТР-мРНК не выявляется у этих больных в клетках легочного эпителия. Например, мягкое поражение легких наблюдалось у пациентов с нонсенс-мутациями такими как R553X и G542X. В то же время, у пациентов, гомозиготных по мутации W1282X, описано тяжелое поражение легких, также как и у больного, гомозиготного по нонсенс-мутации R1158X, а у компаундной гетерозиготы по мутации R1158X наблюдался мягкий фенотип [34]. Наконец, гетерогенность тяжести поражения легких описана у дизиготных близнецов и сибсов [11]. Эти данные свидетельствуют в пользу того, что тяжесть поражения легких может определяться также и действием других факторов, помимо CFTR фенотипа, т.е. факторами окружающей среды, чувствительностью к терапии и генетическими факторами, наследуемыми независимо от CFTR генотипа.

В последние два года многие группы занимались поисками кандидатных генов, модулирующих степень поражения легких. Для этого были исследованы полиморфные аллели различных генов: первоначальным объектом исследования были гены, вовлеченные в процессы локальной и адаптивной иммунологической защиты и воспаления.

Гены главного комплекса гистосовместимости (MHC) играют важную роль в иммунной защите и аллергической реакции. MHC гены класса II расцениваются как возможные модификаторы легочного фенотипа посредством воздействия на уровни специфичных IgE и степени чувствительности к хронической колонизации P.aeruginosa. Более тяжелое поражение легких связано с полиморфизмами, которые приводят к высокому уровню анти-P.aeruginosa IgG3 [34, 44]. Среди больных МВ высокая вероятность колонизации P.aeruginosa отмечена при DR7 аллеле, а низкая - при DR4 аллеле.

Фактор некроза опухолей ? (TNF-?) - потенциальный иммуномодулятор и провоспалительный цитокин. Полиморфизмы в гене TNF-?, по-видимому, имеют отношение к патогенезу различных аутоиммунных и инфекционных болезней. Двухаллельный полиморфизм (-308G>A) влияет на уровень транскрипции TNF-?. Более тяжелое поражение легких описано у больных МВ, имеющих аллель (-308 A), ассоциированный с высокой экспрессией TNF-? [7]. Этот аллель также ассоциирован с повышенным риском хронического бронхита у не-МВ больных. TNF-? ген расположен между локусами MHC класса I и MHC класса II, поэтому, наблюдаемая ассоциация может быть обусловлена неравновесием по сцеплению между аллелем TNF-? и аллелями системы MHC [23].

Тяжелое поражение легких у больных МВ обнаруживает ассоциацию с полиморфизмами в гене глутатион-S трансферазы М1, которые определяют низкий уровень фермента, вовлеченного в детоксикацию гидропероксидов, образующихся в результате оксидативного стресса. Идентифицированы три GSTM1 аллеля: GSTM1*A, GSTM1*B и GSTM1*0. Примерно от 40% до 65% людей гомозиготны по делеции целого гена (GSTM1*0) и, следовательно, у них не образуется протеин. Т.Э.Иващенко, Баранов В.С. с коллегами исследовали частоту аллеля GSTM1*0 у больных МВ и отметили значимую ассоциацию между гомозиготностью по нулевому аллелю и ранней манифестацией МВ, а также более тяжелым клиническим течением (низкие баллы по Швахману и более высокие показатели рентгенологического индекса грудной клетки по Криспину-Норману). Следует заметить, что GSTM1 экспрессируется в печени, и очень слабо синтезируется в легких [3].

 
 
Страницы: 1 2 3 4
 
 
 

Ваш комментарий

 
 
Задать вопрос
Самое популярное

Когда и как потерять девственность

Девственность и куриное яйцо. Какая между ними связь? А такая, что жители племени куаньяма, что живет на границе с Намибией, в древности лишали девочек девственности при помощи куриного яйца. Ненамно

Всё о температуре тела

Температура тела - комплексный показатель теплового состояния организма человека, отражающий сложные отношения между теплопродукцией (выработкой тепла) различных органов и тканей и теплообменом между

10 способов сбросить 5 кг

Небольшие изменения в питании и образе жизни помогут изменить ваш вес. Хотите сбросить лишние килограммы? Не переживайте, вам не придется морить себя голодом или делать изнурительные упражнения. Иссл

О насНаши клиентыРеклама медицинских центровМаркетинг для салонов красоты и SPA
Рейтинг Nedug.Ru - клиники Москвы, клиники Петербурга
© 2000-2021 Nedug.Ru. Информация на этом сайте не призвана заменить профессиональное медицинское обслуживание, консультации и диагностику. Если вы обнаружили у себя симптомы болезни или плохо себя чувствуете, то необходимо обратиться к врачу для получения дополнительных рекомендаций и лечения. Все замечания, пожелания и предложения присылайте на [email protected]