Горбунова В.Н., Савельева-Васильева Е.А., Красильников В.В. Молекулярная неврология. Заболевания нервно-мышечной системы

Подождите немного. Документ загружается.

результате введения в ранние зародыши З'-нетранслируе-

мой области DMPK с более длинным повтором, состоящим

из 162 триплетов. Для этих линий характерны также эф-

фекты, связанные с родительской передачей мутантного

аллеля и нарушением сегрегации. Половые и межлиней-

ные различия в мутационной активности указывают на су-

ществование в геноме человека dsn trans-действующих

генетических элементов, модулирующих устойчивость этой

области. Показано, что соматическая нестабильность CTG-

повтора увеличивается с возрастом трансгенных живот-

ных, но не зависит от тканеспецифического уровня транс-

крипции любого из трех генов — Dmahp, Dmpk и Dmr-n9, а

также не зависит от пролиферативной способности различ-

ных тканей (Lia et al., 1998).

b) Врожденная миотония Томсена (MIM: 160800),

болезнь Беккера (MIM: 255700)

Врожденная миотония Томсена — относительно ред-

кое заболевание, встречающееся с частотой 0.3—0.7 на

100 000. Начальные симптомы болезни могут относиться

как к раннему детству (1—3 года), так и к школьному воз-

расту (8—10 лет). Нередко начальные признаки болезни

просматриваются родителями ребенка, так как он не все-

гда может ощутить недостаток своей моторики. К ранним

симптомам относится болезненное сведение икроножных

мышц при охлаждении и мышечной нагрузке. Первыми

страдают мышцы нижних конечностей, затем к ним присо-

единяются верхние, могут вовлекаться в процесс жеватель-

ные мышцы, мышцы языка, шеи. Весьма специфичен симп-

том повышенной мышечной механической возбудимости:

миотонический «ровик», который возникает в мышце при

нанесении удара молоточком. Особенно хорошо феномен

«ровика» выражен при ударе молоточком по мышцам язы-

ка. Своеобразен внешний вид больного, обусловленный хо-

рошо развитой мышечной системой, что придает телосло-

жению черты атлетического. При этом у больных опреде-

181

ляется мышечная слабость. Сухожильные рефлексы обыч-

но снижены, может наблюдаться их миотоническая харак-

теристика. Течение заболевания медленно прогрессирую-

щее. Больные приспосабливаются к своему дефекту и при

правильной профессиональной ориентации приобретают

специальность и социально адаптируются. Витальный про-

гноз благоприятный.

Врожденная миотония включает аутосомно-доминант-

ную форму — болезнь Томсена, и аутосомно-рецессивную

форму — болезнь Беккера. Согласно классификации Бекке-

ра, выделяют пять различных типов доминантных миотоний

(Becker, 1977). Тип I — классическая болезнь Томсена. Тип II

характеризуется мышечными болями и флюктуирующим те-

чением. При типе III заметна миотоническая чувствительность

к холоду, особенно круговой мышцы глаза и круговой мышцы

рта. Эта форма отличается от врожденной парамиотонии от-

сутствием холод-индуцируемого паралича. Тип IV характери-

зуется промежуточным течением и меньшей вовлеченнос-

тью мышц лица. Тип V — изолированная перкуссионная мио-

тония языка. Считается, что рецессивная форма врожден-

ной миотоний — болезнь Беккера, встречается чаще и про-

текает тяжелее, чем форма Томсена. Как правило, эта фор-

ма диагностируется в возрасте 4—12 лет, причем у мальчи-

ков еще позднее — до 18 лет. Болезнь дебютирует с пораже-

ния мышц нижних конечностей, достигая через несколько лет

верхних конечностей, мышц лица, включая жевательную му-

скулатуру. Чувствительность по отношению к холоду менее

выражена, чем при доминантной форме заболевания.

Описание генетической линии мышей ard, являющей-

ся естественной моделью врожденной миотоний, способ-

ствовало идентификации гена человека, ответственного за

миотонию Томсена. Оказалось, что у мутантных мышей от-

сутствует мембранный белок мышц, выполняющий функ-

ции хлорного канала. Примечательно, что и у пациентов с

врожденной миотонией значительно снижена хлорная про-

водимость в сарколемме биоптатов межреберных мышц.

182

Ген, кодирующий главный хлорный канал скелетных мышц

млекопитающих, был клонирован в 1991 году (Steinmeyer

et al., 1991а). У мышей ген хлорного канала С1с-1 локали-

зован в хромосоме 6 в районе, синтенном области 7q31-

q35 генома человека. Показано, что в линии ard произош-

ло разрушение мышиного гена С1с-1 в результате внедре-

ния в кодирующую область транспозоно-подобного элемен-

та семейства ETn (Steinmeyer et al., 1991b). Таким обра-

зом, было доказано, что дефект хлорного канала мышц

является первичным в патогенезе данной формы миото-

нии у мышей. Вслед за этим, по гомологии с геном главно-

го хлорного канала скелетных мышц крысы, из экспресси-

онной библиотеки мышц человека был изолирован кДНК-

овый клон, содержащий около 80% кодирующей последо-

вательности соответствующего гена человека — CLC1 (С!

channel 1) (Koch et al., 1992). Методом соматической гиб-

ридизации ген CLC1 был картирован в области 7q32-qter.

С учетом описанных выше обстоятельств был выпол-

нен анализ сцепления врожденной миотонии в семьях с

доминантной и рецессивной формами заболевания с вы-

сокополиморфными динуклеотидными повторами гена Т-

клеточного рецептора В (TCRB), локализованного в длин-

ном плече хромосомы 7 (Adballa et al., 1992). Оказалось,

что оба мутантных гена THD (Thomsen disease) и MCR

(myotonia congenita, recessive), ответственных за форму

Томсена и Беккера соответственно, картируются в том же

районе 7q31, где расположен гена муковисцидоза — CFTR.

Ген CFTR кодирует белок, также являющийся хлорным ка-

налом. Этот белок участвует в регуляции хлорного потока

через апикальные мембраны эпителиальных клеток. Од-

нако было показано, что миотония Томсена и Беккера не

связаны с мутациями в гене CFTR. Этот ген расположен

по отношению к генам THD и MCR на расстоянии более

24 сМ. В настоящее время можно считать доказанным, что

обе формы заболевания являются аллельными варианта-

ми и обусловлены мутациями в гене хлорного канала ске-

183

летных мышц — CLC1. При рецессивных формах функция

этого хлорного канала полностью иьактивирована. Доми-

нантный эффект мутаций при болезни Томсена обьясняет-

ся гомомультимерной структурой канала, при которой субъ-

единица, кодируемая мутантным аллелем, связывается с

функциональной субъединицей, кодируемой нормальным

аллелем, и таким образом ее инактивирует.

В 15% хромосом пациентов с болезнью Беккера об-

наруживается миссенс-мутация в гене CLC1, вызванная

T-G трансверсией и сопровождающаяся заменой фенила-

ланина на цистеин в трансмембранном домене D8 хлорно-

го канала. Эта мутация может быть легко диагностирова-

на методом рестрикционного анализа (Koch et al., 1993).

Описаны и другие рецессивные миссенс-мутации в гене

CLC1 — V236L, G285E, I556N (Kubisch et al., 1998). При

болезни Томсена также были идентифицированы миссенс-

мутации в гене CLC1. Первая из HVX — G-A транзиция,

сопровождающаяся заменой глицина на глютаминовую

кислоту в 180 позиции белка (George et al. 1993). Во всех

известных белках, функционирующих как хлорные каналы,

положение этого глицина консервативно, что указывает на

его функциональную значимость. Затем была описана це-

лая серия других доминантных миссенс-мутации — V286A,

F307S, А313Т (Kubisch et al., 1998).

Анализ экспрессии мутаций на модельной системе

Xenopus показал, что доминантные мутации сдвигают воль-

таж-зависимость хлорного канала в сторону положитель-

ных потенциалов. Подобный сдвиг сохраняется и для гете-

ромерных каналов, образующихся из мутантных и нормаль-

ных субъединиц и присутствующих у пациентов с болезнью

Томсена. Этим и объясняется доминантно-негативный эф-

фект подобных мутаций. Рецессивные мутации также сдви-

гают чувствительность хлорного канала в сторону положи-

тельных значений. Однако в этом случае при ко-экспрес-

сии в системе in vitro мутантных и нормальных аллелей гена

CLC1 подобного сдвига в работе хлорных каналов не на-

184

блюдается. Таким образом, вольтаж-зависимость гетеро-

мерных хлорных каналов далеко не всегда занимает про-

межуточное положение между значениями, характерны-

ми для соответствующих гомомерных каналов, и это хоро-

шо коррелирует с уровнем пенетрантности и характером

наследования различных форм врожденных миотонии.

2.3. Периодические параличи

Периодические параличи представляют собой группу

наследственных заболеваний, обусловленных мутациями в

генах вольтаж-зависимых ионных каналов.

а) Периодический паралич II, гиперкалиемического

типа (MIM: 170500; 168300; 168350; 170600)

Гиперкалиемическая форма пароксизмальной миопле-

гии возникает при повышении уровня сывороточного калия.

Начало заболевания относится к первому пятилетию жизни.

Приступам мышечной слабости могут предшествовать ощу-

щения тяжести в конечностях. Пароксизм миоплегии разви-

вается в течение нескольких минут и длится на протяжении

30 минут. Более продолжительные приступы встречаются

редко. В миоплегический синдром может включаться мими-

ческая и артикуляционная мускулатура. В отличие от гипо-

калиемического пароксизма, при гиперкалиемическом при-

ступы возникают днем. Голодание, переохлаждение, физи-

ческое переутомление способствуют возникновению мио-

плегии. Провоцировать приступ может прием внутрь раство-

ра хлористого калия. В редких случаях уровень экстракле-

точного калия поднимается настолько высоко, что могут воз-

никнуть кардиологические проблемы. Частота приступов сни-

жается у пациентов, достигших 35—40-летнего возраста. Вы-

деляют три типа адинамического эпизода: в комбинации с

миотонией, без каких-либо признаков миотонии и в комби-

нации с парамиотонией. Ранее последнюю форму обознача-

ли в качестве самостоятельной нозологической единицы —

185

врожденной парамиотонии Эйленбурга. В тяжелых случаях

продолжительность эпизодов параличей может достигать

нескольких месяцев. При снижении частоты параличей на-

блюдается тенденция к прогрессирующей миопатии.

В опытах in vitro было показано, что небольшое увели-

чение содержания внеклеточного калия может оказывать

триггерный эффект на тетродотоксин-чувствительный натри-

евый канал в дефектных мышцах больных, страдающих ги-

перкалиемическими параличами в сочетании с миотонией

(Lehmann-Horn et al., 1987). В норме эти концентрации калия

могут быть недостаточны для переключения канала. Ген аль-

фа-субъединицы мышечного натриевого канала взрослых

SCN4A— (sodium channel 4 alpha) картирован в длинном пле-

че хромосомы 17 в области 17q23.1-q25.3 (Fontaine etal., 1990;

George et al., 1991). Он распределен на площади в 35 кб ге-

номной ДНК и кодирует белок размером в 1836 аминокислот

(Wang et al., 1992; George et al., 1992).

При генетическом анализе семей с гиперкалиемиче-

скими параличами было показано тесное сцепление, а чаще

полное отсутствие рекомбинации, между мутантным геном

HYPP (hyperkalemic geriodic paralysis) и ДНК-маркерами,

расположенными в непосредственной близости или внут-

ри гена SCN4A(Ptacek et al., 1991; 1992; Koch et al., 1991;

McClatchey et al., 1992). Подтверждением того, что гипер-

калиемические периодические параличи и врожденная

парамиотония Эйленбурга являются аллельными заболе-

ваниями, обусловленными генетическими нарушениями

работы натриевого канала мышц, явилась молекулярная

идентификация мутаций в гене SCN4A. В настоящее вре-

мя у пациентов с гиперкалиемическими параличами иден-

тифицированы 4 различные миссенс-мутации в гене

SCN4A, две из которых — Т704М и M1592V, по-видимому,

являются мажорными (Ptaceketal., 1991; McClatchey et al.,

1992; Feero et al., 1993). Кроме того, описано 10 миссенс-

мутации у пациентов с парамиотонией Эйленбурга и все

186

они приводят к заменам аминокислот либо в четвертом

домене белка, либо в области между шестым сегментом

третьего домена и четвертым доменом (Lehmann-Horn et

al., 1993). Интересно отметить, что мутации в гене SCN4A,

идентифицированные при холод-индуцируемой врожденной

парамиотонии, являются первыми температур-чувствитель-

ными мутациями у человека, описанными на молекуляр-

ном уровне.

Врожденную парамиотонию без холод-индуцируемых

параличей также выделяли раньше в самостоятельную

группу. Однако обнаружение у подобных пациентов из Гер-

мании однотипной миссенс-мутации в гене SCN4A—V1293I

явилось доказательством аллельной природы данной фор-

мы заболевания, парамиотонии Эйленбурга и гиперкалие-

мической пароксизмальной миоплегии (Koch et al., 1995).

Аллельными вариантами являются также атипичные не

холод-индуцируемые миотонии — флюктуирующая, перма-

нентная и ацетозольамид-чувствительная, так как при каж-

дом из этих заболеваний описаны различные миссенс-му-

тации в гене SCN4A. Недавно показано, что некоторые

формы гипокалиемических периодических параличей так-

же могут быть аллельными вариантами гиперкалиемичес-

кой пароксизмальной миоплегии (Bulman, 1997). Таким

образом, различные мутации в одном и том же гене SCN4A

могут быть причиной развития семи клинически самосто-

ятельных форм гипери гипокалиемической пароксизмаль-

ной миоплегии, парамиотонии и миотонии. На рис. 21 по-

казана локализация идентифицированных у пациентов с

перечисленными выше типами заболеваний миссенс-му-

таций в гене SCN4A, приводящих к аминокислотным заме-

нам в различных доменах натриевого канала мышц. Моле-

кулярный анализ причин наблюдаемой фенотипической

изменчивости является основой для физиологического

анализа функционирования данного ионного канала.

187

Рис. 21. Распределение мутаций в альфа-субъединице

натриевого канала скелетных мышц при различных формах

наследственных параличей и парамиотоний

Имеется аутентичная модель гиперкалиемического

периодического паралича на определенной породе лоша-

дей (Quarter), одним из определяющих свойств которых

является гипертрофия мускулатуры. При этом описана

миссенс-мутация в гомологичном гене натриевого канала

мышц, частота которой среди данной породы лошадей до-

стигает 30% (Rudolph et al., 1992).

б) Периодический паралич I, гипокалиемического

типа (MIM: 170400)

Наиболее часто встречается гипокалиемическая па-

роксизмальная миоплегия или гипокалиемический перио-

дический паралич. Начало заболевания колеблется от 3 до

20 лет, чаще это второе десятилетие жизни. Приступы ми-

188

оплегии обычно возникают утром или ночью. Проснувшись,

больной не в состоянии совершить активное движение.

Реже плегия носит характер не общий, а гемипаретичес-

кий, то есть имеет место очаговая слабость. Парезы носят

признаки периферических. Снижается мышечный тонус,

угасают глубокие рефлексы. Чувствительность не претер-

певает каких-либо нарушений. Длительность миоплегии

от нескольких часов до 3—4 суток. Сознание никогда

не утрачивается. Выход из миоплегии происходит посте-

пенно, начиная с дистальных отделов конечностей. В

качестве факторов, провоцирующих пароксизм гипока-

лиемической миоплегии, называют прием обильной

пищи, богатой углеводами, переохлаждение, физичес-

кие нагрузки. Для мужчин характерна полная пенетрант-

ность, тогда как вероятность проявления заболевания

у женщин составляет лишь 50%.

Анализ сцепления мутантного гена с микросателлит-

ными ДНК-маркерами, проведенный в семьях различного

этнического происхождения с гипокалиемическим перио-

дическим параличом, позволил локализовать ген НОКРР

(hypokalemic periodic garalysis) в длинном плече хромосо-

мы 1 в области 1q31-q32 (Fontaine et al., 1994). В этой же

районе расположен ген CACNL1 A3 (Са cannal, type LJ_, alpha

3), кодирующий альфа-субъединицу дигидропиридин-чувст-

вительного кальциевого канала скелетных мышц. Предпо-

ложение об идентичности генов НОКРР и CACNL1A3 на-

шло подтверждение при обнаружении у пациентов с гипо-

калиемической пароксизмальной миоплегией трех различ-

ных миссенс-мутаций в гене CACNL1A3 (Ptaceket al., 1994;

Jurkat-Rott et al., 1994). Однако не во всех семьях с гипо-

калиемическим периодическим параличом прослеживает-

ся сцепление мутантного гена с маркерами длинного пле-

ча хромосомы 1 (Plassart et al., 1994). Как уже указыва-

лось, в одной из семей обнаружена новая миссенс-мута-

ция в гене SCN4A, затрагивающая высококонсервативный

остаток в вольтаж-чувствительном сегменте S4 альфа-субъ-

189

единицы натриевого канала скелетных мышц (Bulman,

1997). Таким образом, некоторые формы этого заболева-

ния могут быть аллельными вариантами гиперкалиемиче-

ской пароксизмальной миоплегии.

в) Периодический паралич III,

нормокалиемического типа (MIM: 170600)

Нормокалиемическая форма миоплегии начинается в

первом десятилетии жизни. Тяжесть миоплегического паро-

ксизма весьма вариабельна, включение при пароксизме

жевательной и мимической мускулатуры непостоянно. Уро-

вень калия в сыворотке крови во время приступа миопле-

гии, до и после него не отклоняется от нормы. Клиническая

картина характеризуется довольно типичными миоплегичес-

кими пароксизмами, длительность которых составляет от

нескольких часов до нескольких недель. При электронно-ми-

кроскопическом анализе скелетных мышц больных наблю-

дается расширение саркоплазматического ретикулума. Дан-

ная форма является наиболее редкой. Наследуется заболе-

вание по аутосомно-доминантному типу. Локализация мутант-

ного гена пока неизвестна.