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

Подождите немного. Документ загружается.

с полом перонеальная амиотрофия Шарко-Мари-Тус сочета-

ется с наследуемой по тому же типу атаксией Фридрейха, а в

некоторых семьях и дополнительно с тугоухостью (Schmickel,

1986).

г) Болезнь Шарко-Мари-Тус, нейронального типа II

(MIM: 118210, 600882,158580, 601472)

Несмотря на клиническое сходство аутосомно-доми-

нантных гипертрофических (или аксональных) и нейрональ-

ных форм болезни Шарко-Мари-Тус, между ними, по-види-

мому, существуют фундаментальные различия, поскольку

гены СМТ2 не являются аллельными вариантами ни одного

из генов СМТ1, картированных к настоящему времени

(Hentatiet al., 1992). Из всех доминатно наследуемых форм

заболевания СМТ1 составляют около 60% и СМТ2 — около

20%. Болезнь Шарко-Мари-Тус второго типа является гене-

тически гетерогенной группой заболеваний, включающей

4 формы: A-D. Локус СМТ2Абыл картирован при генетичес-

ком анализе 6 больших семей с нейрональным типом болез-

ни Шарко-Мари-Тус (Ben Othmane et al., 1993a). Обнаруже-

ние сцепления заболевания с микросателлитными маркера-

ми дистального района короткого плеча хромосомы 1 позво-

лило определить наиболее вероятное место локализации гена

СМТ2А в районе 1р36-р35 между маркерами D1S244 и

D1S228. Второй локус СМТ2В картирован в длинном плече

хромосомы 3 в области 3q13-q22 (Kwon et al., 1995). Клини-

чески отличающаяся форма СМТ2С не связана с локусом

короткого плеча хромосомы 1 (СМТ2А), однако ген, ответст-

венный за эту форму болезни Шарко-Мари-Тус второго типа,

еще не картирован (Yoshioka et al., 1996).

Новая форма доминантной полинейропатии Шарко-

Мари-Тус второго типа описана в большой семье, насчиты-

вающей 38 членов, 14 из которых являлись больными

(lonasescu et al., 1996). Заболевание характеризуется отно-

сительно поздним дебютом: от 16 до 30 лет, более выражен-

ной слабостью верхних конечностей по сравнению с нижни-

ми, отсутствием или снижением сухожильных рефлексов и

медленным прогрессированием. Генетический анализ этой

семьи, выполненный с использованием 167 микросателлит-

ных маркеров, позволил картировать локус CMT2D в корот-

ком плече хромосомы 7 в области 7р14. Расстояние между

ближайшими фланкирующими маркерами D7S1808 и

D7S1806 составляет 6.8 сМ. В этом же цитогенетическом

интервале картируется семейство генов Т-клеточных гамма

рецепторов, которые являются наиболее вероятными канди-

датами для полинейропатий CMT2D. В коротком плече хро-

мосомы 7 картирован ген, ответственный за дистальную фор-

му спинальной мышечной атрофии с преимущественным во-

влечением верхних конечностей (Christodoulou et al., 1995).

Не исключено, что этот вариант дистальной полинейропатий

аллелен CMT2D.

Генетический анализ большой бельгийской семьи с ау-

тосомно-доминантной дистальной моторной полинейропати-

ей II типа и отсутствием электрофизиологических и нейропа-

тологийеских признаков сенсорных аномалий (дистальная

HMISTII) позволил картировать ген, ответственный за данную

форму заболевания, в длинном плече хромосомы 12 в обла-

сти 12q24 (Timmerman et al., 1996). Ближайшие фланкирую-

щие маркеры гена HMN II — D12S86 и D12S340 находятся на

расстоянии около 13 сМ друг от друга.

д) Нейропатия Шарко-Мари-Тус, тип IV (MIM: 214400;

601382; 601596)

Аутосомно-рецессивные формы болезни Шарко-Мари-

Тус встречаются значительно реже, чем доминантные или

сцепленные с полом. Считается, что доминантные формы

заболевания встречаются в 10 раз, а сцепленные с полом в

2-2.5 раза чаще, чем рецессивные (Skre, 1974). В общем слу-

чае при рецессивном наследовании болезнь носит более ге-

нерализованный характер, первые клинические симптомы

появляются раньше и носят значительно более выраженный

характер. Начало заболевания относится к возрасту 2—3 лет.

242

Симметричные парезы сперва отмечаются в нижних конеч-

ностях, затем через 1—2 года появляется слабость верхних

конечностей. Типичны парезы дистальных отделов ног и рук.

Первыми слабеют разгибатели стоп и пальцев. Меняется ходь-

ба, которая приобретает характер «степпажа». В руках так-

же страдают разгибатели кисти и пальцев рук. Парезы очень

рано сопровождаются эквиноварусными деформациями стоп.

Кисти и пальцы рук принимают положение сгибания. Атро-

фии стоп, кистей, голеней и предплечий становятся замет-

ными на ранних сроках болезни. Утрата глубоких рефлексов

начинается с дистальных отделов и в течение болезни рас-

пространяется в восходящем направлении. Расстройство чув-

ствительности вначале поверхностной, а затем и глубокой

происходит по полиневритическому типу. В клиническом и,

по-видимому, в генетическом отношении это неоднородная

группа заболеваний. В некоторых семьях тяжелая аутосом-

но-рецессивная невральная амиотрофия сочетается с врож-

денной нейросенсорной тугоухостью (Cornell et al., 1984), в

других — с атаксией и денторубральным тремором (Bouchard

et al., 1980). Чаще всего при рецессивном типе наследова-

ния болезнь протекает в форме тяжелой перонеальной мы-

шечной атрофии, не осложненной какими-либо дополнитель-

ными нарушениями — так называемый 4Атип полинейропа-

тии Шарко-Мари Туе. Некоторые клинически однородные ре-

цессивные формы болезни имеют большее распространение в

определенных генетических изолятах, особенно если там допу-

стимы родственные браки (Alan, 1939; Beighton et al., 1971).

При генетическом анализе большой тунисской семьи

с рецессивной нейропатией 4А типа обнаружено сцепле-

ние заболевания с генетическими маркерами длинного

плеча хромосомы 8 (Ben Othmane et al., 1993b). Наиболее

вероятный район локализации гена СМТ4А— 8q13-q21.1

(табл.12) и ближайший генетический ДНК-маркер —

D8S164. В этом же районе локализован ген РМР2, кодиру-

ющий белок 2 периферического миелина. По-видимому,

РМР2 является наиболее вероятным кандидатным геном

243

для СМТ4А. Генетический анализ, выполненный в другой

большой инбредной семье, насчитывающей 10 больных с

необычной аутосомно-рецессивной формой болезни Шар-

ко-Мари-Тус, сочетающейся с фокальным скручиванием

миелиновых оболочек, позволил картировать мутантный

ген — СМТ4В — в области 11q23 в 4-сМ интервале между

маркерами D11S1332 и D11S917 (Bolino et al., 1996). Еще

один ген — CMTND, связанный с подобной формой забо-

левания, был картирован в области 5q23-33. Этот резуль-

тат был получен при проведении генетического анализа с

использованием 200 микросателлитных (СА)п-маркеров в

большой алжирской семье с похожей формой болезни Шар-

ко-Мари-Тус (LeGuern et al., 1996). Интервал наиболее ве-

роятной локализации соответствующего кандидатного гена

также составляет 4 сМ, ближайшими маркерами являются

D5S658 и D5S402. Полученные данные являются основой

для идентификации методами позиционного клонирования

генов, ответственных за аутосомно-рецессивные формы

полинейропатией.

е) Наследственная сенсорная нейропатия, тип I

(MIM: 162400)

Аутосомно-доминантное заболевание, относящееся к

группе наследственных дегенерации с поражением чувстви-

тельных нейронов. Основными симптомами заболевания

являются множественные трофические язвы, нередко при-

водящие к ампутации пальцев. Болезнь развивается вслед-

ствие прогрессирующей дегенерации дорзальных корешков

ганглиев и двигательных нейронов, сопровождающейся по-

терей чувствительности дистальных сегментов конечностей,

особенно болевой и температурной. Позднее развивается

мышечная слабость, преимущественно в кистях и стопах с

варьирующей по степени нейросенсорной тугоухостью. Ти-

пичны хронические язвы, остеомиелит с отторжением кост-

ных фрагментов, в том числе метатарзальных костей. Дебют

обычно во второй декаде жизни или позднее.

244

При генетическом анализе 4 австралийских семей, в

которых прослежено наследование заболевания на протяже-

нии 2—4 поколений, обнаружено сцепление мутантного гена

HSN1 с микросателлитными маркерами длинного плеча хро-

мосомы 9 (Nicholson et al., 1996). В процессе этой работы

члены исследуемых родословных, в одной из которых насчи-

тывалось 67 человек, были протипированы по 127 высокопо-

лиморфным микросателлитным маркерам, распределенным

по всем аутосомам. Определение ближайших фланкирующих

маркеров — D9S318 и D9S176 позволило авторам отнести

ген HSN1 в область 9q22.1-q22.3. Локус D9S287 обнаружи-

вает максимальное сцепление с геном HSN1. Размер наибо-

лее вероятного интервала локализации гена составляет

4.9 сМ. Два фрагмента ДНК, полностью перекрывающие этот

интервал, клонированы в YAC-векторах. Все это является ос-

новой для позиционного клонирования и идентификации гена

HSN1.

3.4. Боковой амиатрофический склероз

(MIM: 105400)

1. Клиническая характеристика заболевания

Заболевание отличается своеобразным сочетанием

поражения периферического и центрального двигательного

невронов. Таким образом, клиническая картина складывает-

ся из мышечных атрофии, носящих системный характер при

наличии высоких сухожильных и периостальных рефлексов,

а также патологических стопных знаков. Боковой амиотро-

фический склероз начинается в среднем возрасте и носит

прогрессирующий характер. В зависимости от течения и кли-

нических проявлений различают: классическую форму с на-

чалом парезов верхних конечностей, параплегическую и

бульбарную. Патоморфологические исследования нервной

системы свидетельствуют об изменениях крупных моторных

клеток спинного мозга и их аналогов, расположенных в ство-

ле мозга — ядрах XII, X, VII пар черепных нервов и «склеро-

245

тических» изменениях пирамидных путей в боковых столбах

спинного мозга. Это основные точки приложения патологи-

ческого процесса, но не единственные. Находят изменения

в области задних продольных пучков, в коре различных от-

делов мозга, ядрах головных нервов и др. Клетки коры атро-

фируются, гибнут и превращаются в «клетки-тени». Это ка-

сается клеток 3 и 5-го слоев, страдают и крупные клетки пе-

редних рогов спинного мозга. Изменения находят в вегета-

тивных центрах ствола и спинного мозга. Измененными ока-

зываются и оболочки сосудов головного мозга. Мышечные

атрофии носят системный характер, их сопровождают фас-

цикуляции, которые можно выявить и в сохранных мышеч-

ных группах. Атрофии начинаются с дистальных отделов ко-

нечностей. В дебюте заболевания парезы преобладают над

атрофиями. Характерно преобладание слабости в разгиба-

телях по сравнению со сгибателями. В терминальной стадии

в процесс вовлекаются все мышечные группы и, что особен-

но трагично, дыхательная мускулатура. Больные погибают от

расстройств дыхания спинального характера. Поражение

пирамидной системы находит свое выражение в появлении

мышечной гипертонии, ригидности мышц, клонуса стоп, па-

тологических стопных рефлексов. Сухожильные и периосталь-

ные рефлексы повышаются. Таким образом, клиническая

картина характеризуется парадоксальным сочетанием мы-

шечных атрофии, фасцикуляций и патологически повышен-

ных глубоких рефлексов. Типично повышение нижнечелюст-

ного рефлекса. Весьма характерны мышечные спазмы типа

crampi. В зависимости от формы бокового амиотрофическо-

го склероза меняется клиническая картина. Особенно отли-

чается бульбарная форма. Процесс в этом случае локализу-

ется в нижней части мозгового ствола. В первую очередь

страдают ядерные структуры: нарушается речь от дизартрии

до анартрии, появляются атрофии и фибрилляции мышц язы-

ка, затрудняется глотание, расстраивается дыхание. В этих

случаях имеют место бульбарные дыхательные нарушения,

являющиеся причиной гибели больных. Двигательная актив-

246

ность может не нарушаться в течение всей жизни. Длитель-

ность болезни от 4 до 12 лет. Течение, как правило, медленно

прогрессирующее.

Клинические формы бокового амиотрофического скле-

роза весьма многообразны и наряду с «классическими» про-

явленими описаны формы с деменцией, с паркинсонизмом и

деменцией, ювенильный боковой амиотрофический склероз,

сочетающийся или не сочетающийся с деменцией. В10% слу-

чаев заболевание носит семейный характер с чертами ауто-

сомно-доминантного наследования. Описаны и аутосомно-

рецессивные формы заболевания. Для доминантных форм

бокового амиотрофического склероза характерна неполная

пенетрантность, величина которой зависит от возраста па-

циентов. Так, у 50% носителей мутантного аллеля болезнь

проявляется до 46 лет и у 90% — до 70 лет. Семейные фор-

мы клинически не отличаются от спорадических, но в послед-

нем случае болезнь дебютирует в среднем на,-№йат позд-

нее. Различают 3 формы семейного бокового амиотрофиче-

ского склероза, каждая из которых наследуется по аутосом-

но-доминантному типу. Первый тип характеризуется быстро

прогрессирующей потерей двигательных функций и леталь-

ным исходом в течение 5 лет с момента дебюта заболева-

ния. Патоморфологические изменения ограничиваются пе-

редними рогами спинного мозга и пирамидными путями. При

второй форме семейного бокового амиотрофического скле-

роза находят дополнительные аутопсийные изменения в зад-

них столбах и грудном отделе спинного мозга, а также в кор-

тико-спинальных путях. Третий тип сходен со вторым, за ис-

ключением гораздо более длительного течения болезни: до

10, а иногда и до 20 лет.

2. Метаболизм глутамата при боковом амиотрофическом

склерозе

В спинномозговой жидкости больных с боковым амиот-

рофическим склерозом наблюдаются повышенные концент-

рации глутамата и аспартата. Глутамат, первичный нейро-

247

трансмиттер возбудимости в мозге, может оказывать специ-

фический нейротоксический эффект и может индуцировать

дегенерацию нейронов in vivo и in vitro. В мозге транспорт

глутамата через плазматические мембраны обеспечивают

высокоаффинные глутаматные транспортеры, играющие су-

щественную роль в прекращении действия глутамата как про-

водника возбудимости, а также в поддержании его внекле-

точной концентрации ниже нейротоксического уровня. При

изучении нейрональной ткани пациентов с боковым амиот-

рофическим склерозом обнаружено достоверное снижение

максимальной скорости транспорта высокоафинного глута-

мата в синаптосомы из спинного мозга, двигательной и сен-

сорной зон коры головного мозга, исключая зрительную зону,

стриатум и гиппокамп (Rothstein et al., 1992). При этом аф-

финность глутаматного транспортера, а также внутриклеточ-

ный транспорт других молекул, таких как фенилаланин или

гамма-аминомасляная кислота, у больных с боковым амиот-

рофическим склерозом не изменены. Подобного дефекта при

каких-либо других нейродегенеративных заболеваниях до сих

пор не было обнаружено. Поскольку у больных с боковым

амиотрофическим склерозом метаболизм глутамата нарушен,

была высказана гипотеза о том, что первичным биохимичес-

ким дефектом при этом заболевании является высокоаффин-

ный транспортер глутамата.

3. Картирование и идентификация гена ALS1

Однако генетические исследования опровергли эту ги-

потезу. При анализе генетического сцепления заболевания с

различными ДНК-маркерами, проведенном более чем в

150 семьях с боковым амиотрофическим склерозом, удалось

определить наиболее вероятные районы локализации различ-

ных дефектных генов. Один из них был картирован в хромо-

соме 11, другой — в хромосоме 21 (Siddique et al., 1989). В

дальнейших исследованиях были представлены убедительные

доказательства сцепления гена ALS1 (amyotophic lateral

sclerosis 1) с ДНК-маркерами, расположенными в дисталь-

248

ной части сегмента 21 q22.1 -q22.2 (Siddique et al., 1991). Было

обнаружено тесное сцепление ALS1 с геном SOD1, кодирую-

щим Cu/Zn-связывающую супероксиддисмутазу (СОД) и распо-

ложенным в той же области хромосомы 21 (Rosen et al., 1993).

Известны 3 формы супероксиддисмутазы с различной

иммунологической специфичностью. Главный растворимый

цитоплазматический Си-/гп-содержащий фермент СОД1 ко-

дируется геном, расположенным в длинном плече хромосо-

мы 21. Mn-содержащий фермент СОД2 кодируется геном,

картированным в области 6q25. Он преимущественно нахо-

дится в митохондриях и потому отсутствует в эритроцитах.

Ген экстраклеточной СОДЗ картирован в области 4р15.2

(Siddique, Deng, 1996). Последние две формы супероксиддис-

мутазы не связаны с боковым амиотрофическим склерозом.

СОД1 с молекулярной массой в 16 кД имеет гомоди-

мерную структуру. В каждом из мономеров СОД1, состоя-

щем из 153 аминокислот, присутствует активный сайт, содер-

жащий по одному атому меди и цинка. Главной функцией этого

фермента является детоксикация нестабильного и высоко-

активного супероксида (02.-) до кислорода и перекиси водо-

рода, которая, в свою очередь, расщепляется до воды глюта-

тионпероксидазой или каталазой. Отрицательно заряженный

02.направляется к Си

-содержащему активному сайту по

положительно заряженному электростатическому каналу,

сформированному 21 высококонсервативными аминокислот-

ными остатками. Помимо диезмутазной активности С0Д1 об-

ладает также пероксидазной активностью и, возможно, ме-

талл-связывающей.

Уместно напомнить, что содержание С0Д1 повышено

при синдроме Дауна. Это повышение связано с эффектом

дозы гена, возникающим вследствие трисомии по хромосо-

ме 21. Отсутствие в мозге больных глутатионпероксидазной

активности, в норме компенсирующей эффект повышенной

С0Д1, приводит к увеличению концентрации перекиси водо-

рода в нервных клетках, следствием чего является возник-

новение угрозы для липидов со стороны свободных радика-

249

лов. Роль перекисного окисления липидов при старении и при

сходных изменениях, происходящих у больных с синдромом

Дауна, хорошо известна. Получена трансгенная линия мы-

шей с повышенным содержанием СОД1 (Epstein et al., 1987).

Эта линия используется в качестве модели для изучения би-

охимических эффектов СОД1 при синдроме Дауна.

Учитывая токсический эффект свободных радикалов на

нервные ткани и их роль в формировании нейродегенера-

тивных заболеваний, было проведено исследование SOD1 в

качестве кандидатного гена для бокового амиотрофического

склероза. В первых же исследованиях были выявлены мис-

сенс-мутации в SODI-гене у пациентов с боковым амиотро-

фическим склерозом, что и явилось доказательством иден-

тичности генов SOD1 и ALS1 (Deng et al., 1993).

4. Мутаиии в гене SOD1

Миссенс-мутации в экзонах 1, 2, 4 и 5 гена SOD1 най-

дены у больных не только с семейными, но и со спорадичес-

кими случаями бокового амиотрофического склероза (Jones

et al., 1993). Одна из этих мутаций — A4V — встречалась

неоднократно у многих неродственных пациентов. Иденти-

фикация более 20 различных мутаций в гене SOD1 позволи-

ла обьяснить около 20% семейных случаев бокового амиот-

рофического склероза. Впоследствии было выявлено еще не-

сколько десятков новых мутаций в Cu/Zn-супероксиддисму-

тазном гене у пациентов с семейными формами бокового

амиотрофического склероза (Pramatarova et al., 1995). Сре-

ди 49 таких мутаций 45 миссенс-типа одна нонсенс-мутация,

одна делеция и два мутантных аллеля приводили к наруше-

нию процесса сплайсинга (Siddique, Deng, 1996). В третьем

экзоне гена, формирующем активный центр белка и элект-

ростатический канал, никаких нарушений не обнаружено.

Предполагается, что доминантные мутации в SODI-гене вы-

зывают структурную нестабильность СОД1 за счет форми-

рования мутантных и нормальных гетеродимеров, а также

мутантных гомодимеров. Следствием структурной нестабиль-

250