Мед. Генетика Горбунова. Учебник для студентов медицинских вузов и слушателей последипломного образования

• Название: Учебник для студентов медицинских вузов и слушателей последипломного образования
• Анкор: Мед. Генетика Горбунова
• Дата: 15.05.2023
• Размер: 1.71 Mb.
• Имя файла: med_genetika_Gorbunova.pdf
• Тип: Учебник; #1131794
• страница: 17 из 24

Глава 2.8. Нетрадиционные типы наследования
В последние десятилетия накопилось много фактов, свидетельствующих о наличии большого числа отклонений от менделеевских типов наследования. В частности, доказано, что имеется

группа наследственных заболеваний, причина которых лежит в неблагополучии наследственного аппарата половой клетки или поломок в периоде зиготообразования. Эти нарушения не подчиняется законам
Менделя. К заболеваниям с нетрадиционным типом наследования, относятся митохондриальные болезни, однородительские дисомии и болезни геномного импринтинга, болезни экспансии, обусловленные присутствием динамических мутаций, а также болезни, вызванные нарушением эпигенетической регуляции генной экспрессии.
2.8.1. Митохондриальный или цитоплазматический тип наследования
Этот тип наследованияназывают материнским. Известно, что около
5% ДНК находятся в митохондриях - важнейших органеллах клетки, являющихся своего рода энергетической системой и центром клеточного дыхания. Мужские половые клетки, хотя и содержат очень небольшое количество митохондрий, обеспечивающие их подвижность, но не передают их потомству. Поэтому все митохондрии плода, независимо от его пола имеют материнское происхождение. Таким образом, женщина передает свой генетический материал не только через хромосомы, но и с митохондриальной ДНК (мтДНК), причем с равной вероятностью как мальчикам, так и девочкам.
В мтДНК, состоящей их 16569 нуклеотидов, содержится 22 гена тРНК,
2 гена рРНК и 13 генов, кодирующих различные субъединицы комплексов окислительного фосфорилирования. Заметим, что 56 субъединиц этих комплексов кодируются ядерными генами. 7 субъединиц NADH- дегидрогеназного комплекса
I дыхательной цепи кодируется митохондриальными генами и около 35 – ядерными. Три субъединицы цитохромоксидазы С кодируется мтДНК и 10 – ядерной. На рис. представлена организация митохондриального генома и указаны мутации, идентифицированные у пациентов с различными типами митохондриальных болезней.

Рисунок . Организация митохондриального генома
Мутации в мтохондриальных генах также могут явиться причиной наследственных заболеваний, которые в большинстве своем носят синдромальный характер, причем мышечная слабость часто занимает ведущее место в структуре синдромального поражения. В значительном проценте случаев при подобных заболеваниях наблюдается гетероплазмия, то есть существование в клетках в различных пропорциях мутантных и нормальных митохондрий. Это связано с особенностями репликации и сегрегации мтДНК. Клиническая картина митохондриальных миопатий складывается из слабости мышц, начинающейся с мышц тазового пояса, и постепенной их атрофии. У больных может наблюдаться гипотония, гипорефлексия, задержка моторного развития, гепатомегалия, макроглоссия.
Течение заболевания медленно прогрессирующее.
Мутации в одном их 7 генов NADH-дегидрогеназы комплекса I дыхательной цепи митохондрий являются причиной развития синдрома
Лебера – наследственной атрофии зрительного нерва, часто сочетающейся с неврологической симптоматикой в виде ранней дистонии, периферической полиневропатии, тремора, атаксии. Заболеванию могут сопутствовать головные боли и сердечная аритмия. Наиболее частыми при синдроме Лебера являются нуклеотидные замены в положениях 11778, 3460, 15257 и 14484 мтДНК.
Другие мутации в мтДНК являются причиной развития
митохондриальных энцефаломиопатий – мультисистемных заболеваний с преимущественным вовлечением в патологический процесс высоко- аэробных постмитотических тканей, таких как сердечная и скелетные мышцы, а также ЦНС. Описаны мутации и в митохондриальных генах тРНК, в частности, при MELAS-синдроме (лактоацидоз в сочетании с инсульт- подобными эпизодами), MERF-синдроме (миоклонус-эпилепсия с «рваными» красными волокнами мышц, образование которых обусловлено скоплением аномальных митохондрий по краю мышечного волокна), CPEO-синдроме

(прогрессирующая офтальмоплегия). Другие мутации в митохондриальных генах тРНК приводят к изолированным миопатиям, кардиомиопатиям или мультисистемным заболеваниям. Некоторые специфические мутации связаны с определенным клиническим фенотипом, тогда как другие мутации в разных семьях могут выражаться по-разному. Подобные мутации часто возникают в гене MTTL1, кодирующем лейциновую тРНК. Мутации в этом гене идентифицированы у пациентов с
MELAS-синдромом, прогрессирующей офтальмоплегией, миопатией, кардиомиопатией и диабетом в сочетании с глухотой. Примером может служить мутация A3243G в гене MTTL1, которая встречается у 80% больных MELAS-синдромом. При этом доля мутантных митохондриальных геномов у больных варьирует от
56% до 95% и значительно выше, чем у их здоровых родственников. Тяжесть течения митохондриальных болезней существенно зависит от уровня гетероплазмии. В значительно более редких случаях у больных MELAS- синдромом обнаруживаются мутации в 3271 положении того же гена. С другой стороны, мутации в гене MTTL1 найдены и при ряде других миохондриальных заболеваний, таких как MERRF-синдром (C3256T), кардиомиопатия с или без мышечной слабости (A3260G, C3303T), энцефаломиопатия (С3252С) и диабет II типа в сочетании с сенсоневральной тугоухостью.
Мутации в миохондриальном гене треониновой тРНК в положении
15924 и 15923 обнаружены у новорожденных, умерших в первые дни жизни от тяжелой дыхательной недостаточности, обусловленной лактоацидозом с выраженными дефектами миохондрий в сердечной и скелетных мышцах. В то же время мутация в положении 15924 выявлена у 11% доноров, а в положении 15923 – не найдена ни в одной из исследованных популяций.
В настоящее время разработаны высокоэффективные методы, позволяющие одновременно сканировать мутации во многих генах мтДНК, а также обнаруживать гетероплазмию. С использованием этих методов

показано, что основной причиной митохондриальных энцефаломиопатий являются мутации в генах тРНК.
Вероятность наследственной передачи митохондриальных болезней от больной матери детям зависит от уровня гетероплазмии и при гомоплазмии она достигает 100%.
2.8.2. Однородительские дисомии и геномный импринтинг
Однородительские дисомииобусловлены «ошибочным» получением ребенком двух гомологичных хромосом от одного из родителей. При этом кариотип больного состоит из 46 хромосом или 23 пар, но в одной из них обе гомологичные хромосомы либо материнского, либо отцовского происхождения. Однородительские дисомии могут возникать в результате нарушения процесса расхождения любой из 23 пар хромосом в мейозе в ходе образования мужских и женских половых клеток, а также в митотически делящихся клетках на ранних этапах развития зародыша. В основе патологических процессов, обусловленных однородительскими дисомиями, лежит геномный импринтинг, следствием которогоявляется различное течение заболевания в зависимости от прохождения мутантного аллеля через мужской или женский гаметогенез. Феномен импринтинга обусловлен различной экспрессией в потомстве гомологичных генов, полученных от отца или матери. При локализации генов в так называемых импринтированных участках генома экспрессируется только один аллель –
отцовский или материнский, а другой оказывается функционально неактивен. Такая избирательная супрессия активности импринтированных генов происходит при их прохождении через половые клетки. Основную роль в возникновении геномного импринтинга играет избирательное метилирование регуляторных участков генов в процессе сперматогенеза или оогенеза. В настоящее время идентифицировано более 40 генов, подвергающихся импринтингу. Многие из них локализованы в хромосомах
7, 11 и 15. К заболеваниям, обусловленным геномным импринтингом, могут приводить не только однородительские дисомии, но и хромосомные

перестройки в импринтированных участках генома, чаще всего делеции, а также мутации в генах, подвергающихся импринтингу, и в областях генома, контролирующих процессы метилирования хромосом. Итак, для болезней геномного импринтинга характерным является разное клиническое проявление генетических нарушений, затрагивающих один и тот же район генома, в зависимости от того, имеют они материнское или отцовское происхождение.
Удивительными примерами, иллюстрирующими эти положения, являются хромосомные
синдромы
Прадера-Вилли
и
Энгельмана, обусловленные микроделециями в области 15q11-13.
Синдром Прадера-Вилли впервые описан в 1956 году. Частота заболевания 1:85 тысяч новорожденных. При рождении дети малоподвижны, имеют выраженную мышечную гипотонию, у них снижены сухожильные рефлексы, а также сосательный и глотательный, что затрудняет кормление.
Характерными признаками является лицевая дизморфия, малый вес, задержка психомоторного развития. После 6-месячного возраста развивается полифагия (дети постоянно испытывают голод),ожирение (жир откладывается преимущественно на туловище и в проксимальных отделах конечностей), обращают на себя внимание непропорционально маленькие кисти и стопы. В пубертатном периоде отмечается проявление гонадотропного гипогонадизма, снижение когнитивных функций и мягкая олигофрения различной степени выраженности. Больные доброжелательны и безинициативны.
Синдром Энгельмана или «синдром счастливой куклы», описанный впервые в 1965 году, проявляется грубой задержкой психомоторного развития, выраженной олигофренией с недоразвитием речи, судорожными приступами и приступами насильственного смеха. Больные поздно начинают ходить, и их походка напоминает движения куклы. Типичным являются астенический тип телосложения и дизморфические признаки:
«птичий нос», микрогнатия.

Долгое время причины столь разного течения заболеваний, обусловленных микроделециями в одной и той же цитогенетической области, оставались неизвестными.
С использованием методов молекулярной цитогенетики было показано, что при наследовании больным ребенком микроделеции от матери развивается синдром Энгельмана, а при ее отцовском происхождении – синдром Прадера-Вилли.
У больных синдромом
Прадера-Вилли в
70% случаев идентифицируются микроделеции области
15q11-13 отцовского происхождения, а в остальных 25% наблюдаются однородительские дисомии материнского происхождения. И в том и другом случае инактивированными оказываются гены отцовского происхождения, локализованные в области q11-13.
Причиной развития синдрома Энгельмана в 68% является 3-5 Мб делеции в области 15q11-13 материнского происхождения, в 7% - однородительские дисомии отцовского происхождения, в 11% - мутации гена UBE3A, локализованного в том же цитогенетическом районе, в 3% - инактивация импринтингового центра и в остальных случаях причины не установлены. Но во всех случаях, когда причины известны, они связаны с инактивацией генов материнского происхождения, локализованных в импринтинговой области.
Таким образом, оба описанных выше хромосомных синдрома обусловлены нарушением эпигенетического контроля экспрессии генов, локализованных в цитогенетической области, подвергающейся геномному импринтингу
2.8.3. Болезни экспансии
К болезням экспансии относятся наследственные заболевания, обусловленные динамическими мутациями. В основе динамических мутаций лежит нестабильность микро- и минисателлитных повторов ДНК, локализованных в значимых областях генов. При болезнях экспансии наблюдается превышение (экспансия) определенного порогового уровня

числа повторяющихся элементов в месте локализации динамической мутации. Подобные экспансии сопровождаются нарушениями работы гена, причем конкретные механизмы этих нарушений различны для разных типов динамических мутаций. Различия определяются, главным образом, двумя факторами: функциональной значимостью того участка гена, где расположен нестабильный повтор, а также характером и функциями самого повтора.
В настоящее время насчитывается более 20 болезней экспансии, подавляющее большинство из них связаны с экспансией тринуклеотидных повторов. Это синдром Мартина-Белл (синдром фрагильной или ломкой Х- хромосомы), миотоническая дистрофия, атаксия Фридрейха, целая серия спиноцеребеллярных атаксий, хорея Гентингтона и ряд других. Болезни экспансии могут быть аутосомными или Х-сцепленными в зависимости от локализации мутантного гена. Механизмы патогенетического действия динамических мутаций зависят от расположения и специфики экспансированного повтора, а тяжесть течения заболевания определяется длиной экспансии. При тяжелых формах заболевания идентифицируются более длинные повторы.
Практически для всех заболеваний, обусловленных динамическими мутациями, характерно поражение головного мозга и особенно подкорковых структур. Поэтому болезни экспансии представляют особую значимость для неврологии. Однако клиническая картина при различных болезнях экспансии достаточно разнообразна. Болезни экспансии имеют много общих особенностей, касающихся не только клинической картины поражения, но механизмов возникновения динамических мутаций, а также молекулярных и биохимических основ патогенеза этих заболеваний. Методология, разрабатываемая для поиска динамических мутаций в геноме человека и идентификации локусов, в которых расположены такие мутации, также, практически, не зависит от типа мутаций и их фенотипического проявления.
Единая стратегия используется также при конструировании трансгенных линий животных, моделирующих различные болезни экспансии. Анализ

таких линий обнаруживает общие закономерности и различия в молекулярных механизмах патогенного действия разных типов динамических мутаций.
Впервые подобный тип генетической изменчивости был обнаружен при синдроме Мартина-Белл, называемом синдромом ломкой или фрагильной Х-хромосомы. Оказалось, что в 5'-нетранслируемой области соответствующего гена локализован нестабильный микросателлитный CGG- повтор, значительные экспансии которого сопровождается гиперметилированием промоторной области и частичной или полной инактивацией регулируемого гена. Вскоре вслед за этим была обнаружена динамическая мутация при миотонической дистрофии. При этом заболевании огромные CTG-повторы локализованы в 3'-нетранслируемой области мутантного гена. Наиболее вероятный механизм действия этой мутации связан с нарушением структуры хроматина в области удлиненного
CTG-повтора. Блокирование работы гена, ответственного за развитие спинальной атаксии Фридрейха, обусловлено значительной экспансией
GAA-повтора, расположенного в первом интроне гена. Влияние на функцию гена динамической мутации, расположенной в интронной области, может быть связано с необычным характером регуляции его транскрипции или сплайсинга.
Умеренные экспансии нестабильных CAG-повторов, расположенные в кодирующих областях генов, связаны с группой нейродегенеративных болезней, характеризующихся поздним началом и прогрессирующим течением. В эту группу входят спиноцеребеллярные атаксии, хорея
Гентингтона и ряд других заболеваний. Экспансии CAG-повтора значительно меньше, чем экспансии CGG-, CTG- и GAA-триплетов, повторяющихся в мутантных аллелях сотни и тысячи раз. Кроме того, удлинение области локализации CAG-повтора не затрагивает транскрипции.
Эти повторы транслируются в протяженные полиглютаминовые треки.
Нейродегенеративным процессам при болезнях, вызванных экспансией CAG

повтора, предшествует накопление в ядрах клеток, являющихся первичными сайтами нейропатологии, определенных нерастворимых ядерных и/или цитоплазматических включений, устойчивых к убикитин-опосредованному протеолизу. В дальнейшем клетки с подобными включениями подвергаются апоптозу. Таким образом, болезни экспансии, обусловленные удлинением полиглютаминовых треков, относятся к группе конформационных болезней мозга, о которых мы говорили ранее.
Экспансия минисателлитного
12-нуклеотидного повтора, локализованного в 5'-нетранслируемой области гена CSTB, является основной причиной редкой аутосомно-рецессивной прогрессирующей миоклонус-эпилепсии I типа, известной также как болезнь Унферрихта-
Лундборга. И наконец, доминантно наследуемая форма прионовой болезни в
50% случаев обусловлена экспансией минисателлитного 24-нуклеотидного повтора, расположенного в кодирующей части гена прионового белка –
PRNP.
Для многих болезней экспансии характерны следующие особенности наследования (1) доминантный или полудоминантный характер, (2) антиципация – нарастание тяжести течения заболевания в ряду поколений и
(3) геномный импринтинг. По аутосомно-рецессивному типу наследуются только атаксия Фридрейха и миоклонус-эпилепсия I типа. Именно при этих двух заболеваниях антиципация не обнаружена. Дифференциальный характер поражения при разных болезнях экспансии, в первую очередь, определяется функциями белков, являющихся первичными биохимическими дефектами, а также различиями в тканеспецифической экспрессии соответствующих генов. Остановимся более подробно на некоторых из этих заболеваний.
2.8.3.1. Синдром Мартина-Белл
Как мы уже писали, впервые динамические мутации были идентифицированы в гене FRAXA, мутантном при синдроме Мартина-Белл
или синдроме ломкой (фрагильной) Х-хромосомы. В клинической картине

этого сцепленного с полом заболевания ведущим симптомом является интеллектуальный дефект различной степени выраженности (IQ 13-75) в сочетании с поведенческими, лицевыми и соматическими аномалиями. У большинства больных встречаются психопатические и речевые нарушения в виде двигательной расторможенности, признаков аутизма, персевераций, эхолалии. В 10-15% случаев наблюдается судорожный синдром. В соматическом статусе пациентов с синдромом Мартина-Белл нередко отмечаются долихоцефалия, макроцефалия, выступающий лоб, удлиненное лицо, крупные, выступающие ("оттопыренные") ушные раковины, эпикант, светлые радужки, нос с клювовидным кончиком, массивный подбородок, крупные кисти и стопы, гипермобильность суставов, макроорхизм.
Последний признак, особенно четко выявляемый в постпубертатном периоде, является высокоинформативным симптомом и наряду с умственной отсталостью входит в "фенотипическое ядро" синдрома.
Синдром описан в 1943 году Martin J. и Bell J., его детальная характеристика дана J. Cantu и соавт. в 1976 г. Наиболее существенным в изучении данной проблемы явилось цитогенетическое исследование. При культивировании лимфоцитов больных мужчин в среде, лишенной фолата, в них обнаруживаются цитогенетические изменения в виде перетяжек района
27-28 длинного плеча Х-хромосомы. Данный цитогенетический феномен получил название фрагильности (ломкости) Х-хромосомы и он служит цитогенетическим маркером заболевания – marXq28. Эта аномалия, хотя и в меньшей степени, выявляется также у женщин – носительниц мутантного аллеля. Распространенность синдрома Мартина-Белл в общей популяции составляет 1:2000 среди лиц мужского пола, то есть это вторая по встречаемости форма умственной отсталости после синдрома Дауна.
Для синдрома
Мартина-Белл характерны варьирующая экспрессивность, неполная пенетрантность и полудоминантный характер наследования. Наследственная передача заболевания не подчиняется обычным менделевским законам, что необходимо учитывать при

генетическом консультировании семей. Во-первых, в ряде родословных прослежена передача мутантного аллеля через мужчин, не имеющих выраженных клинических признаков болезни или имеющих очень стертые формы неспецифической умственной отсталости, так называемых, нормальных трансмиттеров. Они составляют 20% среди мужчин, несущих мутантный аллель в гене FRAXA (иногда его обозначают как FMR1). Во- вторых, у значительного процента гетерозиготных женщин наблюдается варьирующая степень проявления некоторых симптомов заболевания. Так, у
85% матерей больных детей IQ не превышает 85, причем уровень снижения интеллекта коррелирует с экспрессией цитогенетического маркера заболевания (marXq28). У 40% облигатных гетерозигот наблюдаются типичные лицевые особенности, более выраженные у взрослых, чем у детей, а также неровные зубы и гипермобильность суставов пальцев. При этом гетерозиготные женщины, получившие мутантный аллель от фенотипически нормального отца-трансмиттера, всегда интеллектуально сохранны. В первичных культурах лимфоцитов таких женщин отсутствуют клетки с фрагильными сайтами или имеется очень небольшой их процент. В отличие от этого, у больных мальчиков следующего поколения интеллект значительно снижен, и количество лимфоцитов с перетяжками в области
Xq27-28, в среднем, составляет 29%. Третья особенность наследования синдрома Мартина-Белл заключается в геномном импринтинге, следствием которого является антиципация заболевания при прохождении мутантного аллеля через женский гаметогенез. Эти особенности наследования заболевания получили название парадокса Шермана.
Открытие в начале 90-х годов гена, ответственного за синдрома
Мартина-Белл
(FRAX), и расшифровка молекулярной природы идентифицированных у больных мутаций позволили полностью объяснить парадокс Шермана. Оказалось, что в промоторной области гена FRAX
расположен нестабильный тринуклеотидный повтор CGG. В норме количество этих CGG-триплетов не превышает 40. У больных это число

может увеличиваться до 1000, причем, как правило, увеличение происходит в два этапа. Сначала появляется аллель с числом повторов в диапазоне от 40 до 50 – премутация, который чаще всего и присутствует у нормальных трансмиттеров. При прохождении этого нестабильного повтора через оогенез может происходить дальнейшее достаточно резкое нарастание числа
CGG копий с образованием мутации.
При экспансии CGG-повтора наблюдается различная степень метилирования промотора гена FRAX, что и приводит к снижению уровня его транскрипции. У пациентов с мягкими формами заболевания наблюдается мозаицизм по метилированию промоторной области гена.
Мутантный аллель, по-видимому, неметилирован у нормальных мужчин- трансмиттеров, метилирован только в неактивной Х-хромосоме у их дочерей и полностью метилирован у большинства больных сыновей этих дочерей. У некоторых из них наблюдается мозаичная картина по характеру метилирования.
2.8.3.2. Миотоническая дистрофия
Вскоре вслед за тем, как была расшифрована природа молекулярного дефекта при синдроме Мартина-Белл, было показано, что в основе развития миотонической дистрофии лежит другая динамическая мутация – экспансия
CTG-повтора, локализованного в 3'-нетранслируемой области гена DM.
Клиническая картина миотонической дистрофии представляет собой сочетание миотонии, миопатии, сердечно-сосудистых нарушений и эндокринно-вегетативных расстройств. Болезнь дебютирует иногда в детском возрасте, но чаще во втором-третьем десятилетии жизни признаками миотонического спазма и затруднений в разгибании пальцев рук при резких движениях. Течение болезни неуклонно прогрессирующее. На фоне усиливающегося миотонического синдрома развивается мышечная слабость и атрофические проявления, сходные с миопатиями. Первыми слабеют мышцы лица, особенно круговая мышца глаз, века, жевательные мышцы. А также сгибатели шеи и некоторые мышцы конечностей. Слабость и атрофии

мышц возникают одновременно. На ладонях они приводят к своеобразной
«обезьянней лапе». Глубокие рефлексы постепенно снижаются и в дальнейшем угасают. Типичны наличие катаракты и различная степень интеллектуальной недостаточности. В разных популяциях заболевание встречается с частотой 1 на 8-40 тысяч, наследуется по аутосомно- доминантному типу. Во многих семьях наблюдается антиципация как по дебюту, так и по тяжести течения. Мужчины болеют в 3 раза чаще, чем женщины.
Ген DM расположен в области 19q13.2-3. CTG-повтор в 3'- нетранслируемой области гена DM отличается крайней нестабильностью. В норме число триплетов варьирует в пределах от 5 до 30-37. У больных миотонической дистрофией количество CTG-триплетов значительно больше и составляет не менее 50 при наиболее мягких формах болезни, от 100 до
1000 у пациентов с классическим течением и дебютом во взрослом возрасте, в то время как при врожденных формах заболевания оно может достигать
3000. Начальным шагом, предрасполагающим к мутационному событию, по- видимому, является увеличение числа CTG-повторов от 5 до 19-30. Частота этого гетерогенного класса повторов в популяции достигает 10%, и, по- видимому, эти аллели составляют резерв для повторного мутирования.
Аллели, связанные с относительно небольшими экспансиями обладают высокой мейотической нестабильностью, что и объясняет наблюдаемую антиципацию в семьях. Наиболее вероятным патогенетическим механизмом миотонической дистрофии является локальное нарушение структуры хроматина в области локализации удлиненного CTG-повтора, которое может приводить к инактивации не только гена DM, но и, возможно нескольких других соседних генов. Не исключено, что именно с этим связан высокий плейотропизм заболевания – одновременное вовлечение в патологический процесс нескольких систем.
2.8.3.3. Хорея Гентингтона

Совершенно иной механизм патогенетического действия динамических мутаций лежит в основе развития тяжелых нейродегенеративных заболеваний, таких как хорея Гентингтона или спиноцеребеллярные атаксии. В этих случаях причиной заболевания являются относительно небольшие экспансии CAG-повторов, локализованных в кодирующих областях соответствующих генов. Если в норме количество копий CAG- повтора в зависимости от заболевания не превышает 20, максимум 40, то у больных оно может достигать от 40 до 60, максимум 80 триплетов.
Впервые хорея Гентингтона была описана Гентингтоном в 1872 году, причем уже тогда было отмечено, что болезнь носит семейный характер и встречается исключительно на восточном побережье одного из британских островов. Наследуется заболевание по аутосмно-доминантному типу.
Клиника хореи Гентингтона определяется патологическим процессом избирательно поражающим нейроны полосатого тела, обусловливающие двигательные, познавательные и эмоциональные функции. Однако эти структуры не являются единственными, подверженными дегенерации. В процессе многолетнего прогрессирования заболевания в патологический процесс вовлекается паллидарный отдел экстрапирамидной системы, мелкие клетки коры головного мозга и другие структуры. Первые признаки хореи
Гентингтона, возникающие в 30-40-летнем возрасте (возможен и более ранний дебют в ювенильном возрасте), проявляются эмоциональной неустойчивостью, раздражительностью, неспособностью длительно сосредоточиться на выполняемой работе. Гиперкинезы, составляющие ос- новное "ядро" клинических проявлений, сначала отмечаются в виде парок- сизмов. В развернутой стадии болезни становятся постоянными и исчезают только во время сна. Гиперкинез носит характер хореического. Насильст- венные движения напоминают вначале произвольные сокращения мимической мускулатуры в виде "вскидывания" бровей, зажмуривания глаз, улыбки. Однако они совершаются без желания больного и постепенно принимают характер внезапных размашистых высокоамплитудных

насильственных движений. Гиперкинез артикуляционной мускулатуры приводит к нарушению речи, которая становится невнятной, отрывистой, толчкообразной. Гиперкинезы, начинаясь с лица, шеи, верхней части туловища, верхних конечностей постепенно захватывают нижние конечности. В этот период затрудняется передвижение больного. Походка становится танцующей, появляются лишние движения, затрудняющие ходьбу. В гиперкинез вовлекается вся произвольная мускулатура.
Мышечный тонус изменяется, чаще в сторону гипотонии, хотя может оста- ваться нормальным. Клиническая картина заболевания обязательно включает в себя нарушения со стороны высшей нервной деятельности. Если в начале болезни наблюдаются эмоциональные нарушения, то в дальнейшем появляются признаки нарастающей деменции. Больные становятся легко возбудимыми, раздражительными, а в дальнейшем – агрессивными.
Диагностическое значение имеют данные
КТ-исследования, обнаруживающие атрофические изменения головного мозга, приводящие к развитию заместительной гидроцефалии. Расширяется субарахноидальное пространство, желудочки мозга. МРТ позволяет обнаружить локальные изменения подкорковых структур мозга, а именно атрофию головки хвостатого ядра, которое страдает наиболее значительно при хорее
Гентингтона. Постепенно утрачивается интерес к окружающему. Менее злокачественно протекают формы с поздним дебютом (после 60-70 лет).
Наряду с гиперкинетическими проявлениями хореи, описаны акинетико- ригидные формы. Продолжительность жизни больных с начала заболевания составляет 10-20 лет.
Наибольшая распространенность заболевания - 1:10 000, наблюдается в
Восточной Англии, где заболевание было впервые описано. Встречаемость заболевания в большинстве европейских стран составляет 4-7 на 100 000, частота гетерозиготого носительства – 1:5000. Различия в частотах заболевания объясняются «эффектом основателя». Реконструирована 12- коленная родословная первой семьи, в которой были описаны больные

хореей Гентингтона. Она насчитывает около 1000 родственников. Примеры подобных семей не являются исключением. Так, в Тасмании наследование болезни Гентингтона прослежено на протяжении 9 поколений.
Реконструированы родословные двух очень больших американских семей, одна из них негритянского происхождения, предки другой – выходцы из
Германии. Отмечаются значительные межсемейные различия по дебюту и тяжести течения заболевания, хотя и внутри семей наблюдается четко выраженный клинический полиморфизм. Пациенты с ювенильными формами чаще наследуют свое заболевание от отца, чем от матери. Показано, что при наследовании по отцовской линии болезнь дебютирует в более раннем возрасте, протекает тяжелее, в семьях наблюдается антиципация по дебюту и значительно чаще болезнь носит "ригидный", а не "хореический" характер.
Ген хореи Гентингтона – HD – расположен в области 4p16.3.
Полиморфный тринуклеотидный CAG- повтор локализован в первом экзоне гена недалеко от стартового кодона. В таблице представлены значения CAG- триплетов в гене хореи Гентингтона в норме, у носителей премутации и у больных.
Таблица. 9.
Число CAG повторов в гене HD и риск развития хореи Гентингтона
Число повторов
Риск развития заболевания у обследуемого и его детей
Менее 28
Норма
29 -34
Для обследуемого риска нет, но возможно увеличение числа повторов у детей и возникновение болезни
35 - 39
Возможно позднее развитие болезни
Более 40
Болезнь

Мы уже писали, что CAG-триплет кодирует глютамин, поэтому в белке, кодируемом геном HD, имеется цепочка из последовательно расположенных глютаминов. Болезнь развивается тогда, когда длина этого полиглютаминового трека становится больше допустимой нормы.
Удлиненные полиглютаминовые треки сами по себе или в составе полипептидных цепей способствуют агрегации белков в нейрональных клетках с образованием нерастворимых комплексов. По мере накопления этих белковых агрегатов происходит гибель нейронов по типу апоптоза.
Этот процесс носит медленно прогрессирующий характер. Клинически нейродеградация проявляется тогда, когда погибает около 70% нейронов определенного типа. Дальнейшее развитие заболевания идет очень быстро, так как в оставшихся 30% нейронах также произошло накопление нерастворимых белковых комплексов, что и приводит к их резкой деградации. Поэтому для всех нейродегенеративных заболеваний, обусловленных удлинением полиглютаминовых треков, характерны поздний дебют и тяжелое течение, достаточно быстро приводящее к летальному исходу.
Заметим, кстати, что хорея Гентингтона может манифестировать не в
40-50 лет, как это считалось ранее, а уже на 2-3-м десятилетии жизни, а в отдельных случаях намного раньше. Приводим следующее наблюдение, связанное с хореей Гентингтона. Пробанд Б-на С. (родословная на рис.5), 27 лет, обратилась в Лабораторию пренатальной диагностики наследственных заболеваний ИАГ им. Д. О. Отта РАМН (г. Санкт-Петербург) для уточнения диагноза хореи Гентингтона у своего мужа (Ш-2) 29 лет и прогноза состояния дочери (1У-!) 9 лет. Мать (11-3) отца девочки и бабушка (1-!) по отцовской линии страдают хореей Гентингтона. У мужа пробанда с 25 лет наблюдаются гипкеркинезы дрожательного типа и отставание психического развития. При молекулярно-генетическом исследовании выяснилось, что муж пробанда от здорового отца получил 16 CAG-повторов, а от больной матери - 50. Эти данные четко подтверждают наличие хореи Гентингтона у

мужа пробанда (см. табл. 9). Девочка (1У-1) унаследовала от отца нормальное число CAG- повторов - 16, но от матери она получила 33 CAG- повтора, то есть премутацию. Последнее, к сожалению, не исключает развития заболевания у ее будущих детей, и поэтому при вступлении в брак и беременности ей в обязательном порядке показана пренатальная диагностика хореи Гентингтона. Отметим, что в детском возрасте хорея
Гентингтона может протекать в виде эпилептиформноподобных пароксизмов, отставания психического развития и различного типа гиперкинезов. Таким образом, еще совсем недавно считавшаяся геронтологической патологией, хорея Гентингтона может привлекать внимание педиатров. Как мы уже отмечали, заболевание диагностируется пренатально.
2.8.4. Миодистрофия Ландузи-Дежерина как пример заболевания,
обусловленного нарушением эпигенетической регуляции экспрессии генов
Лице-лопаточно-плечевая мышечная дистрофия Ландузи-Дежерина – третье по частоте наследственное заболевание мышц после миодистрофии
Дюшенна и миотонической дистрофии. Его распространенность составляет примерно 2:100000 населения. Тип наследования – аутосомно-доминантный с пенетрантностью, составляющей около 95%. Мутантный локус FSHD1 расположен в дистальном конце длинного плеча хромосомы 4 в области
4q35-qter.
Довольно часто болезнь развивается вследствие возникновения мутации de novo. Примерно в половине этих случаев наблюдается соматический мозаицизм либо у самих больных, либо у их безсимптомных родителей. Причем, среди больных мозаицизм чаще встречается у мужчин, чем у женщин, однако степень мозаицизма у больных женщин-мозаиков, как правило, оказывается выше, чем у больных мужчин-мозаиков. Риск рождения больных детей у соматических мозаиков, хотя и меньше, чем у гетерозиготных больных, но также повышен. При этом само заболевание у их больных потомков может протекать значительно тяжелее, то есть в этом

случае может наблюдаться антиципация как по дебюту, так и по клиническим проявлениям болезни.
Первые признаки заболевания обычно появляются во второй декаде жизни, хотя возможен и более ранний дебют. Преимущественно поражается мускулатура лица, плечевого пояса и проксимальных отделов верхних конечностей. Характерной чертой является асимметричность поражения.
Слабость мускулатуры лица проявляется неполным смыканием век, которое в начале болезни можно увидеть во время сна. Мимика лица становится бедной. Больной испытывает затруднения при наморщивании лба, зажмуривании глаз. Слабеет круговая мышца рта. Особый порядок вовлечения мускулатуры плечевого пояса приводит к формированию симптома
«крыловидных» лопаток.
Раньше других поражаются трапециевидные, ромбовидные и грудные мышцы. Спустя 15-20 лет после дебюта заболевания может развиться слабость мускулатуры тазового пояса и проксимальных отделов нижних конечностей. Течение заболевания относительно благоприятное. Больные в течение долгого времени сохраняют способность к самообслуживанию и трудовой деятельности.
В области 4q35 локализован макросателлитный тандемный высоко полиморфный повтор D4Z4. Каждая копия этого повтора размером в 3.3 кб содержит две гомеобоксные последовательности с внутренними стоп- кодонами и два известных повторяющихся элемента, часто вовлеченных в контроль «эффекта положения» (см. 1.14). В норме количество копий этого повтора варьирует от 11 до 100 элементов. D4Z4-повтор обладает высокой рекомбиногенностью, и у 3% населения наблюдается соматический мозаицизм по реорганизациям этой области.
У больных лице-лопаточно-плечевой миодистрофией наблюдаются гетерозиготные делеции в области D4Z4-повтора, сокращающие число его копий до 1 - 10, причем размер этих делеций прямо коррелирует с тяжестью заболевания. Дистальнее D4Z4-повтора найден полиморфный сегмент размером около 10 кб, присутствующий в различных популяциях примерно в

равном соотношении в двух состояниях, обозначаемых 4qA и 4qB. Однако у больных всегда обнаруживается только сегмент 4qA. Таким образом, сокращения D4Z4-повтора, происходящие на фоне 4qA-полиморфизма, и являются причиной развития заболевания. Это уникальный пример влияния полиморфного элемента, локализованного в теломерной области хромосомы, на развитие наследственного заболевания. Интересно подчеркнуть, что в теломерной области длинного плеча хромосомы 10 (10q26) локализован гомологичный D4Z4-повтор, однако его сокращения не являются патогенными.
Область локализации D4Z4-повтора в хромосоме 4 у больных миодистрофией
Ландузи-Дежерина оказывается достоверно менее метилирована по сравнению с нормой. По-видимому, гипометилирование
D4Z4 является одним из ключевых событий в каскаде эпигенетических нарушений, ведущих к развитию заболевания. Однако прямой зависимости между степенью гипометилирования D4Z4-области и характером течения заболевания не наблюдается.
В D4Z4 найден элемент, специфически взаимодействующий с ДНК- связывающим мультибелковым комплексом. Этот комплекс опосредует транскрипционную репрессию генов, локализованных в области 4q35. По данным некоторых авторов в мышцах больных миодистрофией Ландузи-
Дежерина наблюдается гиперэкспрессия нескольких ближайших генов
(FRG1, FRG2 и ANT), расположенных на расстоянии 100 кб и более от D4Z4- повтора. По-видимому, сокращенный D4Z4-повтор теряет способность взаимодействовать с мультибелковым комплексом, и это приводит к снижению его репрессорной функции по отношению к перечисленным выше генам. Однако результаты исследований экспрессии генов FRG1, FRG2 и
ANT у больных носят противоречивый характер.
Так, при изучении экспрессионного профиля генов показано, что в мышцах больных достоверно изменен характер экспрессии генов, вовлеченных в миогенную дифференцировку. Многие из них являются

прямыми мишенями транскрипционного фактора MYOD1, участвующего в развитии миофибрилл. Вторая группа генов, аномальная работа которых наблюдается в мышцах больных, связана с регуляцией реакции организма на оксидативный стресс. При этом значимых изменений в экспрессии генов, локализованных в непосредственной близости от цитогенетической области
4q35, не обнаружено, что находится в противоречии с выдвинутой ранее гипотезой о ведущей роли «эффекта положения» в этиологии заболевания.
С использованием современных иммунофлюоресцентных технологий в сочетании с гибридизацией in situ показано, что как в нормальных, так и в мутантных клетках на протяжении всего клеточного цикла район хроматина, содержащий локус FSHD цитогенетичесой области 4q35, располагается на периферии ядер. Это наблюдение позволило высказать предположение, что лице-лопаточно-плечевая миодистрофия развивается вследствие нарушения взаимодействий с транкрипционными факторами или модификаторами хроматина, происходящих на ядерных мембранах.
В области
D4Z4-повтора найдены два петлевых домена, обеспечивающие прикрепление хроматина к ядерному матриксу. В миобластах больных эта связь значительно ослаблена. В нормальных миобластах D4Z4-повтор и гены FRG1 и FRG2
локализованы в разных петлевых доменах, в то время как сокращение D4Z4-повтора у больных приводит к тому, что сам повтор и оба гена оказываются в одном домене. Это означает, что у больных может быть одновременно нарушена локальная структура хроматина и экспрессия генов FRG1 и FRG2.
Чтобы идентифицировать гены, вовлеченные в патогенез лице- лопаточно-плечевой миодистрофии, были сконструированы трансгенные линии мышей с гиперэкспрессией в скелетных мышцах одного из генов
FRG1, FRG2 или ANT. Только у мышей с гиперэкспрессией FRG1 развивалась мышечная дистрофия с чертами, характерными для миодистрофии Ландузи-Дежерина. Трансгенные мыши с измененным характером экспрессии генов FRG2 или ANT оказались совершенно

нормальными. Продукт гена FRG1 является ядерным белком, вовлеченным в сплайсинг преРНК. В мышцах мышей модельной линии с гиперэкспрессией
FRG1, также как в мышцах больных миодистрофией Ландузи-Дежерина изменен характер альтернативного сплайсинга, по крайней мере, двух генов, вовлеченных в патогенез некоторых наследственных болезней мышц. Это
TNNT3 и MTMR1
Таким образом, в отличие от большинства моногенных болезней мутации, вызывающие лице-лопаточно-плечевую миодистрофию, нарушают не структуру или функцию какого-то специфического гена, но транскрипционный контроль одного или нескольких генов. Сложный эпигенетический механизм вовлечен в реализацию этого нарушения. Он включает локальные изменения структуры хроматина и потерю репрессионных комплексов, опосредованные сокращением D4Z4-повтора.
Эти нарушения приводят к гиперэкспрессии гена FRG1 с последующим нарушением сплайсинга преРНК специфических генов, избирательно экспрессирующихся в скелетных мышцах.
Молекулярная диагностика заболевания основана на определении величины D4Z4-повтора и 4А/4В-полиморфмзма, локализованных в теломерной области 4q35.