Аутизм — психическое расстройство развития, распространенность которого оценивается в 1 случай на 68 человек [1], соотношение мужчин и женщин составляет 4:1. Согласно современным представлениям, понятие аутизма включает в себя широкий спектр заболеваний, характеризующихся нарушениями социального взаимодействия и стереотипным поведением [2].

Аутистические расстройства фигурируют в основных двух современных классификационных системах — DSM-5 (Диагностическое и статистическое руководство по психическим болезням, 5-е издание, опубликованное в 2013 г.) и МКБ-10 (Международная классификация болезней, 10-е издание). Обе классификации базируются только на клинической диагностике аутизма, без учета данных, касающихся этиологии и патогенеза. В настоящее время к выходу готовится 11-е переиздание МКБ. Предполагается, что аутизм в ней будет рассматриваться как спектр полиэтиологичных заболеваний — расстройства аутистического спектра (РАС).

В данной статье аутизм рассматривается в рамках терминологии, приведенной в DSM-5, т. е. как РАС^​1​᠎.

С течением времени и развитием современных методов инструментальной диагностики в последних исследованиях сформировался также новый подход к классификации форм аутизма — разделение на синдромальные и несиндромальные формы, но это нашло отражение в основном в зарубежной литературе.

За последнее 10-летие возможности диагностики РАС сильно расширились в связи с появлением новых методов исследования: масс-спектрометрический анализ, хемилюминесцентные методы, полноэкзомное и полногеномное секвенирование. Так, появившееся секвенирование нового поколения (NGS), особенностью которого является возможность определения нуклеотидной последовательности ДНК и РНК, одновременно анализирует несколько участков генома. Методика позволила с уверенностью говорить о полигенной этиологии РАС. В 2011 г. одним из первых было проведено исследование [4] с использованием методики полноэкзомного секвенирования, которое выявило значимые для этиопатогенеза РАС гены, например кодирующие β-субъединицу 2 глутаматного ионотропного рецептора NMDA (GRIN2B); ген α-субъединицы 1 потенциалактивируемых натриевых каналов (SCN1A) и т. д. Благодаря новейшим подходам к 2012 г. около 20% РАС обрели наиболее вероятную генетическую этиологию [5], что привело к расширению представлений о патогенезе РАС.

Следует отметить, что диапазон изучаемых вопросов в области этиологии и патогенеза РАС велик: от факторов окружающей среды, воздействие которых может оказаться ключевым на любом этапе развития — от образования зиготы до постнатального периода (например, наиболее вероятными факторами риска являются осложнения при родах — гипоксия плода, родовые травмы [6] и т. д.), метаболических нарушений (например, изменения показателей аминокислот плазмы [7]) до генетических и эпигенетических [8] нарушений. Вместе с тем наиболее значимыми этиологическими факторами все же являются генетические нарушения [9]. Это обусловлено тем, что генетические аберрации в итоге приводят к нарушениям формирования нервной ткани и структур мозга, иммунологическим, метаболическим и функционирования сигнальных путей, механизмов прямой и непрямой синаптической передачи, а также обусловливают компенсаторные и защитные функции организма в ответ на воздействие факторов окружающей среды [6—8]. Верно и обратное утверждение: под воздействием внешних факторов все изменения приводят к нарушениям в генной и эпигенной структуре (так называемое генно-средовое взаимодействие [10]). Такие выводы подтверждают исследования [11—13], определяющие высокую значимость генного компонента в формировании РАС — от 38 до 90% (в зависимости от параметров исследования).

К середине 2017 г. были изучены более 880 генов, мутации в которых рассмотрены как факторы риска развития РАС [14]. Однако столь крупная база для изучения гетерогенной генетической этиологии является причиной формирования все большего количества вопросов в отношении как этиологии, так и патогенеза РАС. Именно в связи с огромным количеством информации и трудностями в определении конкретных генов, ответственных за проявления аутистических расстройств, исследователями стало принято выделять такие формы расстройств, как синдромальные и несиндромальные.

Дихотомическая классификация является, скорее, генетической, нежели психиатрической, так как в клинической практике формирование диагноза идет в соответствии с симптоматикой, а не результатами генетического исследования. Взяв за основу такую классификационную систему, стало возможным проводить сравнительный генетический анализ синдромальных и несиндромальных (т.е. идиопатические) форм заболеваний [15], определяя, какие молекулярные сигнальные пути задействованы в генезе аутистических расстройств в целом и конкретном расстройстве этого спектра в частности. Вместе с тем с клинической точки зрения, без использования методов секвенирования для определения генных нарушений синдромальная и идиопатическая формы могут оказаться одной и той же формой заболевания.

Таким образом, под синдромальными понимают формы аутизма, представляющие собой конкретный синдром патологического развития, в котором, помимо аутистических проявлений, определяются другие конкретные дизонтогенетические нарушения. В рамках синдромальных форм рассматриваются так называемые синдромальные гены, ответственные за формирование указанной патологии развития.

Синдромальные формы РАС были первой группой, положившей начало дихотомической классификации, так как их этиологию было легче определить по причине монокаузальной природы. Изначально группа насчитывала порядка 35 заболеваний, но с развитием современных технологий их количество постоянно растет. Вместе с тем следует помнить, что нарушения в синдромальных генах не всегда приводят к развитию аутистической симптоматики [16]. Это позволяет исследователям выявлять молекулярные механизмы (в частности, методом исключения), ответственные конкретно за аутистический спектр клинических проявлений.

Условно синдромальные формы также принято различать на моногенные и обусловленные мутацией по типу вариаций числа копий (CNV: дупликацией или делецией). К моногенным относятся такие формы, как синдромы хрупкой Х-хромосомы [17], кортикальной дисплазии — локальной эпилепсии (CDFE-синдром [18]), туберозного склероза типов 1 и 2 (TSC1 и TSC2 [16]), Ретта [19, 20] и др., в которых определяется единственный ключевой ген как этиологический фактор развития.

Формы, обусловленные CNV, не имеют установленного ключевого гена, но определяются конкретным участком хромосомы [13]. Ярким примером является синдром Фелан—МакДермид (делеция участка 22q13 [21]). Однако исследователями ключевая роль в формировании этого синдрома придается роли делеции гена SHANK3/PROSAP2. Такая гипотеза обусловлена самой функцией гена. Экспрессия SHANK3 (также называемый ProSAP2) обнаруживается во многих областях мозга, а кодируемый им белок помогает поддерживать синаптическую структурную целостность. Shank — многодоменные поддерживающие белки, находящиеся в постсинаптическом уплотнении, которые соединяют рецепторы нейротрансмиттеров, ионных каналов и другие мембранные белки, связанные с сигнальным путем актинового цитоскелета и сигнальными путями, связанными с G-белком. Shank-белки могут играть важную роль в формировании синапсов и созревании дендритных шипиков. Именно изменениям в данных структурах, ответственных за механизмы синаптической передачи, предписывается формирование аутистической симптоматики [21—23] и других признаков, обусловливающих фенотип, подобный синдромам Ретта и Фелан—МакДермид [24—26]. На данном этапе SHANK является одним из наиболее активно исследуемых синдромальных генов, участвующих в патогенезе РАС, так как нарушения в нем приводят к дисфункции mTOR-PI3K-Akt-сигнального пути.

Список синдромальных форм широк и включает в себя обусловленные как мутациями de novo, так и наследуемыми. В литературе можно встретить относимые к синдромальной группе синдром Ангельмана [27], PTEN-синдром [28], нейрофиброматоз типа 1 (NF1) [29]; макроэнцефалический/аутистический синдром и синдром Каудена [30—32], обусловленные нарушениями в том же гене, что и PTEN-синдром. Однако не все формы синдромов имеют конкретные номенклатурные наименования — синдром делеции или дупликации генов в участке 15q11−13 [33]; синдромы, вызванные делецией или дупликацией участка 16p11.2 [34, 35]; синдром микроделеции 2q23.1 [36] и т. д.

Под несиндромальными (или идиопатические, спорадические) формами РАС чаще всего понимают формы, этиология которых не выяснена или не может быть установлена точно. Все гены, связанные с идиопатическими формами и не являющися синдромальными, также именуются несиндромальными. Такое разделение генов важно для понимания механизмов деятельности нервной системы и патогенеза нейропсихиатрических расстройств.

Выявление несиндромальных генов стало возможным благодаря крупномасштабным исследованиям большого массива генетической информации у людей с РАС: как редких форм мутаций de novo, так и наиболее распространенных генетических аберраций [37]. Изучение больших массивов патогенных генов с разной степенью достоверной значимости их роли в развитии несиндромальных форм РАС [38—43] позволяет выявлять не только нарушения определенных метаболических путей, но и значимость наследования патогенных генов в этиологии РАС. В 2016 г. был проведен крупный метаанализ близнецовых исследований [44], охватывающий более 6000 испытуемых. Он продемонстрировал, что в семьях, имеющих пробандов по РАС, коэффициент наследуемости находился в диапазоне 64—91%. Таким образом, выделение несиндромальных генов позволяет определить те гены, которые могут оказаться достаточно патогенными, чтобы стать причиной для развития несиндромальной формы РАС. По примерным оценкам, синдромы с достоверно известным этиопатогенезом представляют собой лишь около 5—10% от всех случаев РАС [45, 46].

Следует отметить, что классификация на синдромальные и несиндромальные формы аутизма представляет научно-практический интерес, поскольку может быть одним из важнейших аспектов в разработке новых методов лекарственной терапии [8, 46—48].

Дифференциальная диагностика с генетическим анализом становится все более актуальной. С точки зрения клинической практики, РАС — полигенные и этиологически сложные заболевания, которые характеризуются широким диапазоном клинических проявлений. Так, согласно МКБ-10 детский аутизм (рубрика F84.0) [49] характеризуется аномальным или нарушенным развитием, которое проявляется в возрасте до 3 лет (нарушения рецептивной или экспрессивной речи, развития селективных социальных привязанностей, функциональной или символической игры). Для него характерны также ограниченные интересы и активность, повторяющееся и стереотипное поведение. Такое определение клинически важно, но не отражает этиопатогенетическую форму, которая позволила бы назначить наиболее адекватную терапию с учетом «выпавших молекулярных звеньев» функционирования высшей нервной деятельности. В рамках классификации DSM-5 дополнительно наблюдается градация по степени тяжести симптомов, оцениваемой исходя из объема оказания требуемой помощи [2].

Вместе с тем анализ генетической информации и синдромальная—несиндромальная классификация все больше упоминаются и используются, хотя в основном в научно-исследовательских целях для определения патогенеза РАС, а также разработки новых методов лечения и подбора этиопатогенетической терапии.

В связи с этим появляется необходимость формирования доступного генетического поиска и анализа данных о возможной этиологии РАС для проведения дифференцировки форм расстройств. В основе предлагаемой исследователями дихотомической классификации стоит обнаружение специфических путей, обусловливающих симптоматику аутизма. Из-за сложности молекулярных биологических путей в нервной системе поиск причин развития аутизма оказался достаточно трудной задачей. Количество генов и кодируемых ими белков в биологических путях (от десятков до сотен задействованных генов) потребовало от исследователей и практикующих клиницистов, которые могут обнаружить новую синдромальную форму РАС, создания инструментов для проведения «сетевого анализа генов» [50], а также определенных алгоритмов взаимодействия. Количество ресурсов для дополнения знаний о сигнальных путях, доступных как бесплатно, так и на основании коммерческой лицензии [51], растет с каждым годом. Рассмотрим базовые ресурсы, позволяющие оценить роль генетических нарушений в рамках РАС и возможность их применения.

Одной из наиболее полных картин, отражающих весь спектр генетических нарушений, связанных с аутизмом, обладает ресурс, созданный в рамках проекта Simons Simplex Collection [14] — SFARI Gene. Это база данных, имеющая категориальное разделение генов на синдромальные и несиндромальные, а также распределяющая их по шкале степени достоверности и значимости в развитии РАС (от 1 — «высокая степень достоверности» до 6 — «нет доказательств, подтверждающих роль в развитии заболевания»). Ресурс также обладает данными исследований на животных моделях, словарем терминов и постоянно обновляется. В рамках данного ресурса дополнительно продемонстрирован один из основных подходов к обнаружению молекулярных путей, участвующих в формировании РАС, обычно связанных с генетическими аберрациями, который заключается в анализе белок-белковых взаимодействий (PPI) для определения ключевых белков в списке белков, взаимодействующих друг с другом. На ресурсе SFARI Gene описывается алгоритм такого анализа. Анализ PPI предполагает использование баз данных, основывающихся на экспериментально подтвержденных или возможных PPI [52]. Также PPI позволяют определить «связывающие моменты» в патогенетических процессах, сильно взаимодействующие белки, которые могут оказаться ключевыми в конкретных молекулярных путях, что может помочь в поиске этиопатогенеза конкретного РАС. Однако у данной методики есть свои недостатки и предубеждения среди исследователей. Во-первых, недостаточность знаний о тканеспецифичных PPI, в частности в нервной ткани мозга. Зачастую эта проблема решается объединением баз данных PPI с данными об экспрессии РНК в конкретной ткани, поэтому при генетическом анализе кодируемых белков и их взаимодействий необходимо убедиться, что учитываются только те белки, которые находятся в специфичной ткани. Дополнительные возможности, используемые для выявления наиболее вероятных путей в списке генов, представляют собой базы данных «Генной онтологии» (The Gene Ontology Consortium [53]) и инструменты для дополнения знаний о сигнальных путях. Так, проект «Генная онтология» [51] по сути представляет унифицированный словарь генов и их биологических ролей.

Наиболее популярной среди исследователей платформой, базирующейся на коммерческом анализе, является IPA (Ingenuity Pathway Analysis [54]). Она используется для анализа, интеграции и интерпретации данных научных исследований, полученных из генетических (включая РНК), метаболических и протеомных результатов экспериментальных работ. Существенный недостаток платформы — ее коммерческая составляющая. Вместе с тем также существуют несколько важных моментов, которые следует учитывать при использовании в клинической и исследовательской практике данных ресурсов: методы обработки данных (как вручную, так и компьютеризированно); алгоритмы, используемые для создания карт сигнальных путей, и типы данных карт (по специфике метаболического пути и ткани), а также объем базы знаний [50].

Чтобы оценить масштаб необходимого анализа молекулярных нарушений при РАС, следует понимать, что генетические нарушения запускают изменение в сигнальных путях [55], таких как mTOR- и PI3K-AKT- [56], Wnt-β-катенин- [57], кальций/кальмодулин-сигнальные пути [58], сигнальный путь нейротрофина (он же фактор роста нервов) [50]. Это лишь те из них, изменения в которых наиболее вероятно являются патогенетическим механизмом РАС. Количество изучаемых сигнальных путей, чье влияние может быть значимым в патогенезе данной группы расстройств, только увеличивается со временем. Так, например, недавно было рассмотрено возможное влияние нарушений в окситоциновом сигнальном пути [59].

Сигнальные пути и их генетическая основа наиболее подробно зафиксированы в базе данных сигнальных путей — KEGG (KEGG: Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes [60]). Однако следует помнить, что данные пути могут рассматриваться не только на человеке и не всегда учитывают тканеспецифичную природу взаимодействия. Плюсами данной системы являются схематичное представление информации, разделение на сигнальные пути и области их влияния по патологии, полное описание генов и кодируемых ими белков. Особенно наглядность данного ресурса проявляется во время детального изучения сигнальных путей. Становится очевидно, что большинство метаболических путей связано между собой основными звеньями (так, например, Wnt-сигнальный путь связан посредством протеинкиназы GSK-3 регулирующей функцией метаболизма с протеинкиназами mTOR и АКТ), что позволяет более широко взглянуть на этиопатогенетические механизмы РАС и заключить, что большинство изменений в генах этих сигнальных путей приводит к нарушению функционирования и/или развитию нервной ткани за счет таких патогенетических механизмов, как апоптоз, нарушения клеточного цикла нейронов, изменение формирования и развития синапсов, а также нарушения нормального функционирования нейротрансмиттеров.

Во многом генетический анализ этого спектра заболеваний затрудняет тот факт, что часть генов, в разной степени влияющих на развитие РАС, являются общими с другими расстройствами психической деятельности человека (тревожные расстройства, дефицит внимания и гиперактивности, умственная отсталость, биполярное расстройство и шизофрения) [61—63]. Это неудивительно, так как в рамках РАС ярко выражена коморбидность психических расстройств [64]. Однако развитие таких инструментов, как SFARI Gene, «Генная онтология», KEGG, сделало возможным дифференцировать генетические нарушения, выявлять новые синдромальные формы, а вместе с этим стала возможной объективизация проведения дифференциального диагноза, назначения или отмены лекарственной терапии, и в целом произошло изменение подхода к лечению от симптоматического в сторону этиопатогенетического.

Резюмируя изложенное, можно утверждать, что за последнее 10-летие представления об этиопатогенетических механизмах РАС значительно расширились благодаря открытию новых методов инструментальной диагностики генетических нарушений. Использование современных методик и ресурсов для проведения сетевого анализа данных позволило сформировать концепцию дихотомической генетической классификации, включающей в себя синдромальные и несиндромальные формы РАС.

Современная дихотомическая классификация РАС в ближайшей перспективе предоставит возможность не только определять наличие или отсутствие определенного синдрома развития у пациента с РАС, но и обнаруживать дисфункциональное звено в пораженном молекулярном сигнальном пути, ответственном за механизмы прямой и непрямой синаптической передачи сигнала или других, важных для нормального функционирования нервной деятельности процессов.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

*e-mail: drsnv@yandex.ru