Введение

Эпилепсия — распространенное неврологическое заболевание, характеризующееся предрасположенностью к возникновению эпилептических приступов. Более 70 млн человек во всем мире страдают эпилепсией [1]. Примерно 20—30% случаев этого заболевания обусловлены приобретенными состояниями или внешними факторами, например, родовой травмой, внутриутробной инфекцией или врожденной аномалией, приводящими к повреждениям мозга. Остальные 70—80% случаев не имеют объяснимой причины и вызваны генетическими факторами [2]. Такие судорожные расстройства традиционно называются идиопатическими (генетическими) эпилепсиями.

Наиболее часто идиопатическая эпилепсия наблюдается в детском и подростковом возрасте, при этом у 7—20% детей заболевание протекает в лекарственно-устойчивой форме [3]. В таких случаях для подбора адекватной терапии особую важность имеет уточненный диагноз, основанный на установлении конкретного генетического дефекта, который вызывает эпилептическую активность. В настоящее время для подобных диагностических целей активно применяются технологии NGS.

Цель работы — поиск патогенных вариантов нуклеотидных последовательностей, обусловливающих развитие лекарственно-устойчивой эпилепсии у детей.

Материал и методы

В исследованную группу вошли 12 человек (5 девочек и 7 мальчиков в возрасте 4—13 лет) с фармакорезистентной эпилепсией и отсутствием структурных изменений головного мозга по данным магнитно-резонансной томографии. Образцы ДНК пациентов были предоставлены РНПЦ Неврологии и нейрохирургии (Минск, Беларусь).

Поиск патогенных генетических вариантов, повлекших развитие эпилепсии, выполняли методом массового параллельного секвенирования ДНК с использованием панели генов TruSight One Expanded Sequencing Panel (Illumina Inc., USA) на приборе NextSeq (Illumina Inc., США). Биоинформатический анализ данных NGS проведен с помощью приложений DRAGEN Enrichment и DRAGEN CNV Baseline Builder [4]. Потенциально патогенные варианты нуклеотидных последовательностей верифицировали с помощью секвенирования по Сэнгеру для точечных замен, ПЦР-анализа для делеции.

Результаты и обсуждения

У 5 (42%) пациентов обнаружены патогенные и вероятно патогенные варианты нуклеотидных изменений в генах CACNA1A, GABRA1, STXBP1, MECP2 и WDR45. Во всех случаях определено их de novo происхождение.

Эпилепсия характеризуется генетической гетерогенностью и может быть вызвана мутациями в генах, задействованных в таких клеточных процессах, как транспорт ионов внутри и между клетками, рост и дифференциация клеток, регуляция синаптических процессов, регуляция активности ферментов и др. [5].

Наиболее часто среди генетических факторов возникновения эпилепсии встречаются мутации в генах ионных каналов (SCN1A, KCNA1, CACNA1A, GRIN2A) [6]. Ионные каналы принимают непосредственное участие в модуляции возбудимости нервной системы, регулируя поток ионов через клетки и, таким образом, влияя на генерацию нервных импульсов и возникновение судорожной активности.

В исследованной группе у мальчика 5 лет с нарушением темпов речевого развития, эпилепсией с фебрильными приступами плюс (GEFS+), был обнаружен и подтвержден патогенный de novo вариант c.2137G>T в 17 экзоне гена CACNA1A (NM_001127221.2). Ген CACNA1A кодирует порообразующую субъединицу потенциал-зависимого кальциевого канала CaV2.1, а вышеуказанная мутация приводит к замене аминокислотных остатков p.A713S в ней. Согласно клинико-генетическим базам данных и научной литературе, миссенс-мутации в гене CACNA1A являются причинами развития эпилептической энцефалопатии, генерализованной эпилепсии [7].

Помимо дефектов в ионных каналах, причины эпилепсии могут скрываться в нарушениях сигнальных путей ЦНС. К этому приводят мутации в генах мембранных рецепторов, сигнальных молекул, компонентов синапсов и др. Так, у мальчика 6 лет с эпилепсией с фебрильными приступами плюс (GEFS+), проявившейся в семимесячном возрасте, и нарушением темпов речевого развития мы обнаружили миссенс-мутацию c.1015A>G в 10 экзоне GABRA1 (NM_001127643.2). Этот ген кодирует рецептор гамма-аминомасляной кислоты типа A (рецептор GABAA) — лиганд-зависимый Cl^--канал, который обеспечивает основные тормозные функции в центральной нервной системе. Многие противоэпилептические препараты являются агонистами рецепторов GABAA, поэтому мутации в этом гене могут быть причиной возникновения фармакорезистентности при эпилепсии [8].

Нарушения высвобождения нейротрансмиттеров также могут быть связаны с эпилепсией. Мутация loss-of-function c.1570A>T в экзоне 18 гена STXBP1 (NM_003165.6) была обнаружена у мальчика 8 лет с дебютом эпилепсии в 4 года с наличием частых фокальных резистентных к терапии приступов, нарушением психоречевого развития, расстройством аутистического спектра и атонически-астатическим синдромом. Ген STXBP1 кодирует синтаксин-связывающий белок-1, который влияет на высвобождение нейромедиаторов через регуляцию слияния синаптических пузырьков с пресинаптической мембраной. Известно, что мутации в генах GABRA1 и STXBP1 приводят к эпилептической энцефалопатии, синдрому Драве, синдрому Веста и энцефалопатии развития [9].

Эпилептические симптомы могут являться частью комплексного расстройства, основные проявления которого могут быть достаточно специфичны.

К психоневрологическим заболеваниям с эпилептическими проявлениями относится синдром Ретта (OMIM #312750). Известно, что наиболее частыми причинами синдрома Ретта являются loss-of-function мутации в гене MECP2 [10]. Этот ген кодирует метил-CpG-связывающий белок, участвующий в регуляции экспрессии генов путем метилирования хроматина. Делеция c.1117_1199del длиной 82 п.н. в 4 экзоне гена MECP2 (NM_004992.4.) была выявлена у девочки 5 лет с дебютом ежедневных фокальных приступов, связанных со сном, в возрасте 3 лет и энцефалопатией развития. У пациентки наблюдался регресс психоречевого и моторного развития, генерализованный тремор туловища и конечностей с сопутствующими стереотипными движениями в верхних конечностях. Делеция c.1117_1199del приводит к сдвигу рамки считывания и прекращению синтеза метил-CpG-связывающего белка p.S373fs. Таким образом, обнаруженная мутация обусловливает развитие клинического симптомокомплекса синдрома Ретта у пациентки.

Эпилепсия может сопровождать нейрометаболические болезни, в частности, такие нарушения обмена металлов, как нейродегенеративные заболевания с накоплением железа в мозге (OMIM #300894). Эти состояния в основном характеризуются энцефалопатиями и серьезной задержкой развития, эпилепсия может выступать дополнительным симптомом. Мы обнаружили de novo мутацию c.755T>C в 9 экзоне гена WDR45 (NM_001029896) у восьмилетней девочки с манифестацией в 1 год и 7 месяцев эпилепсии с наличием тонико-клонических приступов, частично фебрильно-ассоциированных, со склонностью к статусному течению, умеренным экстрапирамидным синдромом и особенностями поведения аутистического спектра. Специфическим признаком было накопление железа в подкорковых ядрах. Ген WDR45 играет важную роль в аутофагии, системе внутриклеточной деградации, суть которой заключается в упаковке цитоплазматических компонентов в аутофагосомы и их доставке в лизосомы для последующей деградации. У пациентов с мутациями в этом гене наблюдается более низкая аутофагическая активность и, как следствие, накопление аберрантных аутофагических структур в клетках. Таким образом, мутации в гене WDR45 могут приводить к нейродегенерации с накоплением железа в мозге и эпилепсии [11, 12].

Заключение

Генетические причины возникновения эпилепсии очень разнообразны, и массовое параллельное секвенирование ДНК является одним из самых эффективных методов поиска патогенных изменений нуклеотидной последовательности при подобных заболеваниях. В результате настоящего исследования с помощью NGS был подтвержден диагноз и найдена причина лекарственно-устойчивой эпилепсии в 42% случаев.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.

От каждого из включенных в исследование участников было получено информированное добровольное согласие.