Моногенный сахарный диабет, обусловленный мутацией в гене инсулина (INS)

Сахарный диабет (СД) у детей 1-го года жизни представлен гетерогенной группой заболеваний, включающей СД 1-го типа (СД1) в результате аутоиммунного поражения поджелудочной железы и ряд моногенных форм, ассоциированных с мутациями в генах, обеспечивающих нормальное развитие и функцию панкреатических β-клеток.

Для большинства моногенных форм СД характерно изолированное нарушение глюкозостимулированной секреции инсулина (мутации в генах KCNJ11, ABCC8, GCK, INS) [1, 2]. В ряде случаев, СД, дебютирующий на первом году жизни ребенка, является частью синдрома, вовлекающего в патологический процесс другие органы и системы (мутации в генах IPF1, EIF2AK3, FOXP3, PTF1A, GLIS3, NEUROD1) [1, 2].

Мутации в гене инсулина занимают второе по частоте место (15—20%) среди причин развития СД у детей первых 6 мес жизни [1—3]. Гораздо реже данные мутации встречаются в возрастной группе 6—12 мес. Впервые мутации в гене инсулина были описаны более 20 лет назад у пациентов с семейной гиперпроинсулинемией, клинически проявляющейся эпизодическими гипогликемиями, нарушением толерантности к углеводам или СД с легким течением у взрослых пациентов [4, 5]. В 2007 г.

J. Stoy и соавт. [6] описали группу пациентов с перманентным неонатальным СД (НСД) в результате гетерозиготных мутаций в гене INS, нарушающих конформацию и секрецию молекулы проинсулина и приводящих к преждевременному апоптозу панкреатических β-клеток.

В настоящее время мутации в гене инсулина описаны у пациентов с перманентным и транзиторным НСД, СД у детей раннего возраста, СД типа MODY и рано диагностированным СД 2-го типа [2, 7—10]. Разный возраст манифестации заболевания при идентичной мутации в гене INS авторы связывают с индивидуальной скоростью β-клеточного апоптоза и частичной способностью панкреатических β-клеток к регенерации [8].

До настоящего времени в отечественной литературе не описаны случаи СД, связанные с мутациями в гене INS. В данном сообщении мы приводим клинический случай инсулинзависимого неиммунного СД, обусловленного гетерозиготной мутацией в гене INS, у девочки в возрасте 7 мес.

Клинический случай. Пациентка Т. от здоровых родителей, физиологической беременности, срочных, самостоятельных родов. Наследственность по СД не отягощена. Масса тела при рождении 3000 г (SDS: –1,06), длина тела 50 см (SDS: 0,06). В возрасте 7 мес у ребенка появились жажда, полиурия, снижение аппетита, выраженная вялость, потеря массы тела, запах ацетона в выдыхаемом воздухе. В связи с ухудшающимся состоянием девочка была госпитализирована в отделение реанимации МДГКБ. При поступлении: масса тела — 8600 г, рост — 68 см (SDS роста: +0,22), ИМТ 18,6 кг/м² (SDS ИМТ: 0,69). Отмечались выраженная сухость кожных покровов, снижение тургора тканей, патологическое дыхание по типу Куссмауля с частотой до 60 в минуту, тахикардия до 167 уд/мин. Уровень сознания — сопор. Выявлены метаболический ацидоз: рН крови — 6,84 (норма 7,36—7,42), ВЕ— (–29,3); гипергликемия — 39—41 ммоль/л, кетонемия 5 ммоль/л. В ходе комплексных реанимационных мероприятий кетоацидоз был купирован. На фоне назначения инсулинотерапии по интенсифицированной схеме (актрапид, протафан) в дозе 1,3 ед/кг/сут была достигнута субкомпенсация углеводного обмена. В ходе дальнейшего обследования были выявлены низкий уровень С-пептида (0,04 пмоль/л; норма 100—1010), отсутствие повышения титра аутоантител к инсулину, β-клеткам, GAD; HLA — низкий генетический риск развития СД1.

Учитывая ранний возраст ребенка и неиммунный характер заболевания, пациентке было проведено молекулярно-генетическое исследование гена INS. В результате ПЦР и последующего секвенирования экзонов 2 и 3 гена выявлена миссенс-мутация — трансверсия c. 89T>G (референсная последовательность GenBank J00265.1) в экзоне 2, что приводило к замене кодона лейцина на аргинин в положении 30 (p.L30R). Данная мутация описывается впервые. У родителей ребенка изменений в гене INS выявлено не было, что указывает на возникновение мутации de novo.

Биосинтез инсулина осуществляется в β-клетках поджелудочной железы из высокомолекулярных предшественников: препроинсулина и проинсулина. Синтез препроинсулина происходит на полирибосомах шероховатого эндоплазматического ретикулума (ШЭР). Молекула препроинсулина состоит из 110 аминокислотных остатков с молекулярной массой 11 500 Да. После отщепления сигнального пептида, состоящего из 24 аминокислот, молекула препроинсулина преобразуется в молекулу проинсулина, включающую 86 аминокислотных остатков с молекулярной массой 9000 Да. Молекула проинсулина состоит из С-пептида и А- и В-цепей, соединенных двумя парами оснований: аргинин-аргинин и аргинин-лизин. В дальнейшем происходит процесс спонтанной укладки полипептидной цепи проинсулина в уникальную третичную структуру, поддерживаемую двумя дисульфидными связями между А- и В-цепями и внутренней дисульфидной связью в А-цепи в положении А6—А11. Образование третичной структуры проинсулина является обязательным условием его транспортировки через цистерные пространства эндоплазматического ретикулума (ЭР) к комплексу Гольджи, где происходит его «упаковка» в секреторные гранулы.

В комплексе Гольджи происходит завершающий этап синтеза зрелого инсулина путем отщепления С-пептида (полипептидной цепи, включающей 31 аминокислоту) под влиянием группы кальцийзависимых эндопротеаз. После этого образуются кристаллы активного инсулина, имеющего в своем составе 51 аминокислотный остаток, и состоящего из двух полипептидных цепей (А и В), соединенных дисульфидными связями. Инсулин и С-пептид хранятся в зрелых секреторных гранулах и выделяются в эквимолярных количествах в ответ на повышение уровня гликемии.

Нуклеотидная последовательность гена INS впервые была расшифрована G. Bell и соавт. [12] в 1980 г. Ген INS картирован на коротком плече хромосомы 11p15.5 и состоит из 3 экзонов (экзон 1 — некодирующий) и двух интронов. Второй экзон кодирует сигнальный пептид, В-цепь и часть С-пептида; третий экзон кодирует остаток С-пептида и А-цепь.

Большинство описанных мутаций в гене INS относятся к миссенс-мутациям, в единичных случаях встречаются делеция гена или образование стоп-кодона [13].

Впервые гетерозиготные миссенс-мутации в кодирующем регионе гена INS были описаны J. Stoy и соавт. [6] в 2007 г. Эти мутации наследовались по аутосомно-доминантному типу и вызывали развитие инсулинзависимого перманентного НСД (средний возраст манифестации — 9 нед) в результате конформационных изменений молекулы проинсулина, что приводило к накоплению неактивного белка с измененными свойствами, развитию стресса ЭР и преждевременному апоптозу β-клеток.

В 2010 г. I. Garin и соавт. [10] описали принципиально новый механизм развития CД у детей первых 6 мес жизни в результате гомозиготных и компаунд-гетерозиготных мутаций в гене INS. Данный тип мутаций вызывал нарушение биосинтеза инсулина различными механизмами, включая делецию гена, потерю инициирующего сигнала трансляции, и повреждение стабильности мРНК. В отличие от пациентов с гетерозиготными мутациями, у части пациентов с гомозиготными и компаунд-гетерозиготными мутациями в гене инсулина отмечалось транзиторное течение НСД.

Клинические проявления СД, ассоциированного с мутациями в гене INS, во многом зависят от локализации мутации. Большинство гомозиготных и компаунд-гетерозиготных мутаций в этом гене расположены в зоне промотора и сигнальном пептиде. Они нарушают биосинтез инсулина и ассоциированы как с перманентным, так и с транзиторным НСД. По сравнению с гетерозиготными мутациями в гене INS, манифестирующими в среднем на 9-й неделе жизни, для пациентов с гомозиготными и компаунд-гетерозиготными мутациями характерны раннее начало заболевания (1—24-й день жизни) и низкие массо-ростовые показатели при рождении, свидетельствующие о внутриутробном дефиците инсулина.

Гетерозиготная миссенс-мутация L30R, выявленная у нашей пациентки, находится в критическом регионе В-цепи, в районе образования В7—А7 дисульфидной связи (рис. 1, 2).

Гетерозиготные мутации, расположенные подобно мутации L30R в районах формирования дисульфидных связей, а также в районе соединения С-пептида и А-цепи, нарушают пространственную структуру молекулы проинсулина и являются причиной развития перманентного СД у детей первых 6 мес (реже первого года) жизни. Пациенты не испытывают внутриутробного дефицита инсулина и рождаются с нормальным весом и ростом. СД в подобной ситуации дебютирует выраженной кетотической гипергликемией в отсутствие маркеров аутоиммунного поражения поджелудочной железы и характеризуется значительной потребностью в инсулине. Базальный уровень С-пептида и инсулина в большинстве случаев CД, обусловленного мутациями в гене INS, как правило, значительно снижен, что мы и наблюдали у нашей пациентки. В то же время описаны пациенты с нормальным уровнем инсулина в начале заболевания при отсутствии инсулинорезистентности с последующим снижением уровня гормона до неопределяемых значений [11].

Таким образом, на примере нашего клинического случая мы продемонстрировали особенности течения СД у пациентов с гетерозиготными мутациями в гене INS. Полученные данные подчеркивают необходимость проведения молекулярно-генетического анализа у пациентов с неиммунными формами СД, манифестировавшего в течение 1-го года жизни. Генетическая верификация диагноза в данном случае необходима для прогнозирования дальнейшего течения заболевания, выбора оптимальной тактики ведения пациентов и проведения медико-генетического консультирования по вопросам дальнейшего планирования семьи.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Ю.В. Тихонович, И.Г. Рыбкина, Е.Е. Петряйкина, А.Н. Тюльпаков

Сбор и обработка материала — Ю.В. Тихонович, И.Г. Рыбкина, И.В. Гаряева

Написание текста — Ю.В. Тихонович

Редактирование — Е.Е. Петряйкина, И.Г. Рыбкина, А.Н. Тюльпаков

Конфликт интересов и финансовая заинтересованность авторов отсутствуют.