Гипофосфатазия (ГФ, OMIM 146300, 241500, 241510) — редкое наследственное нарушение метаболизма, в основе которого лежит снижение активности фермента тканенеспецифической щелочной фосфатазы (ЩФ), кодируемой геном ALPL. Клиническая картина и степень тяжести ГФ варьируют в широких пределах; четкой корреляции между генотипом и фенотипом не выявлено. В зависимости от возраста манифестации заболевания и тяжести симптомов различают шесть клинических форм: перинатальную, доброкачественную пренатальную, инфантильную, детскую, взрослую, oдонтогипофосфатазию (табл. 1).

Диагноз ГФ впервые был установлен D. Rathbun [1] на основании выраженных рахитических изменений костей у ребенка и парадоксально низкого уровня ЩФ.

Распространенность тяжелых форм ГФ (перинатальная и инфантильная) оценивается в 1 на 100 000 новорожденных (в основном англосаксонского происхождения); эти формы наиболее распространены в изолированной популяции меннонитов Канады, где частота встречаемости тяжелых форм составляет 1 на 2500 новорожденных, что, возможно, объясняется «эффектом основателя гена» [2, 3]. Более мягкий вариант заболевания (взрослая форма) встречается с частотой примерно 1: 6000 человек [3]. В России распространенность данного заболевания неизвестна.

Ранее в отечественной литературе [4] сообщалось о пренатальной диагностике ГФ на сроке 37 нед гестации у плода с выраженной деминерализацией скелета. Нами впервые в России проведено молекулярно-генетическое подтверждение диагноза у пациентов с ГФ различной тяжести, у 3 детей выявлены составные гетерозиготные мутации гена ALPL.

Проведена оценка анамнеза, клинических данных пациентов, анализ лабораторных и рентгенографических показателей.

Для молекулярно-генетического анализа применялся метод высокопроизводительного параллельного секвенирования. Использовалась панель праймеров Ion Ampliseq Custom DNA Panel («Life technologies», США), охватывающая кодирующие области следующих генов: FGF23, PTHR1, CASR, SLC34A1, ATP6V1B1, SLC9A3R1, SLC34A3, CYP24A1, ATP6V0A4, GALNT3, ALPL, PHEX, CYP27B1, LRP5, DMP1, VDR, KL, CYP2R1, ENPP1, CLCN5, CLCNKB, SLC2A2. Подготовка библиотек и эмульсионная ПЦР проводились в соответствии с рекомендациями производителя. Секвенирование осуществлялось на секвенаторе PGM (Ion Torrent, «Life Technologies», США). Биоинформатическая обработка результатов секвенирования проводилась с помощью программного модуля Torrent Suite 4.2.1 (Ion Torrent, «Life Technologies», США) и пакета программ Annovar (версия 2014Nov12) (http://www.openbioinformatics.org/annovar/)[Wang K, Li M, Hakonarson H. ANNOVAR: Functional annotation of genetic variants from next-generation sequencing data Nucleic Acids Research, 38: e164, 2010]. Выявленные изменения в гене ALPL были подтверждены при секвенировании по Сэнгеру.

Пациент 1. Г. М., мальчик, 4 года, рожден на 39—40-й неделе гестации с нормальным ростом и массой тела (53 см, 3800 г) от здоровых родителей, состоящих в неродственном браке. С рождения отмечалась выраженная гипотония, в результате чего ребенок отставал в моторном развитии: поздно начал держать голову и сидеть. Ходить «утиной» походкой мальчик начал с 1 года 7 мес; отмечалась быстрая утомляемость и боли в ногах при ходьбе. В возрасте 2 лет у ребенка выпали передние молочные зубы. В связи с отставанием в росте в 3 года с целью исключения cоматотропной недостаточности проведена СТГ-стимуляционная проба с клофелином; результат нормальный (максимальный выброс СТГ 16,1 нг/мл).

При обследовании в ФГБУ «Эндокринологический научный центр» (ЭНЦ) в возрасте 4 лет отмечалось отставание в физическом развитии: рост 91,3 см (SDSр.=–2,66), масса тела 11,3 кг (SDSИМТ=–2,1) (рис. 1). Обращали на себя внимание скафоидная форма черепа за счет краниостеноза, плосковальгусная установка стоп, «переваливающаяся» походка, быстрая утомляемость, в связи с чем ребенок чаще находился в коляске. При биохимическом анализе крови был двукратно обнаружен низкий уровень ЩФ — до 62,8 Ед/л (норма 180—720 Ед/л), на фоне нормальных показателей кальция, витамина В6, умеренном повышении содержания фосфора и незначительно сниженном уровне паратгормона (табл. 2). При рентгенологическом исследовании выявлено значительное разряжение костной ткани в области метафизов локтевой и лучевой костей (рис. 2).

В качестве наиболее вероятной причины раннего выпадения молочных зубов, нарушения походки, низкого уровня ЩФ крови, рахитических изменений структуры костей был рассмотрен диагноз Г.Ф. Данный диагноз был подтвержден результатами молекулярно-генетического анализа гена ALPL. Выявлено наличие 2 гетерозиготных мутаций: c.340G>A p. A114T (замена аланина на треонин в позиции 114), и c.571G>A p. E191K (замена глутаминовой кислоты на лизин в позиции 191). Выявленные мутации были описаны ранее [1, 5—7].

Пациент 2. В.М., девочка, 8 лет. Данный клинический случай постановки диагноза «ГФ, инфантильная форма» ребенку 2 года 8 мес на основании клинической картины был описан ранее [8]. При обследовании в ЭНЦ у девочки 8 лет обнаружены дефицит массы тела: масса тела 17,2 кг (SDSИМТ=–3,24), рост 117,1 см (SDSр.=–1,75) (рис. 3), долихоцефалическая форма черепа, выраженная деформация грудной клетки, рахитические «браслетки» на руках и варусная деформация бедренных костей. Содержание Щ.Ф. в крови было значительно сниженным (до 21 Ед/л), уровень фосфора умеренно повышен (см. табл. 2). При рентгенологическом исследовании выявлены характерные рахитические изменения структуры костей верхних и нижних конечностей: неровность метафизов, узурация эпифизов. Молекулярно-генетический анализ выявил наличие составной гетерозиготной мутации гена ALPL: c.253A>C p. T85P с заменой треонина на пролин в позиции 85 и c.571G>A p. E191K. Вторая мутация оказалась аналогичной таковой у первого пациента.

Пациент 3. В.М., девочка, 3 года. На 24-й неделе гестации при УЗИ были выявлены признаки скелетной дисплазии трубчатых костей. Ребенок родился в срок с нормальными росто-весовыми показателями (масса тела 3465 г, длина тела 52 см), без признаков нарушения дыхания и деформаций скелета. На первом году жизни отмечалось выраженное отставание в росте (в 1 год рост 66 см, SDSр.=–3,0) (рис. 4), задержка моторного развития ребенка — начала сидеть с 9 мес, ходить с 18 мес. Первые зубы прорезались в 9 мес, однако с 14 мес выпали два нижних резца, а в 2 года 8 мес — верхние резцы. С 1,5 лет наблюдались частые респираторно-вирусные заболевания с пневмонией. При обследовании в возрасте 3 лет: масса тела 10,5 кг (SDSИМТ=–2,31), рост 88 см (SDS=–1,31), вальгусная деформация нижних конечностей. В крови низкий уровень ЩФ (до 40 Ед/л). При рентгенологическом исследовании определялись множественные разнокалиберные участки разрежения костной ткани по типу «матового стекла» в зонах метафизов костей предплечий и костей голеней, а также булавовидные расширения передних отрезков ребер. Молекулярно-генетический анализ показал наличие составной гетерозиготной мутации гена ALPL: c.571G>A p. E191K (аналогичной таковой в двух первых случаях), и с.1166С>Т р. Т389I (замена треонина на изолейцин в позиции 389).

Термином ЩФ обозначают группу ферментов, расположенных на мембране клеток и принимающих участие в расщеплении эфиров фосфорной кислоты (фосфогидролазы). Источниками различных изоформ ЩФ являются костная ткань, печень, почки, плацента (ALPP), слизистая оболочка тонкого кишечника (ALPI), эмбриональная ткань. Ген ALPL (OMIM 171760) кодирует тканенеспецифическую ЩФ (TNSALP), экспрессирующуюся в печени, костях и почках [9]. Ген расположен на коротком плече хромосомы 1 (1p36.1—р.34) и состоит из 12 экзонов. Основная функция TNSALP сводится к гидролизу монофосфатных эфиров, включая неорганические пирофосфаты (PPI), фосфоэтаноламин (РЕА), пиридоксаль-5-фосфат, которые являются физиологическими ингибиторами образования кристаллов гидроксиапатита костного матрикса. Клиническая картина заболевания обусловлена нарушением минерализации костной ткани вследствие накопления пирофосфатов в крови из-за снижения ферментативной активности TNSALP. Перинатальная форма ГФ характеризуется практически полным отсутствием минерализации костей скелета, наличием остеохондральных шпор, выступающих через кожу предплечий и ног, значительным укорочением длинных трубчатых костей, судорожным синдромом (витамин В6-зависимые судороги). Данная форма имеет высокий риск летальности внутриутробно или в первые месяцы жизни из-за выраженной дыхательной недостаточности вследствие гипоплазии легких и биомеханических нарушений акта дыхания из-за рахитических изменений грудной клетки. В редких случаях у пациентов с доброкачественной пренатальной формой происходит спонтанное улучшение минерализации.

Инфантильная форма ГФ манифестирует с первого полугодия жизни рахитическими деформациями грудной клетки и выраженной мышечной гипотонией, которые обусловливают нарушение дыхания, частые воспалительные процессы в легких, задержку моторного развития. Гиперкальциемия является причиной плохой прибавки в массе тела, рвоты, склонности к запорам, жажды, полиурии, раннего закрытия большого родничка и швов черепа, что приводит к краниостенозу, повышению внутричерепного давления. Гиперкальциурия способствует развитию нефрокальциноза. Летальность при данной форме составляет до 50% к первому году жизни.

Детская и взрослая формы имеют более благоприятное течение и характеризуются рахитическими изменениями скелета, низким ростом, болью в мышцах и связках, краниостенозом, формированием долихоцефалической формы черепа, ранним выпадением молочных (до 5 лет) и постоянных зубов, изменением походки («переваливающаяся» походка), хондропатиями или псевдопереломами в результате остеопении и отложения пирофосфатата кальция в связках и суставах в зрелом возрасте. Биохимическими маркерами патологии служат умеренно или резко сниженный уровень щелочной фосфатазы, повышение концентрации пиридоксаль-5-фосфата в крови и фосфоэтаноламина в моче; в раннем детском возрасте можно обнаружить гиперкальциемию, гиперфосфатемию, снижение уровня паратгормона.

Для пациентов с наиболее легкой формой (одонтогипофосфатазия) характерно только раннее выпадение зубов или развитие частого кариеса из-за увеличения камер пульпы или корневых каналов, однако биохимические маркеры заболевания остаются такими же.

К настоящему времени описано более 280 мутаций гена ALPL [10], большинство из которых составляют миссенс-мутации (до 80%), реже небольшие делеции гена (10,5%), нарушения сплайсинга (6%) и нонсенс-мутации (4%). Наиболее тяжелые формы наследуются аутосомно-рецессивным путем, при более легких формах может иметь место и доминантный тип наследования [6, 7, 11]. У трансгенных мышей с гомозиготной мутацией гена ALPL активность ЩФ практически полностью отсутствовала (менее 1%), а у гетерозигот снижена на 50% [12].

Интересно, что выявленная мутация p. A114T гена ALPL у первого пациента оказалась аналогично той, что была обнаружена в гетерозиготном состоянии у матери мальчика, которому впервые в мире был установлен диагноз ГФ [1]. Поскольку у матери имелась миссенс-мутация p. A114T гена ALPL, а у отца — миссенс-мутации p. D294A в 9 экзоне и полиморфизм в 12 экзоне (Т1565С; Val505Ala), было высказано предположение, что ребенок имел компаунд-гетерозиготные мутации гена, обусловившие летальную форму патологии; при этом у родителей клинические признаки заболевания отсутствовали.

Вторая обнаруженная нами мутация p. E191K в экзоне 6 у всех представленных детей часто встречается среди пациентов европейского происхождения, являясь «умеренной» [2, 6, 7, 12]. В исследованиях in vitro показано, что активность фермента при данном дефекте сохраняется на 55—86% [11]. В большинстве случаев данная мутация гена ALPL находится в гетерозиготном состоянии, сочетаясь с какой-либо другой [6, 7, 12]. P. Henthorn и соавт. [13] сообщали о 2 детях с детской формой патологии и о женщине 65 лет с взрослой формой, которые являлись компаунд-гетерозиготами по мутациям p. E191K и p. D294A гена ALPL. Однако в следующем сообщении той же группы авторов приводится информация о ребенке с составными гетерозиготными мутациями p. E191K/p.D378V, умершем в возрасте 8 мес от респираторных осложнений, что по тяжести соответствует инфантильной форме ГФ.

Можно предположить, что у второго нашего пациента раннее начало заболевания и более тяжелое течение обусловлены более выраженным снижением активности ЩФ в результате мутаций p. T85P/р.E191K, чем у мальчика с дефектом p. A114T/p.E191K.

Выявленная нами мутация р. Т389I в экзоне 10 гена ALPL была ранее описана у ребенка с перинатальной формой ГФ, который имел компаунд-гетерозиготные мутации р. Т389I/р.S368del (Versailles lab oct., 2004). Клиническая картина заболевания у нашего пациента с дефектом p. E191K/р.Т389I гена ALPL больше соответствует инфантильной форме патологии.

Разнообразие клинических признаков и форм ГФ требует рассмотрения данного диагноза у пациентов среднего возраста с жалобами на частые и плохо срастающиеся переломы, скелетно-мышечные боли. Как правило, у пациентов с взрослой формой ГФ в анамнезе имеется указание на проявления рахита в детстве или раннее выпадение зубов (молочных или постоянных). Переломы обычно локализуются в лучевой, плечевой костях; у женщин — подвертельные переломы бедренных костей, стресс-переломы плюсневых костей, у мужчин — переломы позвоночника [14]. Отложение пирофосфата кальция в связках, сухожилиях и суставах может быть причиной болевого синдрома и ограничения двигательной активности [15]. Описан семейный случай ГФ, единственным проявлением заболевания у пациентов был болевой синдром на фоне кальцификации связок и суставов [15]. Правильная диагностика может предотвратить неоправданное использование бисфосфонатов, которые применяются при остеопорозе. При Г.Ф. данные препараты утяжеляют заболевание, так как являются аналогами пирофосфатов, избыточно накапливающихся при снижении активности ЩФ.

В 1956 г. для лечения ГФ с ограниченным успехом применяли кортизон. Использование заменного переливания плазмы богатой ЩФ от пациентов с болезнью Педжета было предпринято в 80-х годах XX века. Пересадка аллогенных мезенхимальных стволовых клеток донора, изолированная трансплантация остеобластов также не давали достаточного эффекта [16]. У взрослых пациентов применение терипаратида (рекомбинантного паратгормона) было малоэффективно. В настоящее время имеются данные об использовании заместительной ферментной терапии рекомбинантной тканенеспецифической Щ.Ф. Эффективность такого лечения доказана на животных моделях и в клинических испытаниях на людях [17, 18]. Применение данного препарата у 12 пациентов с перинатальной и инфантильной формами ГФ значительно улучшило структуру костей, что оказало положительное влияние на функцию легких и двигательную активность детей.

В заключение необходимо подчеркнуть важность дифференциальной диагностики различных рахитоподобных заболеваний с Г.Ф. Решающее значение в постановке диагноза ГФ имеет правильная оценка клинических и анамнестических данных, определение уровня ЩФ с учетом возрастных норм и молекулярно-генетический анализ.