Наследственный вариант сахарного диабета, обусловленного дефектом гена NEUROD1 (MODY6): первое описание в России

Впервые термин «maturity-onset diabetes of the young» («диабет взрослого типа у молодых») и аббревиатуру «MODY» использовали R. Tattersall и S. Fajans в 1975 г. для определения наследственного непрогрессирующего или малопрогрессирующего инсулиннезависимого сахарного диабета (СД) у молодых лиц [1, 2]. К настоящему времени известно 13 генов-кандидатов MODY (HNF4A, GCK, HNF1A, PDX1, HNF1B, NEUROD1, KLF11, CEL, PAX4, INS, BLK, ABCC8, KCNJ11) и, соответственно, 13 подтипов MODY. Несмотря на значительную вариабельность частоты подтипов MODY в различных популяциях, мутации в генах GCK (MODY2) и HNF1A (MODY3) существенно превалируют. Другие подтипы MODY встречаются реже. Окончательный диагноз MODY может быть установлен только на основании результатов молекулярно-генетического исследования, являющегося «золотым стандартом» в диагностике данного заболевания. В нашей стране для установления генетической природы MODY до настоящего времени использовалась только методика прямого секвенирования исключительно для поиска мутаций в наиболее распространенных генах-кандидатах [3-6]. Однако выраженная генетическая вариабельность заболевания требует расширения методов молекулярно-генетической диагностики. Методы секвенирования нового поколения позволяют проводить одновременный анализ нескольких генов-кандидатов моногенных заболеваний, что значительно упрощает постановку диагноза. Мы впервые в стране использовали технологию секвенирования нового поколения для диагностики наследственных нарушений углеводного обмена, что дало возможность выявить редкий подтип MODY, ранее не описанный в нашей стране - MODY6.

MODY6обусловлен гетерозиготными мутациями в генеNEUROD1. ГенNEUROD1/BETA2 (Beta-Cell E-Box Transactivator 2) локализован на длинном плече хромосомы 2 в положении 32 (2q32), имеет 2 экзона (первый экзон нетранслируемый) и экспрессируется как в развивающихся, так и в зрелых β-клетках поджелудочной железы (ПЖ) [7]. Экспрессия гена NEUROD1 начинается после детерминации клеток ПЖ в эндокринные клетки и ареста их пролиферации [8]. Ген кодирует фактор транскрипции NEUROD1(Neurogenic differentiation 1, фактор нейрогенной дифференцировки 1), который играет важную роль в нормальной дифференцировке β-клеток и регуляции транскрипции гена инсулина [8-11]. У мышей с полным отсутствием NEUROD1 формирование β-клеток сохранялось, однако их количество постепенно снижалось, так как они подвергались апоптозу еще внутриутробно, что приводило к формированию СД [8, 12]; у животных с гомозиготными мутациями в гене NEUROD1 была выявлена полная инактивация промотора гена инсулина[12]. Гомозиготные или компаунд-гетерозиготные мутации в гене NEUROD1 приводят к развитию перманентного неонатального СД (ПНСД). Кроме того, ген NEUROD1 экспрессируется в нейронах центральной и периферической нервной системы, а также в клетках сетчатки[13]. В литературе [14] есть описания пациентов с ПНСД в сочетании с задержкой психомоторного развития, выраженной гипоплазией мозжечка, нейросенсорной тугоухостью и зрительными аномалиями, ассоциированные с гомозиготными мутациями в гене NEUROD1. При гетерозиготных мутациях, ассоциированных с MODY6, нарушается экспрессия гена инсулина.

Впервые связь между мутациями в гене NEUROD1 и СД была описана M. Malecki и соавт. [15] в 1999 г. Авторы выявили две гетерозиготные мутации в гене NEUROD1 в двух семьях; у больных был клинически диагностирован СД2.

В 2001 г. S. Kristinsson и соавт. [16] установили связь между мутациями в гене NEUROD1 и диабетом типа MODY. Авторы исследовали семью с большой концентрацией СД (n=14), клинически диагностированного как MODY. У больных из этой семьи ранее мутации в пяти генах-кандидатах MODY обнаружены не были. Средний возраст диагностики СД составил 33 года; 5 членов семьи заболели в возрасте до 25 лет. Четыре человека имели избыточную массу тела, один - ожирение. Из поздних осложнений СД выявлены: ретинопатия (n=3), периферическая нейропатия (n=5), нефропатия (n=2). Методом прямого секвенирования у 12 членов семьи была выявлена ранее неописанная мутацияE110K в гене NEUROD1. Этот тип СД с аутосомно-доминантным типом наследования, обусловленный мутацией в гене NEUROD1, был впервые обозначен как MODY6.

К настоящему времени в литературе [16-20] описано несколько семей с MODY6, подтвержденным молекулярно-генетическим исследованием. В ряде случаев мутации выявлены методом секвенирования нового поколения [19, 20].

Мы приводим описание случая MODY6, впервые выявленного в нашей стране и подтвержденного также впервые использованной в РФ методикой секвенирования нового поколения для диагностики наследственных нарушений углеводного обмена.

В отделение наследственных эндокринопатий ФГБУ ЭНЦ обратилась девочка 17 лет с жалобами на избыточную массу тела, вторичную аменорею. Из анамнеза известно, что девочка от первой нормально протекавшей беременности, срочных самостоятельных родов. При рождении масса тела 3750 г, рост 52 см.

Интенсивная прибавка массы тела с 11 лет (в возрасте 15 лет +25 кг) на фоне низкой физической активности.

Менархе в 13 лет, с 15 лет цикл нерегулярный (1 раз в 6-12 мес) на фоне нормальной УЗ-картины органов малого таза.

С 15 лет гиперпигментация подмышечных областей, шеи, а также оволосение по мужскому типу (на фоне нормальных уровней тестостерона, ДГЭА-С и андростендиона).

При обследовании в 16 лет выявлена гиперинсулинемия (базальный инсулин - 700 пмоль/л при норме 17,8-173 пмоль/л). Назначен метформин в дозе 1000 мг/сут; на фоне лечения уровень инсулина снизился до 340 пмоль/л.

Семейный анамнезотягощен по избыточной массе тела и нарушениям углеводного обмена по линии матери. У матери пациентки (41 год) на фоне избыточной массы тела и клинически выраженной инсулинорезистентности (гиперпигментация области шеи, подмышечных областей) нормогликемия и нормоинсулинемия натощак, уровень HbA_1c - 6,48% (норма 4-6%); у бабушки - избыточная масса тела, нарушение толерантности к глюкозе. У прабабушки - избыточная масса тела, СД; получала пероральные сахароснижающие препараты (ПССП) (см. рисунок).

Объективные данные на момент осмотра: рост - 171 см (SDS +1,47), масса тела - 104 кг, ИМТ - 35,57 кг/м² (SDS ИМТ +3,12). Кожные покровы с выраженным акантозом в подмышечных областях, в области шеи. Выраженное оволосение лица и живота.

Стандартный пероральный глюкозотолерантный тест (75 г глюкозы) выявил диабетический характер сахарной кривой и выраженную гиперинсулинемическую инсулинорезистентность (см. таблицу). При этом уровень HbA_1c составил 5,3%.

Индекс HOMA - 7,93 (норма < 3,2).

Через полгода после увеличения дозы метформина до 2000 мг/сут отмечено уменьшение гиперпигментации, снижение базального уровня инсулина до 20,93 мкЕ/мл. Гликемия на этом фоне сохранялась в пределах нормы, уровень HbA_1c - 5,6-5,7%.

Учитывая отягощенную по нарушениям углеводного обмена наследственность, не исключалась генетическая природа СД в данной семье. Пациентке проведено молекулярно-генетическое исследование панели генов «Сахарный диабет».

Молекулярно-генетический анализ проведен в лаборатории отделения наследственных эндокринопатий ФГБУ ЭНЦ Минздрава России. Геномную ДНК выделяли из лейкоцитов периферический крови стандартным методом (Pure Link, Genomic DNA Mini Kit, «Life Technologies», США). Анализ выполнен методом высокопроизводительного параллельного секвенирования. Использовалась разработанная в отделении наследственных эндокринопатий ЭНЦ панель праймеров для мультиплексной полимеразной цепной реакции (ПЦР) и секвенирования с применением технологии Ion Ampliseq Custom DNA Panel («Life Technologies», США). Авторская панель «сахарный диабет» включала 28 генов: HNF4A, GCK, HNF1A, PDX1, HNF1B, NEUROD1, KLF11, CEL, PAX4, INS, BLK, ABCC8, KCNJ11, AKT2, EIF2AK3, FOXP3, GCG, GCGR, GLIS3, GLUD1, INSR, PPARG, PTF1A, RFX6, SCHAD, SLC16A1, WFS1, ZFP57 (488 ампликонов). Подготовка библиотек и эмульсионная ПЦР проводились в соответствии с рекомендациями производителя. Секвенирование осуществлялось на полупроводниковом 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) [21].После анализа полученных данных мутации подтверждались на секвенаторе Genetic Analyzer Model 3130 («Life Technologies», США). В качестве референсных последовательностей генов использовались ссылки Genbank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank). Неописанные ранее несинонимичные мутации считались «возможно патогенными» при частоте минорного аллеля менее 1% и оценке их как «патогенные» по программе Annovar. Обозначение мутаций проводилось в соответствии с рекомендациями J. den Dunnen и S. Antonarakis [22].

По результатам молекулярно-генетического исследования выявлена ранее описанная гетерозиготная миссенс-мутация в гене NEUROD1: во втором экзоне обнаружена замена C на G в кодоне гистидина в положении 241 с образованием кодона глутамина(c.723C>G p. H241Q). Мутация подтверждена методом Сенгера. Верифицирован диагноз - СД MODY6. У матери пациентки выявлена аналогичная мутация.

В последние годы бурное развитие молекулярной генетики открыло новые перспективы в диагностике наследственных заболеваний. Так, разработанные методы секвенирования нового поколения позволяют проводить одновременный анализ нескольких генов-кандидатов моногенных заболеваний, что значительно упрощает постановку диагноза. До настоящего времени в отечественной литературе отсутствовали описания подтвержденных случаев редких подтипов MODY. Обнаруженная нами гетерозиготная миссенс-мутация c.723C>G p. H241Q в гене NEUROD1 впервые была идентифицирована методом прямого секвенирования L. Gonsorcíkova и соавт. [18] в 2008 г. у 2 неродственных пробандов с отягощенной по нарушениям углеводного обмена наследственностью. Возраст выявления нарушений углеводного обмена у этих пациентов был несколько выше (20 и 30 лет), и у них, как и у нашей пациентки, имелись ожирение и высокий базальный уровень инсулина. У обоих пробандов развились поздние осложнения СД, что потребовало назначения инсулинотерапии. Интересно, что у всех членов обеих семей, которые не имели нарушений углеводного обмена, мутация не была найдена, а 2 клинически здоровых человека имели данную мутацию. Больные С.Д. члены данных семей, у которых найдена аналогичная мутация, нуждались в инсулине, имели ожирение и поздние осложнения заболевания. Авторы данного исследования считают, что не мутации в гене NEUROD1 являются причиной ожирения, поскольку такие мутации были найдены не у всех членов обследованных семей, имеющих ожирение. Однако, по мнению этих авторов, ожирение является важным фактором, способствующим манифестации СД у носителей мутаций. Сопоставляя полученные данные с имеющимися в литературе описаниями, авторы допускают, что ожирение является общим признаком пациентов с MODY6 и, соответственно, считают поддержание массы тела в пределах нормы необходимым для профилактики развития СД у бессимптомных носителей мутаций. В то же время, по данным M. Szopa и соавт. [20], из 11 членов семьи с подтвержденными мутациями в гене NEUROD1 только один страдал ожирением.

Большинство пациентов с мутациями в гене NEUROD1 и ожирением имеют инсулинорезистентность. Именно ожирение считается ведущим фактором в формировании инсулинорезистентности у данных пациентов, тогда как мутации в гене NEUROD1 лишь способствуют развитию относительного дефицита инсулина. Мутации в гене NEUROD1, участвующем в регуляции экспрессии гена инсулина [8-11], непосредственно не влияют на формирование инсулинорезистентности. Таким образом, можно предположить, что в механизме развития СД у пациентов с мутациями в гене NEUROD1 важную роль играют ожирение и инсулинорезистентность. Интересно, что в исследовании M. Szopa и соавт. [20] у 3 бессимптомных носителей мутации членов семьи, не страдавших ожирением, уровень инсулина был нормальным.

Возраст манифестации СД у носителей мутаций в гене NEUROD1 значительно варьирует. У большинства таких пациентов в конечном итоге развивается потребность в инсулине, но при небольшом стаже СД (как у нашей пациентки) удается компенсировать углеводный обмен приемом ПССП.

Применение методики высокопроизводительного параллельного секвенирования позволяет установить точный диагноз в максимально ранние сроки, что необходимо для выбора оптимальной тактики ведения пациентов, патогенетически обоснованного лечения и медико-генетического консультирования семьи.

Работа выполнена при содействии Фонда поддержки и развития филантропии «КАФ»

Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Участие авторов: концепция и дизайн исследования – Гиоева О.А., Тюльпаков А.Н.; сбор и обработка материала – Гиоева О.А., Колодкина А.А., Васильев Е.В., Петров В.М.; написание текста – Гиоева О.А.; редактирование – Тюльпаков А. Н

Благодарности

Выражаем благодарность Фонду поддержки и развития филантропии «КАФ» за помощь в проведении исследования.