Руденская Г.Е.

Медико-генетический научный центр РАМН

Сермягина И.Г.

Медико-генетический научный центр РАМН

Иллариошкин С.Н.

Научный центр неврологии РАМН

Сидорова О.П.

Московский областной научно-исследовательский клинический институт

Федотов В.П.

Воронежская межобластная медико-генетическая консультация

Поляков А.В.

Медико-генетический научный центр РАМН, Москва

Наследственная спастическая параплегия типа 4 (SPG4): клинические и молекулярно-генетические характеристики

Журнал: Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2010;110(6): 12-19

Просмотров : 50

Загрузок : 3

Как цитировать

Руденская Г. Е., Сермягина И. Г., Иллариошкин С. Н., Сидорова О. П., Федотов В. П., Поляков А. В. Наследственная спастическая параплегия типа 4 (SPG4): клинические и молекулярно-генетические характеристики. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2010;110(6):12-19.

Авторы:

Руденская Г.Е.

Медико-генетический научный центр РАМН

Все авторы (6)

Наследственные спастические параплегии (НСП) - нейродегенеративные болезни с преимущественным поражением пирамидного тракта. Их ведущий и часто единственный клинический признак - нижний спастический парапарез, как правило, прогрессирующий. Выраженное разнообразие этой группы давно известно по клинико-генеалогическим данным. В настоящее время представления о спектре НСП принципиально расширились благодаря развитию молекулярно-генетических исследований: число картированных генов приближается к 50, более 20 из них идентифицированы. В современной номенклатуре для локусов и соответствующих форм болезни принято обозначение SPG (Spastic Paraplegia Gene) с порядковыми номерами по хронологии картирования. Самой частой в неинбредных популяциях является SPG4 - аутосомно-доминантная (АД) форма, обусловленная мутациями в гене спастина (SPAST). Для SPG4 типичны относительно позднее начало и отсутствие сопутствующих симптомов («неосложненная» НСП), однако накапливается все больше данных о ее клиническом разнообразии. Активно изучаются также молекулярно-генетические аспекты SPG4: спектр и механизмы действия мутаций, взаимодействие спастина с другими белками, генофенотипические корреляции. ДНК-диагностика SPG4 впервые была начата в Медико-генетическом научном центре (МГНЦ) несколько лет назад.

Цель работы - проанализировать верифицированные анализом ДНК наблюдения SPG4.

Материал и методы

Проведено клинико-генеалогическое и молекулярно-генетическое обследование группы больных с НСП и их семей. Выборку составили из нескольких источников: медико-генетическая консультация Московского областного научно-исследовательского клинического института (МОНИКИ) предоставила учетные сведения о больных из Московской области, которые затем были обследованы в МГНЦ; Научный центр неврологии предоставил образцы ДНК больных НСП из разных регионов; ряд больных или образцов ДНК направлен из региональных медико-генетических консультаций, часть семей обратилась в МГНЦ самостоятельно.

Для ДНК-диагностики были отобраны только семейные случаи АД.

В 26 семьях был проведен поиск мутаций SPAST стандартным методом SSCP с последующим прямым секвенированием в случае измененной электрофоретической подвижности.

В 3 семьях предварительно провели анализ сцепления с локусом SPG4; эти большие русские семьи из Московской области обследовались по месту проживания. Использовали маркеры D2S352 и D2S367. В семье Р. в анализ сцепления были включены образцы ДНК 15 человек (7 больных, 6 здоровых кровных родственников и 2 супругов больных), в семье К. - 22 (8 больных, 11 родственников, 3 супругов), в семье Я. - 9 (5 больных, 3 родственников, 1 супруга).

Результаты

Сцепление с локусом SPG4 установили в семьях Р. (рис. 1) и К. (рис. 2).

Рисунок 1. Родословная семьи Р. с данными мутационного анализа. Изображены поколения, включенные в молекулярно-генетические исследования.
Рисунок 2. Родословная семьи К. с результатами анализа сцепления. Гаплотип 9/6, выявленный у всех больных членов семьи, выделен жирным шрифтом.
В семье Р. lod-балл составил 1,66 для маркера D2S352 и 1,51 для D2S367, в семье К. - 1,68 и 2,17 соответственно; полученные величины lod-балла являются максимально возможными для данных родословных. В семье Я. с 8 больными в 3 поколениях сцепление не найдено. Мутации SPAST обнаружены в 6 семьях: семье Р. и 5 семьях (4 русских и 1 татарской), где анализ сцепления не проводился из-за их недостаточного размера. Как видно из табл. 1, все мутации встретились однократно и были разнообразны по характеру: нонсенс-мутация (семья Р.), три миссенс-мутации (семьи П., В. и Х.), делеция, ведущая к сдвигу рамки считывания (семья Ч.), однонуклеотидная замена, приводящая к потере акцепторного сайта сплайсинга и не вызывающая аминокислотной замены (семья У.).
3 мутации известны [20], 3 ранее не описаны. В семье К. мы не обнаружили мутацию и диагностировали SPG4 на основании анализа сцепления, учитывая ограниченную чувствительность метода SSCP (80-90%), а также существование атипичных мутаций SPAST, не выявляемых использованными методами.

Таким образом, доля SPG4 в выборке семей с АД НСП составила 27% (7 из 26). Родословные соответствуют АД-наследованию с полной пенетрантностью гена. Клиническая картина у большинства больных типична для SPG4: «неосложненная» параплегия с относительно поздним началом и медленным течением (табл. 2).

Вместе с тем в 4 семьях (П., Ч., У. и К.) возраст больных к периоду начала заболевания значительно варьирует внутрисемейно. У младших больных в семьях К. и У. имелась атипичная клиническая картина болезни с началом в раннем детстве и сопутствующими симптомами.

В семье Р. (см. рис.1) до обследования насчитывалось 6 больных в старших поколениях (2 из них не отображены на рисунке). У 62-летнего пробанда (II-5) НСП диагностирована в 26 лет при профилактическом осмотре, но жалобы появились только в 40 лет; пациент работает, ездит на велосипеде, палкой пользуется непостоянно вне дома. Его 67-летняя сестра (II-7) с детства плохо бегала, отчетливые жалобы возникли в 35 лет, справлялась только с сидячей работой; инвалид II группы, ходит с трудом, с двусторонней опорой; беспокоят императивные позывы к мочеиспусканию. Брат 73 лет (II-2) болен с 36 лет (начал ходить на носках), после 45 лет ходил с палкой, в последние годы с трудом передвигается в пределах квартиры; инвалид I группы. У 4 членов семьи, считавших себя здоровыми (III-1 44 лет, III-2 49 лет, III-7 30 лет и IV-1 23 лет), при осмотре выявлены множественные пирамидные симптомы, свидетельствующие о начальной стадии либо «стертой» форме НСП. Таким образом, дополненная родословная включает 10 больных. Результаты прямой ДНК-диагностики полностью совпали с распределением больных и здоровых родственников по анализу сцепления и клиническому обследованию.

Родословная семьи К. (см. рис. 2) первоначально насчитывала 9 больных, при обследовании дополнительно выявлены 3 случая (III-8, IV-7, V-2). Возраст начала в большинстве случаев - 35-50 лет, один из умерших больных (II-2) заболел до 30 лет. Пробанд 49 лет (IV-2), заболевший в 35 лет, пользуется палкой вне дома, остальные даже с двусторонней опорой ходят с трудом, только в пределах дома; больная, умершая в 75 лет (III-10), в последние годы жизни была лежачей, были нарушены функции тазовых органов. Недержанием мочи страдает также ее 54-летний сын (IV-10), у остальных тазовые функции не нарушены. Со стороны рук жалоб у больных нет, почти у всех выявлена гиперрефлексия в руках, у 2 - также мышечный гипертонус. Тетка пробанда 72 лет (III-8) заметила трудности ходьбы только в 70 лет и не связывала их с семейной болезнью, на момент обследования она ходит без опоры (единственная из больных); также отмечены признаки парциальной деменции. У считающих себя здоровыми 16-летнего сына (V-2) и 50-летнего двоюродного брата пробанда (IV-7) выявлены умеренная деформация стоп, гиперрефлексия, стопные патологические знаки, вялость брюшных рефлексов, указывающие на доклиническую стадию или субклиническую форму НСП. Особую клиническую картину имеет другой двоюродный брат 34 лет (IV-5). Со слов родителей, он перенес вызванную резус-конфликтом гемолитическую болезнь новорожденных с несвоевременным обменным переливанием крови. Начал ходить в 2 года, походка была спастической, но без опоры; в 7 лет после миотомии приводящих мышц бедер началось ухудшение, с 10 лет ходит с опорой, в дальнейшем состояние было стабильным. С рождения страдает нейросенсорной тугоухостью III степени, к слуховому аппарату не адаптировался. Интеллект негрубо снижен, учился в специализированной школе, читает, чинит радиоаппаратуру. В неврологическом статусе: обусловленная тугоухостью дислалия, умеренный верхний и грубый нижний спастический парапарез, походка резко спастическая, с опорой; негативное аутичное поведение, затруднившее осмотр и оценку интеллекта. Анамнез и наличие тугоухости указывали на детский церебральный паралич (ДЦП), вызванный гемолитической болезнью, однако отсутствие гиперкинезов, типичных для ДЦП этой этиологии, и период прогрессирования спастичности позволили предположить у больного НСП и расценить его патологию как смешанную. Анализ сцепления подтвердил это предположение: больной - носитель основного мутантного гаплотипа 9/6.

В семье У. из Воронежской области больны мать и один из двух сыновей. Мать, 68 лет, считает себя больной с 50 лет, когда появились скованность и утомляемость в ногах, изменилась походка. Несмотря на прогрессирование болезни, до 65 лет работала участковым терапевтом, включая вызовы на дом; изменения походки выражены, но ходит без опоры. Сын 37 лет, инвалид I группы, с 2 лет страдает спастической диплегией, ставился диагноз ДЦП; до 20-22 лет спастичность нарастала, затем стабилизировалась; с 14 лет наблюдаются эпилептические припадки, интеллект высокий; КТ головного мозга: очаговых изменений мозга нет, нерезко расширены боковые желудочки и субарахноидальные пространства больших полушарий и мозжечка. В статусе у обоих больных нижний спастический парапарез (гораздо более выраженный у сына), гиперрефлексия в руках.

Таким образом, в 7 семьях наряду со сходством имеется меж- и внутрисемейное разнообразие по возрасту начала и темпам течения болезни, сопутствующим симптомам, причем в 4 семьях (К., П., В. и У.) прослеживается тенденция «омоложения» и утяжеления болезни в нисходящих поколениях. Субклинические случаи, выявленные в семьях Р. и К., не исключены и в других семьях, где здоровые родственники обследованы не были.

По данным обследования в семьях проводилось медико-генетическое консультирование.

Обсуждение

SPG4 была одной из первых НСП с картированным (в 1994 г.) и идентифицированным (в 1999 г.) геном. С тех пор спектр генетических форм НСП резко расширился (табл. 3) и продолжает расти.

Такие формы, как SPG3, SPG4, SPG11, SPG7, относительно часты, тогда как некоторые другие описаны в единичных семьях или генетических изолятах. В табл. 4 суммированы данные последних лет о вкладе SPG4 в структуру НСП.
Показано, что SPG4 диагностируется повсеместно, ее доля в большинстве исследований составляет 15-40% всех НСП, а среди случаев АД - 40-60%. Различия цифр связаны не только и не столько с межпопуляционными различиями, сколько с методами ДНК-анализа и отбором больных. Наш показатель - 27% в группе случаев АД - ниже средних цифр, небольшой размер выборки не позволяет судить о достоверности этого отличия. SPG4 не столь редко диагностируется и в спорадических случаях [8, 15, 26]. Поэтому скрининг на мутации SPAST считают эффективным не только в семейных, но и в несемейных случаях АД - после исключения фенокопий.

Ген SPAST экспрессируется в нейронах (но не в глиальных клетках), а также за пределами нервной системы. Белок спастин принадлежит к семейству ААА-белков - АТФаз c множественными видами клеточной активности (ATPases associated with diverse cellular activities). Действие SPAST, как и ряда других генов НСП (KIF5A, ATL1, KIAA0), связано с аксональным транспортом; ведущую роль в функционировании нормального спастина и в патогенезе SPG4 придают связи спастина с микротрубочками цитоскелета нейронов [1, 47]. Мутации SPAST, очевидно, оказывают прямое повреждающее действие на нейроны, вызывая дегенерацию аксонов.

Характеристики мутаций у наших больных соответствуют накопленным в мире данным. Действительно, эти мутации многообразны и в большинстве семей уникальны. В настоящее время зарегистрировано более 200 мутаций, из них 43% составляют миссенс- и нонсенс-мутации, 21% - мутации сайта сплайсинга, 23% - небольшие делеции, 9% - небольшие инсерции, 4-5% - атипичные мутации [20]. Есть единичные примеры накопления общей мутации вследствие эффекта родоначальника - у франкоканадцев Квебека [30], в семьях, эмигрировавших из Шотландии в Италию и Канаду [38], - но в целом частых мутаций SPAST нет, а большинство описаны однократно. Отсутствие частых мутаций и большой размер гена (17 экзонов) затрудняют ДНК-диагностику.

В последние годы мутационный спектр SPG4 еще более расширился за счет атипичных мутаций, в частности протяженных делеций, не обнаруживаемых рутинными методами ДНК-анализа [4, 5, 14, 22, 26, 34]. Для их выявления применяют такие методы, как денатурирующая высокоэффективная жидкостная хроматография (DHPLC) и мультиплексная лигазозависимая амплификация (MLPA). С помощью этих методов удалось найти мутации в ряде семей с АД НСП без типичных мутаций SPAST, особенно в семьях, где имелось сцепление с локусом SPG4, как в семье К. Одной из первых стала японская семья, где нашли мутацию в нетранслируемой области гена - делецию 2307 нуклеотидов от 5'-конца до первого интрона [22]. С. Beetz и соавт. [4] обнаружили различные крупные делеции SPAST у 12 из 65 пробандов (18%), у которых ранее мутация не была найдена. Сходные данные получены С. Depienne и соавт. [14]: в группе 120 неродственных больных без «обычных» мутаций у 24 (20%) были найдены 16 видов крупных делеций SPAST, захватывающих от одного экзона до всей кодирующей последовательности гена. В большой международной выборке крупные делеции составили 19% всех мутаций SPAST [12]; авторы считают, что делеции экзонов при SPG4 не менее часты, чем точечные мутации. Редкий вариант атипичной мутации описан в бразильской семье: дупликация 3 экзонов, ведущая к образованию преждевременного стоп-кодона [32]. Благодаря обнаружению не учтенных ранее мутаций доля SPG4 в некоторых выборках со временем увеличивается: 26 - 38% [25, 26]; 17 - 27% [48, 52].

Пенетрантность мутаций SPAST высокая, но не 100%: описаны семьи, где у очень пожилых несомненных носителей (по родословной или анализу ДНК) отсутствовали не только жалобы, но и какие-либо объективные признаки НСП [3].

Как и у большинства наших больных, SPG4 чаще проявляется на 3-5-м десятилетиях жизни, средний возраст начала - 25-35 лет, но вариабельность, в частности внутрисемейная, очень широка - от врожденного начала до 75 лет. Варьирует также тяжесть болезни, но большинство больных способны ходить, нередко даже без опоры, до конца жизни, лишь немногие обездвижены. Субклинические случаи составляют до 20%. Типичной SPG4 считается «неосложненная» параплегия (как в большинстве наших наблюдений). Вместе с тем накапливается все больше данных литературы о сопутствующих симптомах.

Были отмечены следующие сопутствующие клинические симптомы: умственная отсталость [2, 12, 37, 45]; поздние когнитивные расстройства, деменция [6, 9, 12, 16, 19, 34, 35, 37, 44, 52, 55, 58]; эпилепсия [6, 19, 29, 57]; психоз [28]; атаксия [35, 52]; полинейропатия [12, 27, 37, 52]; амиотрофия кистей [39, 46]; бульбарный синдром [8, 27]; сколиоз [21]. Сопутствующими были также следующие КТ- и МРТ-признаки: гипоплазия или дисплазия мозолистого тела [2, 38]; атрофия мозжечка; аномалия Денди-Уокера [38, 51]; врожденные арахноидальные кисты [36]; атрофия коры; поражение белого вещества [16, 29, 35, 45].

Чаще эти симптомы имеются не у всех больных членов семьи, а у одного или нескольких. Многократно наблюдавшиеся поздние когнитивные расстройства и деменцию (часто парциальную, как у больной из семьи К.), считают характерными именно для SPG4 и расценивают как эффект мутаций SPAST [1]. Так, в семье, описанной S.Murphy и соавт. [34], деменция или когнитивные расстройства имелись у 6 из 13 больных SPG4, в том числе у всех старше 60 лет, а лиц с психическими расстройствами без SPG4 не было.

Вместе с тем в отдельных случаях без углубленного обследования нельзя исключить наличие деменции другой этиологии; связь парциальной деменции c SPG4 у больной К. вероятна, но не доказана. Эпилепсия при SPG4 также описана неоднократно. Сходство с семьей У. имеет итальянская семья, где у матери была неосложненная SPG4, а у сына - очень ранняя, с сопутствующей эпилепсией и, в отличие от больного У., умеренными изменениями высших психических функций [6]. Случаи SPG4 c психозами найдены в ходе ирландского клинико-эпидемиологического исследования НСП; еще одной формой с повышенной частотой психозов оказалась SPG15 [28]. Случаи SPG4 c изменениями КТ/МРТ мозга немногочисленны, но, возможно, недоучитываются, поскольку в семейных случаях, не вызывающих диагностических сомнений, нейровизуализация проводится не всегда (из наших больных МРТ проведена только больному У. в связи с эпилепсией). Нейроанатомическим обоснованием эпилепсии и других психоневрологических расстройств при SPG4 служат экспериментальные данные об экспрессии SPAST, полученные на «мышиной» модели [24]. Описаны атипичные случаи SPG4, клинически имитирующие другие болезни: рассеянный склероз с ремиттирующим течением и характерными изменениями МРТ [16, 29]; быстро прогрессирующий боковой амиотрофический склероз с бульбарными расстройствами [8]. Осложненные и атипичные фенотипы надо учитывать при отборе больных для поиска мутаций SPAST [27].

Активно изучается взаимосвязь гено- и фенотипа при SPG4. Многообразие мутаций SPAST затрудняет эти исследования: нет возможности сравнить представительные группы семей с одинаковой мутацией. Четкая зависимость фенотипа от характера мутации не установлена [1], но ряд работ указывает на взаимосвязь: так, отмечена тенденция более раннего начала при миссенс-мутациях [52]. Некоторые результаты противоречивы: одни авторы выявили более раннее начало при крупных делециях, чем при точечных мутациях [14], другие не нашли таких различий [4], а семья с протяженной делецией, описанная H.Iwanaga и соавт. [22], напротив, отличалась поздним началом и мягким течением SPG4.

В ряде семей с SPG4, как и в части наших наблюдений, имеет место значительное «омоложение» болезни в нисходящих поколениях - антиципация. В связи с этим до идентификации гена SPAST предполагали принадлежность SPG4 к «болезням тринуклеотидных повторов», что не подтвердилось. Обсуждаются другие возможные механизмы антиципации [43]. В наблюдении С.Depienne и соавт. [13] пробанд c соматическим мозаицизмом по возникшей de novo мутации SPAST заболел в 55 лет, его дочь и внук - в 18 и 5 лет соответственно; авторы предполагают связь антиципации с соматическим мозаицизмом. Этот случай также подтверждает возможность возникновения мутаций SPAST de novo.

Одним из модифицирующих факторов при SPG4 считается пол: ряд данных свидетельствует о более раннем начале и более тяжелом течении SPG4 у мужчин [32, 37].

В последние годы обнаружена модифицирующая роль генных полиморфизмов SPAST, а также гена HSPD1, ответственного за SPG13 [18, 27, 33, 41, 49, 50, 53, 54]. Некоторые полиморфизмы SPAST (Ser441Leu, Glu563Lys, Pro45Gln) предрасполагают к более раннему началу и тяжелому течению SPG4. Замена Glu563Lys сама по себе не вызывает болезнь, но в сочетании с полиморфизмом Ser441Leu ведет к развитию клинической картины [41]. Возможно, полиморфизм Ser441Leu предрасполагает к более широкому спектру болезней мотонейрона, включая боковой амиотрофический склероз [33]. Необычные молекулярно-генетические и клинические характеристики имеет наблюдение P.Chinnery [10]: у маленького ребенка с тяжелым спастическим парапарезом были найдены две кодоминатные мутации SPAST. Учитывая возможность сочетанных мутаций, а также наличие внутригенных модификаторов, необходимо проводить полный анализ гена даже после обнаружения мутации - особенно при необычном фенотипе [10, 27].

Наряду с прикладным значением для диагностики и особенно для медико-генетического консультирования молекулярно-генетические исследования SPG4 и других НСП играют важнейшую роль в изучении клеточных механизмов спастичности и регуляции мышечного тонуса.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail