Энцефалопатия с нарушением развития и эпилепсией, вызванная мутацией гена ATP1A2

Энцефалопатия с нарушением развития и эпилепсией (ЭНРЭ), связанная с геном ATP1A2 и обозначенная в OMIM как ЭНРЭ98, OMIM 619605 [1], — редкая аутосомно-доминантная форма из обширной подгруппы ранних эпилепсий, обозначенной в классификации 2022 г. как «энцефалопатии развития и эпилептические»/«developmental and epileptic encephalopathies» (DEE) [2—4] (прежнее название — «ранние младенческие эпилептические энцефалопатии»/«early infantile epileptic encephalopathies»). Порядковый номер 98 (по хронологии выделения) иллюстрирует многообразие генетических форм ЭНРЭ, большинство из которых обнаружено в последние годы методами высокопроизводительного экзомного секвенирования MPS (Massive Parallel Sequencing) [5]. При общих основных признаках, отраженных в названии, клинически ЭНРЭ тоже разнообразны: по возрасту начала и первым симптомам (задержка развития или опережающая ее эпилепсия), характеру приступов, степени когнитивных расстройств, наличию других нарушений, нейровизуализационной картине и др., но дифференцировать многочисленные, преимущественно редкие формы, по фенотипу без анализа ДНК чрезвычайно сложно.

Наше наблюдение ЭНРЭ98 — первое российское и одно из немногих в мире. Кроме клинико-генетического описания, представляет интерес проведенная оценка диагностической значимости данных MPS методами анализа РНК.

Семья К. из Московской области впервые обратилась в консультативное отделение Медико-генетического научного центра (МГНЦ) в 2020 г. по поводу неврологической болезни дочери 11 мес. Направлена с диагнозом: микроцефалия, врожденный порок развития головного мозга, спастический тетрапарез, задержка психомоторного развития. Наследственность не отягощена, девочка — 2-й ребенок русских родителей, не состоящих в кровном родстве, сестра 7 лет здорова. Беременность 4-я (1-я — роды, 2-я и 3-я — медицинские аборты) в возрасте матери 39 лет, отца — 44 года, протекала с угрозой прерывания и приемом препаратов прогестерона; роды на 40-й неделе, самостоятельные быстрые, с зеленым окрашиванием околоплодных вод; оценка по шкале Апгар 8/9 баллов, масса тела 3800 г (+1,16 SD), длина 56 см (+3,68SD), окружность головы 33 см (–0,74SD), микроцефальная форма; находилась в отделении патологии новорожденных в связи с конъюгационной желтухой, выписана на 14-е сутки. В первые недели жизни отмечались мышечная гипотония, при нейросонографии — расширение правого бокового желудочка. В 3 мес не держала голову, большой родничок был закрыт (не могли повторить нейросонографию). Задержка психомоторного развития стала явной к 6 мес, мышечная гипотония сменилась спастическим тетрапарезом с преобладанием нижнего парапареза. В 9 мес обследована в Детской областной клинической больнице Твери (см. рисунок). МРТ головного мозга: пахиполимикрогирия правой лобной и теменной долей. Электроэнцефалография: диффузные изменения резидуально-органического характера, эпилептическая активность не выявлена; рентгенография: дисплазия тазобедренных суставов (не требующая хирургического лечения) и шейного отдела позвоночника. Офтальмолог: сходящееся содружественное косоглазие с паретическим компонентом; соматическая патология: хронические запоры. Рекомендовано генетическое обследование.

МРТ больной К. в 9 мес.

Пахиполимикрогирия правых лобной и теменной долей. Диагноз: энцефалопатия с нарушением развития и эпилепсией, вызванная мутацией гена ATP1A2 (ЭНРЭ98).

Осмотр в МГНЦ в 11 мес: масса тела 8 кг, рост 76 см, микроцефалия: окружность головы 39,5 см, страбизм, выраженный нижний спастический парапарез; двигательные навыки: неуверенно держит голову (с 8 мес), переворачивается на живот и спину, не сидит, с поддержкой встает на четвереньки. Поскольку пахигирия является вариантом лиссэнцефалии, провели ДНК-диагностику синдрома Миллера—Дикера и изолированной лиссэнцефалии: мутации в гене PAFAH1B1 и делеции в области гена не найдены. Хромосомный микроматричный анализ также не выявил патологии. Генетическую природу болезни не исключили, но диагноз не был установлен.

В 2022 г., в возрасте 2 года 8 мес, семья обратилась повторно с данными клинического экзомного секвенирования MPS, проведенного в лаборатории молекулярно-генетической диагностики №3 МГНЦ с использованием оборудования Центра коллективного пользования «Геном» МГНЦ. Динамика состояния за прошедшее время: девочка по-прежнему неуверенно держит голову и самостоятельно не сидит, опора на ноги неуверенная, с двусторонней поддержкой, в возрасте 1 года быстро сформировались контрактуры локтевых и коленных суставов; речи нет, частично понимает обращенную речь, непостоянно выполняет элементарные инструкции, эмоционально контактирует, интересуется игрушками, берет крупные игрушки, тонкие движения недоступны, чашку не удерживает; есть навыки опрятности: просится на горшок жестами и особыми звуками. В 1 год 3 мес присоединилась эпилепсия с полиморфными приступами: в начале возникли 2 эпизода младенческих спазмов (ритмичное разведение ручек длительностью около 2 мин), после назначения вигабатрина наблюдалась ремиссия в течение 9 мес, затем при той же терапии приступы возобновились: в основном локальные и генерализованные миоклонии, редко генерализованные судорожные приступы, на момент обращения в МГНЦ сохраняются приступообразные миоклонии, получает вигабатрин и клобазам. В остальном мать отмечает некоторую положительную динамику на фоне восстановительной терапии (ограниченной из-за эпилепсии): уменьшились спастичность и контрактуры, улучшился контакт. Повторная МРТ без динамики. Данные электроэнцефалограммы на фоне эпилепсии не представлены. Осмотр: масса тела 13 кг, рост 90 см, окружность головы 43 см, взгляд фиксирует нестойко, непостоянный страбизм, нистагма нет (со слов матери, ранее отмечался), умеренная гиперсаливация, контрактуры локтевых и коленных суставов, мышечный тонус умеренно повышен по пирамидному типу, гиперрефлексия рук и ног, кистевой аналог рефлекса Россолимо, сгибательные и разгибательные патологические стопные знаки, клонус стоп, брюшные рефлексы отсутствуют, миоклонии не наблюдаются, поведение спокойное.

По результатам биоинформационного анализа в заключение по MPS вошли находки, связанные с двумя генами: ATP1A2 и SPART (спартин). В экзоне 20 гена ATP1A2 выявлен гетерозиготный вариант нуклеотидной последовательности c.2723G>A, приводящий к миссенс-замене p.Arg908Gln. Вариант, не зарегистрированный в контрольной выборке GnomAD, описан ранее при ЭНРЭ98 [6] и при другой ATP1A2-связанной аутосомно-доминантной форме — семейной гемиплегической мигрени 2-го типа (СГМ2) [7—10]. По совокупности сведений он расценивается как патогенный. При верификации по Сэнгеру «трио» вариант подтвержден у девочки и не найден у родителей, т.е. возник de novo, что характерно для многих ЭНРЭ, в частности ЭНРЭ98. Основная симптоматика (задержка психомоторного развития, эпилепсия, спастический тетрапарез) соответствует ЭНРЭ98; врожденный порок развития головного мозга не является типичным, но микроцефалия и полимикрогирия имели место в случае с той же мутацией [6]. Клинико-молекулярно-генетические данные позволили диагностировать ЭНРЭ98.

Хотя этот диагноз был установлен, учитывая возможность второй независимой наследственной болезни, проверялись находки в гене SPART, ответственном за редкую аутосомно-рецессивную спастическую параплегию 20-го типа (SPG20, OMIM 275900). В экзоне 2 гена SPART выявлены два гетерозиготных варианта нуклеотидной последовательности, зарегистрированные ранее в контрольных выборках и не описанные как патогенные: а) вариант c.123A>C, приводящий к миссенс-замене p.Glu41Asp, зарегистрирован в контрольной выборке GnomAD с частотой 0,004776%; б) вариант c.360A>G, не приводящий к изменению аминокислоты (p.Lys120=); алгоритмы предсказания патогенности вариантов дают противоречивую оценку. При верификации по Сэнгеру «трио» оба варианта найдены у девочки, c.123A>C в гетерозиготном состоянии — у матери, с.360A>G — у отца; т.е. доказано транс-положение вариантов у пробанда, согласующееся с аутосомно-рецессивным наследованием SPG20, однако их патогенность сомнительна.

Что касается сходства фенотипов ребенка и SPG20, общий симптом (характерный и для ЭНРЭ98) — ранний спастический парапарез с вторичными контрактурами, но другие признаки различаются. По сравнению с нашим наблюдением SPG20 имеет менее тяжелые двигательные и когнитивные расстройства (последних может не быть), не описаны эпилепсия и врожденный порок развития мозга, но характерны прогрессирование спастичности, низкорослость и амиотрофия кистей [11], отсутствующие у пациентки К. Однако в отдельных семьях разной этнической принадлежности имелись атипичные особенности, в частности микроцефалия [12, 13] и более выраженное снижение интеллекта [14].

Учитывая возможность атипичной SPG20, мы продолжили ее лабораторную диагностику. Поскольку значимую часть патогенных вариантов в различных генах составляют варианты, влияющие на сплайсинг и приводящие к изменению структуры или экспрессии РНК, в лаборатории функциональной геномики МГНЦ была исследована патогенность выявленных вариантов SPART на уровне мРНК. Проведена ПЦР с обратной транскрипцией тотальной РНК, полученной из первичных фибробластов кожи ребенка и родителей, с последующим анализом ПЦР-продукта методом глубокого секвенирования. В участке мРНК, содержащем экзоны 1 и 2 гена SPART, не найдено изменений структуры мРНК. Анализ аллельного дисбаланса по вариантам c.360A>G и c.123A>C не выявил значимых изменений экспрессии мРНК SPART в исследуемых образцах. Тем самым патогенность найденных вариантов в гене SPART не подтвердилась, оснований для диагноза SPG20 (второй наследственной болезни) не было.

Заключительный диагноз: ЭНРЭ98. Лечение неспецифичное. Родители информированы о низком риске для потомства, но в любом случае не планируют деторождение.

Ген ATP1A2 (локус 19q13.2) кодирует альфа-2-субъединицу натриево-калиевой аденозинтрифосфатазы (Na/K-АТФазы) — мембранного белка, создающего и поддерживающего электрохимические градиенты ионов натрия и калия в клеточной оболочке. Ген экспрессируется в головном мозге, скелетных мышцах, миокарде, гладких мышцах сосудистой стенки. Это один из многих генов, контролирующих функции каналов ионов натрия и калия, роль которых в эпилептогенезе, особенно раннем, очень важна [4, 15]. Помимо ЭНРЭ98, ген вызывает две аутосомно-доминантные формы с частично перекрывающимися фенотипами — наиболее частую СГМ2 (OMIM 602481) и детскую альтернирующую гемиплегию 1-го типа (ДАГ1, OMIM 104290), молекулярная природа которых установлена в начале 2000-х годов, а также аутосомно-рецессивный синдром фетальной акинезии, дыхательной недостаточности, микроцефалии, полимикрогирии и лицевого дисморфизма с ранней летальностью, недавно описанный в нескольких инбредных семьях (ФАДНМПД, OMIM 619602) [1]. Эти формы тоже частично связаны с эпилепсией: она наблюдается у ¹/₂ больных ДАГ1, реже, но со значимой частотой при СГМ1, причем может выходить на первый план, определяя тяжесть болезни [16—18], при ФАДНМПД в части случаев судороги возникали уже внутриутробно [19]. При СГМ2 неоднократно описана острая преходящая энцефалопатия во время и/или после приступа [20—22].

Ген ATP1A3, паралог ATP1A2, кодирующий альфа-3-субъединицу Na/K-АТФазы, также вызывает несколько фенотипов, частично сходных с ATP1A2-связанными: ДАГ2, молекулярная природа которой установлена в 2012 г; ЭНРЭ99, описанная одновременно с ЭНРЭ98. Клинические формы, связанные с геном ATP1A1, кодирующим альфа-1-субъединицу Na/K-АТФазы, не относятся к ЭНРЭ, но одна из них включает эпилепсию и умственную отсталость (OMIM 618314) [1].

ЭНРЭ98 выделена в 2021 г. A. Vetro и соавт. [6], обнаружившими 2 случая, вызванных гетерозиготными мутациями ATP1A2, в обследованной ими большой международной группе больных ЭНРЭ и 4 — в базе клинико-генетических данных DECIPHER. Анализ 6 наблюдений, связанных с 5 разными миссенс-мутациями ATP1A2 de novo, показал выраженное клиническое разнообразие. Пре-/интранатальная патология (маловодие, кесарево сечение) была только у единственной в группе девочки, страдавшей также синдромом Дауна. У этой девочки и мальчика с общей мутацией p.Gly366Ala эпилепсия с фармакорезистентными фокальными приступами началась на 10 сут и в 1 мес соответственно, оба имели тяжелую задержку психомоторного развития, мышечную гипотонию и нормальную МРТ в 1 мес, девочка — постнатальную микроцефалию и комбинированный врожденный порок сердца; умерли в 12—15 мес от дыхательных расстройств на фоне рефрактерных эпилептических статусов; ранее описанный случай с этой мутацией тоже представлял собой очень раннюю тяжелую эпилепсию [23]. У остальных 4 мальчиков клиническая картина широко варьировала. Самым тяжелым был случай с новой мутацией p.Cys341Phe: фармакорезистентная эпилепсия с частыми приступами манифестировала в 3 нед, при обследовании в 5 лет отмечены грубая задержка развития с отсутствием речи, резкая аксиальная гипотония, дискинетический тетрапарез, при МРТ — истончение мозолистого тела, расширенные желудочки, лобная и мозжечковая атрофия. У ребенка с мутацией p.Ile293Met, описанной ранее при СГМ2 с эпилепсией [24], в 1,5 года начались частые полиморфные приступы, но в 5 лет наступила стойкая ремиссия; при обследовании в 12 лет отмечены умеренные когнитивные нарушения, синдром дефицита внимания и гиперактивности без других отклонений; МРТ в 1,5 года выявила только усиление сигнала в перигригональной области. Наименее тяжелой была клиническая картина у ребенка 9 лет с ранее не описанной мутацией p.Arg593Gln: в 8 лет начались генерализованные тонико-клонические приступы, другой патологии, включая МРТ-картину, не было (но длительность болезни мала для оценки течения). У обследованного в 11 лет больного с той же, что в нашем наблюдении, мутацией p.Arg908Gln эпилепсия в виде редких фокальных приступов тоже началась в 8 лет, имелись умеренное отставание в психоречевом развитии и тетрапарез; общими признаками с нашей больной были микроцефалия (но постнатальная) и врожденный порок развития мозга (перисильвиарная полимикрогирия, утолщение мозолистого тела), однако по возрасту начала и течению наш случай был более тяжелым.

Одновременно с изучением ЭНРЭ98 в тех же выборках проводили поиск и анализ близкой к ней ATP1A3-связанной ЭНРЭ99. Она оказалась более частой: 16 случаев, с равным соотношением полов (очевидно, преобладание мальчиков в небольшой группе ЭНРЭ98 случайно), тоже разнообразной по спектру мутаций и клинической картине, но в целом более тяжелой, чем ЭНРЭ98, хотя среди больных было даже 3 взрослых; отмечена высокая частота полимикрогирии, в основном перисильвиарной: 9 из 16 случаев. Этот врожденный порок развития мозга типичен для ряда ATP1A3-связанных фенотипов [25—28]. Что касается ATP1A2-связанной патологии, полимикрогирия входит в структуру аутосомно-рецессивной раннелетальной формы [19, 29], но для аутосомно-доминантных фенотипов этот и другие врожденные пороки развития мозга нехарактерны: наш случай — второй после наблюдения A. Vetro и соавт. с той же мутацией [6]. Полимикрогирия — высокоэпилептогенный врожденный порок развития мозга [30, 31] и, казалось бы, могла утяжелять ЭНРЭ98, но случай с полимикрогирией в группе A.Vetro и соавт. [6] не был тяжелым, в том числе по течению эпилепсии, наше наблюдение можно отнести к среднетяжелым. Все найденные при ЭНРЭ98 и ЭНРЭ99 мутации ATP1A2 и ATP1A3 in vitro вызывали функциональный дефект разной степени, бо́льшая выраженность которого сочеталась с более тяжелым фенотипом [6], что отмечено и при других ATP1A2-связанных фенотипах [32]. В то же время одни и те же мутации могут вызывать не только одну форму разной тяжести, но и разные нозологические формы, как, например, выявленная нами мутация ATP1A2 p.Arg908Gln, повторно описанная и при ЭНРЭ98, и при СГМ2. Почти одновременно со статьей A. Vetro и соавт. [6] опубликованы данные о 9 неродственных больных из США с ATP1A2-связанной ранней эпилептической энцефалопатией, включавшей черты СГМ2 [18, 33]. Таким образом, наряду с четко очерченными формами существуют комбинированные, промежуточные фенотипы. ЭНРЭ98 может имитировать другие болезни с ранней эпилепсией и снижением интеллекта. Так, случай с гетерозиготной миссенс-мутацией ATP1A2 p.Ile326Arg был найден при обследовании группы девочек с Ретт-подобным фенотипом без мутаций в гене MeCP2 [34]. Наряду с признаками ЭНРЭ имелись типичные для синдрома Ретта регресс психомоторного развития, постнатальная микроцефалия, стереотипные движения рук с утратой целенаправленных движений, хореоатетоз.

Разнообразие ЭНРЭ98 затрудняет клиническую диагностику, ведущая диагностическая роль принадлежит методам MPS. В основе лечения лежит адекватная противоэпилептическая терапия. Также есть данные об эффекте антагонистов N-метил-B-аспартат-(NMDA)-рецептора мемантина и дексометорфана при ATP1A2-связанных фенотипах, включающих эпилептическую энцефалопатию [18, 24]. С точки зрения генетического консультирования диагноз ЭНРЭ98 можно считать благоприятным: описанные случаи вызваны мутациями de novo, т.е. генетический риск низкий. Однако наблюдений пока мало, чтобы целиком полагаться на них, а при ЭНРЭ99 в 2 из 16 случаев мутация ATP1A3 была унаследована от одного из родителей с минимальной симптоматикой [6]. Секвенирование по Сэнгеру «трио», определяющее сегрегацию найденного варианта, помогает оценить риск в семье.

Другой аспект нашего наблюдения — трактовка найденных при MPS гетерозиготных вариантов гена SPART. Связанная с этим геном SPG20 (OMIM 275900) — редкая аутосомно-рецессивная осложненная спастическая параплегия, описанная в религиозном изоляте ветхозаветных амонитов (амишей) в США как синдром Тройер (фамилия первой выявленной семьи) [11]. Болезнь начиналась в раннем детстве с задержки двигательного развития, быстро формировался спастический парапарез с контрактурами и утратой ходьбы к 3—4-му десятилетиям, характерными симптомами были амиотрофия кистей, дизартрия, низкорослость, у части больных — негрубая умственная отсталость, изменения белого вещества при МРТ. В 2002 г. в этих семьях идентифицировали ген KIAA0610 (спартин): больные были гомозиготами по мутации 1110delA [35]. Через 8 лет диагностировали первые случаи SPG20 вне общины амишей: в 2 инбредных семьях [36], в дальнейшем SPG20 была выявлена методами MPS в ряде инбредных семей из разных популяций [12—14, 37, 38] и лишь в 2 неинбредных [39, 40]. В основном новые случаи соответствовали классической SPG20, но в нескольких семьях имелись клинические особенности [12—14, 37, 40]. С учетом этого мы провели дополнительную оценку патогенности найденных у нашей больной вариантов в гене SPART на уровне мРНК, несмотря на отличия ее фенотипа от типичной SPG20.

История с вариантами гена SPART в нашем наблюдении показывает, как продвинулись и вошли в практику методы анализа РНК. Еще недавно обнаружение при MPS двух вариантов в гене редкой аутосомно-рециссивной формы с частично сходным фенотипом при доказанной компаунд-гетерозиготности было бы достаточным для диагноза. Однако сомнительная классификация найденных вариантов дала основания использовать современные методы анализа РНК и современные критерии оценки патогенности, в результате чего диагноз SPG20 не подтвердился.

Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России для ФГБНУ «Медико-генетический научный центр им. академика Н.П. Бочкова».

The work was performed within the framework of the state assignment of the Ministry of Education and Science of Russia for “Medico-Genetic Scientific Center named after Academician N.P. Bochkov”.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.