Редкие формы аутосомно-рецессивных спиноцеребеллярных атаксий, ассоциированные с мутациями в генах ANO10 (ATX-ANO10) и SYNE1 (ATX-SYNE1)

Аутосомно-рецессивные спиноцеребеллярные атаксии (СЦА) — гетерогенная группа редких нейродегенеративных заболеваний с преимущественным поражением мозжечка и крайне вариабельным фенотипом. В настоящий момент в данной нозологической группе описано около 200 различных генетических форм, наиболее распространенными из которых являются атаксия Фридрейха, синдром CANVAS (от англ. cerebellar ataxia, neuropathy, vestibular areflexia syndrome — мозжечковая атаксия с нейропатией и двусторонней вестибулярной арефлексией), атаксия-телеангиэктазия, атаксии с окуломоторной апраксией и спастическая атаксия Шарлевуа—Сагенэ.

С клинической точки зрения и для облегчения дифференцирования различных аутосомно-рецессивных СЦА эти заболевания удобно классифицировать по отсутствию или наличию периферической нейропатии. В группе атаксий без нейропатии чаще всего диагностируются формы, обусловленные мутациями в генах ANO10, SYNE1 и ADCK3 (по новой классификации: ATX-ANO10, ATX-SYNE1 и ATX-ADCK3 соответственно) [1]. В настоящий момент в отечественной литературе данные формы атаксий не описаны, что может быть связано с их редкостью, малой информированностью врачей-неврологов и генетиков, а также высокой стоимостью и малодоступностью молекулярно-генетической диагностики.

Клинические проявления и нейровизуализационная картина ATX-ANO10 и ATX-SYNE1 во многом схожи, что затрудняет проведение дифференциальной диагностики. Молекулярно-генетическая верификация диагноза стала возможна с внедрением методов высокопроизводительного геномного скрининга — так называемого массового параллельного секвенирования (Massive Parallel Sequencing, MPS), что позволяет повысить уровень диагностики редких заболеваний с комбинированными и перекрывающимися фенотипами.

Цель исследования — анализ клинико-генетических характеристик пациентов с верифицированными формами ATX-ANO10 и ATX-SYNE1.

В исследование были включены 6 неродственных больных из 6 семей (ATX-ANO10 — 4 больных, ATX-SYNE1 — 2). У обследованных пациентов проведены подробное неврологическое обследование, магнитно-резонансная томография (МРТ) головного мозга, стимуляционная электронейромиография (ЭНМГ), молекулярно-генетический анализ. Для оценки выраженности атаксии использовали шкалу SARA (шкала для обследования и оценки атаксии), для скрининга на наличие когнитивных нарушений — Монреальскую шкалу оценки когнитивных функций (MoCA).

Диагноз был верифицирован с использованием оригинальной таргетной MPS-панели, состоящей из 240 генов наиболее значимых нейродегенеративных заболеваний, проявляющихся двигательными и когнитивными расстройствами (в том числе 86 генов, ответственных за развитие СЦА) [2]. Секвенирование библиотек ДНК проводили на секвенаторе MiSeq («Illumina»). Все положительные находки подтверждались методом капиллярного секвенирования на генетическом анализаторе НАНОФОР 05 (Санкт-Петербург). Патогенность выявленных вариантов оценивалась согласно принятому руководству [3]. Предварительно у всех пациентов методами прямой ДНК-диагностики были исключены атаксия Фридрейха и наиболее частые формы аутосомно-доминантных СЦА с экспансией нуклеотидных повторов — СЦА 1, 2, 3, 6, 8 и 17-го типов.

От каждого из включенных в исследование участников было получено информированное добровольное согласие.

Краткая характеристика пациентов и выявленные варианты суммированы в табл. 1. Все случаи (за исключением пациентки 1-2) были спорадическими. Суммарно у 6 больных выявлено 8 вариантов в генах ANO10 и SYNE1 (нонсенс-мутации — 4, миссенс-мутации — 3, мутации сайта сплайсинга — 1), из них 5 вариантов описаны нами впервые в данном исследовании (табл. 2).

Таблица 1. Молекулярные и клинические характеристики ATX-ANO10 и ATX-SYNE1

Таблица 2. Оценка патогенности выявленных вариантов

Примечание. * — новые варианты, выявленные в данном исследовании. PVS — очень сильный критерий патогенности (very strong); PM — средний критерий патогенности (moderate); PP — вспомогательный критерий.

Далее в тексте представлено описание каждой из рассматриваемых форм атаксий.

ATX-ANO10 (OMIM 613728), прежнее название — SCAR10 (аутосомно-рецессивная СЦА 10-го типа), была выявлена у 4 пациенток. Заболевание дебютировало в молодом возрасте — от 20 до 29 лет, первыми симптомами во всех случаях были медленно прогрессирующая шаткость при ходьбе и дискоординация движений. У младшего брата пациентки 1-2 отмечались схожие проявления (от осмотра и обследований отказался). Клиническая картина была представлена медленно прогрессирующей мозжечковой атаксией и легко выраженным пирамидным синдромом (гиперрефлексия, патологические стопные и кистевые рефлексы), что соответствует классическим проявлениям ATX-ANO10. Признаков полинейропатии, поражения нижнего мотонейрона и эпилепсии выявлено не было. При длительности заболевания от 2 до 11 лет все больные передвигались без опоры (оценка по шкале SARA 13—18 баллов). У 2 пациенток отмечались легкие/умеренные когнитивные нарушения (21 и 24 балла по шкале MoCA), не приводящие к повседневной дезадаптации.

По данным МРТ головного мозга, у всех больных выявлены атрофические изменения червя и полушарий мозжечка (рис. 1).

Рис. 1. МРТ головного мозга пациентки с ATX-ANO10.

а — сагиттальный срез (T2-FLAIR); б — аксиальный срез (T2-ВИ). Определяется умеренная атрофия червя и полушарий мозжечка.

У этих пациенток были обнаружены 6 вариантов в гене ANO10: а) описанные ранее патогенные нонсенс-мутации c.G1025A (p.W342X) и c.C1244G (p.S415X) в гомозиготном состоянии; б) вероятно патогенные варианты c.1477-2A>G (сайт сплайсинга) и c.G101T (p.W34L), впервые описанные нами; в) две миссенс-мутации c.A110C (p.N37T) и c.T104C (p.L35P) неопределенного значения (см. табл. 2).

ATX-SYNE1 (OMIM 610743), прежнее название — SCAR8 (аутосомно-рецессивная СЦА 8-го типа), верифицирована у 2 больных. Учитывая особую редкость данной формы атаксии, описания клинических наблюдений приведены более подробно.

Пациентка 2-1, 43 лет. С 33 лет — медленно прогрессирующая шаткость при ходьбе, отрывистая и нечеткая речь. Семейный анамнез не отягощен. МРТ головного мозга — атрофические изменения полушарий и червя мозжечка. Стимуляционная ЭНМГ — проведение по моторным и сенсорным нервам не нарушено. При осмотре определяется умеренно выраженная статико-локомоторная и динамическая атаксия без других неврологических проявлений, передвигается без опоры (оценка по шкале SARA 20 баллов). Таким образом, клиническая картина соответствует фенотипу изолированной мозжечковой атаксии. При панельном MPS-исследовании найдена не описанная ранее нонсенс-мутация c.C8911T (p.Q2971X) в гене SYNE1 в гомозиготном состоянии.

Пациент 2-2, 33 года. Болен с подросткового возраста, когда окружающие отметили неловкость точных движений и неуклюжесть походки. С 19 лет отчетливое ухудшение состояния, нарастание неустойчивости при ходьбе. Симптоматика постепенно прогрессирует, отмечает изменение почерка, нарушение плавности речи. МРТ головного мозга — выраженная атрофия червя и полушарий мозжечка (рис. 2). Стимуляционная ЭНМГ — признаков полинейропатии не выявлено. Семейный анамнез не отягощен. При осмотре: умеренные когнитивные нарушения (нарушения памяти, внимания, беглости речи и абстрактного мышления, оценка по шкале MoCA 20 баллов), взор-индуцированный нистагм, дисметрия саккад, скандированная речь, мышечная гипотония, постуральный тремор рук, дисметрия и интенционный тремор при выполнении координаторных проб, дисдиадохокинез, диссинергия Бабинского; пациент неустойчив в пробе Ромберга, походка атаксическая, без опоры (оценка по шкале SARA 17,5 балла). По результатам панельного секвенирования выявлены 2 патогенных варианта в гене SYNE1 в компаунд-гетерозиготном состоянии: аналогичный (как у пациентки 2-1) вариант c.C8911T (p.Q2971X) и нонсен-мутация c.C4939T (p.Q1647X), аннотированная в базе данных ClinVar как патогенная.

Рис. 2. МРТ головного мозга пациентки с ATX-SYNE1.

а — сагиттальный срез (T2-ВИ); б — коронарный срез (T1-ВИ). Определяется выраженная атрофия червя и полушарий мозжечка с расширением IV желудочка.

Клиническая картина двух представленных атаксий (ATX-ANO10 и ATX-SYNE1) во многом схожа по возрасту начала заболевания и клиническим проявлениям, в связи с чем их дифференциальный диагноз возможен лишь с применением методов высокопроизводительного секвенирования. К этой же группе заболеваний (аутосомно-рецессивные СЦА без периферической нейропатии) относится форма ATX-ADCK3, однако до настоящего времени описания верифицированных случаев данного вида атаксии в России отсутствуют.

Ген ANO10 состоит из 20 экзонов и кодирует аноктамин 10 — трансмембранный белок из семейства кальций-активируемых хлорных каналов, участвующий в кальций-зависимой клеточной сигнализации и сортинге фосфолипидов в эндоплазматическом ретикулуме [4]. ANO10 обширно экспрессируется в головном мозге, в основном в лобной и затылочной коре больших полушарий и в мозжечке. Первое наблюдение датской семьи с прогрессирующей атаксией и мутациями в гене ANO10 было опубликовано в 2010 г. [5]. В разных исследованиях доля ATX-ANO10 составляет от 0,4 до 5% случаев спорадических атаксий и семей с аутосомно-рецессивным типом наследования [6]. В европейском многоцентровом исследовании аутосомно-рецессивных атаксий доля ATX-ANO10 составила 3% [7].

Клиническая картина ATX-ANO10 не имеет каких-либо специфичных признаков. Возраст дебюта широко варьирует — от раннего детства до шестого десятилетия [4, 6]. Классический фенотип включает в себя медленно прогрессирующую мозжечковую атаксию, дополнительными симптомами могут быть пирамидные знаки, эпилепсия, поражение нижнего мотонейрона, постуральный тремор рук, когнитивные и тазовые нарушения, телеангиэктазии сосудов конъюнктивы, снижение уровня коэнзима Q10 в скелетной мускулатуре и повышение альфа-фетопротеина в крови [4, 6, 8]. В единичных случаях описаны порэнцефалические кисты и паралич голосовых связок [9, 10]. Во всех случаях при нейровизуализации обнаруживают изолированную атрофию червя и полушарий мозжечка, реже — атрофию коры больших полушарий, легкую атрофию ствола мозга [4]. Другой особенностью данной атаксии является отсутствие периферической нейропатии, что может облегчить проведение дифференциального диагноза. В выборке наших пациенток клиническая картина соответствовала классическому фенотипу без каких-либо особенностей, за исключением офтальмопареза у пациентки 1-3.

Описанное снижение уровня коэнзима Q10 в мышечной ткани и лейкоцитах крови пациентов с ATX-ANO10 связывают с нарушением кальциевого гомеостаза митохондрий и окислительного фосфорилирования. Исследования по применению высоких доз препаратов коэнзима Q10 при данном типе атаксии были проведены на единичных пациентах и показали противоречивые результаты [8, 11].

В гене ANO10 описан частый патогенный вариант c.132dupA (p.Asp45fs) [12], не выявленный у наших пациентов. Многие описанные в этом гене варианты приводят к преждевременной терминации синтеза белка (нонсенс-мутации и мутации со сдвигом рамки считывания), определяя особенности фенотипа [4]. В нашей выборке у 2 пациенток выявлены описанные ранее нонсенс-мутации p.W342X и p.S415X в гомозиготном состоянии. Мутация p.W342X аннотирована в базе данных ClinVar как патогенная, а вариант p.S415X в гомозиготном состоянии описан у китайского пациента со схожей клинической картиной, но более поздним возрастом дебюта [13]. В целом клинически заподозрить ATX-ANO10 крайне затруднительно, в связи с чем методом выбора при ДНК-диагностике является технология MPS.

Ген SYNE1 (Spectrin Repeat Containing Nuclear Envelope Protein 1) является одним из самых крупных генов человека, состоит из 153 экзонов и кодирует белок несприн-1.

Данный белок экспрессируется в различных тканях и участвует в связывании нуклеоскелета с внутренней и внешней ядерной мембраной, а также с мембранами клеточных органелл, с актиновым цитоскелетом и мышечным саркомером. Данные, полученные на мышах, указывают на значимую роль несприна-1 в нейрогенезе и миграции нейронов, однако его точная функциональная роль остается недостаточно изученной [14].

Впервые мутации в данном гене были обнаружены у франко-канадских пациентов с «мягким» фенотипом поздней мозжечковой атаксии в 2007 г. [15]. В дальнейшем с развитием методов высокопроизводительного секвенирования было установлено, что мутации в гене SYNE1 приводят к развитию широкого спектра фенотипов: «чистая» и осложненная формы атаксии, спастическая атаксия, врожденный множественный артрогрипоз 3-го типа, мышечная дистрофия Эмери—Дрейфуса 4-го типа, дилатационная кардиомиопатия [14].

Клиническая картина ATX-SYNE1 вариабельна. Возраст дебюта варьирует обычно от 6 до 45 лет (медиана 17 лет), описаны случаи с более поздним началом в 48 лет [16]. Основным проявлением заболевания является прогрессирующая статико-локомоторная и динамическая мозжечковая атаксия, однако часто могут наблюдаться пирамидный синдром разной степени выраженности (в том числе фенотип спастической атаксии), поражение нижнего мотонейрона (мышечные атрофии, фасцикуляции, гипорефлексия), медленные саккады, страбизм и офтальмопарез, когнитивные нарушения, задержка психомоторного развития, аутистические расстройства, тазовые нарушения, скелетные деформации (сколиоз, «полая стопа», артрогрипоз с дистальными контрактурами), в единичных случаях — выраженный тремор рук и фокальная дистония [14, 17—20]. По данным нейровизуализации, у всех пациентов выявляется умеренная и выраженная атрофия червя и полушарий мозжечка [18].

У наших пациентов в 1 случае фенотип заболевания соответствовал «чистой» мозжечковой атаксии (пациенты с данным фенотипом были описаны в наиболее ранних исследованиях), у другого пациента с дебютом в подростковом возрасте, помимо атаксии, отмечались когнитивные нарушения и более редкий симптом — постуральный тремор рук. У обоих пациентов выявлены выраженные атрофические изменения мозжечка и не обнаружены признаки поражения периферических нервов, что в целом характерно для ATX-SYNE1.

Большинство описанных патогенных вариантов в гене SYNE1 — нонсенс-мутации (часто в гомозиготном состоянии), реже обнаруживают миссенс-замены, мутации сайтов сплайсинга и варианты, приводящие к сдвигу рамки считывания [18]. У наших пациентов также были выявлены две нонсенс-мутации в гомозиготном и компаунд-гетерозиготном состоянии, одна из которых не была описана ранее; согласно принятым критериям, данный вариант классифицирован как патогенный.

Настоящее исследование клинико-генетических характеристик пациентов с редкими аутосомно-рецессивными атаксиями ATX-ANO10 и ATX-SYNE1 проведено в России впервые. Фенотип данных заболеваний малоспецифичен и представлен преимущественно медленно прогрессирующей мозжечковой атаксией с сопутствующими пирамидными знаками и когнитивными нарушениями. Важными дифференциально-диагностическими признаками являются атрофия мозжечка и отсутствие периферической нейропатии. У наших пациентов в генах ANO10 и SYNE1 суммарно найдены 8 мутаций, 5 из которых не описаны ранее. Методом выбора для ДНК-диагностики таких заболеваний является массовое параллельное секвенирование.

Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России для ФГБНУ «Научный центр неврологии».

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.