Экспансия числа тринуклетидных повторов ДНК

Динамические мутации

(Частный случай: Экспансия тринуклеотидных повторов)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Резкое изменение числа копий тандемных повторов ДНК в последовательных поколениях родословной, сопровождающееся развитием заболевания при превышении (или уменьшении) некоторого порогового числа.

Развитие заболевания может быть ОБУСЛОВЛЕНО:

Потерей или снижением количества белкового продукта.

Синтезом аномального белкового продукта (при экспансии CAG - полиглутаминовых трактов в кодирующей области гена,).

Нарушением функций РНК.

Активацией транскрипции «молчащих» локусов генома.

Для болезней экспансии характерен феномен АНТИЦИПАЦИИ(более раннее и более тяжелое течение заболевания по сравнению с родителями).

Х-сцепленная бульбарная спинальная мышечная атрофия (болезнь Кеннеди)

Заболевание впервые описано W. Kennedy и соавторами в 1968 году. Манифестация болезни приходилась на возраст 40 лет и старше. Наряду с поздним дебютом отмечались мышечная слабость, атрофии и бульбарные симптомы.

Основные особенности заболевания: поздний дебют, медленное прогрессирование, поражение мимической мускулатуры и бульбарных ядер черепных нервов, атрофии мышц, преимущественно проксимальных отделов верхних и нижних конечностей, фасцикуляции в мышцах лица, интенционный тремор.

Ген андрогенового рецептора (AR), ответственный за развитие СБМА, картирован в локусе Xq21.3-q22. В 1-м экзоне этого гена содержится нестабильная последовательность тринуклеотидных повторов (CAG). В норме регистрируется от 17 до 26 CAG-повторов, а у больных СБМА присутствует от 40 до 52 CAG-повторов. Выявлена четкая зависимость между длиной этого повтора и тяжестью течения СБМА: большему числу CAG-повторов мутантного аллеля соответствует более ранний возраст начала заболевания, а также более быстрый темп его прогрессирования. Около 30% мутантных аллелей оказываются нестабильны при наследственной передаче, при этом наблюдается как сокращение числа триплетов, так и их увеличение.

Заболевание дебютирует в 40 - 60 лет. Первыми проявлениями болезни обычно являются: слабость и атрофии мышц проксимальных отделов верхних конечностей, спонтанные фасцикуляции, ограничение объема активных движений в руках, снижение сухожильных рефлексов с двуглавой и трехглавой мышц плеча. По мере прогрессирования болезни развиваются бульбарные расстройства: поперхивание, атрофия языка, дизартрия, фибрилляции языка. Мышцы нижних конечностей, как правило, вовлекаются в поздних стадиях болезни, преимущественно поражаются проксимальные группы мышц. По мере развития атрофии в мышцах тазового пояса, бедер появляются вспомогательные приемы при вставании, “утиная” походка. Частыми характерными симптомами болезни являются псевдогипертрофии икроножных мышц и гинекомастия. Течение медленно прогрессирующее.

Основными критериями диагноза Х-сцепленной бульбарной и спинальной мышечной атрофии являются:

Х-сцепленный тип наследования;

дебют заболевания в возрасте 40 - 60 лет;

слабость и атрофии мышц проксимальных отделов конечностей, псевдогипертрофии икроножных мышц;

бульбарные симптомы: поперхивание, атрофия языка, дисфония, дизартрия;

гинекомастия;

наличие в биоптатах скелетных мышц атрофированных и гипертрофированных волокон;

признаки денервации при ЭМГ-исследовании;

медленно прогрессирующее течение.

ОКУЛОФАРИНГЕАЛЬНАЯ МЫШЕЧНАЯ ДИСТРОФИЯ

Заболевание встречается в двух генетических вариантах - аутосомно- рецессивном (OMIM: 257950) и аутосомно-доминантном (OMIM: 164300).

Эти варианты болезни являются аллельными и обусловлены различными мутациями в одном гене.

1) Аутосомно-доминантный вариант заболевания впервые описан Victor и соавтор., в 1962 году у 9 членов одной семьи из трех поколений. Первые симптомы возникают в 4-5 десятилетиях жизни и, в большинстве случаев, характеризуются сочетанием дисфагии с прогрессирующим птозом верхних век. По мере прогрессирования заболевания отмечено распространение симптомов мышечной слабости на мышцы плечевого и тазового поясов.

Satoyoshi & Kinoshita в 1977 году описали семью с аутосомно-доминантной сегрегаций окулофарингеальной миопатии, характеризующейся значительной генерализаций процесса по мере течения болезни. У наблюдаемых больных мышечная слабость распространялась на мышцы лица, шеи, дистальных отделов конечностей, а также анального сфинктера.

По мнению авторов представленное ими наблюдение представляет собой отдельный вариант болезни - окулофарингодистальный (OMIM: 164310). Это предположение вызывает сомнение, так как отмечено существование различной степени генерализации процесса у больных в одной и той же семье. Описаны единичные больные с наличием пигментной дегенерации сетчатки.

2) Аутосомно-рецессивный вариант заболевания впервые описан Fried и соавтор., в 1975 году у двух сестер, родившихся от кровно-родственного брака. Для этой формы болезни характерно более раннее начало и вовлечение в процесс дистальных групп мышц конечностей.

При морфологическом исследовании выявляются нитевидные образования в ядрах скелетных мышц. Эти нити имеют ветвящуюся трубчатую структуру и иногда поперечно исчерчены. Наряду с этим отмечаются атрофические изменения в мышечных волокнах 1 типа. При электронном микроскопировании обнаруживается увеличение размеров митохондрий с наличием в них крестовидных включений.

Аутосомно-доминантный и аутосомно-рецессивный варианты болезни обусловлены мутациями в одном и том же гене - РАВР2 (полиаденил- связывающем протеине 2, OMIM: 602279), локализованного в области 14q11.2-q13. Основной тип мутаций - короткая экспансия тринуклеотидного повтора GCG в кодирующей части гена. В норме число повторов не превышает 6, однако, у 2% здоровых людей число повторов может достигать 7, что расценивается как проявление нормального полиморфизма. У больных с окулофарингеальной миопатией число повторов увеличено до 8- 13. Тяжесть проявления заболевания зависит от количества повторов.

Антиципация, обусловленая увеличением количества повторов не характерна. Возникновение аутосомно-рецессивного варианта обусловлено гомозигоностью по GCG7 повтору, который является примером аллеля- модификатора. Наиболее тяжелый фенотип наблюдался у компаунд- гетерозигот GCG9/GCG7, а также гомозигот по GCG9 повторам.

Белок РАВР2 является высоконсерватимным и содержится в ядре, где участвует в полиаденилировании мРНК. GCG повторы кодируют включение полиаланинового тракта вблизи N конца мутантного белка. Считается, что образующиеся в ядре нитевидные структуры представлены удлиненными нитями мутантного белка.

Возможна дородовая диагностика с использованием методов ДНК-анализа.

Хорея Гентингтона

Хорея Гентингтона — наследственное нейродегенеративное заболевание, характеризующееся постепенным началом обычно в возрасте 35—50 лет и сочетанием прогрессирующих хореических гиперкинезов и психических расстройств.

Частота— 1:10 000 населения.

Генетические аспекты. Увеличение числа повторов CAG-триплетов гена хантингтина (143100, 4р16-3); белок экспрессируется в ядрах нейронов. Норма – 11-34 копии CAG-повтора, хорея Гентингтона – >42-100 копий. Передача гена по отцовской линии приводит к более тяжёлой форме заболевания, раннему началу и быстрому прогрессированию.

Патогенез. Прогрессирующая гибель нервных клеток. Выраженное снижение содержания нейромедиаторов (у-аминомасляная кислота, глутаматдекарбоксилазы, вещества Р, энкефалинов) в базальных ганглиях. Выраженное снижение активности дыхательной цепи митохондрий в хвостатом ядре.

Патоморфология. Макроскопически: атрофия хвостатого ядра и расширение желудочков. Микроскопически: глиоз и гибель нейронов, особенно в хвостатом ядре и скорлупе.

Клиническая картина

Хореический гиперкинез — быстрые размашистые беспорядочные движения в сочетании с мышечной гипотонией. Начало постепенное. Часто наблюдают гримасничанье и дизартрию. Нарушения походки проявляются в так называемой танцующей походке.

В типичных случаях возникновению хореического гиперкинеза предшествует продромальная стадия психических нарушений длительностью до 10 лет.

Ангедония и асоциальное поведение — часто первые проявления заболевания.

Изменения личности: апатия, раздражительность, социальное отчуждение.

Шизофреноподобные расстройства.

Расстройства настроения.

Деменция (память часто сохранена вплоть до глубоких стадий заболевания).

Обсессивно-компульсивные расстройства.

Течение и прогноз. Заболевание медленно и неуклонно прогрессирует, смерть наступает в среднем через 17 лет после возникновения первых симптомов.

Профилактика — генетическое консультирование.

72. Понятие о динамических мутациях. Антиципация. Синдром Мартина-Белл, дииотоническая дистрофия, спинно-мозжечковая атаксия.

Динамические мутации – резкое изменение числа копий тандемных повторов ДНК в последовательных поколениях родословной, сопровождающееся развитием заболевания при превышении (или уменьшении) некоторого порогового числа. Развитие заболевания может быть обусловлено:

потерей или снижением количества белкового продукта;

синтезом аномального белкового продукта (при экспансии САG – полиглутаминовых трактов в кодирующей области гена);

нарушением функций РНК;

активацией транскрипции «молчащих» локусов гена.

Для болезней экспансии характерен феномен антиципации – более раннее начало и более тяжелое протекание заболевания у детей, по сравнению с родителями.

Особенности наследования болезней экспансии тринуклеотидных повторов на примере синдрома Мартина-Белл:

Мужчины: являются гемизиготными носителями мутаций, из них 80% больные, 20% - здоровые. Однако здоровые мужчины являются трансмиттерми – после передачи мутации дочерям они могут иметь пораженных внуков.

Женщины: являются гетерозиготными носителями мутации: здоровые – дочери мужчин-трансмиттеров, больные – внучки мужчин-трансмиттеров и сестры больных мужчин.

Существует 2 формы динамических мутаций:

премутация – характеризуется «промежуточным» числом повторов (50 – 200 СGG повторов. В норме – 5 – 50). Фенотипически не проявляется. При спиномозжечковой атаксии размер экспансии может достигать до 100 повторов;

полная мутация – возникающая при прохождении премутации через женский мейоз. Характеризуется значительным увеличением числа тринуклеотидных повторов (более 200).

73. Пренатальная диагностика-

это комплекс методов направленных на диагностику у плода морфологических, структурных, функциональных или молекулярных нарушений, проявляющихся в виде множественных пороков развития, хромосомных или моногенных болезней. Задачи: -предоставление достоверной информации родителям по степени риска –обеспечение ранней диагностики внутриутробной патологии плода –определение прогноза здоровья будущего ребенка. Показания: 1) абсолютные, если возраст беременной более 35 и мужчины старше 45., наследственные заболевания в семье, рождение первого ребенка с хромосомной аномалией, наличие у одного из супругов аномального кариотипа, наличие ультразвуковых маркеров хромосомной патологии плода, отклонение сывороточных маркеров крови плода от нормы. 2) относительные, если есть осложнение берменности, прием лекарств с тератогенным эффектом, проведение рентгенологических диагностических процедур, инфекционные заболевания. Методы: 1) непрямые. Отбирается группа с большим риском, которая нуждается в детальном наблюдении (акуш-гинекологическое, медико-генетическое (цитогенетическое, молекулярно-биологическое исследование), биохимическое, бактериологическое, серологическое) 2)прямые делятся на неинвазивные и инвазивные. Неинвазивные: УЗ обследование, ЭКГ, рентгенография. Инвазивные: хорионбиопсия, биопсия плаценты, амниоцентоз, кордоцентоз, фетоскопия (устар), биопсия тканей плода (устар). 3) просеивающие методы. К ним относят: -определение сывороточных маркеров, выделение клеток или ДНК плода из организма матери. Недостатки: 1) инвазивные методы мозут вызвать осложнения в кажестве спонтанного аборта 2) провоцирование кровотечения 3) инфекция 4) сложность процедуры (взятие крови из пуповины - кордоцентез) 5) просеивающие методы и неинвазивные не дают полного представления о здоровье ребенка. Новые методы: доимплатационная диагностика, диагностика по клеткам плода в крови матери, молекулярная диагностика.