Генетика мышечной дистрофии Дюшенна и Беккера у детей. Патогенез
Несмотря на Х-сцепленный рецессивный тип наследования мышечной дистрофии Дюшенна, примерно у 30 % пациентов заболевание обусловлено новой мутацией, а мать больного не является носителем. У женщин-носителей, как правило, отсутствует мышечная слабость и другие клинические проявления заболевания. Однако иногда заболевание развивается и у девочек, в этом случае мышечная слабость выражена значительно меньше, чем у мальчиков.
В соответствии с гипотезой, предложенной Лайном (Lyon), клинические проявления мышечной дистрофии Дюшенна у девочек объясняются инактивацией нормальной Х-хромосомы, при этом другая Х-хромосома с делецией гена находится в активном состоянии. Полная клиническая картина дистрофии Дюшенна описана у нескольких девочек с синдромом Тернера, при этом единственная Х-хромосома содержала делецию в локусе Хр21.
Примерно в 80 % случаев у бессимптомных носителей аномального гена в крови повышена активность КФК, обычно в несколько сотен или тысяч раз, но не она достигает крайне высоких значений, отмеченных у пациентов мужского пола с мышечной дистрофией Дюшенна. У девочек — носителей мышечной дистрофии в препубертатном периоде также повышена активность КФК, достигающая максимальных значений в 8-12 лет. Примерно у 20 % носителей показатели в пределах нормы. Если у матери мальчика с мышечной дистрофией Дюшенна нормальный уровень КФК в крови, маловероятно, что можно установить, является ли ее дочь носителем, посредством определения фермента в крови.
Еще в 10 % случаев носительство мышечной дистрофии можно установить у женщин с нормальной активностью КФК в крови при мышечной биопсии. Определяющее значение имеет специфический генетический анализ крови с помощью ПЦР.
Выявление носителей путем определения КФК в крови или мышечной биопсии вскоре будет иметь ограниченное значение в связи с открытием молекулярно-генетической основы мышечной дистрофии Дюшенна. Протяженность гена мышечной дистрофии Дюшенна в локусе Хр21 составляет более 2000 kb, однако соответствующая ДНК занимает всего 14 kb. Картированы все нуклеотидные последовательности гена.
Цитоскелетный протеин с молекулярной массой 147 кДа, известный как дистрофин, кодируется в локусе Хр21.2. Субсарколеммно расположенный протеин присоединяется к сарколемме, покрывая А- и М-полоски миофибрилл и состоит из четырех различных регионов (доменов): первый домен представляет собой аминокислотное окончание, содержит 250 аминокислот и связан с N-актинсвязывающим сайтом ct-актинина; второй домен самый большой по протяженности, он содержит 2800 аминокислот и насчитывает множество повторов, что придает ему характерную форму стержня; третий домен, богатый цистеином, связан с карбоксильным окончанием а-актинина.
Последний домен представляет собой карбоксильное окончание и содержит 400 аминокислот; он имеет уникальное строение, свойственное дистрофину и дистрофинассоциированным протеинам, кодируемым хромосомой 6. Дистрофин выявляется в формирующихся мышцах плода начиная с 11-й недели геста-ции. мРНК дистрофина в норме обнаруживается в сердечной и гладких мышцах, а также в скелетной мускулатуре и в головном мозге. Все эти ткани в различной степени участвуют в развитии клинических проявлений заболевания.
При дистрофинопатиях возможны молекулярные дефекты различных типов: интрагенные делеции, дупликации или точечные мутации нуклеоти-дов. Примерно у 65 % пациентов выявляются делении и только у 7 % — дупликации. Локализация и размер интрагенных аномалий не всегда четко коррелируют с тяжестью фенотипических проявлений заболевания. Как при дистрофии Беккера, так и при болезни Дюшенна мутации локализуются главным образом ближе к средней части гена, включая делеции экзонов 46-51.
Фенотипические или клинические варианты заболевания объясняются нарушениями при трансляции мРНК, что приводит к синтезу нестабильных усеченных молекул дистрофина и клиническим проявлениям тяжелой классической дистрофии Дюшенна. Мутации с сохранением рамки считывания не препятствуют трансляции кодирующих последовательностей гена, что приводит к синтезу полуфункционального дистрофина; при этом развивается клиническая картина мышечной дистрофии Беккера. Даже в основе наиболее легкой формы с дебютом во взрослом возрасте, известной как миопатия четырехглавой мышцы, лежит аномалия молекул дистрофина.
Клинический спектр дистрофинопатий включает не только классические формы Дюшенна и Беккера, но и охватывает многочисленные заболевания, начиная от тяжелой мышечной дистрофии новорожденных до бессимптомных случаев у детей со стойким повышением уровня КФК в крови выше 1000 ЕД/л.
Отсутствие дистрофина приводит к вторичной редукции нескольких дистрофинассоциированных гликопротеидов в сарколемме, что вызывает потерю связи с экстрацеллюлярным матриксом и делает сарколемму более восприимчивой к некрозу. Дистрогликан, уровень которого часто снижается вторично при мышечной дистрофии Дюшенна, также необходим для нормального развития мозга, особенно для укрепления радиальной глии и образования межклеточных контактов. Для выявления дистрофина необходима мышечная биопсия. Дистрофии определяется путем вестерн-блоттинга или в материале биопсии с помощью иммуногистохимических методов окрашивания, флюоресцентной или световой микроскопии сыворотки с антителами к дистрофину.
При классической дистрофии Дюшенна уровень дистрофина составляет менее 3 % от нормального, при мышечной дистрофии Беккера молекулярная масса дистрофина снижена и составляет 20-90 % от нормальной у 80 % пациентов; у 15 % пациентов дистрофии имеет нормальный размер, но его количество снижено; у 5 % пациентов аномально крупный белок, что обусловлено избыточными дупликациями или повтором кодонов. Селективная иммунореактивность различных частей молекулы дистрофина при исследовании мышечного биоптата позволяет отличить формы Дюшенна и Беккера. Определение делеций и дупликаций возможно также при исследовании крови с помощью ПЦР, охватывающей 18 экзонов, что позволяет идентифицировать до 98 % делеций, однако этот метод не может обнаружить дупликации. Диагноз, таким образом, может быть подтвержден на молекулярно-генетическом уровне при исследовании мышечного биоптата или периферической крови, хотя у 1/3 мальчиков с мышечной дистрофией Дюшенна и Беккера исследование крови методом ПЦР дает ложноотрицательный (нормальный) результат. Все случаи дистрофинопатий диагностируются при мышечной биопсии.
Тот же метод ДНК-диагностики по анализу крови может применяться для выявления носителей среди женщин из группы риска, состоящих в родственных отношениях с больными с мышечной дистрофией, например у родных и двоюродных сестер пациентов. Это позволяет определить, является ли мать носителем или имеет место мутация de novo в эмбриональном периоде. Пренатальная диагностика возможна уже на 12-й неделе беременности: проводится биопсия ворсин хориона для ДНК-анализа с помощью саузерн-блоттинга или метода ПЦР. После аборта диагноз подтверждается у плодов с мышечной дистрофией при иммунохимическом анализе на дистрофии в мышцах.
