Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

УМСТВЕННАЯ ОТСТАЛОСТЬ И ХРОМОСОМА Х

Воинова В. Ю., Юров И. Ю., Ворсанова С. Г., Юров Ю. Б.,

Возможные корреляции генотипа и фенотипа при Х-сцепленных формах умственной отсталости и прогнозирование тяжести заболеваний у детей

В нашей работе проведен анализ зависимости фенотипа детей с синдромами FRAXA и RTT от генетических (изменения последовательности ДНК генов МЕСР2 и FMR1) и эпигенетических (особенности инактивации хромосомы Х) факторов.

После открытия мутаций гена МЕСР2 у больных с RTT [Amir et al., 1999] были проведены исследования, посвященные поиску связи между типом и позицией мутации гена МЕСР2 и тяжестью течения заболевания. Полученные авторами результаты носили противоречивый характер (табл. 21).

Таблица 21

Исследования корреляций генотипа (типа и позиции мутации) и фенотипа при RTT

Автор

Доля детей с мутациями гена MECP2 среди
обследованных

Корреляции генотип/фенотип:

Тип мутации:

Тяжесть заболевания
и позиция мутации:

в доменах МЕСР2

при отдельных мутациях

с тяжестью течения заболевания

с отдельными клиническими признаками

1

2

3

4

5

6

Amir et al., 2000

54 из 71 спорадических 
случаев
и 2 из 7 семейных случаев

Корреляция не обнаружена

Миссенс мутации ведут к менее тяжелой дыхательной дисфункции, но более тяжелому сколиозу

Не исследованы

Не исследованы

Cheadle et al., 2000

44 из 55 классических
и 1 из 5 предполагаемых 
случаев RTT

Миссенс мутации ведут к менее тяжелому фенотипу по сравнению с мутациями нонсенс и со сдвигом рамки считывания

Корреляция
не обнаружена

Мутации, расположенные ближе
к 3′ концу гена ведут к более легкому течению болезни

Крупные делеции ~500 пн по сравнению с небольшими делециями на 3′ конце гена имеют более тяжелые клинические проявления

Huppke et al., 2000

24 из 31 девочек

Миссенс мутации ведут к менее тяжелому фенотипу

Корреляция
не обнаружена

Не исследованы

258–259delCA ведет к тяжелому течению заболевания

Hoffbuhr et al., 2001

101 из 160 больных с RTT

Корреляция не обнаружена

Микроцефалия больше выражена у детей с нонсенс мутациями и мутациями со сдвигом рамки считывания

Мутации, расположенные ближе
к 5′ концу гена, ведут к более тяжелому фенотипу

Не исследованы

Schanen et al., 2004

85 случаев. Нет данных о количестве больных с мутациями

Миссенс мутации ведут к менее тяжелому фенотипу

У детей с миссенс мутациями лучше развиты речевые навыки

Корреляция
не обнаружена

R306C – легкое течение болезни, позднее начало стадии регресса, сохранность речевых и двигательных навыков

Colvin et al., 2004

129 из 196 девочек

Корреляция не обнаружена

Мутации со сдвигом рамки считывания ведут к более позднему началу стадии регресса, чем нонсенс мутации.

Наибольшая тяжесть течения RTT наблюдается при мутациях, локализованных в TRD

R168X – наиболее ранний возраст нарушений контакта, R270X – тяжелое течение болезни, R294X – легкое течение, R306C – позднее начало регресса

Bebbington et al., 2008

Не установлена

Не исследованы

Не исследованы

Не исследованы

Тяжелое течение при R255X и R270X, легкое –R133C и R294X -

Так, в некоторых работах утверждалось, что миссенс мутации приводят к легкому течению заболевания по сравнению с нонсенс мутациями и мутациями со сдвигом рамки считывания, а также что мутации, расположенные дистальнее, ближе к 3’– концу гена, имеют относительно легкие клинические проявления [Weaving et al., 2003; Schanen et al., 2004]. Однако в других исследованиях вышеупомянутых корреляций генотипа и фенотипа не было обнаружено [Huppke et al., 2000; Hoffbuhr et al., 2001; Colvin et al., 2004].

Несовершенство используемых ранее клинических шкал могло быть причиной противоречивости результатов анализа корреляций генотипа и фенотипа при RTT. Эти исследования до сих пор не потеряли свою актуальность, поскольку позволяют прогнозировать развитие признаков заболевания на основании знания мутации гена МЕСР2. Кроме того, в ряде случаев идентичные мутации вызывают различные клинические проявления. Например, женщина с небольшими нарушениями обучения может иметь ту же МЕСР2 мутацию, что и ее сестра с RTT. В основе фенотипических различий в таких случаях лежат особенности Х-инактивации у индивидуумов. Х-инактивация приводит к определенному соотношению популяций нейронов с нормальным и мутантным аллелями гена МЕСР2 на активной хромосоме Х. Отсутствие развернутой клинической картины RTT обусловлено «благоприятным» сдвигом Х-инактивации [Hoffbuhr et al., 2001; Zappella et al., 2001; Shahbazian, Zoghbi, 2002; Weaving et al., 2003]. Наиболее полно исследования инактивации хромосомы Х при данном заболевании представлены в работе Юрова И.Ю. с соавторами [2005 б], в которой показано, что феномен неравной инактивации хромосомы Х является характерной особенностью RTT. При этом неравная Х-инактивация является определяющим клинический полиморфизм синдрома фактором, а течение болезни зависит от направления сдвига Х-инактивации. Различия особенностей Х-инактивации не всегда объясняют фенотипическую вариабельность между индивидуумами с RTT и одной и той же мутацией. Было показано, что значительный вклад в нее вносят гены-модификаторы, связанные с MECP2 общими патогенетическими путями. Например, частый у здоровых индивидуумов полиморфизм гена BDNF (одного из генов-мишеней для MECP2) коррелирует с предрасположенностью к судорожному синдрому и с его тяжестью при RTT [Zeev et al., 2009].

Корреляции генотипа и фенотипа исследовались нами у 74 детей с RTT: 2х мальчиков и 72-х девочек. Средний возраст детей составил 47 месяцев, варьируя от 12 месяцев до 10 лет 4 месяцев. Для статистического анализа данных об экспрессивности клинических признаков у детей с RTT, полученных при помощи разработанной клинической шкалы, нами использовался тест непараметрического сравнения независимых выборок Манна – Уитни, поскольку распределение этих данных не соответствовало критериям нормального (гауссовского) распределения. Использование t-теста было возможным только для статистической обработки результатов суммарной оценки фенотипа в баллах, поскольку их распределение было гауссовским. Проведен анализ зависимости клинической формы и тяжести течения RTT от 1) типа мутации, 2) позиции мутации в данном гене, 3) особенностей инактивации хромосомы Х. Данные о мутациях, особенностях инактивации хромосомы Х, клинической форме заболевания и суммарной оценке фенотипа в баллах у детей с RTT представлены в табл. 22. Для анализа влияния типа мутации на тяжесть течения заболевания были исследованы две группы детей с мутациями гена МЕСР2. В первую группу вошли пациенты, у которых обнаружены нонсенс мутации и мутации со сдвигом рамки считывания. Поскольку оба упомянутых типа мутаций приводят к сходным последствиям для структуры белка – синтезу укороченной полипептидной цепи, дети с данными двумя типами мутаций были объединены в первую группу. Во вторую группу вошли дети с миссенс мутациями, которые ведут к замене одной из аминокислот в белке.

Таблица 22

Мутации гена MECP2, инактивация хромосомы Х и особенности фенотипа (клиническая форма заболевания и суммарная оценка фенотипа в баллах) у больных с RTT

№ п/п

Возраст, месяцы

Мутация гена МЕСР2

Инактивация хромосомы Х

Форма
заболевания

Суммарная оценка фенотипа в баллах

1

40

S65X

86:14

Стёртая

26

2

28

R106W

–

Классическая

31

3

33

R106W

–

Классическая

32

4

72

R133C

84:16

Классическая

30

5

102

R133C

11:89

Стёртая

14,5

6

33

R133C

98:2

Стёртая

19

7

124

D156fsX172

17:83

Классическая

43

8

21

T158M

–

Классическая

61

9

72

T158M

69:31

Классическая

35

10

51

T158M

51:49

Классическая

45

11

24

T158M

69:31

Классическая

38

12

31

T158M

–

Классическая

37

13

51

T158M

–

Классическая

36,5

14

32

T158M

–

Классическая

37

15

24

T158M

58:42

Классическая

41,5

16

19

R168X

21:79

Классическая

32

17

53

R168X

80:20

Классическая

36

18

48

R168X

90:10

Классическая

46

19*

20

R168X

–

Классическая форма у мальчика

44,5

20

53

R168X

75:25

Классическая

38

21

34

R168X

–

Классическая

65

22

25

R168X

–

Классическая

49

23

34

R168X

58:42

Классическая

61

24

48

T197M

51:49

RTT-подобный фенотип

29

25

30

A202fsX209

–

Классическая

36,5

26

44

K210G

–

Классическая

32

27

69

G231fsX247

65:35

Классическая

53

28

34

G232fsX235

–

Классическая

38

29

32

G237fsX247

–

Классическая

43,5

30

51

R250fsX288

96:4

Стёртая

18

31

35

R255X

22:78

Классическая

39

32

26

R255X

–

Классическая

60

33

104

R255X

79:21

Классическая

55

34

45

R255X

80:20

Классическая

37,5

35

33

R255X

–

Классическая

42,5

36

28

R255X

–

Классическая

49

37

52

R255X

–

Классическая

48,5

38**

12

R255X

80:20

Классическая

49

39**

12

R255X

56:44

Классическая

57

40

36

R255X

60:40

Классическая

42

41

39

Q262X

66:34

Классическая

38

42

21

G269fsX288

47:53

Классическая

56

43

33

G269fsX288

–

Классическая

36

44*

27

R270X

–

Классическая форма у мальчика

57

45

96

R270X

44:56

Классическая

47

46

78

R270X

–

Классическая

67

47

22

R270X

71:29

Классическая

31,5

48

18

R270X

55:45

Классическая

66

49

46

R270X

–

Классическая

51

50

36

R270X

–

Классическая

47,5

51

12

R294X

51:49

Классическая

38

52

108

R294X

88:12

Стёртая

27

53

94

P302L

–

Классическая

32

54

108

R306C

76:24

Классическая

30,5

55

41

R306C

–

Классическая

31,5

56

96

R306C

90:10

Форма с сохранной речью

25

57

36

R306C

–

Классическая

35

58

41

R306C

–

Классическая

32

59

118

R306C

6:94

Форма с сохранной речью

23,5

60

47

R306C

73:27

Стёртая

11

61

34

356del92

60:40

Стёртая

21

62

84

S357fsX387

–

Классическая

38

62

26

S360fsX388

–

Классическая

36

63

31

386del15

–

Классическая

33

64

54

L386fsX395

46:54

Классическая

31,5

65

108

P388T

95:5

Классическая

40

66

66

P388fsX399

–

Классическая

38

67

15

–

–

Форма с ранним началом судорог

60

68

46

–

–

Классическая

39

69

38

–

–

Классическая

38

70

20

–

–

Врожденная форма

41,5

71

102

–

–

Стёртая

13

72

42

–

–

Классическая

56

73

39

–

–

Классическая

30

74

55

–

–

Врожденная форма

61,5

Примечания: * – мальчики с классической формой RTT;

** – конкордантные близнецы с RTT.

Для каждого отдельно взятого симптома RTT, оцененного по предлагаемой шкале, была обнаружена следующая закономерность: среди больных с максимальной экспрессивностью признака преобладали дети с нонсенс мутациями и мутациями со сдвигом рамки считывания, в то время как среди больных с низкой экспрессивностью признака чаще встречались дети с миссенс мутациями. Например, у больных с тяжелой микроцефалией (80 %) обнаруживались нонсенс мутации и мутации со сдвигом рамки считывания (80 %), и, напротив, у детей без микроцефалии обнаружены миссенс мутации (63 %) гена МЕСР2. Все дети, у которых наблюдались частично сохранные речевые навыки, включая отдельные слова и фразы из двух слов, имели миссенс мутации, в отличие от больных с полным отсутствием речи, у 100 % которых были обнаружены нонсенс мутации и мутации со сдвигом рамки считывания (рис. 38). В первой группе больных (с нонсенс мутациями и мутациями со сдвигом рамки считывания) суммарная оценка фенотипа в баллах (44,6 балла), следовательно, течение заболевания было статистически достоверно тяжелее по сравнению с детьми второй группы с миссенс мутациями (33,8 баллов, t = 4,031, p < 0,001). Делеции, расположенные на 3′ конце гена МЕСР2, составляют особую группу мутаций, которые не затрагивают основных функциональных доменов белка МЕСР2 и обычно приводят к клинически легким формам RTT, хотя формально они в большинстве своем являются мутациями со сдвигом рамки считывания. Поэтому, чтобы избежать противоречия, случаи делеций на 3′-конце гена были исключены из анализа влияния типа мутации на фенотип (табл. 23).

ris38.jpg

Рис. 38. Соотношения количества детей с нонсенс мутациями и мутациями со сдвигом рамки считывания (1-й группы) и миссенс мутациями (2-й группы) в зависимости от экспрессивности клинических признаков: микроцефалия, нарушения экспрессивной речи

Как видно из табл. 23, проведенный анализ продемонстрировал достоверные различия между группами индивидуумов с миссенс мутациями и больных с нонсенс мутациями и мутациями со сдвигом рамки считывания (за исключением делеций на 3′-конце гена)
по экспрессивности четырнадцати клинических симптомов и суммарной оценке фенотипа. Обнаружены статистически значимые различия между группами по таким признакам, как нарушение контакта (р < 0,05), нарушение эмоционального общения (р < 0,05), расстройства понимания обращенной речи (р < 0,05) и экспрессивной речи (р < 0,01), нарушение внимания (р < 0,05), нарушение вертикализации (р < 0,05), ходьбы (р < 0,05), преодоления препятствий (р < 0,05), расстройства вегетативных функций (р < 0,05), оро-моторных функций (р < 0,01), апраксия движений рук (р < 0,01), стереотипии (р < 0,05), спастичность мышц конечностей (р < 0,05), бруксизм (р < 0,05), сколиоз (р < 0,05).

Таблица 23

Сравнение экспрессивности клинических признаков у детей с миссенс мутациями (N = 24) и детей с нонсенс мутациями, мутациями со сдвигом рамки считывания за исключением делеций на 3′-конце гена MECP2 (N = 36) c использованием критерия Манна-Уитни для двух независимых выборок

Клинический признак

Количество детей,
получивших оценку в баллах:

p

Дети с миссенс мутациями (N = 24)

Дети с нонсенс мутациями и мутациями со сдвигом рамки считывания (N = 36)

0

1

2

3

4

5

0

1

2

3

4

5

контакт

1

12

10

1

   

0

12

20

3

   

0,021*

эмоциональное общение

10

9

4

1

   

1

15

12

8

   

0,022*

понимание обращенной речи

1

11

8

4

   

0

19

21

6

   

0,042*

экспрессивная речь

0

1

6

11

2

1

0

0

4

12

18

2

0,006**

внимание

1

12

12

1

   

2

14

17

3

   

0,034*

Предметно-игровая деятельность

5

6

11

2

   

1

5

14

16

   

0,473

оро-моторные функции

7

13

2

0

   

5

8

16

7

   

0,007**

апраксия движений рук

0

10

7

7

0

 

0

1

4

9

22

 

0, 006**

стереотипные движения рук

0

6

15

3

   

0

3

19

14

   

0,020*

спастичность мышц конечностей

11

11

2

0

   

13

12

9

2

   

0,043*

патологические рефлексы

14

2

6

1

   

22

10

9

1

   

0,693

альтернирующее косоглазие

9

10

5

0

   

15

10

13

4

   

0,343

бруксизм

3

9

9

3

   

1

11

13

11

   

0,041*

сколиоз

7

8

8

1

   

6

11

13

6

   

0,039*

вертикализация

9

6

4

4

1

0

6

8

4

11

6

1

0,035*

ходьба

0

1

10

2

2

6

0

1

8

4

2

21

0,029*

преодоление препятствий

1

6

4

5

   

1

3

10

22

   

0,064

судороги

6

9

7

2

   

10

12

13

1

   

0,789

тремор головы и туловища

13

6

5

0

   

12

10

10

4

   

0,110

вегетативные нарушения

5

11

8

     

5

11

20

     

0,145

апноэ и гипервентиляция

7

5

10

2

   

10

9

8

9

   

0,622

масса тела

9

2

1

6

   

11

7

8

10

   

0,379

длина тела

14

5

21

0

   

16

6

8

6

   

0,210

окружность головы

3

3

9

9

   

3

3

5

25

   

0,027*

длина стопы

3

6

2

6

   

11

5

6

10

   

0,571

Примечания: * р < 0,05; ** р < 0,01.

При использовании разработанной нами клинической шкалы было показано, что фенотип больного с RTT зависит от типа мутации и является более тяжелым при нонсенс мутациях и мутациях со сдвигом рамки считывания по сравнению с миссенс мутациями. При этом можно выделить симптомы, экпрессивность которых наиболее зависит от типа мутации: это нарушения экспрессивной речи, статических (вертикализации) и оро-моторных функций (жевания и глотания), а также целенаправленных движений рук. Вопреки результатам предшествующих работ, зависимости таких дыхательных нарушений, как апноэ и гипервентиляция от типа мутации в наблюдаемой группе детей не обнаружено.

Поскольку различные домены белка MECP2 выполняют различные функции, то фенотипические проявления могут зависеть от позиции мутации в гене MECP2 [Vorsanova et al., 2004]. В нашей работе был проведен анализ экспрессивности заболевания в зависимости от позиции мутации в гене (рис. 39). Обнаружено, что наибольшая тяжесть течения заболевания наблюдается у больных с мутациями, локализованными между 473 и 808 нуклеотидами кодирующей области гена МЕСР2, что соответствует 158–270 аминокислотным остаткам белка. Наиболее тяжелые клинические проявления имели дети с мутациями R168X (локализована между доменами), R255X и R270X (в TRD-домене), наименьшую тяжесть течения болезни – дети
с мутациями R133C (в MBD-домене), мутациями, расположенными ближе к 3′-концу гена – R294X, R306C, и делециями на 3′-конце, что соответствует результатам ряда ранее проведенных зарубежных исследований [Cheadle et al., 2000; Weaving et al., 2003; Neul et al., 2008]. На основании оценки фенотипа по предлагаемой в нашей работе шкале, можно было предположить тип мутации, а иногда и конкретную мутацию у ребенка с RTT. Действительно, у детей с высокой балльной оценкой по шкале – более 45 – выявлялись такие мутации из числа рекуррентных, как R168X, R255X и R270X, а у больных с низкой балльной оценкой – мутации R133C, R294X и R306C.

ris39.jpg

Рис. 39. Оценка зависимости тяжести течения синдрома Ретта от позиции мутации

Классическая форма заболевания наблюдалась при большинстве обнаруженных мутаций гена MECP2, что было в значительной степени обусловлено строгим клиническим отбором больных для данного исследования. Вариант RTT c сохранной речью установлен у 2-х детей с одинаковой мутацией – R306C. Ранее некоторыми авторами также обращалось внимание на связь этой формы болезни с мутацией R306C, которая нами подтвердилась [Zappella et al., 2001]. Стёртая форма синдрома (forme fruste) отмечалась при мутациях S65X (1 случай), R133C (2 случая), R250fs (1), R294X (1), R306С (1) и делеции 356del92 (1), так же как и в зарубежных исследованиях [RettBASE, IRSF MECP2 Variation Database]. Таким образом, установленные нами у детей с мутациями гена MECP2 клинические формы заболевания совпадали с наблюдавшимися другими авторами при тех же мутациях. Исключение составила классическая форма RTT у мальчика с соматическим мозаицизмом по мутации R168X, которая не выявлялась ранее.

У девочки 4х лет с «RTT-подобным» фенотипом обнаружена миссенс мутация T197M, вызванная заменой цитозина на тимин в положении с.590 и расположенная в четвертом экзоне между MBD и TRD. На основании положения данной миссенс мутации ранее предполагалось, что она не имеет функциональных последствий [Hoffbuhr et al., 2001; Laccone et al., 2002], в то же время другими исследователями была показана связь данной мутации с атипичной формой RTT [Bourdon et al., 2003; Shibayama et al., 2004]. В международной базе данных RettBASE по мутациям гена MECP2 содержатся упоминания о нескольких случаях выявления данной мутации: 2 случая у больных с RTT, 1 – с аутизмом, 1 – с умственной отсталостью. Суммируя литературные данные о мутации T197M, и учитывая то, что она была обнаружена в данной работе у девочки с RTT-подобным фенотипом, можно предположить, что эта мутация является причиной определённого субфенотипа синдрома.

ris40.jpg

Рис. 40. Зависимость тяжести течения синдрома Ретта от степени сдвига Х-инактивации. Показано уменьшение доли детей с тяжелыми и возрастание больных с лёгкими формами RTT при увеличении сдвига Х-инактивации

Для изучения влияния инактивации хромосомы Х на тяжесть фенотипических проявлений болезни дети были разделены на три группы: с легким течением (10 детей), у которых суммарная оценка фенотипа в баллах составляла менее 30, со средней тяжестью фенотипических проявлений заболевания (19 больных) с суммарной оценкой от 30 до 44 и тяжелым течением болезни (9 больных) с суммарной оценкой более 44 баллов. По степени сдвига инактивации хромосомы Х детей также разделили на три группы: первая – от 50 до 65 (12 детей); вторая – от 66 до 80 (14 детей); третья – более 80 (11 детей). На рис. 40 показана зависимость легкого, среднего и тяжелого течения RTT от различной степени сдвига Х-инактивации. Видно, что среди детей из первой группы с отсутствием сдвига Х-инактивации половина представлена больными с тяжелым течением заболевания. Среди девочек, составляющих вторую группу со сдвигом Х-инактивации 66–80 %, бóльшая часть имеет среднетяжёлую форму синдрома. В третьей группе со сдвигом Х-инактивации более 80 % у основной массы детей наблюдались лёгкие формы болезни. Таким образом, сдвиг инактивации хромосомы Х у детей с RTT в большинстве случаев приводил к более лёгкому течению заболевания, чем у девочек с равной Х-инактивацией, вероятно, из-за преимущественной инактивации хромосомы Х с мутацией. Полученные результаты противоречат тем ранее опубликованным, в которых не было выявлено статистически значимой связи тяжести течения заболевания с типом и позицией мутации [Amir et al., 1999; Huppke et al., 2000; Hoffbuhr et al., 2001], но согласуются с работами, в которых она была показана [Юров и др., 2007; Colvin et al., 2004; Bebbington et al., 2008].

Индивидуальный анализ мутации гена MECP2 и особенностей инактивации хромосомы Х у ребёнка с RTT даёт возможность прогнозировать тяжесть течения заболевания, что наблюдалось в нашем исследовании. Ниже представлены примеры индивидуального анализа корреляции мутации гена MECP2 и особенностей инактивации хромосомы Х с тяжестью клинических проявлений при RTT. Наибольший интерес представлял данный анализ у наблюдавшихся нами близнецов с RTT, фенотип которых представлен на рис. 41.

Краткое клиническое описание случая RTT у близнецов. Родители близнецов не имели родственников с подтвержденной наследственной патологией, брак неродственный. Первая девочка из пары близнецов родилась в головном предлежании с массой тела 1800 г, длиной тела 43 см, окружностью головы 31 см. Оценка по шкале Апгар была 4/7. Первоначально психомоторное развитие девочки было нормальным: уверенно держала голову к 3 мес., хорошо брала предметы и манипулировала ими к 5 мес., сидела с 8 мес., ходила с 16 мес., использовала несколько слов с 8 мес., к году владела 10–12 словами. На втором году жизни развитие приостановилось. В 18 мес. общение и речь стали ухудшаться. К 24–26 мес., утратила целенаправленные движения рук, но сохранила способность ходить. С 2,5 лет появились стереотипии в виде стискивания ладоней. В 3 года – не говорила, выявлялась микроцефалия – окружность головы – 47 см (3й перцентиль). Целенаправленные движения рук были заменены на стереотипные. Отмечались стопы малого размера с вазомоторными нарушениями. Девочка стояла с поддержкой, но не ходила. Были выражены гипотония мышц и умственная отсталость. В 5 лет состояние ребенка ухудшилось: отмечен кифосколиоз, приступы гипервентиляции, пирамидные нарушения, бруксизм. В отличие от сестры-близнеца, она не имела судорог. В целом следует отметить более позднюю манифестацию большинства клинических признаков у (1) по сравнению с (2). Вторая девочка из пары близнецов родилась в тазовом
предлежании с массой тела 1700 г, длиной тела 42 см, с окружностью головы 30 см. Оценка по шкале Апгар была 3/7 баллов. Со слов родителей она начала держать голову к 3 мес., сидела с 9 мес., ходить начала с 18 мес. К году говорила 4–5 слов. Девочка хорошо удерживала и манипулировала предметами, активно общалась и играла. В возрасте 12 мес. перестала произносить новые слова, а в 17мес., после бронхита ухудшился контакт ребенка с окружающими, стал очевиден регресс речевых навыков. Однако девочка стала самостоятельно, но неустойчиво ходить. Родители сообщают об утрате целенаправленных движений рук, нарушении сна и приступах немотивированного крика в возрасте 20 месяцев. К 2 г 2 мес. она утратила навык ходьбы. В это же время появились стереотипные движения в виде стискивания ладоней и стучания дорсальной поверхностью кистей по зубам. При обследовании в трехлетнем возрасте больная имела хороший эмоциональный контакт с родителями, развитие ее было на уровне ребенка в возрасте 10 мес. Выявлялась микроцефалия – окружность головы – 47 см (менее 3х перцентилей), выраженная диффузная гипотония мышц. Обращал на себя внимание малый размер стоп, а также вазомоторные расстройства в дистальных отделах ног. Целенаправленные движения рук отсутствовали, наблюдались стереотипии, периодически возникало сходящееся косоглазие. Несколько раз в неделю отмечались абсансы и кратковременные фокальные судороги. При осмотре в возрасте 5 лет отмечен кифосколиоз, пирамидные расстройства, пароксизмы гипервентиляции. В этом возрасте близнецы были помещены в интернат для детей с умственной отсталостью, где вторая девочка умерла в 8-летнем возрасте во время эпилептического приступа.

ris41.jpg

Рис. 41. Фенотип близнецов с синдромом Ретта и мутацией R255X гена MECP2

У двух близнецов с классической формой RTT определена одинаковая нонсенс мутация R255X, тогда как у их матери данная мутация не была обнаружена. Анализ инактивации хромосомы Х у первой девочки выявил значительный сдвиг Х-инактивации (80:20), у второй – равную Х-инактивацию (56:44), у матери Х-инактивация составила 77:23. Сдвиг Х-инактивации у матери не является значительным, поэтому носительство ею МЕСР2 мутации было исключено. Обнаружена также одинаковая длина полиморфного участка ЦАГ-повторов в гене андрогенного рецептора (AR) у обеих девочек, что вместе с наличием одинаковой МЕСР2 мутации дало основание полагать, что эти близнецы являются монозиготными. Мутация R255X гена МЕСР2 приводит к потере основных функций белка МEСР2 и в большинстве случаев – к очень тяжелому течению синдрома [Bebbington et al., 2008]. Однако нами наблюдалось более легкое течение заболевания у девочки со сдвигом Х-инактивации, чем у девочки с равной инактивацией хромосомы Х. Об этом свидетельствует то, что количественная оценка клинических проявлений RTT была 49 баллов у первой и 57 баллов у второй девочки. Регресс, появление стереотипий и утрата целенаправленных движений рук у девочки с неравной Х-инактивацией появились позже, чем у сестры, а также у неё не наблюдалось судорог, тогда как у девочки с равной Х-инактивацией судорожный синдром имел крайне тяжелое течение, что привело к её смерти в возрасте 8 лет (табл. 24).

Таблица 24

Сравнительной анализ тяжести течения RTT у монозиготных близнецов с мутацией R255X

Тяжесть течения и возраст появления признаков
синдрома Ретта

Близнецы

Больная 1

Больная 2

Возраст начала регресса, мес.

18

17

Сумма баллов количественной оценки фенотипа

49

57

Возраст появления судорожных пароксизмов, мес.

–

36

Появление стереотипий, мес.

30

26

Утрата целенаправленных движений рук, мес.

24–26

20

Летальный исход

–

В возрасте 8 лет

Результаты обследования данной семьи свидетельствуют о том, что при преимущественной инактивации мутантной хромосомы Х может наблюдаться более легкое течение болезни. В то же время нами наблюдалась еще одна семья, в которой близнецы страдали RTT и имели одну и ту же мутацию – R270X. У этих девочек практически не было различий в тяжести течения болезни и сроках её манифестации (рис. 42). У обеих девочек стадия регресса началась в 1 г 2 месяца, в возрасте 4 года суммарная оценка фенотипа составила 44 и 45 баллов, а Х-инактивация носила случайный характер.

ris42a.jpg ris42b.jpg

Рис. 42. Фенотип близнецов с синдромом Ретта и мутацией R270X: слева девочки в возрасте 13 месяцев перед началом стадии регресса; справа – близнецы в возрасте 4х лет во время псевдостационарной стадии болезни

Особенности Х-инактивации имеют значительное влияние на формирование фенотипических признаков при RTT. При сдвиге Х-инактивации против хромосомы Х без мутации будет наблюдаться более тяжелое течение болезни. Так, у одной из больных с классической формой синдрома обнаружена мутация R168X и сдвиг Х-инактивации 90:10 против материнской хромосомы Х. Анализ Х-инактивации у матери девочки показал её случайный характер. В данном случае, по-видимому, инактивирована немутантная хромосома Х, что объясняет тяжелую форму болезни у ребенка (суммарный показатель оценки тяжести фенотипа – 46 баллов). Суммируя полученные данные, следует заключить, что существуют корреляции типа и позиции мутации гена МЕСР2, а также особенности инактивации хромосомы Х с тяжестью течения RTT и экспрессивностью его отдельных признаков. Полученные корреляции генотип/фенотип помогают понять основы клинического полиморфизма RTT и предположить тяжесть течения болезни ребенка уже в раннем возрасте (табл. 25). Система прогнозирования тяжести состояния ребёнка с RTT должна основываться на исследовании мутаций гена MECP2 и знании о влиянии конкретных мутаций на тяжесть фенотипических проявлений, а также на определении особенностей инактивации хромосомы Х. При этом следует учитывать то, что сдвиг Х-инактивации против мутантной хромосомы Х может облегчать течение болезни, а сдвиг Х-инактивации против нормальной хромосомы Х может делать его более тяжёлым.

Система прогнозирования тяжести течения синдрома FRAXA также предложена нами. Анализ зависимости фенотипа индивидуумов из семей с синдромом FRAXA от наличия мутации/премутации гена FMR1 и особенностей инактивации хромосомы Х проведен в 27 семьях с данной патологией. Для этого сравнивались фенотипы двух групп детей:

1) мальчиков, у которых определена мутация гена FMR1 (27 пациентов),

2) мальчиков с недифференцированной умственной отсталостью, аутизмом и фенотипическими признаками, напоминающими синдром FRAXA, у которых определено нормальное число триплетных повторов в промоторе гена FMR1 (41 пациент).

Таблица 25

Прогнозирование тяжести течения синдрома Ретта на основе определения мутации гена MECP2 и анализа инактивации хромосомы Х

Генетические и эпигенетические факторы, определяющие тяжесть течения RTT

Тяжёлое течение
заболевания

Легкое течение
заболевания

Тип и позиция мутации
гена MECP2

● Нонсенс мутации

● Мутации со сдвигом рамки считывания за исключением делеций на 3’-конце гена MECP2

● Миссенс мутации

● Делеции на 3’-конце гена MECP2

Рекуррентные мутации
гена MECP2

● R168X

● R255X

● R270X

● T158M

● R106W

● R133C

● R294X

● R306C

Особенности инактивации хромосомы Х

● Равная инактивация хромосомы Х

● Преимущественная инактивация хромосомы Х с нормальным аллелем гена MECP2

● Преимущественная инактивация хромосомы Х с мутацией гена MECP2

Дети были обследованы с помощью ранговой шкалы, разработанной для количественной оценки степени тяжести клинических симптомов заболевания. Результаты суммарной оценки фенотипа детей по клинической шкале, данные о регрессе психического развития, случаях ранней менопаузы и синдрома тремора и атаксии у родственников I–II степеней родства представлены в табл. 26.

Таблица 26

Результаты клинического обследования больных с синдромом FRAXA и детей с недифференцированными формами умственной отсталости и аутизма, а также их родственников

№

индивидуума

Возраст, лет

Суммарная оценка по клинической шкале, баллы

Регресс психического развития в анамнезе

Кол-во случаев преждевременного нарушения функции яичников у родственников I–II степеней родства

Кол-во случаев синдрома тремора и атаксии у родственников I–II степеней родства

Дети с синдромом FRAXA, у которых определена полная мутация гена FMR1

1

7

49

–

1

1

2

7

39

–

0

0

3

10

38

–

0

0

4

16

40

–

1

0

5

11

32

–

0

1

6

15

37

–

0

0

7

14

36

–

0

0

8

5

36

–

0

0

9

15

24

–

0

1

10

17

42

–

1

0

11

12

37

–

1

0

12

15

47

–

0

1

13

17

36

–

0

0

14

15

42

–

1

0

15

10

45

–

0

0

16

8

40

–

0

1

17

11

43

–

0

0

18

6

27

–

0

0

19

8

40

–

0

0

20

7,5

33

–

1

1

21

14,5

39

–

0

0

22

4,5

39

–

0

0

23

9

41

–

2

1

24

13

39

–

0

0

25

6

47

–

0

0

26

15

42

–

1

0

27

9

37

–

0

0

Дети с недифференцированными формами умственной отсталости и аутизма, у которых определено нормальное число CGG-повторов в гене FMR1

28

6

20,5

–

0

0

29

6

21

–

0

0

30

8

22

–

0

0

31

5

15

–

0

0

32

10

29,5

+

0

0

33

7

18

–

0

0

34

9

25,5

+

0

0

35

5

28

–

0

0

36

5

14

–

0

0

37

8,5

21

–

0

0

38

12

21,5

–

0

0

39

4,5

20

–

0

0

40

4

16

–

0

0

41

9

27,5

+

0

0

42

10

24

–

0

0

43

15

30,5

+

0

0

44

6

29

–

0

0

45

13

33

–

0

0

46

11

17

–

0

0

47

7

34,5

+

0

0

48

16

15

–

0

0

49

12

27

–

0

0

50

6

17

–

0

0

51

11

32

+

0

0

52

14

31

–

0

0

53

5

16

–

0

0

54

11

29

+

0

0

55

7

19

–

0

0

56

16

26

–

0

0

57

10

30

+

0

0

58

6

18

–

0

0

59

11,5

24,5

–

0

0

60

15

22

–

0

0

61

12

29

–

0

0

62

5

27,5

–

0

0

63

8

31

+

0

0

64

13

34

+

0

0

65

10

16

–

0

0

66

7,5

19

–

0

0

67

12

28

+

0

0

68

13

26,5

–

0

0

Анализ данных, представленных в табл. 26, показал, что суммарная балльная оценка по клинической шкале у детей с синдромом FRAXA была статистически достоверно выше, чем у больных с недифферецированными формами умственной отсталости (критерий Манна-Уитни, p < 0,001). Кроме того, в анамнезе у детей с синдромом FRAXA, в отличие от больных с недифференцированными формами умственной отсталости и аутизма, не встречалось регресса психического развития, а случаи преждевременного нарушения функции яичников у женщин наблюдались только в родословных детей с синдромом FRAXA. Для того чтобы определить, какие признаки (особенности фенотипа, течения заболевания) отличают больных с мутацией от детей без таковой
проведено сравнение экспрессивности клинических симптомов у данных групп индивидуумов с помощью непараметрического теста Манна-Уитни для двух независимых выборок (табл. 27). Определены статистически значимые различия между двумя группами детей по тяжести следующих признаков: зрительный и тактильный контакт, тахилалия (ускоренный темп речи), речевые персеверации и эхолалия, специфические стереотипные движения в виде «встряхивания кистей», комплекс лицевых микроаномалий (удлиненная форма лица, загнутый вниз кончик носа, крупные оттопыренные ушные раковины, выступающий лоб и подбородок), макроорхизм, аномалии соединительной ткани (гиперрастяжимость кожи, гиперподвижность суставов, плоскостопие) и увеличение окружности головы. Перечисленные признаки были в большей степени выражены у детей с синдромом FRAXA. Признаки, наблюдавшиеся у женщин-родственниц пробанда с мутациями и премутациями гена FMR1, представлены в табл. 28.

Таблица 27

Сравнение экспрессивности клинических признаков, выраженной в баллах, у детей с синдромом FRAXA (N = 27) и детей с недифференцированной умственной отсталостью и аутизмом (N = 41) с использованием непараметрического критерия Манна-Уитни

Признаки

Количество детей, получивших оценку в баллах:

p

синдром FRAXA

(N = 27)

недифференцированная умственная отсталость
с аутизмом (N = 41)

0

1

2

3

4

5

0

1

2

3

4

5

контакт

6

19

5

0

   

10

13

8

0

   

0,303

зрительная реакция

4

9

14

3

   

9

13

19

0

   

0,032*

тактильный контакт

3

18

9

     

16

23

2

     

0,014*

невербальное общение

1

18

8

3

   

3

22

16

0

   

0,561

экспрессивная речь

0

17

8

3

1

1

8

16

14

3

0

 

0,470

умение использовать
речь для общения (исключены дети без речи),

5

12

7

1

   

14

14

7

6

   

0,375

ускоренный темп речи
(исключены дети без речи).

5

9

11

     

27

6

3

     

< 0,001***

аграмматизмы, речевые персеверации и эхолалия (исключены дети без речи)

1

2

8

14

   

14

22

0

0

   

0,008**

гипотония мышц
конечностей

2

21

6

1

   

11

27

3

0

   

0,056

комплекс
микроаномалий лица

0

1

2

3

9

15

0

3

17

14

5

2

< 0,001***

макроорхизм

3

6

18

     

25

12

4

     

< 0,001***

гиперрастяжимость кожи

4

20

6

     

17

21

3

     

0,009**

гиперподвижность
суставов

3

3

5

8

11

 

9

8

6

7

11

 

0,425

плоскостопие

6

12

12

     

13

18

10

     

0,031*

нарушения осанки

11

13

6

     

28

10

3

     

0,006**

длина тела

15

5

1

9

   

27

9

3

2

   

0,059

окружность головы

16

10

2

2

   

31

8

2

0

   

0,024*

Примечания: *p < 0,05; ** p < 0,01; *** p < 0,001.

Таблица 28

Клинические признаки, количество триплетных повторов в промоторе гена FMR1
и особенности инактивации хромосомы Х у родственниц пробандов с синдромом FRAXA

№

семьи

Родство по отношению к пробанду

Возраст, лет

Патологические признаки

Число CGG-повторов в гене FMR1

Х-инактивация

% клеток с активной хромосомой Х, несущей аллель гена FMR1 c экспансией CGG-повторов

1

Мать

36

Нет нарушений

125

99:1

1

Сестра

5

Нет нарушений

> 200

5:95

5

2

Мать

38

Нет нарушений

88

18: 82

18

Сестра

14

Легкая умственная отсталость, гиперподвижность суставов и повышенная растяжимость кожи, удлиненное лицо, большие оттопыренные ушные раковины

> 200

80:20

80

3

Сестра

32

Нарушение обучения

> 200

63:37

37

4

Сестра

40

Нарушение памяти

> 200

35:65

35

5

Двоюродная сестра по линии матери

6

Умственная отсталость, небольшая гиперподвижнсть суставов, большие оттопыренные ушные раковины, выступающий лоб

> 200

39:61

61

Тетя по линии матери

28

Нет нарушений

90

75:25

25

Мать

33

Нарушение обучения, дисфункция яичников

91

61:39

39

6

Бабушка по линии матери

66

Менопауза с 35 лет

70

23:77

23

Мать

39

Дисфункция яичников с 30 летнего возраста

101

60:40

40

7

Мать

-

Умерла в 42 года от рака шейки матки, в детстве выраженные нарушения в обучении

–

–

–

 

Бабушка по линии матери

70

Оперирована по поводу опухоли яичников

72

18:82

18

8

Мать

26

Нарушение памяти и внимания, тревожность

62

68:32

68

9

Мать

45

Оперирована по поводу миомы матки

75

19:81

19

10

Мать

40

Крупные ушные раковины

119

19:81

19

11

Мать

52

Менопауза с 38 лет

79

31:69

31

12

Мать

30

Дисфункция яичников

117

21:79

21

13

Мать

29

Нарушения обучения

80

31:69

31

14

Мать

30

Нет нарушений

89

8:92

8

Когнитивные нарушения выявлялись у родственниц-гетерозигот по полной мутации гена FMR1 (у родных и двоюродных сестер). Нарушения интеллекта у индивидуумов женского пола имели более лёгкую степень выраженности, чем у мальчиков с мутацией данного гена: обнаружены нарушения памяти и обучения, лёгкая и умеренная умственная отсталость, задержка психомоторного развития. У этих сестер когнитивные нарушения сочетались с микроаномалиями и соединительно-тканными нарушениями, характерными для синдрома FRAXA, что дало основание предположить у них диагноз данного заболевания. Нами обследованы 23 женщины с премутацией гена FMR1. Отсутствие клинических признаков наблюдалось у восьми из 23-х женщин. Пять женщин имели различные когнитивные расстройства: снижение памяти (2 пациентки), способности к обучению (2 пациентки) и пограничный с умственной отсталостью интеллект (1 пациентка), у 3-х из них когнитивные нарушения сочетались с аномалиями поведения: тревожными расстройствами (2 пациентки) и отсутствием чувства дистанции в общении (1 пациентка). У одной из матерей помимо нарушений интеллекта и поведения периодически наблюдался тремор головы, что указывало на развитие у неё синдрома тремора и атаксии, характерного для индивидуумов с премутацией гена FMR1. Для гетерозигот по премутации гена FMR1 были характерны гинекологические заболевания, которые не встречались у женщин с полными мутациями. Степень выраженности когнитивных нарушений была выше при полной мутации данного гена. Микроаномалии, характерные для синдрома FRAXA, выявлялись как при полной мутации, так и при премутации гена FMR1. Следует упомянуть также о единственном наблюдавшемся нами мужчине с премутацией гена FMR1 (дед пробанда по линии матери из семьи 14), у которого в возрасте 56 лет наблюдались выраженные признаки синдрома тремора и атаксии (FXTAS). Связь раннего наступления менопаузы и развития синдрома тремора и атаксии с премутацией гена FMR1 подчёркивалась ранее многими авторами [Bodega et al., 2006; Bourgeois et al., 2009]. Отмеченное нами наличие опухолей репродуктивных органов у женщин с премутацией было определено в единичных зарубежных исследованиях и требует дальнейшего накопления фактов [Allen et al., 2007]. Полученные данные об отсутствии гинекологической патологии у носительниц полной мутации подтверждают результаты, опубликованные ранее другими исследователями [Sherman et al., 2005].

Исследования инактивации хромосомы Х проведены у 19 индивидуумов женского пола – гетерозигот по мутациям и премутациям
гена FMR1 из семей мальчиков с синдромом FRAXA. Анализ результатов показал, что чем выше был процент клеток с активной хромосомой Х с полной мутацией, тем более выражены были когнитивные нарушения у женщин. Похожие на наши данные о влиянии особенностей инактивации хромосомы Х на тяжесть нарушений интеллекта у гетерозигот с мутацией гена FMR1 получены ранее другими исследователями [De Vries et al.,1997; Berry-Kravis et al., 2005]. Среди женщин с премутацией корреляций между процентом клеток с активной хромосомой Х с премутацией и клиническими проявлениями проследить не удалось. Это могло быть связано с тем, что особенности Х-инактивации в клетках крови и других органов могут не совпадать. Кроме того, возраст более половины женщин был менее 40 лет, когда могут еще отсутствовать признаки преждевременного нарушения функции яичников или синдрома тремора и атаксии, связанных с премутацией гена FMR1, так как эти заболевания проявляются в более позднем возрасте. Однако отдельными авторами, наблюдавшими женщин – носительниц премутации гена FMR1 в возрасте старше 40 лет, также обсуждалось отсутствие связи между величиной и направлением сдвига Х-инактивации и риском раннего наступления менопаузы [Spath et al., 2010]. Поскольку в работе выявлена зависимость фенотипа индивидуумов от наличия мутации/премутации гена FMR1 и особенностей инактивации хромосомы Х, то эти данные можно использовать для прогнозирования течения болезни (табл. 29).

Таблица 29

Фенотип на основе определения числа CGG-повторов в гене FMR1 и анализа инактивации хромосомы Х

Генетические и эпигенетические факторы, определяющие фенотип

Фенотип индивидуумов мужского пола

Фенотип индивидуумов
женского пола

Число CGG-повторов в гене FMR1 от 55 до 200

– Когнитивные нарушения и нарушения поведения

– Повышен риск развития синдрома FXTAS (тремора и атаксии)

Когнитивные нарушения и нарушения поведения. Повышен риск развития:

– дисфункции яичников,

– синдрома POF (менопауза до 40-летнего возраста),

– опухолей женских половых органов,

– синдрома FXTAS

Число CGG-повторов в гене FMR1 более 200

– Синдром умственной отсталости, сцепленной с ломкой хромосомой Х

– Синдром умственной отсталости, сцепленной с ломкой хромосомой Х

– Асимптоматическое носительство мутации

Особенности инактивации хромосомы Х

–

Снижение интеллекта у женщин с полной мутацией гена FMR1 пропорционально проценту клеток с активной мутантной хромосомой Х

Необходимо учитывать, что полная мутация у мальчиков-гемизигот ведёт к клиническим проявлениям синдрома FRAXA, в то время как у гетерозигот по полной мутации гена FMR1 на тяжесть клинических проявлений значительное влияние оказывают особенности инактивации хромосомы Х. При наличии премутации гена FMR1 существует риск возникновения с возрастом синдрома преждевременного прекращения активности яичников и синдрома тремора и атаксии. У индивидуумов с премутацией следует ожидать развития когнитивных расстройств и нарушений поведения лёгкой степени, а также дисфункции яичников и новообразований женских половых органов в молодом возрасте. Носители премутаций должны составлять группу риска по указанным нарушениям, в которой рекомендуется проводить профилактические мероприятия.