Лизосомные болезни накопления: мукополисахаридозы I и II типов

Полный текст

В данной и последующих статьях, объединенных общей темой лизосомных болезней накопления (ЛБН), по единой схеме представлена информация о заболеваниях, входящих в различные классы ЛБН. Эта схема включает следующую рубрикацию: клиника и эпидемиология; биохимические основы патогенеза; картирование и идентификация мутантного гена; спектры и частоты мутаций; экспериментальные модели; лабораторная диагностика и лечение.

Данный обзор посвящен наиболее частым мукополисахаридозам (МПС) типов I и II [10]. К МПС I относятся аллельные синдромы Гурлера, Шейе и Гурлера–Шейе. Они обусловлены присутствием аутосомно-рецессивных мутаций в гене IDUA альфа-L-идуронидазы. МПС II, или синдром Хантера [24], наследуется по Х-сцепленному рецессивному типу, и его причиной являются мутации в гене IDS идуронат-2-сульфатазы. Альфа-L-идуронидаза и идуронат-2-сульфатаза — это лизосомные ферменты, участвующие в деградации гликозаминогликанов (ГАГ).

МУКОПОЛИСАХАРИДОЗ I ТИПА, СИНДРОМЫ ГУРЛЕРА, ШЕЙЕ, ГУРЛЕРА–ШЕЙЕ

Клиника и эпидемиология

Синдром Гурлера — это самая частая и тяжелая форма МПС I [13]. При рождении больные дети выглядят нормально, однако в дальнейшем у них появляются симптомы, характерные для МПС, и первыми клиническими проявлениями заболевания часто являются грыжи и гепатоспленомегалия. В среднем, болезнь диагностируется в возрасте от 9 мес. до полутора лет.

Для всех типов МПС I характерен гурлероподобный фенотип — грубые гротескные черты лица, или «гаргоилизм», высокий лоб, широкие брови, синофриз, гипертелоризм, короткий нос с запавшей переносицей, толстые губы, макроглоссия, низкое расположение ушных раковин, короткая шея (рис. 1).

 

Рис. 1. Монозиготные близнецы с синдромом Гурлера

Fig. 1. Monozygotic twins with Hurler syndrome

 

Со стороны костной системы — множественный дизостоз, который включает в себя изменения: черепа (макроцефалия, часто в сочетании с гидроцефалией, утолщение костей свода черепа), туловища (широкие ключицы, короткие и широкие ребра, расположенные горизонтально), позвоночника (гипоплазия зуба С2, дисплазия позвонков грудо-поясничного отдела с формированием кифоза, при тяжелых формах кифоз возникает в возрасте 6–8 мес., когда ребенок начинает сидеть), конечностей (короткие и широкие диафизы трубчатых костей, диспластичные метафизы, уплощенные эпифизы), кистей рук (пулевидные фаланги), таза (закругленные крылья подвздошных костей, скошенные крыши вертлужных впадин, coxa valga, дисплазия головок бедренных костей) и нижних конечностей (genu valgum), тугоподвижность суставов. В возрасте около двух лет происходит остановка роста, рост больных обычно не превышает 110 см. Часто наблюдаются сопутствующие поражения сердечно-сосудистой системы в виде гипертрофической кардиомиопатии и миксоматозной дегенерации клапанов. В связи с отложениями ГАГ в межпредсердной и межжелудочковой перегородках возможны нарушения ритма сердца. Больные подвержены частым отитам и респираторным инфекциям из-за сужения верхних и нижних дыхательных путей вследствие утолщения слизистых оболочек, накопления густого, вязкого секрета, гипертрофии лимфоэпителиального глоточного кольца. Частой жалобой родителей являются ночные апноэ. Со стороны органа зрения — помутнение роговицы, а в дальнейшем глаукома. Большинство детей испытывают затруднения в речи из-за регресса развития, хронической тугоухости и увеличенного языка, голос хриплый. Для детей с синдромом Гурлера характерна задержка психомоторного развития на первом году жизни, но в первые 1–1,5 года развитие имеет прогрессивный характер. В дальнейшем при отсутствии терапии у ребенка происходит постепенный регресс приобретенных навыков [1, 2, 5].

Смерть может наступить в возрасте от 1 года до 12 лет от обструкции дыхательных путей, респираторных инфекций, сердечной недостаточности.

Синдром Шейе, который ранее относили к МПС V [51], — самая мягкая формой МПС I [13]. Диагноз выставляется достаточно поздно, в большинстве случаев между 10 и 20 годами. Типичный фенотип формируется обычно после 5-летнего возраста [53]. При сохранении многих внешних проявлений синдрома Гурлера интеллектуальные расстройства, как правило, отсутствуют или слабо выражены. Характерны тугоподвижность суставов, помутнение роговицы, поражение митрального и аортального клапанов, часто развивается карпальный туннельный синдром в виде онемения, покалывания, слабости пальцев рук. Прогноз для жизни благоприятный. В среднем возрасте возможна инвалидизация пациентов в связи с прогрессирующим поражением суставов (тугоподвижность, развитие контрактур, дегенеративные и деструктивные изменения суставов), снижением остроты зрения (помутнение роговицы), кардиохирургическими операциями [9].

Синдром Гурлера–Шейе по тяжести течения занимает промежуточное положение [13]. Основные клинические проявления — нанизм, помутнение роговицы, тугоподвижность суставов, пупочная и паховые грыжи, повторное возникновение грыж после грыжесечения, множественный скелетный дизостоз, гепатоспленомегалия и умеренная олигофрения (снижение интеллекта происходит не у всех пациентов). Развернутая фенотипическая картина заболевания формируется в возрасте от 3 до 8 лет. Прогноз для жизни удовлетворительный [9, 53].

Описаны редкие случаи «псевдодефицитного» состояния, при котором активность альфа-L-идуронидазы снижена, а метаболизм ГАГ сохраняется в пределах нормы. При этом клинических проявлений МПС I у носителей «псевдодефицитных» аллелей гена IDUA не наблюдается [72].

Частота МПС I — 1 : 100 000 новорожденных. Взрослые формы встречаются реже — 1 : 500 000 новорожденных [10].

Биохимические основы патогенеза

С использованием моноклональных антител проведена иммунопреципитация альфа-L-идуронидазы из печени человека, исследованы биохимические и каталитические свойства фермента, основная функция которого состоит в отщеплении терминальных остатков альфа-L-идуроновой кислоты от двух ГАГ — дерматансульфата и гепарансульфата [31]. При недостаточности каталитической активности альфа-L-идуронидазы у больных МПС I эти ГАГ в токсических концентрациях накапливаются в лизосомах всех клеток мезенхимного происхождения, что и объясняет высоко плейотропный фенотип заболевания. Тяжесть течения различных форм МПС I непосредственно зависит от остаточной активности фермента, которая практически полностью отсутствует при синдроме Гурлера и может достигать 5–7 % по сравнению с нормой при взрослых формах заболевания.

Картирование и идентификация гена IDUA

Методом соматической гибридизации было показано, что ген альфа-L-идуронидазы (IDUA) расположен в области 4p16.3, что в дальнейшем было подтверждено методом гибридизации in situ [60]. Ген IDUA состоит из 14 экзонов, распределенных на площади в 19 кб геномной ДНК, причем 13 кб занимает огромный второй интрон этого гена [60, 61]. Ген IDUA экспрессируется во многих тканях, включая фибробласты, печень, почки и плаценту, с образованием тканеспецифических изоформ фермента за счет альтернативного сплайсинга.

Мутации в гене IDUA

Спектры мутаций в гене альфа-L-идуронидазы у больных синдромами Гурлера и Шейе существенно различаются. В первом случае чаще всего идентифицируют нонсенс-мутации, две из которых — W402X и Q70X — являются мажорными [12, 59, 61, 62]. Они найдены во всех европейских странах и вместе составляют более половины всех известных мутантных аллелей гена IDUA. Однако их частоты могут значительно варьировать, составляя на Севере Европы 37 и 35 %, а в Италии — 11 и 13 % соответственно [25, 41]. При этом в Нидерландах и Германии мутация W402X встречается примерно в 2,5 раза чаще по сравнению с мутацией Q70X (48 и 19 %), а в Скандинавских странах наоборот, эти частоты равны 17 и 62 %. В США частоты мутаций W402X и Q70X в гене IDUA у больных МПС I составляют 39 и 30 % [48]. В России соотношение этих частот ближе к тому, которое наблюдается в Скандинавских странах, — 4 и 44 % соответственно [12, 13].

Наряду с нонсенс-мутациями у больных синдромом Гурлера найдены также делеции со сдвигом рамки считывания и гораздо реже миссенс-мутации. Однако частота одной из тяжелых миссенс-мутаций — P533R — достигает 3 %. В гомозиготном состоянии каждая из этих трех мажорных мутаций — W402X, Q70X и P533R — встречается у пациентов с самыми тяжелыми клиническими формами заболевания. При этом активность альфа-L-идуронидазы практически полностью отсутствует. Тяжелые мутации, сопровождающиеся преждевременной терминацией трансляции, в компаунде с мутациями других типов могут присутствовать у больных любыми формами МПС I и даже обнаруживаться при «псевдодефицитных» состояниях [67, 71]. Так, например, в одной семье у сестры больного МПС I, у которой не было клинических проявлений заболевания, найдена гетероаллельная комбинация мажорной нонсенс-мутации W402X и миссенс-мутации A300T [18].

При синдромах Шейе и Гурлер–Шейе частыми являются миссенс-мутации. Однако первая специфическая мутация, идентифицированная у пациента с типичной клиникой синдрома Шейе, — G-T-транзиция в интроне 5 гена IDUA, создающая дополнительный сайт сплайсинга, в результате чего происходит инсерция дополнительных пяти нуклеотидов в специфическую мРНК [52, 62]. Подобное нарушение совместимо с образованием небольшого числа функционально активных мРНК, при этом полного блока синтеза альфа-L-идуронидазы не происходит. Поэтому даже в компаунде с мутациями нонсенс-типа этот дефект сплайсинга реализуется в виде синдрома Шейе. Кроме этого мутантного аллеля у пациентов с синдромом Шейе идентифицировано несколько миссенс-мутаций в гене IDUA. Таким образом, синдромы Гурлера и Шейе представляют собой классический пример фенотипического полиморфизма, обусловленного существованием аллельных серий [49].

У больных в Японии мажорные европейские нонсенс-мутации не найдены, но частыми являются две другие мутации в гене IDUA — инсерция 5 нуклеотидов 704ins5 и миссенс-мутация R89Q. Они встречаются с частотами 18 и 24 % соответственно [78]. Мутация 704ins5 неоднократно была найдена также у больных МПС I корейского происхождения [48]. Гомозиготы по 704ins5 обнаруживаются у больных синдромом Гурлера, а мутация R89Q чаще выявляется у больных синдромом Шейе.

Экспериментальные модели

Описаны наследственные болезни кошек и собак, сходные по клиническим и биохимическим проявлениям с МПС I [64, 65]. Гомологичный ген альфа-L-идуронидазы собак клонирован, и проведена молекулярная идентификация дефекта в этом гене, приводящего к недостаточности фермента у мутантных животных.

Путем направленного разрушения гена Idua мыши сконструирована трансгенная «нокаут»-линия Idua–/–, моделирующая синдром Гурлера [29]. У (Idua–/–)-мутантов отсутствует активность альфа-L-идуронидазы и повышены уровни ГАГ в моче. Начиная с 4 недели, у таких животных отмечаются радиографические признаки дизостоза, которые становятся очевидными к 15 неделе. Прогрессирующие лизосомные накопления сначала появляются в ретикулоэндотелиальных клетках, к 8 неделе — в гепатоцитах, хондроцитах, нейронах и тубулярных клетках печени, а в дальнейшем во всех исследованных клетках. В мозжечке мутантных животных наблюдается прогрессирующая потеря нейронов, в тканях мозга повышены уровни GM2- и GM3-ганглиозидов.

Все эти модели широко используются не только для изучения биохимических основ патогенеза МПС I, но и для разработки специфических методов лечения при данном состоянии, таких как трансплантация костного мозга (ТКМ), иммуносупрессирующая терапия, а также ферментная заместительная терапия (ФЗТ) и генотерапия [27, 34, 45, 46, 79].

Лабораторная диагностика и лечение

Диагностика МПС I основана на совокупности данных клинического обследования больного, биохимического и молекулярно-генетического анализа. Одним из наиболее ранних диагностических признаков МПС I считается повышенная экскреция с мочой ГАГ и, прежде всего, дерматансульфата и гепарансульфата. Для подтверждения диагноза и определения клинической формы МПС I проводится анализ ферментативной активности альфа-L-идуронидазы в крови и молекулярная диагностика мажорных (W402X, Q70X, P533R, G-T транзиция в интроне 5) и других мутаций в гене IDUA.

Разрабатываются разные подходы к лечению пациентов с МПС I [11, 16]. Одним из первых апробированных методов является ТКМ от здоровых HLA-совместимых доноров. Опубликованы результаты подобного лечения 54 детей больных МПС I, проведенного в рамках совместного исследования болезней накопления [55]. Для лучшей совместимости пересаженных тканей все пациенты получали высокие дозы химиотерапии с последующим облучением или без такового. Выживаемость в течение 5 лет после проведенной процедуры составила 64 %, причем она оказалась выше в том случае, когда донорами были генотипически идентичные по HLA-системе сибсы по сравнению с гаплоидентичными донорами. Индекс умственного развития (MDI) детей после лечения, в среднем, составил 78, если ТКМ проводили до 2-летнего возраста (1-я группа), и 63, если ТКМ проводили позднее (2-я группа). У 64 % выживших детей 1-й группы и только у 25 % детей 2-й группы общее развитие было близко к нормальному или немного замедленно. Таким образом, аллогенная ТКМ, проведенная до 2-летнего возраста, может замедлить или даже предотвратить развитие наиболее тяжелых клинических проявлений синдрома Гурлера. Однако такая процедура доступна далеко не всем больным детям, прежде всего, из-за трудности нахождения совместимых доноров.

Альтернативными технологиями могут быть переливание пуповинной крови от неродственных больных [32, 66] или трансплантация гемопоэтических стволовых клеток [42, 70]. Показано, что эти процедуры, проведенные до 2 лет, способны увеличить продолжительность жизни больного, но их успешность в плане предупреждения развития неврологических аномалий существенно зависит от возраста ребенка [50, 56, 58, 68]. После проведения подобных трансплантаций пациентам в возрасте менее 9 мес. их когнитивное развитие и адаптивное поведение сохраняются в пределах нормы. Однако в этом возрасте редко диагностируется МПС I. Союзом педиатров России разработаны рекомендации для раннего выявления больных МПС [14]. В некоторых странах проводится неонатальный скрининг МПС I [30, 54], основанный на определении содержания ГАГ и альфа-L-идуронидазы в высушенных пятнах крови новорожденных [47, 57].

Во всем мире большие усилия направлены на разработку методов генотерапии МПС I. Сконструированы и апробированы в системах in vitro и на экспериментальных моделях различные рекомбинантные векторы для направленного переноса нормального гена IDUA человека в мутантные клетки c недостаточностью альфа-L-идуронидазы [35, 38]. В ряде случаев проведены клинические испытания методов генотерапии, которые следует признать успешными, так как при этом происходит коррекция многих патологических показателей [45]. Однако улучшения наблюдаются не у всех больных. Кроме того, методы генотерапии не способны пока полностью предотвратить развитие тяжелых инвалидизирующих проявлений МПС.

Более успешной оказалась ФЗТ МПС I, способная улучшить в том числе многие неврологические показатели [1, 2, 4, 36, 37], а также методы лечения, сочетающие различные подходы — трансплантацию клеток и ФЗТ [45, 70]. Прошли успешные клинические испытания лечения больных МПС I с помощью фермента ларонидазы (альдуразим) после трансплантации им гемопоэтических стволовых клеток [57].

Клинический пример комбинации ТКМ и ФЗТ

Пациент П., мальчик. Впервые госпитализирован в возрасте 11 мес. При поступлении жалобы родителей на задержку психомоторного развития, искривление позвоночника (кифоз), шумное носовое дыхание, апноэ во сне, частые гнойные риниты, отиты, гепатоспленомегалию.

Анамнез жизни. Мальчик от 3-й беременности, которая протекала на фоне пиелонефрита, аднексита, маловодия и закончилась срочными родами. При рождении масса 4120 г, длина 56 см, окружность головы 37 см, окружность груди 32 см, оценка по шкале Апгар 7/8 баллов. На ультразвуковом исследовании (УЗИ) головного мозга патологии выявлено не было.

Анамнез болезни: в возрасте 1,5 мес. впервые выявлена гепатомегалия, данные подтверждены при УЗИ органов брюшной полости. Проведено вирусологическое обследование на группу гепатотропных вирусов, патологии не выявлено. С этого же возраста появилось шумное носовое дыхание, ребенок наблюдался отоларингологами, получал многократно антибактериальную терапию по поводу гнойных ринитов (8 эпизодов на первом году жизни). В 2 мес. на нейросонографии впервые выявлено легкое расширение боковых и затылочных рогов боковых желудочков головного мозга без нарушения ликвородинамики. Назначена дегидратирующая терапия. С 3 мес. отмечалась задержка психомоторного развития. В возрасте 6 мес. мальчик осмотрен генетиком с подозрением на МПС II (болезнь Хантера). Заключение: диагноз маловероятен. На момент осмотра отмечались: задержка психомоторного развития, гепатоспленомегалия (печень +4 см, селезенка +1 см из-под реберной дуги), насечки на мочках ушей, узкое небо, грыжа белой линии живота, широкое пупочное кольцо, водянка яичек, подозрение на нейросенсорную тугоухость. Вероятен синдром Видемана–Беквита, показано наблюдение в динамике. В возрасте 9 мес. выявлена двусторонняя сенсоневральная тугоухость 1–2-й степени. Сформировались сколиоз поясничного отдела позвоночника 1–2-й степени и кифоз грудного отдела.

В связи со множественным поражением со стороны всех органов и систем ребенок повторно осмотрен генетиком. Проведено исследование активности ферментов альфа-L-идуронидазы и идуронатсульфатазы, как наиболее частых причин МПС. По результатам ферментной диагностики установлен диагноз: «Мукополисахаридоз тип I» (активность альфа-L-идуронидазы 1,73 нМ/мг за 18 ч в лейкоцитах крови, при норме 61,00–175,50), диагноз подтвержден молекулярно-генетически. Выявлены две нонсенс-мутации в компаунд-гетерозиготном состоянии, характерные для тяжелого фенотипа МПС I типа — W47X/Q70X.

В 11 мес. длина тела составила 78 см, вес 10,4 кг, окружность головы 47,5 см. Физическое развитие гармоничное, мезосоматотип. Самостоятельно сидит, ходит с поддержкой. Мышечный тонус диффузно снижен. Гурлероподобный фенотип. Помутнение роговицы обоих глаз. Контрактуры мелких суставов кистей рук, коленных суставов. Выраженный грудопоясничный кифоз. Носовое дыхание затруднено, из носа обильное слизистое отделяемое. Тоны сердца звучные, ритмичные, систолический шум вдоль левого края грудины. Живот мягкий, гипотония мышц передней брюшной стенки. Печень +4,5 см из-под края реберной дуги, селезенка +1 см. По данным УЗИ брюшной полости: гепатоспленомегалия; нейросонография: тривентрикуломегалия; ликвороокклюзия; Эхо-КГ: дилатация полостей сердца, в большей степени левого желудочка, умеренная гипертрофия межжелудочковой перегородки; сократительная способность миокарда нормальная; утолщение обеих створок митрального клапана, движение створок гипокинетичное. Диагноз: «Мукополисахаридоз типа I (синдром Гурлера). Отставание в психомоторном и предречевом развитии. Органическое поражение головного мозга, внутренняя гидроцефалия. Двусторонняя сенсоневральная тугоухость 1–2-й степени. Помутнение роговицы обоих глаз. Вторичная кардиопатия (гипертрофия миокарда левого желудочка, недостаточность митрального клапана 2-й степени). Гепатолиенальный синдром».

Для предотвращения прогрессирования заболевания, а также с целью улучшения соматического состояния ребенка на время поиска донора инициирована ФЗТ в дозе 100 ЕД/кг внутривенно один раз в неделю препаратом Ларонидаза. ФЗТ ребенок переносил удовлетворительно. Инфузионные реакции на 7, 8, 10-е введения препарата: рвота, субфебрильная лихорадка. Реакции были расценены как легкие и не потребовали отмены терапии. В дальнейшем проводилась премедикация прокинетиками и жаропонижающими препаратами. Побочные реакции не повторялись. Эффекты ФЗТ (8 мес. терапии): сокращение размеров печени (до +1,5 см из-под реберной дуги), нормализация размеров селезенки, улучшение носового дыхания, исчезновение ночных апноэ, а также стабилизация по поражению сердца.

В возрасте 20 мес. в Клинике «НИИ детской онкологии, гематологии и трансплантологии им. Р.М. Горбачевой» была проведена аллогенная ТКМ от неродственного донора. Трансплантация прошла успешно, приживление трансплантата произошло на 12-й день. После ТКМ появилась собственная активность фермента в пределах нормальных значений. Активность фермента на 102-й день после ТКМ 118 нм/мг за 18 ч (норма 61–175,5 нм/мг), концентрация ГАГ мочи 31,2 нм/мМ (норма 5,6–10,6 нм/мМ).

Динамика по основному заболеванию: прогрессивное психомоторное развитие ребенка в виде появления речевой продукции (фразовая речь к 4,5 годам), поддержание нормальных размеров печени и селезенки, нормализация мелкой моторики в пальцах рук, стабилизация поражения органов слуха и зрения. Отмечалось прогрессирование кифотической деформации в грудопоясничном отделе позвоночника с сужением спинномозгового канала (изменения верифицированы по данным рентгенограмм, компьютерной и магнитно-резонансной томографии), легкий спастический парапарез. Показанием к оперативному лечению стало наличие бурно прогрессирующей деформации позвоночника тяжелой степени, нарастание неврологической симптоматики. Выполнена операция: коррекция и задняя инструментальная фиксация грудопоясничного отдела многоопорной транспедикулярной системой. Задний спондилодез. Послеоперационный период протекал гладко. В неврологическом статусе улучшился тонус мышц нижних конечностей и толерантность к нагрузкам. При контрольном осмотре через год после операции деформация не прогрессирует, стояние импланта корректное, неврологический статус без ухудшения. Представлены фото пациента с МПС I типа в возрасте 11 мес., в 3 г. 5 мес. (перед оперативным лечением), в 4 г. 5 мес. (результат оперативной коррекции деформации) (рис. 2).

 

Рис. 2. Мальчик с мукополисахаридозом I типа в возрасте: a — 11 мес.; b — в 3 г. 5 мес. (перед оперативным лечением); c — в 4 г. 5 мес. (результат оперативной коррекции деформации) [6]

Fig. 2. Boy with mucopolysaccharidosis type I in age: a – of 11 months; b – 3 years 5 months (before surgeon); c – in age of 4 years 5 months (after correction of spine deformity) [6]

 

МУКОПОЛИСАХАРИДОЗ II ТИПА, СИНДРОМ ХАНТЕРА

Клиника и эпидемиология

При рождении больные мальчики не имеют каких-либо клинических проявлений МПС. В возрасте от 2 до 4 лет у них появляются некоторые черепно-лицевые особенности — полные губы, большие круглые щеки, широкая переносица, макроглоссия, макроцефалия в сочетании с гидроцефалией. Утолщение голосовых связок приводит к огрублению голоса. Помутнение роговицы не характерно, хотя может развиваться дегенерация сетчатки. Больные подвержены частым отитам и респираторным инфекциям. У них рано появляются пупочные и паховые грыжи, развивается гепатоспленомегалия [7, 8].

При развернутой картине основными клиническими проявлениями МПС II являются гротескные черты лица, множественный дизостоз в сочетании с нанизмом, гепатоспленомегалия, гипертрофическая кардиомиопатия и миксоматозная дегенерация клапанов, приводящие к развитию сердечно-сосудистой недостаточности и высокому риску нарушений ритма сердца, экскреция с мочой больших количеств дерматансульфата и гепарансульфата. У некоторых больных имеется характерный диагностический признак — на коже спины или боковой поверхности бедер появляются локальные образования слонового цвета в форме морской гальки.

На рис. 3 видны возрастные фенотипические особенности двух братьев с синдромом Хантера.

 

Рис. 3. Фенотип братьев с синдромом Хантера в разном возрасте

Fig. 3. Two brothers with Hunter syndrome at different ages

 

Для МПС II характерен выраженный клинический полиморфизм. Выделяют две формы заболевания: тяжелую инфантильную форму A с прогрессирующей умственной отсталостью и более мягкую, взрослую форму B, при которой интеллект обычно не страдает [51]. Однако четкой границы между этими формами нет, и существует непрерывный ряд промежуточных состояний. Форма А по своим клиническим проявлениям мало отличается от синдрома Гурлера, хотя развивается медленнее. Прогрессирующая энцефалопатия приводит на конечной стадии болезни к тяжелой неврологической симптоматике, снижению двигательной активности вплоть до полной обездвиженности, кахексии, отсутствию реакции на окружающее. Для таких пациентов характерна склонность к хронической диарее. Может развиваться тяжелая диффузная недостаточность коронарного кровообращения. Погибают больные дети в возрасте от 10 до 15 лет чаще всего от дыхательной или сердечной недостаточности [7, 8].

 

Рис. 4. Поражение кисти при мукополисахаридозе типа II

Fig. 4. Hands deformity in MPS II patients

 

Форма В МПС II в большей степени похожа на синдром Шейе. Заболевание диагностируют, обычно, в конце первого или на втором десятилетии жизни. Рано формируются паховые и пупочные грыжи, поражение сердечно-сосудистой системы, происходят лицевые изменения по типу «гаргоилизма», появляются признаки множественного дизостоза (рис. 4), тугоподвижность суставов (рис. 5), нейросенсорная тугоухость, ретинопатия, возможна обструкция дыхательных путей, ночные апноэ, карпальный туннельный синдром [9]. Течение заболевания медленно прогрессирующее. Продолжительность жизни варьирует в широком диапазоне. Одно из типичных осложнений у пациентов старшего возраста — сужение просвета трахеи, приводящее к необходимости стентирования и/или трахеостомии. Наиболее частой причиной ранней гибели больных на втором или третьем десятилетии жизни становится дыхательная или сердечная недостаточность. Иногда больные доживают до старческого возраста.

 

Рис. 5. Диспластические и дистрофические изменения тазобедренных суставов при мукополисахаридозе типа II

Fig. 5. Hip changes in MPS II patients

 

В редких случаях синдром Хантера диагностируют у девочек, при этом у них, как правило, обнаруживаются небольшие гетерозиготные делеции в длинном плече Х-хромосомы в области Xq27-q28 или Х-аутосомные транслокации с точками разрыва, локализованными в том же районе Х-хромосомы [28]. У таких девочек наблюдается преимущественная инактивация нормальной X-хромосомы [24]. Специфический характер лайонизации обусловлен, по-видимому, поздней репликацией делетированной или транслоцированной X-хромосомы. Для объяснения этого явления привлекается также гипотеза хромосомного импринтинга. В настоящий момент в литературе описано 10 девочек с диагнозом «синдром Хантера». Существуют литературные данные о минимальных проявлениях у женщин-носительниц мутации в гене IDS.

Частота МПС II варьирует в пределах от 1 на 100 000 до 1 на 170 000 новорожденных мальчиков.

Биохимические основы патогенеза

Впервые идуронат-2-сульфатаза была выделена в чистом виде из печени человека, что позволило исследовать ее биохимические и каталитические свойства [20]. В печени, почках, легких и плаценте зрелый фермент представлен двумя главными формами с молекулярным весом 42 и 14 кД. Зрелые формы идуронат-2-сульфатазы образуются путем протеолитического расщепления белка предшественника. Фермент имеет большое сходство по аминокислотной последовательности с арилсульфатазами A, B и C человека и глюкозамин-6-сульфатазой.

Основная функция идуронат-2-сульфатазы состоит в отщеплении сульфата от терминального остатка 2-сульфоидуроновой кислоты в двух ГАГ — дерматансульфате и гепарансульфате. В результате недостаточности этого фермента при МПС II дерматансульфат и гепарансульфат в высоких концентрациях накапливаются в лизосомах практически всех клеток, тканей и органов больных. Этим объясняется плейотропный фенотип заболевания, то есть одновременное вовлечение в патологический процесс многих систем и органов больного. Тяжесть течения различных форм МПС II непосредственно зависит от остаточной активности фермента.

Картирование и идентификация гена IDS

Впервые полноразмерная кДНК гена идуронат-2-сульфатазы (IDS) была изолирована из тканеспецифической библиотеки генов эндотелиальных клеток [74], что позволило локализовать ген IDS в длинном плече Х-хромосомы в области Xq28 [75]. Ген состоит из 9 экзонов, распределенных на площади в 24 кб [38, 75, 76]. Структура промотора гена свидетельствует о том, что он экспрессируется повсеместно, то есть относится к классу генов «домашнего хозяйства». В цитогенетической области размером около 90 кб, расположенной теломернее гена IDS, идентифицирован его псевдоген, обозначаемый IDS2 [21, 39]. Показано, что цитогенетическая область локализации псевдогена IDS2 вовлечена в рекомбинацию с геном IDS примерно у 13 % больных синдромом Хантера.

Мутации в гене IDS. У 20 % больных синдромом Хантера ген IDS полностью или частично делетирован, либо вовлечен в другие структурные перестройки [26, 43]. Примерно у 13 % больных причиной разрушения гена IDS становятся инверсии, затрагивающие первые 7 экзонов гена IDS. Эти перестройки происходят в результате гомологичной рекомбинации между геном IDS и псевдогеном IDS2 [22]. Показано, что «горячими точками» рекомбинации в данном случае являются высоко гомологичные последовательности ДНК (98 % гомологии) размером около тысячи пар оснований, расположенные соответственно в 7-м интроне гена IDS и дистальнее экзона 3 локуса IDS2.

Примерно у 23 % больных синдромом Хантера идентифицируются относительно небольшие внутригенные перестройки — делеции или инсерции, затрагивающие несколько нуклеотидов. В остальных случаях у больных находят точковые мутации миссенс- или нонсенс-типа, а также мутации, нарушающие процесс сплайсинга.

К числу мутаций, независимо идентифицированых в разных популяциях, относятся три нуклеотидные замены в кодоне 468 экзона 9 гена IDS, сопровождающиеся аминокислотными заменами — R468W, R468Q и R468L [33, 44, 72]. Большая гетерогенность мутаций в гене IDS затрудняет молекулярную диагностику синдрома Хантера.

Экспериментальные модели

Естественной экспериментальной моделью МПС II являются кобели породы лабрадор-ретривер, имеющие наследственную недостаточность идуронат-2-сульфатазы [73]. Эта недостаточность обусловлена мутациями в гене идуронат-2-сульфатазы собаки, гомологичном гену IDS человека. Собаки имеют крупные головы с грубыми морфологическими особенностями морды, макродактилию, генерализованную остеопению, прогрессирующие неврологические нарушения, одностороннюю дистрофию сетчатки и позитивный мочевой тест на ГАГ.

Создана трансгенная «нокаут»-линия мышей с отсутствием активности идуронат-2-сульфатазы у самцов — Ids-null [40]. С 4-недельного возраста и на протяжении всей жизни у мутантных самцов наблюдалась повышенная экскреция ГАГ с мочой и накопление ГАГ в тканях начиная с 7-й недели. У нулевых мутантов развивалась гепатоспленомегалия и наблюдалось увеличение других органов. Другими фенотипическими особенностями были грубая шерсть, спорадическая алопеция, искривление пальцев конечностей, аномалии в развитии черепа, уменьшенная двигательная активность и значительное сокращение продолжительности жизни. При гистологическом обследовании во многих органах выявлялись диффузно распределенные пенистые вакуолизированные клетки.

Эти модели могут быть использованы для изучения молекулярных механизмов патогенеза синдрома Хантера и проведения доклинических испытаний методов терапии этого тяжелого заболевания, включая ТКМ, ФЗТ и генотерапию.

Лабораторная диагностика и лечение

Диагностика МПС II основана на совокупности данных клинического обследования пациента, биохимического и молекулярно-генетического анализа. Одним из наиболее ранних диагностических признаков МПС II можно считать повышенную экскрецию с мочой ГАГ и, прежде всего, дерматансульфата и гепарансульфата. Для подтверждения диагноза проводят анализ ферментативной активности идуронат-2-сульфатазы в лейкоцитах или высушенных пятнах крови, а также молекулярную диагностику протяженных делеций, инверсий и других мутаций в гене IDUA.

При ретровирусной трансдукции кДНКовой последовательности гена IDS в лимфобластозные линии клеток больных синдромом Хантера достигнута коррекция метаболического дефекта [23]. Уровень экспрессии идуронат-2-сульфатазы в трансдуцированных клетках оказался очень высоким, в 10–70 раз превышающим норму. Показано, что рекомбинантный фермент активно участвует в метаболизме ГАГ. Эти исследования могут рассматриваться как начальный шаг в разработке программ генотерапии МПС II.

Опубликованы результаты ТКМ, выполненные у 10 больных синдромом Хантера [69]. Только трое прожили более 7 лет после трансплантации, причем один из них умер через 11 лет после проведенной процедуры. Высокую смертность больных авторы объясняют плохим подбором доноров. У одного из выживших пациентов интеллект был полностью сохранен, но наблюдалась небольшая задержка физического развития. В настоящее время ТКМ при МПС II в России не используют, но имеются рекомендации ассоциации медицинских генетиков по проведению ТКМ при тяжелых вариантах МПС II, ассоциированных с миссенс-мутациями [15].

В США и ряде европейских стран лицензирован и прошел клинические испытания препарат идурсульфаза (рекомбинантная идуранат-2-сульфатаза человека), или Элапраза, предложенный для лечения синдрома Хантера [77]. Существует еще один препарат для ФЗТ МПС II — Хантераза, также успешно применяемый в мировой и Российской практике. Оба препарата зарегистрированы на территории РФ. Возможен переход с одного препарата на другой при наличии непереносимости и/или развитии тяжелых аллергических реакций у пациентов. При раннем начале ФЗТ наблюдается улучшение многих патологических проявлений заболевания. Нормализуются размеры печени и селезенки, не нарастает степень поражения сердечно-сосудистой системы, увеличивается объем движений в пораженных суставах [2, 3]. Для облегчения проведения внутривенных инфузий у пациентов с МПС в стационаре могут использовать имплантируемые венозные системы, значительно облегчающие венозный доступ [17]. Но недостаток Элапразы заключается в том, что она не проникает сквозь гематоэнцефалический барьер, то есть не попадает в мозг. Для преодоления этой трудности препарат был модифицирован путем добавления специфических антител (AGT-182). Результаты лечения пациентов с МПС II с использованием этого модифицированного препарата пока неизвестны. Пересадка гемопоэтических стволовых клеток больным МПС II также оказывается успешной только при ранней постановке диагноза в возрасте до 2 лет или раньше [19, 63].

Перспективной для лечения при МПС I и II типов может быть субстратредуцирующая терапия, основанная на подавлении выработки ГАГ. С этой целью был разработан препарат Генистеин (Сойфем), который хорошо себя показал в опытах на экспериментальных моделях. При раннем начале лечения у животных удавалось приостановить разрушение клеток центральной нервной системы.

Одни из первых пациентов в России, получавшие ФЗТ при МПС I, также получали Генистеин. Переносится препарат хорошо, но часто приводит к избыточному весу, так как по своей структуре является аналогом женских половых гормонов. Является препаратом выбора при МПС III, для которого в настоящий момент нет доступного препарата для ФЗТ.

В настоящее время в России лечение получают около 80 больных МПС I и II типов. Бóльшая часть из них находится на пожизненной ФЗТ, а 25 — прошли ТКМ. Из-за высокой стоимости лекарств, которые следует вводить больным еженедельно, расходы на эти заболевания лидируют в бюджетах, выделенных государством на лечение орфанных болезней. Так, стоимость одного флакона Элапразы колеблется от 175 до 185 тыс. руб. Для лечения одного больного синдромом Хантера еженедельно требуется от 300 до 500 тыс. руб. Тем не менее нет сомнения, что уже в ближайшие годы появятся альтернативные терапевтические подходы в профилактике и лечении пациентов с МПС и будут разработаны более дешевые методы производства необходимых лекарственных препаратов.

Мукополисахаридозы типов I и II в настоящее время занимают важную нишу в структуре орфанных заболеваний. Несмотря на редкость патологии, знания о данных заболеваниях актуальны для врачей первичного звена. Именно на этом этапе начинается диагностика этой редкой патологии. Ранняя постановка диагноза — это важный этап на пути терапии, позволяющий получить доступ к большему количеству вариантов лечения, а следовательно, улучшить отдаленные результаты и качество жизни пациентов с МПС.

Об авторах

Виктория Николаевна Горбунова

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Автор, ответственный за переписку.
Email: vngor@mail.ru

доктор биологических наук, профессор кафедры общей и молекулярной медицинской генетики

Россия, Санкт-Петербург

Наталья Валерьевна Бучинская

Санкт-Петербургское государственное казенное учреждение здравоохранения «Диагностический центр (медико-генетический)»

Email: nbuchinskaia@gmail.com

кандидат медицинских наук, педиатр, врач-генетик консультативного отделения

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

Дополнительные файлы