MOLECULAR GENETIC CHARACTERISTICS CHILDREN WITH GROWTHHORMONE DEFICIENCY

Full Text

Синдром дефицита гормона роста (ГР) у де- тей или соматотропная недостаточность пред- ставляет собой комплекс патогенетически различных заболеваний, сопровождающихся задержкой роста с исходом в низкорослость в случае отсутствия лечения. частота сомато- тропной недостаточности у детей колеблется от 1:4000 до 1:10 000 новорожденных. Клиниче- ская гетерогенность проявлений соматотропной недостаточности при однозначных результатах гормональных стимуляционных тестов опреде- ляет необходимость поиска молекулярно-гене- тических маркеров заболевания для формиро- вания персонализированных терапевтических алгоритмов. Вместе с тем, известно, что гене- тические аномалии и факторы внешней среды могут значительно изменять клиническую кар- тину даже моногенных заболеваний - наиболее простой формы из числа сложных многокомпо- нентных нарушений [1]. Современные возможности молекулярно- генетических методов исследования в опре- делении генеза низкорослости позволили сформировать диагностическую панель для поиска мутаций в генах, ассоциированных с на- рушением секреции основного ростового гормо- нального регулятора - гормона роста с учетом известных физиологических механизмов, опре- деляющих ростовые эффекты. Наиболее ши- роко в литературе представлены данные о му- тациях в генах HESX1, LHX3, LHX4, PROP1, POu1F1, GHRHR, GHSR. Изолированный дефицит гормона роста яв- ляется самым распространенным дефицитом гормона гипофиза в результате врожденных или приобретенных причин, хотя для боль- шинства пациентов его этиология остается не- известной [2]. Причинами изолированного де- фицита ГР могут быть дефекты в генах GH1, GHRHR. В РФ аутосомно-доминантные фор- мы чаще вызываются гетерозиготной мутаци- ей в GH1. Так, при обследовании пациентов с 12 Вестник Северо-Западного государственного медицинского университета им. И.И. Мечникова ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ тяжелым врожденным изолированным дефи- цитом ГР в России, мутации в GH1 была опре- делена в 32,1% случаев [3]. Мутации в генах, ответственных за гипофи- зарные транскрипционные факторы, обеспе- чивающие онтогенез гипофиза или развитие и функционирование гипоталамо-гипофизарной системы, приводят к проявлениям недостаточно- сти нескольких гормонов аденогипофиза. Про- явления данной патологии будут зависеть и от тяжести дефицита ГР, и от ряда сопутствующих факторов (например, возраст диагностики забо- левания, недостаточность других гормонов аде- ногипофиза). Фенотипические признаки также определяются фактором транскрипции, который вовлечен в патологический процесс [4]. Международные исследования, касающиеся частоты встречаемости и клинической значимо- сти мутаций в генах, ассоциированных с гипопи- туитаризмом, представлены в литературе неод- нозначными, часто противоречивыми данными. Гетерогенность по частоте встречаемости мутаций при врожденном гипопитуитаризме может быть обусловлена специфичностью ме- тодологии при проведении генетических иссле- дований, особенностью отбора пациентов для проведения генетического анализа, а также эт- ническими особенностями. целью данного исследования было изучение характера генетических изменений у пациентов с врожденной соматотропной недостаточно- стью, включенных в Федеральный регистр го- рода Санкт-Петербурга больных гипофизарным нанизмом, получающих лечение препаратами гормона роста. Материалы и методы В настоящем исследовании были изучены данные молекулярно-генетического обследо- вания 98 пациентов, получающих лечение пре- паратами гормона роста в связи с врожденной соматотропной недостаточностью. Семьи всех участников подписали информированное со- гласие на участие в исследовании. В исследова- ние не включались пациенты с приобретенным дефицитом ГР, с органическими причинами задержки роста (травмы, опухоль гипофиза). У всех больных диагноз был подтвержден ре- зультатами тестов, направленных на стимуля- цию секреции гормона роста. диагностическим значением, определяющим недостаточную се- крецию соматропина при проведении теста с клонидином и теста с инсулином (с достиже- нием гипогликемии менее 2 ммоль/л), был показатель выброса гормона роста менее 10 нг/ мл. У 36 пациентов имелся множественный де- фицит гормонов аденогипофиза, соответственно у 62 - изолированная соматотропная недостаточ- ность. Все пациенты на момент исследования получали заместительную терапию препарата- ми гормоном роста из расчета средней терапев- тической дозы 0,033 мг/кг массы тела в сутки. В случаях множественного дефицита гормонов аденогипофиза проводилась адекватная потреб- ности гормональная заместительная терапия другими препаратами. С учетом имеющихся в литературе данных о молекулярно-генетических факторах, вовлечен- ных в процесс секреции гормона роста, были из- учены следующие гены: GH1, GHRH, GHRHR, BTK, GHSR, PROP1, POu1F1, HESX1, LHX3, LHX4, SOX3, S OX2, OTX2, GLI2, ARNT2, ARPC5L, dLK1, dRd2, PAX6, RNPC3, SHH, SPCS2, SPCS3. В рамках исследования было проведено секвенирование этих генов с помо- щью панели customAmpliseq_HP на аппарате «IonTorrent» («Life technologies», США). Молекулярно-генетическое исследование методом секвенирования нового поколения (NGS) с помощью технологии «Амплисек» на аппарате «IonTorrent» («Life technologies», США), представляет собой определение точно- го порядка нуклеотидов кодирующих регионов генов. С помощью данной технологии определя- ется последовательность 90-95% кодирующих участков генов. данный анализ не включает в себя исследование некодирующих регионов, хромосомных перестроек (транслокаций, де- леций, дупликаций, инверсий более 30 пар ну- клеотидов), полиплоидии, анэуплоидии, мозаи- цизм, мутации в GC-богатых участках. Обработка результатов секвенирования образцов дНК производилась при помощи программных пакетов bwa (http://bio-bwa. sourceforge.net/) и Genome Analysis ToolKit (https://software.broadinstitute.org/gatk/). Аннотация производилась при помощи базы dbNSFP (https://sites.google.com/site/jpopgen/ dbNSFP), с использованием программ SnpEff и SnpSift (http://snpeff.sourceforge.net/). Филь- трация и интерпретация вариантов произво- дилась при помощи программы SNVViewer (http://genome.ifmo.ru/snvviewer/). Верификация полученных данных прово- дилась методом прямого секвенирования на приборе «Genetic Analyzer 3130» («Applied Biosystems», США). Том 9 № 4 2017 13 ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Результаты и их обсуждение Спектр обнаруженных генетических измене- ний достаточно обширен, и включает редкие на- ходки, нечасто выявляемые при врожденном ги- попитуитаризме. Несмотря на широкий спектр выявленных мутаций, у всех пациентов эффек- тивность заместительной терапии гормоном ро- ста подтверждается уменьшением отклонения SdS роста через 1 год после начала заместитель- ной терапии гормоном роста (Табл. 1). Таблица 1 Спектр генетических мутаций, выявленных у больных с врожденной соматотропной недостаточностью, включенных в Федеральный регистр (Санкт-Петербург) № Пол пациента Возраст постановки диагноза (лет) Пик СТГ на пробе (нг/мл) SdS роста на момент диагностики SdS роста через 1 год лечения соматропином ген мутация 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 ж м м м м м м м ж м ж м м ж ж м 10,75 5,6 9 9 6,5 6,25 5,6 8,2 5,3 14,4 9,8 6,5 6,3 10,2 10,2 14 1,7 0,9 2,2 0,83 0,6 2,5 0,8 6,42 2,75 2,6 8,9 7,9 0,5 6,84 6,94 0,4 -2,3 -2,03 -3,77 -4,94 -3,5 -3,51 -2,63 -1,81 -3,62 -1,84 -2,12 -1,43 -2,65 -2,17 -2,12 -4,28 -1,06 -0,55 -3,01 -4,08 -1,85 -2,57 -0,97 -1,6 -1,92 -1,69 -2,26 -0,96 -0,5 -1,52 -1,39 -3,32 GH1 SOX2 PROP1 PROP1 PROP1 PROP1 PROP1 HESX1 PROP1 GLI2 BTK POu1F1 PROP1 GHSR GHSR ARNT2 c.130C>T p.G179V c.297_302delAGp. C102fsX109 c.297_302delAGp. C102fsX109 c.301_302delAG c.212G>A c.297_302delAGp. C102fsX109 p.G12E c.150delAp.d53fsX164, c.297_302delAG p.C102fsX109 c.2202G>T c.1899C>T(G>A) p.M124V c.150delA p.d53fsX164 c.837C>A c.837C>A c.1672C>T По результатам данного исследования уста- новлено, что частота встречаемости генетиче- ских изменений при врожденной соматотроп- ной недостаточности различается в группе пациентов с множественным дефицитом гор- монов аденогипофиза (27,7%) и у больных с изолированным дефицитом гормона роста (9,6%). Общее количество детей с врожденной соматотропной недостаточностью в Санкт- Петербурге с мутациями в генах, ассоцииро- ванных с врожденным гипопитуитаризмом, составляет 16,3%. Наиболее частыми явля- ются мутации в гене PROP1. Отличительной особенностью молекулярно-генетических ха- рактеристик детей с изолированной сомато- тропной недостаточностью жителей Санкт- Петербурга является наличие мутаций в генах ARNT2, GHSR, BTK, с редким описанием в ли- тературе, требующее детального рассмотрения. Важным в диагностическом алгоритме при поиске этиологического фактора соматотроп- ной недостаточности с клинических позиций является обнаружение мутаций, свидетельству- ющих о множественных гормональных нару- шениях (PROP1, POu1F1) [5]. Такие находки определяют необходимость своевременного на- значения заместительной терапии тиреоидными гормонами (мутации в генах PROP1, POu1F1) и гормонами коры надпочечников (мутации в гене PROP1). Недостаточность гонадотропинов (гипогонадотропный гипогонадизм) в сочета- нии с соматотропной недостаточностью явля- ется показанием к лечению гипогонадизма на 14 Вестник Северо-Западного государственного медицинского университета им. И.И. Мечникова ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ фоне применения ростовых, а в последующем метаболических доз препаратов гормона роста. Выявленные единичные случаи мутаций в генах ARNT2, GHSR, BTK, GLI2 у пациентов с низкой стимулированной секрецией гормо- на роста по диагностическим тестам являются предметом индивидуального обсуждения. Это связано с гетерогенностью клинической кар- тины в каждом конкретном случае. Общими составляющими для пациентов с редкими ге- нетическими мутациями являлись снижение скорости роста и низкие показатели стимулиро- ванной секреции соматропина при проведении диагностических тестов. Обращает на себя внимание тот факт, что му- тации в гене GH1, описанные в литературе, как наиболее часто встречающиеся при врожденной изолированной соматотропной недостаточно- сти, в нашем исследовании обнаружены у одно- го пациента с поздней диагностикой. выводы Таким образом, невысокая частота обнару- женных мутаций (16,3%) позволяет предполо- жить необходимость изучения более широко- го спектра генов, ответственных за развитие и дальнейшее функционирование системы гипо- таламус - гипофиз - инсулиноподобный фактор роста-1, определяющих функциональные взаи- моотношения всех факторов, влияющих на ре- ализацию ростовых эффектов гормональных и негормональных регуляторов роста. Небольшое количество выявленных генети- ческих отклонений у пациентов с низкими се- креторными ответами на стимуляцию секреции гормона роста определяет необходимость поис- ка более значимых диагностических критериев соматотропной недостаточности с целью разра- ботки персонализированных терапевтических подходов. Показания к проведению молекулярногенетических исследований при изолированной соматотропной недостаточности у детей следует индивидуализировать с учетом сопутствующей задержке роста клинической симптоматики. Вместе с тем, молекулярно-генетические ис- следования у пациентов с гипофизарным на- низмом в ряде случаев позволяют прогнозиро- вать дальнейшее развитие заболевания и, при необходимости, корректировать проводимую гормональную заместительную терапию. Сво- евременное назначение тиреоидных препара- тов, глюкокортикоидов и половых гомонов при выявлении мутации в гене PROP 1 определяет ростовой эффект препаратов гормона роста. Конфликт интересов отсутствует.

About the authors

O S Berseneva

North-Western State Medical university named after I.I. Mechnikov

A S Glotov

The Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology named after d.O. Ott

O S Glotov

The Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology named after d.O. Ott

E A Serebryakova

The Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology named after d.O. Ott

T E Ivashenko

The Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology named after d.O. Ott

E B Bashnina

North-Western State Medical university named after I.I. Mechnikov

V S Baranov

The Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology named after d.O. Ott

References

Supplementary files