MOLECULAR GENETIC CHARACTERISTICS CHILDREN WITH GROWTHHORMONE DEFICIENCY

Cover Page

Abstract


Clinical manifestations of heterogeneity of growth hormone deficiency when definitive results of hormonal stimulus test determines the need to search for molecular genetic markers of the disease to form personalized therapeutic algorithms. Molecular genetic analysis in patients with congenital hypopituitarism was carried out by new-generation sequencing (NGS) with "Amplisek" technology. All patients with congenital hypopituitarism, who are in a special registry of Saint Petersburg, were included in this study. differences in the frequency of detection of mutations in patients with multiple anterior pituitary hormone deficiency and in patients with isolated growth hormone deficiency were found. The mutation frequency of diagnosis in genes responsible for congenital hypopituitarism in patients of St. Petersburg were studied.Mutations in genes associated with congenital hypopituitarism were identified in 16.3% of patients with pituitary dwarfism (16 of 98). The most commonly diagnosed mutations are changes in gene PROP1. In carrying out the molecular genetic studies of patients with congenital hypopituitarism is necessary to consider the likelihood of the presence of these rare pathologies such as loss of genes GHSR, ARNT2, BTK. Currently conducting molecular genetic studies in patients with congenital hypopituitarism further predicts development of the disease and, if necessary, adjust the ongoing replacement therapy.

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.

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

  1. Эндокринные заболевания у детей и подростков. Руководство для врачей. Под ред. Башниной Е.Б. // ГЭОТАР-Медиа, 2017. - 416 с.
  2. Alatzoglou K., Kular D., Dattani M. Autosomal Dominant Growth Hormone Deficiency (Type II) // Pediatr Endocrinol Rev. - 2015. - Vol. 2. - № 4. - Р. 347-355.
  3. Fofanova O., Evgrafov O., Polyakov A. et al. A novel splicing mutation in exon 4 (456G>A) of the GH1 gene in a patient with congenital isolated growth hormone deficiency // Hormones (Athens). - 2006. - Vol. 5. - № 4. - Р. 288-294.
  4. Дедов И.И., Петеркова В.А. Детская эндокринология, руководство // М.: Универсум паблишинг, 2006. - 595 с.
  5. Гаврилова А.Е., Нагаева Е.В., Ширяева Т.Ю., Реброва О.Ю., Тюльпаков А.Н., Петеркова В.А., Дедов И.И. Клинико-генетические особенности пациентов с множественным дефицитом гормонов аденогипофиза, обусловленным мутациями в гене PROP1: эффективность терапии рекомбинантным гормоном роста // Проблемы эндокринологии. - 2017. - Т. 63. - № 2. - С. 72-81.

Views

Abstract - 138

PDF (Russian) - 132

PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2017 Berseneva O.S., Glotov A.S., Glotov O.S., Serebryakova E.A., Ivashenko T.E., Bashnina E.B., Baranov V.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.