Мукополисахаридозы. Краткая информация. Биохимическая и ДНК-диагностика

Мукополисахаридозами (МПС) называют группу редких генетических метаболических заболеваний соединительной ткани, в основе которых лежит нехватка определенных ферментов, участвующих в расщеплении ряда жиров и углеводов на более простые молекулы.

У пациентов с МПС наблюдается нарушение обмена кислых гликозаминогликанов (мукополисахаридов, GAG) из-за поражения системы лизосомных ферментов, регулирующих обмен GAG. Поскольку катаболизм GAG (расщепление) нарушается, они в больших количествах откладываются в органах и тканях, поэтому МПС относят к «болезням накопления».

Аномалии обмена GAG наследственно обусловлены и приводят к развитию дефектов соединительной, костной и хрящевой ткани, нарушениям в функционировании различных органов и систем. Самые явные появления МПС - системное поражение скелета, нарушения физического и, при определенных типах заболевания, умственного развития.

Мукополисахаридозы наследуются по аутосомно-рецессивному типу. Это значит, что ребенок должен получить 2 копии дефектного (с мутациями) гена от родителей, чтобы проявилось заболевание. Родитель, имеющий один измененный ген, является носителем болезни, но не имеет симптомов МПС.

Различают несколько типов мукополисахаридоза в зависимости от ферментативного дефекта:

I тип

• I тип-Н - синдром Гурлер - отмечается чаще у детей, рожденных от родителей, являющихся кровными родственниками. Частота: 1 случай на 20000-25000 новорожденных (по другим данным - 1 на 100000).
• I тип-S - болезнь Шейе - синдромы I-S и I-H рассматривают как вариант одного типа МПС, также тип I-S называют поздним синдромом Гурлер.
• I тип H-S - синдром Гурлер-Шейе - такой диагноз может означать, что заболевание (синдром Гурлер) находится в промежуточной стадии.

У пациентов с I типом МПС отмечается дефицит фермента альфа-L-идуронидазы, который необходим для расщепления мукополисахаридов. Заболевание имеет генетическую природу и обусловлено дефектом гена альфа-L-идуронидазы (IDUA). В зависимости от вида мутации гена уровень фермента в организме варьирует, этим и объясняется наличие нескольких подтипов мукополисахаридоза I типа. Известны более 100 мутаций в гене IDUA. Чаще всего это точечные мутации в различных экзонах данного гена. У европейцев наиболее часты мутации W402X и Q70X (самая распространенная мутация в России - частота ок. 57%).

В семьях с известным генотипом может быть выполнена ДНК-диагностика мукополисахаридоза I типа, в том числе и пренатально. Не менее важна ДНК-диагностика для определения носительства при отягощенном семейном анамнезе.

Стандартной практикой является биохимическая диагностика МПС I, заключающаяся в определении уровня активности фермента IDUA в моче или плодном материале (в случае пренатальной диагностики на сроке 9-11 недель), а также определение уровня экскреции GAG с мочой и определение спектра глюкозаминогликанов в амниотической жидкости (при пренатальной диагностике на сроке 20-22 недели).

Синдром Гурлер встречается чаще других разновидностей МПС-1 и протекает наиболее тяжело. Без лечения пациенты, как правило, живут 10-12 лет.

II тип - синдром Гунтера (Хантера) в отличие от других типов МПС является генетическим рецессивно Х-сцепленным рецессивным заболеванием (болеют только мальчики, в литературе описаны лишь 2 случая заболевания у девочек). 

Мукополисахаридоз II типа развивается в результате дефицита ферментов, участвующих в расщеплении мукополисахаридов, и в частности, идуронат-2-сульфатазы. Встречается реже других форм МПС (примерно в 14-15%). Частота: в среднем 1 на 75 000 новорожденных мальчиков.

Заболевание протекает в ряде случаев легче, чем МПС I, хотя и у синдрома Хантера условно выделяют 2 формы: тяжелая и легкая. Продолжительность жизни пациентов зависит от тяжести соматических заболеваний (в среднем 20-30 лет, но описаны случаи, когда пациенты доживали до преклонного возраста). Заболевание не всегда затрагивает интеллект. Для лечения МПС-II типа применяется ферментная терапия.

МПС-II развивается при наличии мутации в структурном гене лизосомального фермента идуронат-2-сульфатазы (IDS), расположенном в Х-хромосоме. Науке известно более 300 мутаций в этом гене. Наиболее частые мутации в гене IDS образуются в районе CpG динуклиотидов (примерно в 15,2% случаев). Однако большинство найденных мутаций являются уникальными.

Диагностика МПС-II заключается в выполнении биохимического скрининг-теста мочи, в ходе которого определяется активность фермента идуронат-2-сульфатазы и уровень экскреции GAG.

ДНК диагностика, состоящая в поиске семейных мутаций, целесообразна для определения носительства, выбора тактики лечения. Кроме того, в ряде случаев возможно проведение ДНК диагностики на ранних сроках беременности с целью определения у плода МПС-II. Косвенная ДНК диагностика заключается в исследовании локусов Х-хромосомы, находящихся близко к гену IDS.

Пренатальная диагностика мукополисахаридоза II типа на ранних сроках (9-11 недель) возможна и путем замера активности фермента IDS в исследуемом материале (биоптат ворсин хориона). На более поздних сроках обычно проводится определение спектра GAG в амниотической жидкости (20-22 недели).

III тип - синдром Санфилиппо - вызывается снижением активности ферментов, непосредственно участвующих в расщеплении GAG гепарансульфата. Таких ферментов - 4. Следовательно, заболевание классифицируется на 4 типа в зависимости от мутантного фермента (IIIA, IIIB, IIIC, IIID). МПС III встречается реже, чем МПС I и МПС II. Частота (по разным сведениям): 0,28-4,1 на 100 000 новорожденных.

Течение заболевания прогрессирующее. Первые симптомы наблюдаются на втором году жизни ребенка. Пациенты редко доживают до 30 лет, чаще всего смерть наступает от инфекционных осложнений. Клинически подвиды МПС-III протекают практически одинаково. В большей степени продукты патологического обмена накапливаются в мозге, что вызывает тяжелые нарушения психики и умственную отсталость уже к 3 годам. В качестве лечения в США применяется пересадка стволовых клеток.

Проводится биохимическая диагностика мукополисахаридозов III типа, основанная на определении количества GAG в моче, с дальнейшим анализом типа метаболита, накапливающегося в организме. Если отмечается повышенная экскреция гепарансульфата, то ставится диагноз - синдром Санфилиппо (МПС III). Более точный диагноз устанавливается на основании анализа активности ферментов, которые принимают участие в метаболизме гепарансульфата.

К МПС IIIA приводят мутации в гене SGSH, который кодирует фермент гепаран-N-сульфатазу. К МПС IIIB приводят мутации в гене NAGLU, который кодирует фермент N-a-ацетилглюкозаминидазу. За МПС IIIC отвечает дефектный ген HGSNAT, который кодирует ацетил-CoA:
α-глюкозаминид-N-ацетилтрансферазу. МПС III D развивается при мутациях в гене GNS, кодирующего фермент N-ацетилглюкозамин-6-сульфатазу.

Возможны молекулярно-генетические методы исследований мукополисахаридоза III типа, которые дают возможность установить генетический дефект (тип мутации) и определить носительство мутантного аллеля.

Возможно проведение пренатальной диагностики МПС III. Для этого определяется в биоптате ворсин хориона (забор на 9-11 неделе беременности) и культуре клеток амниотической жидкости (забор на 20-22 неделе) активность ферментов. Помимо этого возможно определение мутаций (анализируется биоптат ворсин хориона молекулярно-генетическими методами).

IV тип - синдром Моркио - мукополисахаридоз IV типа сопровождается значительными деформациями скелета и в большей степени грудной клетки. Заболевание вызывается недостаточностью лизосомальных ферментов галактозо-6-сульфатазы, бета-галактозидазы. МПС IV возникает в результате мутаций в генах, которые кодируют данные ферменты. В зависимости от типа ферментной недостаточности МПС IV подразделяется на подтипы A и B. Частота: 1 случай на 40 000 новорожденных. Ребенок рождается без признаков патологии, первые симптомы отмечаются в 1-3 года (к 8 годам клиническая картина заболевания сформирована).

Помимо выраженных деформаций скелета и нарушений со стороны опорно-двигательного аппарата у пациентов с МПС IV наблюдается помутнение роговицы, недостаточность аортального клапана, снижение слуха, гротескные черты лица, интеллект сохранный (т.е. отсутствует снижение интеллекта). Заболевание может протекать в тяжелой, промежуточной или легкой форме. Лечение - симптоматическое. Препарат для ферментной терапии МПС IV проходит клинические испытания. Продолжительность жизни: около 20 лет.

Мукополисахаридоз IVA вызван мутациями в гене GALNS, который кодирует фермент галактозо-6-сульфатазу. Мукополисахаридоз IVB вызван мутациями в гене GBS, который кодирует бета-галактозидазу.

Диагностика мукополисахаридоза IV типа выполняется путем биохимического исследования мочи, в результате чего определяется уровень экскреции с мочой определенных видов GAG, а также изучается активность лизосомальных ферментов ацетил-галактозамин-6-сульфатазы (галактозо-6-сульфатазы) и бета-галактозидазы в культуре кожных фибробластов или в лейкоцитах. Возможно проведение пренатальной диагностики (изучение амниотической жидкости или биоптата ворсин хориона).

Возможности современной ДНК диагностики позволяют достоверно определить МПС VII и подтип заболевания на ранних сроках беременности (в семьях с известным генотипом). Кроме того, генетический анализ полезен для определения носительства дефектного гена (если в семейном анамнезе были случаи МПС).

V тип мукополисахаридоза - синдром Шейе (иногда выделяется в отдельный тип, хотя считается одним из фенотипов МПС I - синдрома Гурлер).

VI тип мукополисахаридоза - синдром Марото-Лами развивается при недостаточности фермента арилсульфатазы B (лизосомной М-ацетилгалактозамин-4-сульфатазы), который принимает участие в разрушении мукополисахарида дерматансульфата. Симптомы могут быть легкими и тяжелыми. По течению МПС VI похож на синдром Гурлер, но у пациентов не страдает интеллект. Заболевание редко встречается: в среднем у 1 новорожденного из 320 000. Разработана ферментативная терапия, приводящая к значительному улучшению состояния пациентов.

Мукополисахаридоз VI типа обусловлен мутациями в гене ARSB, кодирующем арилсульфатазу B. В России у пациентов с МСП VI чаще всего встречается мутация R152W, примерно, в 27,8% случаев.

Помимо биохимической диагностики, которая позволяет выявить тип заболевания у пациента или плода (при условии пренатального исследования), возможно проведение ДНК диагностики. ДНК анализ дает возможность в ряде случаев определить носительство дефектного гена, а также узнать, передалось ли плоду заболевание по наследству (для семей с известным генотипом).

VII тип мукополисахаридоза - синдром Слая - характеризуется дефицитом фермента b-D-глюкуронидазы, что вызывает отложение в тканях GAG (дерматансульфата и гепарансульфата). По клиническим проявлениям синдром сходен с МПС III. Заболевание обусловлено мутацией в гене бета-D-глюкуронидазы человека (GUSB).

Крайне редкое заболевание, в России не наблюдались пациенты с этой патологией. Лечение: симптоматическое. В будущем возможно применение генотерапии - введение нормального гена GUSB с целью устранения биохимических нарушений и коррекции фенотипа.

Биохимическая диагностика МПС VII аналогична диагностике других типом МПС. В моче пациента определяется повышение суммарной экскреции GAG и гиперсекреция гепарансульфата и дерматансулфата, активность бета-глюкуронидазы снижена. Возможно проведение ДНК диагностики у семей с известным генотипом.

VIII тип мукополисахаридоза (синдром Ди Ферранте) - схож по клиническим проявлениям с МПС IV, однако у пациентов выражена задержка умственного развития. Очень редкий тип МПС. В медицинской литературе описан мало.

Пренатальная ДНК диагностика мукополисахаридозов крайне важна, поскольку биохимические методы могут лишь дать указание на то, что плод возможно болен (либо является носителем заболевания), тогда как молекулярно-генетический анализ предоставляет более точный результат.