Молекулярно-генетические аспекты заболевания

МПС IIIA. Ген SGSH, кодирующий гепаран-N-сульфатазу, был идентифицирован в 1995 г. Он локализуется в сегменте q25.3 хромосомы 17. Фермент состоит из 502 аминокислот и включает 5 N-гликозилированных сайтов. В литературе описано 68 различных мутаций гена SGSH. Они включают 48 миссенс-мутаций, 5 нонсенс-мутаций, 1 сплайсинговую мутацию, 8 делеций и 7 инсерций. Миссенс-мутация p. R245H часто встречается в Германии (35% аллелей) и в Нидерландах (57% аллелей), но не обнаружена в Италии, Испании и Турции. В Италии мутация p. S66W составляет 29% мутантных аллелей, в Польше и Испании распространены мутации p. R74C и c.1079delC с частотой 56% и 45% соответственно.

Мутации p. G122R, p. R206P, p. S298P, p. I322S и p. E369K в гене SGSH рассматриваются как приводящие к мягкому фенотипу синдрома Санфилиппо А.

МПС IIIB. Ген NAGLU, кодирующий N-a-ацетилглюкозаминидазу, был идентифицирован в 1996 г. Он локализуется в сегменте q21.1 хромосомы 17. С-ДНК NAGLU кодирует белок, состоящий из 720 аминокислот, и включает 6 N-гликозилированных сайтов. В литературе описано около 100 различных мутаций гена NAGLU. Большинство из них — миссенс-мутации, однако найдены нонсенс-мутации, делеции, инсерции и сплайсинговые мутации. Мутации p. F48L, p. G69S, p. S612G и p. R643C в гене NAGLU рассматриваются как приводящие к мягкому фенотипу синдрома Санфилиппо В.

МПС IIIC. Ген HGSNAT, кодирующий ацетил-CoA:

б-глюкозаминид-N-ацетилтрансферазу, был идентифицирован в 2006 г. Он локализуется в сегменте p11.1 хромосомы 8. Фермент состоит из 635 аминокислот, имеет молекулярную массу 68 кДа и содержит 11 трансмембранных доменов. В литературе описано 43 различные мутации гена HGSNAT, включая 8 мутаций сдвига рамки считывания, 10 сплайсинговых мутаций, 19 миссенс-мутаций и 6 нонсенс-мутаций. Предполагается, что мутации p. G262R и p. S539C коррелируют с мягким фенотипом синдрома.

МПС IIID. Ген GNS, кодирующий N-ацетилглюкозамин-6-сульфатазу был идентифицирован в 1988 г. Он локализуется в сегменте q14 хромосомы 12. Фермент состоит из 552 аминокислот и включает 13 N-гликозилированных сайтов. Первые 2 мутации были идентифицированы в 2003 г.: делеция 1 нуклеотида (c.1169delA) и нонсенс-мутация p. R355X. С тех пор было установлено только 5 мутаций: нонсенс-мутация (p.Q272X) и делеция 8.7 kb, нонсенс-мутация (p.Q390X), сплайсинговая мутация (c.876—2A>G) и инсерция 5 пар оснований, приводящая к сдвигу рамки считывания (c.1138_1139insGTCCT).

Деградация гепарансульфата и патогенез МПС III. Гепарансульфат — отрицательно заряженный полисахарид, состоящий из чередующихся дисахаридных частей уроновых кислот (L-идуроновой и L-глюкуроновой), перемежающихся a-связанными глюкозаминовыми остатками.

Деградация гепарансульфата начинается с эндолитического расщепления эндогликозидазами, приводящего к формированию фрагментов гепарансульфата и олигосахаридов. Затем процесс расщепления протекает ступенчато с помощью 7 различных ферментов, представляющих собой экзогликозидазы, сульфатазы и ацетилтрансферазу; 3 из них (б-L-идуронидаза, идуронат-2-сульфатаза, в-глюкуронидаза) также участвуют в расщеплении другого ГАГ — дерматансульфата, нарушение их активности приводит к следующим типам МПС: МПС I, МПС II, МПС VII соответственно.

Остальные 4 фермента специфичны для гепарансульфата, и их дефицит приводит к развитию синдрома Санфилиппо (рис.).

Гепаран-N-сульфатаза (сульфамидаза) отщепляет сульфат от аминогруппы терминального остатка глюкозамина в молекуле гепарансульфата. Дефект этого фермента приводит к развитию синдрома Санфилиппо А. Ацетил-CoA:б-глюкозаминид-N-ацетилтрансфераза катализирует ацетилирование свободных аминогрупп терминального остатка глюкозамина в молекуле гепарансульфата. Дефект этого фермента обусловливает синдром Санфилиппо С.

N-a-ацетилглюкозаминидаза гидролизует a, 1−4 связь между N-ацетилглюкозамином и соседней уроновой кислотой. Дефект этого фермента является причиной синдрома Санфилиппо В.

N-ацетилглюкозамин-6-сульфатаза отщепляет сульфат от 6-го углеродного атома терминального остатка глюкозамина в молекуле гепарансульфата. Дефект этого фермента приводит к синдрому Санфилиппо D.

Патофизиология. Клетки в тканях находятся в контакте с большим количеством внеклеточных макромолекул, объединенных в понятие межклеточный матрикс. ГАГ, в том числе гепарансульфат, ковалентно соединены с белками и находятся в составе структурных компонен тов межклеточного матрикса протеогликанов. Отрицательно заряженная система протеогликанов вовлечена в процессы регуляции клеточного роста, межклеточных взаимодействий, инфицирования, свертываемости и метаболизма липидов благодаря способности связывать различные белки, такие как протеазы, факторы роста и хемокины. Избыточное накопление фрагментов гепарансульфата мешает прохождению процессов, указанных выше, что приводит к развитию заболевания.

Схема деградации гепарансульфата в лизосомах.

Известно, что соматические нарушения при МПС III значительно мягче по сравнению с таковыми при других типах МПС, а описанные выше патогенетические процессы приводят главным образом к поражению центральной нервной системы (ЦНС). Несмотря на изученность биохимических ферментативных дефектов при МПС III, механизм дегенеративных процессов в ЦНС до конца неясен. Показано, что кроме наличия избыточного количества гепарансульфата у пациентов с МПС III наблюдаются вторичные патогенетические процессы, связанные с накоплением ганглиозидов Gm2 и Gm3, что вносит отдельный вклад в повреждение ЦНС. Одной из причин вторичного накопления ганглиозидов может быть ингибиция ферментов деградации Gm2 и Gm3 из-за способности гепарансульфата селективно связываться с различными гидролазами в клетках нервной ткани, снижая их активность. Избыточное количество ганглиозидов при МПС III также может наблюдаться вследствие нарушения их синтеза или транспорта. Накопление ганглиозида Gm2 может приводить к нарушению дендритогенеза. Повреждение микроглиальных клеток, вовлеченных в систему защиты ЦНС от повреждения, приводит к продукции нейротоксичных веществ и усиливает повреждение нейронов при МПС III. Также не менее важным механизмом, лежащим в основе повреждения ЦНС при вторичном накоплении ганглиозидов, является усиление апоптоза.

Манифестация заболевания и ранние симптомы. Беременность, роды и ранний неонатальный период у детей с МПС III проходят обычно без особенностей. На первом году жизни развитие соответствует возрасту. В поле зрения узких специалистов пациенты попадают в 2—4 года в связи с задержкой психического развития или речи. Симптомами манифестации МПС III являются особенности поведения, задержка психического и речевого развития, расстройства сна и гепатомегалия. В детском возрасте пациенты с МПС III часто страдают инфекциями верхних дыхательных путей, отитами, в связи с чем у них может проводиться аденотомия, тонзиллэктомия.

Черепно-лицевые дисморфии. Диагностика МПС III, основанная на анализе фенотипа и, в частности, лицевых дисморфий, затруднена из-за мягкого проявления или отсутствия характерных фенотипических черт. У пациентов может наблюдаться увеличение лобных бугров, низкие надбровные дуги, широкая спинка носа, густые брови, синофриз, густые ресницы, сухие и жесткие волосы. У большинства пациентов отмечается гирсутизм. Макроцефалия наблюдается в детском возрасте, в то время как у взрослых пациентов окружность головы в пределах нормы.

Расстройства поведения. Прогрессирующие расстройства поведения — патогномоничный признак у пациентов с синдромом Санфилиппо — включают в себя гиперактивность, гипервозбудимость, неуправляемость, состояние патологического страха, эмоциональную лабильность и иногда агрессивное поведение с внезапными вспышками раздражительности или гнева. У пациентов наблюдаются пищевые расстройства, которые выражаются в тяге к несъедобным веществам (жевание постельного белья и т. п.). Взаимодействие с другими детьми и сибсами затруднено, поскольку дети с МПС III могут быть агрессивны. Большинству семей пациентов сложно контролировать поведение ребенка и осуществлять за ним уход, отчасти в силу того, что расстройства поведения сочетаются с нормальным физическим развитием. С возрастом дети становятся более упрямыми и замкнутыми.

Нарушения сна встречаются в 80—90% случаев и являются диагностически значимым симптомом у пациентов с МПС III. Нарушения сна включают сложность засыпания (беспокойство перед сном), частое пробуждение во время сна, сокращение длительности ночного сна (менее 2 ч), сомнамбулизм с приступами агрессии, раннее утреннее пробуждение, дневную сонливость. У некоторых больных наблюдается реверсия ритма сна—бодрствования.

Задержка развития. На стадии манифестации заболевания у детей с МПС III наблюдается задержка темпов развития. С возрастом постепенно отмечается утрата приобретенных за первые годы жизни навыков и становится очевидной умственная отсталость, которая отчетливо формируется к 6—10 годам. Отмечается широкая вариабельность степени тяжести этого симптома, в том числе внутрисемейный полиморфизм.

Для больных с МПС III также характерна выраженная задержка речевого развития с бедной артикуляцией и малым запасом слов. Самостоятельная речь развивается редко, у части больных полностью отсутствует. Утрата речи (вербальные функции) отмечается к 10 годам у пациентов с МПС IIIA, после 15 лет — у пациентов с МПС IIIC.

Снижение двигательной активности начинается с изменения походки, нарушения координации в возрасте 3,5—6,5 года. У большинства пациентов с МПС IIIA утрата способности ходить отмечается в возрасте 20—30 лет.

Соматические нарушения. При МПС III опорно-двигательный аппарат страдает менее выражено, чем при других типах МПС. Линейный рост пациентов соответствует возрасту, осанка правильная, мышечная сила достаточная, легкое ограничение подвижности суставов редко вызывает нарушение их функции. При радиологическом исследовании костно-суставной системы может отмечаться легкий множественный дизостоз. При исследовании черепа наблюдаются деформации, уплотнение костей свода и основания. При исследовании позвоночника выявляются деформации тел позвонков (овоидная дисплазия грудных и поясничных позвонков), платиспондилия.

Снижение слуха характерно для большинства пациентов. У взрослых больных отмечается пигментный ретинит, что может характеризоваться как поздний признак нейродегенеративных процессов. Проведение аудиометрических тестов и обследование остроты зрения затруднены ввиду расстройств поведения и умственной отсталости.

Часто наблюдаются пупочные и паховые грыжи, которые могут рецидивировать после хирургической коррекции.

Важным клиническим симптомом для МПС III является склонность к эпизодической или хронической диарее.

По мере прогрессирования болезни появляются судороги. Неврологические расстройства прогрессируют вплоть до тяжелой атрофии коры головного мозга на поздних стадиях заболевания, приводя пациента к полной потере способности к самостоятельным активным действиям, кахексии.

Тяжесть течения заболевания. Исследование большой группы пациентов с МПС IIIА, В и С показало, что течение заболевания при синдроме Санфилиппо III, А наиболее тяжелое, с ранним началом, наиболее быстрым прогрессированием симптомов и короткой продолжительностью жизни [25]. МПС IIIB характеризуется большей вариабельностью клинических проявлений и степени прогрессирования заболевания по сравнению с МПС IIIA, в том числе у сибсов. Пациенты с МПС IIIA теряют навыки речи и способность самостоятельно передвигаться раньше, чем пациенты с МПС IIIC. Продолжительность жизни при МПС IIIA существенно снижена и в среднем составляет 15 лет (8,5—25,5 года), тогда как при МПС IIIC этот показатель выше — 34 года (25—48 лет).

Лабораторные методы диагностики. Биохимическая диагностика МПС, включая синдром Санфилиппо, начинается с количественного анализа экскреции ГАГ в моче. В случае повышения уровней ГАГ проводится качественный тест — электрофорез ГАГ для установления типа аккумулирующегося метаболита. Повышенная экскреция только гепарансульфата указывает на синдром Санфилиппо. Окончательный диагноз МПС III и классификация на подтипы (A, B, C, D) требует анализа активности ферментов, участвующих в обмене гепарансульфата, в биологических образцах (лейкоциты крови, фибробласты кожи).

Молекулярно-генетические методы исследований позволяют установить генетический дефект: тип мутации и гетерозиготное носительство мутантного аллеля у родственников.

Постановка пренатального диагноза возможна для всех подтипов синдрома Санфилиппо. Проводится анализ активности ферментов в биоптате ворсин хориона (БВХ) и культуре клеток амниотической жидкости. Молекулярно-генетическими методами могут быть определены мутации в БВХ.

Лечение. В настоящее время не существует патогенетического лечения МПС III. Пациенты получают симптоматическую терапию в соответствии с жалобами и выявленными нарушениями.

Расстройства поведения требуют помощи психоневрологов. Антипсихотические лекарственные средства являются наиболее эффективными, однако в литературе отмечают возможность временного ухудшения самочувствия ребенка в начале курса терапии.

Медикаментозная тактика лечения расстройств сна включает прием мелатонина, эффективного в 75% случаев. Успех лечения оценивается в течение 1 мес, пока не возникнут явные положительные эффекты. Если препарат не эффективен, могут быть назначены препараты бензодиазепинового ряда, эффективность которых в лечении нарушений сна также индивидуальна у каждого пациента. Своевременная терапия отитов и использование слуховых аппаратов помогают улучшить слух у больных. Для любых хирургических вмешательств, стоматологической помощи рекомендуется использовать общую анестезию ввиду неадекватного и агрессивного поведения больных.

Данные литературы, касающиеся клинических проявлений, полиморфизма, возрастной динамики формирования синдрома Санфилиппо, немногочисленны. Отсутствие таких данных в сочетании с высокой гетерогенностью, прослеживаемой у пациентов с МПС III в пределах 4 подтипов заболевания и у сибсов в одной семье, делает прогноз клинического течения заболевания очень сложным и индивидуальным. Преобладающими в клиническом фенотипе пациентов с МПС III являются дегенеративные процессы в ЦНС и тяжелая неврологическая симптоматика. На этапах манифестации заболевания симтомокомплекс МПС III включает особенности поведения, расстройства сна, задержку психического и речевого развития. У пациентов старшего возраста наблюдается нормальное физическое развитие и умственная отсталость разной степени тяжести.

С точки зрения эффективности медико-генетической помощи пациентам с МПС III и их семьям особую значимость имеет раннее уточнение диагноза. В этой связи важными научно-практическими задачами исследования МПС III являются:

• * анализ ранних симптомов, которыми манифестирует данный метаболический дефект;
• * поиск эффективных фенотипических маркеров для формирования групп риска пациентов, нуждающихся в проведении медико-генетического консультирования;
• * изучение полиморфизма проявлений заболевания и сроков возникновения патогномоничных симптомов;
• * разработка тактики адекватного симптоматического лечения.

Формирование групп риска по МПС III на основе комплекса диагностически значимых симптомов, раннее уточнение клинического диагноза лабораторными методами и обоснованная тактика ведения пациентов позволят повысить качество жизни не только самих пациентов, но и их семей в целом.