Клинико-генетическое исследование умственной отсталости в Республике Башкортостан

Умственная отсталость (У О) является одним из наиболее распространенных во всем мире психических расстройств, в этиопатогенезе которого, несмотря на изучение этой патологии на протяжении многих лет, остается много неясного.

Актуальность проблемы связана с высокой распространенностью и значительным ростом данного психического расстройства за последние годы. По данным Всемирной Организации Здравоохранения, распространенность умственной отсталости в мире характеризуется пораженностью 3% населения всех возрастов. Высок процент инвалидизации больных с данной патологией. Больные с умственной отсталостью составляют треть лиц, признанных инвалидами по психическому заболеванию. Данные контингенты в большей степени подвержены алкоголизации, чаще становятся жертвами эксплуатации, физических и сексуальных оскорблений, совершают противоправные действия, что определяет важное социально-экономическое значение этой проблемы.

Умственная отсталость (УО) отличается выраженной генетической и клинической гетерогенностью и может быть следствием влияния многих факторов, нарушающих развитие и созревание мозга. Эти факторы многочисленны — как внешнесредовые экзогенные, так и эндогенные, наследственно обусловленные. Почти четверть всех форм УО в популяциях человека обусловлена генетическими факторами. Наследственная УО в большинстве случаев является Х-сцепленной. В настоящее время известно более 40 генов синдромальной и 23 гена неспецифической Х-сцепленной умственной отсталости [Mandel J. et al., 2004]. Самой распространенной.

W U U TT" v> причинои умственной отсталости, сцепленной с X хромосомой, является синдром ломкой хромосомы X (CJIX). По данным эпидемиологических исследований, частота CJIX в популяциях Европы составляет 1 на 4 000−6 000 мужчин и 1 на 7000−10 000 женщин [Crawford D. et al., 2001]. Для данного синдрома характерна варьирующая экспрессивность и неполная пенетрантность (80% у мужчин и 30% у женщин) [Warren S. et al., 2000].

Заболевание ассоциировано с ломким участком Х-хромосомы FRAXA (Fragile site, X chromosome, A site), локализованным в области Xq27.3. Основной причиной развития CJIX является экспансия CGG-повторов, располагающихся в 5'-нетранслируемой области (5-UTR) гена FMR1 (Fragile X Mental Retardation-1) [Jin P et al., 2000]. Изучение данной патологии активно проводится как в нашей стране, так и за рубежом, что связано не только с ее большой распространенностью, но и с тем, что исследование молекулярных основ подобного заболевания, вызванного мутациями в одном гене, может помочь в раскрытии механизмов развития умственной отсталости в целом [Стрельников В. с соавт., 2000; Толмачева Е. с соавт., 2001; Curlis Y et al, 2005].

Трудность постановки клинического диагноза и отсутствие эффективных средств для лечения больных с CJIX определяет особую значимость выявления больных и медико-генетического консультирования родственников. Очевидна также необходимость разработки эффективного протокола диагностики и скрининга, который позволит снизить распространённость синдрома ломкой хромосомы X в популяциях.

Второй по частоте после CJ1X формой Х-сцепленной УО является F-K/ОЖ-ассоциированная УО. Молекулярная основа данного расстройства связана с расширением CCG-повторов в промоторной области гена FMR2 (Fragile X Mental Retardation-2).

В генез наследственно обусловленной УО существенный вклад вносят таюке множество аутосомных генов-кандидатов. Белковые продукты которых вовлечены, в основном, в развитие и созревание нервной системы. Причины мутаций, приводящих к наиболее распространённым наследственно обусловленным формам УО, изучены недостаточно, а существующие методы лабораторной диагностики трудоемки, дорогостоящи и не могут быть использованы для широкого скрининга. Молекулярная диагностика мутаций, приводящих к наследственным формам УО, в лабораторной практике нашей страны в настоящее время используется недостаточно и малоэффективно.

Обнаружение всех генов, а вернее генных сетей, вовлеченных в патогенез умственной отсталости, должно пролить свет на молекулярные и клеточные механизмы нормального умственного развития у человека и способствовать разработке современных методов диагностики, профилактики и лечения заболеваний, сопровождающихся умственной отсталостью.

В связи с вышесказанным целью настоящего исследования явилось эпидемиологическое, клинико-параклиническое и молекулярно-генетическое изучение умственной отсталости в Республике Башкортостан.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Охарактеризовать эпидемиологическую ситуацию по умственной отсталости в Республике Башкортостан и проанализировать клинические особенности больных умственной отсталостью.

2. Провести анализ метилирования CpG островков гена синдрома ломкой хромосомы X (FMR1) и гена Т^&-^Ж-сцепленной УО (FMR2) у больных с умственной отсталостью.

3. Провести анализ CGG-повторов в гене FMR1 у больных умственной отсталостью и здоровых доноров.

4. Провести исследование полиморфных ДНК-локусов DXS998, DXS548, FRAXA С1, сцепленных с геном синдрома ломкой хромосомы X (FMR1), и анализ гаплотипов по локусам DXS548-FRAXAC1 у больных синдромом ломкой хромосомы X и здоровых доноров.

5. Проанализировать клинические особенности больных синдромом ломкой хромосомы X и оценить частоту данного расстройства в Республике Башкортостан.

6. Провести анализ ассоциаций ^/м-инсерционных полиморфных локусов, сцепленных с генами DSCAM (Down syndrome cell adhesion molecule), LAMA2 (Laminin) и FACL4, с умственной отсталостью.

7. Провести анализ ассоциаций полиморфизма генов аполипопротеина Е (АроЕ), STR-полиморфизма гена субъединицы R5 каинатного рецептора глутамата (GluR5) и 586С>Т полиморфизма в гене субъединицы у2 рецептора ГАМК (GABRG2') с развитием умственной отсталости. наследственных форм умственной отсталости. Результаты исследования могут быть использованы при чтении курсов медицинской генетики на биологических факультетах университетов, в медицинских ВУЗах и на курсах повышения квалификации медицинских работников.

Положения, выносимые на защиту.

1. Неравномерность территориального распространения умственной отсталости в Республике Башкортостан и рост заболеваемости данного расстройства в 2,5 раза за последние 5 лет среди детского населения сельской местности республики.

2. Существенные различия в распределении частот аллелей и генотипов полиморфных локусов DXS998, DXS548, FRAXA С1, сцепленных с геном FMR1, и гаплотипов DXS548-FRAXAC1 между больными с синдромом ломкой хромосомы X и здоровыми донорами.

3. Эффективный протокол молекулярно-генетической диагностики синдрома ломкой хромосомы X в Республике Башкортостан, заключающийся в предварительном выявлении индивидов, не имеющих нормального аллеля гена FMR1, с последующей оценкой у них статуса метилирования CpG-островка данного гена.

4. Частота синдрома ломкой хромосомы X в Республике Башкортостан, составляющая 4,2% среди больных умственной отсталостью.

5. Характерные клинические особенности у больных с синдромом ломкой хромосомы X в Республике Башкортостан: речевые нарушения (общее недоразвитие речи, дизартрия, персеверации), лицевые аномалии.

6. Ассоциация аллелей *1 и генотипов *//*/ по Alu-инсерционным полиморфизмам, сцепленным с генами DSCAM (Down syndrome cell adhesion molecule) и LAMA2 (Laminin), с развитием умственной отсталости.

7. Генетические маркеры повышенного риска развития умственной отсталости у татар: аллель АроЕ*2 гена аполипопротеина Е и аллель GluR5*l гена субъединицы R5 каинатного рецептора глутамата GlnR5.

Публикаиии По теме диссертации опубликовано 9 научных работ.

Выводы.

1. Установлена неравномерность территориального распространения умственной отсталости в Республике Башкортостан и рост заболеваемости данного расстройства за последние 5 лет среди детского населения в сельской местности республики в 2,5 раза.

2. Обнаружено 18 вариантов аллелей СОв-повторов в гене РМЯ1 с бимодальным распределением их частот в этнических группах русских и татар, что соответствует таковому в большинстве изученных европейских популяций.

3. Выявлены существенные различия в распределении частот аллелей и генотипов динуклеотидных полиморфизмов ИХ8998, 0X8548, РЯАХАС1, сцепленных с геном РМЯ1, и гаплотипов ВХ8548-РЯАХАС1 между больными с синдромом ломкой хромосомы X и здоровыми донороми.

4. Разработан эффективный протокол молекулярно-генетической диагностики синдрома ломкой хромосомы X в Республике Башкортостан, заключающийся в предварительном выявлении индивидов, не имеющих нормального аллеля гена РМШ, с последующей оценкой у них статуса метилирования Срв-островка.

5. Установлено, что частота синдрома ломкой хромосомы X в Республике Башкортостан составляет 4,3% среди больных умственной отсталостью.

6. Выявлены характерные клинические особенности у больных с синдромом ломкой хромосомы X в Республике Башкортостан: речевые нарушения (общее недоразвитие речи, дизартрия, персеверации), лицевые аномалии.

7. Обнаружена ассоциация аллелей */ и генотипов *//*/ по Alu-инсерционным полиморфизмам, сцепленным с генами DSCAM (Down syndrome cell adhesion molecule) и LAMA2 (Laminin), с развитием умственной отсталости.

8. Показано, что генетическими маркерами риска развития умственной отсталости у татар является аллель АроЕ*2 гена аполипопротеина Е и аллель GluR5*l гена субъединицы R5 каинатного рецептора глутамата GluR5.

Практические рекомендации.

1. На основании результатов проведенного исследования CJIX разработан протокол диагностики CJIX, по которому на первом этапе цитогенетическими методами исключаются численные хромосомные аномалии, после чего проводится анализ CGG-повторов в гене FMR1. У лиц с отсутствием продукта амплификации, косвенно указывающим на носительство мутантного аллеля, проводится анализ метилирования CpG-островка данного гена. Вышеуказанный протокол может быть рекомендован для медико-генетического консультирования.

2. Выраженная ассоциация аллеля DXS548*50 полиморфного локуса DXS548, аллеля FRAXAC1*40 полиморфного локуса FRAXAC1, аллеля DXS988*36 полиморфного локуса DXS988 и гаплотипа DXS548-FRAXAC1 4236 с экспансией CGG-повторов в гене FMR1 позволяет использовать данные маркеры для косвенной диагностики CJIX.

3. Выявлены генетические маркеры риска развития тяжелой УО: аллели */ и генотипы *//*/ по Alu-инсерционному полиморфизму, сцепленному с геном DSCAM (Down syndrome cell adhesion molecule). Результаты проведенного исследования могут быть использованы для прогноза тяжести течения заболевания у больных УО из Республики Башкортостан.