CC BY
19
_J DOI: 10.17650/2222-8721-2021-11-2-48-55
Клинико-генетические характеристики дистальных артрогрипозов, обусловленных мутациями в гене PIEZO2
Т.В. Маркова1, Е.Л. Дадали1, С.С. Никитин1, А.Ф. Муртазина1, О.Л. Миронович1, И.В. Канивец2
ФГБНУ«Медико-генетический научный центр им. акад. Н.П. Бочкова»; Россия, 115522 Москва, ул. Москворечье, 1; 2Медико-генетический центр «Геномед»; Россия, 115093 Москва, Подольское шоссе, 8 корп. 5
Контакты: Елена Леонидовна Дадали genclinic@yandex.ru
Мутации в гене Р^02, участвующем в формировании механочувствительного катионного канала, обусловливают возникновение дистальных артрогрипозов (ДА) 3-го и 5-го типов и синдрома Мардена-Уокера, наследующихся аутосомно-доминантно, и аутосомно-рецессивного ДА с нарушением тактильной и проприоцептивной чувствительности. Представлены клинико-генетические характеристики 2 пациентов с аутосомно-доминантным ДА и 1 пациента с аутосомно-рецессивным ДА. В результате проведения секвенирования экзома у пациентов с аутосомно-до-минантным ДА обнаружены вновь выявленная нуклеотидная замена с. 8238G>A (р.Тгр2746*^М_022068.3) и ранее описанная мутация с. 8181_8183delAGA (p.GLu2727delr NM_022068.3) в 52-м экзоне гена PIEZO2. У 3-го пациента обнаружены 2 вновь выявленные мутации в компаунд-гетерозиготном состоянии: делеция 4 нуклеотидов, приводящая к сдвигу рамки считывания в 14-м экзоне, с.1863_1866deLTCAG (р^ег62№, NM_022068) и делеция с предполагаемыми координатами 10785050-10789339 п. о. ^М_022068; LOD 2.40), захватывающая 15-16-й экзоны гена PIEZO2. Подтверждено предположение о том, что гетерозиготные мутации чаще локализуются в 52-м экзоне гена PIEZO2 и нарушают аминокислотную последовательность С-концевого участка белковой молекулы, в то время как у больных с аутосомно-рецессивным типом наследования мутации чаще обнаруживаются области ^концевого или центрального участка.
Ключевые слова: дистальный артрогрипоз, механочувствительный рецептор, ген Р^02, мутации, механотранс-дукция
Для цитирования: Маркова Т.В., Дадали Е.Л., Никитин С.С. и др. Клинико-генетические характеристики дистальных артрогрипозов, обусловленных мутациями в гене PIEZO2. Нервно-мышечные болезни 2021;11(2):48-55. Э01: 10.17650/2222-8721-2021-11-2-48-55.
Clinical and genetic characteristics of distal arthrogryposis caused by mutations in the PIEZO2 gene
T. V. Markova1, E.L. Dadali1, S.S. Nikitin1, A.F. Murtazina1, O.L. Mironovich1, I. V. Kanivets2
1Research Centre for Medical Genetics; 1 Moskvorechye St., Moscow 115522, Russia;
Medical Genetic Center "Genomed"; Build. 5, 8 Podolskoe Shosse, Moscow 115093, Russia
Contacts: Elena Leonidovna Dadali genclinic@yandex.ru
Mutations in the PIEZO2 gene, which is involved in the formation of the mechanosensitive cation channel Piezo2, can cause distal arthrogryposis type 3 (Gordon's syndrome), type 5, and Marden-Walker syndrome. Clinical and genetic characteristics of two patients with distal arthrogryposis with autosomal dominant inheritance and one with autosomal recessive inheritance are presented. Exome sequencing in one case revealed a de novo mutation in exon 52 of the PIEZO2 gene c.8238G>A (p.Trp2746*, NM_022068.3), in the second, a known deletion of three nucleotides in exon 52 of the PIEZO2 gene c.8181_8183delAGA (p Glu2727del, NM_022068.3) was found, in the third, two mutations in the compound heterozygous state - a deletion of four nucleotides leading to a shift in the reading frame in c.1863_1866delTCAG (p.Ser621fs, NM_022068) and a deletion with putative coordinates 10785050-10789339 bp, spanning 15-16 exons of the PIEZO2 gene (NM_022068; LOD 2.40). The third patient was found to have two newly detected mutations in the compound heterozygous state - a deletion of four nucleotides, leading to a shift in the reading frame in exon 14, p.1863_1866delTCAG (p.Ser621fs, NM_022068) and a deletion with assumed coordinates 10785050-10789339 b. o., (NM_022068; LOD 2.40), spanning 15-16 exons of the PIEZO2 gene. The previous assumption was confirmed that heterozygous
mutations are more often localized in exon 52 of the PIEZO2 gene and disrupt the amino acid sequence of the C-termi-nal region of the protein molecule, while in patients with an autosomal recessive mode of inheritance of the mutation, the N-terminal region is more often found.
Key words: distal arthrogryposis, mechanosensitive receptor, gene PIEZO2, mutations, mechanotransduction
For citation: Markova T.V., Dadali E.L., Nikitin S.S. et al. Clinical and genetic characteristics of distal arthrogryposis caused by mutations in the PIEZO2 gene. Nervno-myshechnye bolezni = Neuromuscular Diseases 2021;11(2):48-55. (In Russ). DOI: 10.17650/2222-8721-2021-11-2-48-55.
Введение
Дистальные артрогрипозы (ДА) — группа генетически гетерогенных заболеваний, характеризующихся врожденными контрактурами суставов в сочетании с неврологической симптоматикой [1, 2]. К настоящему времени описано 14 генетических вариантов и идентифицировано 8 генов, ответственных за возникновение аутосомно-доминантных ДА. Третий и пятый типы ДА являются аллельными вариантами, обусловленными мутациями в гене PIEZO2 (OMIM: 600692) на хромосоме 18р11.22—11.21. Основные клинические проявления этих вариантов ДА сходны и различаются частотой встречаемости отдельных симптомов [3]. Так, при 3-м варианте ДА, описанном в 1969 г. в семье с наличием больных в 3 поколениях [4], наряду с типичными клиническими проявлениями ДА у 3 больных членов семьи отмечалась расщелина неба. Особенности клинических проявлений ДА 5-го типа, сопровождавшегося птозом, офтальмоплегией и кератоконусом, впервые описали J.G. Hall и соавт. в 1982 г. [5]. Мутации в гене PIEZO2 обнаружены также у пациента с ДА в сочетании с блефарофимозом, микрогнатией, гипотонией мышц лица, кифосколиозом и деформацией грудной клетки [6]. Кроме того, гомозиготные и компаунд-гетерозиготные мутации в этом гене приводят к возникновению редкого аутосомно-рецессивного варианта ДА с нарушением тактильной и проприоцептивной чувствительности (OMIM: 617146) [7]. Ген PIEZO2 содержит 52 экзона и кодирует белковый продукт, состоящий из 2800 аминокислотных остатков, сформированных в 31 трансмембранный домен. Белок, кодируемый геном PIEZO2, функционирует как часть механически активируемых катионных каналов, которые преобразуют механическую энергию в сенсорные афферентные импульсы. Открытие поры канала возникает в ответ на механическое искривление мембран клеток. В нервной системе белок экспрессируется в дорсальных ганглиях, которые передают информацию от механических, температурных и химических раздражителей [8, 9]. Нарушение функции каналов приводит к изменению процесса проприорецепции и препятствует нормальному развитию мышц как во внутриутробном, так и в постнатальном периоде. Показано, что механочув-ствительные катионные каналы играют ключевую роль в функционировании нервно-мышечной и дыхательной системы. К настоящему времени в гене PIEZO2
идентифицировано 35 разных мутаций, большая часть которых являются миссенс-заменами в гетерозиготном состоянии. Последние годы предпринимаются попытки клинико-генетических корреляций, направленных на анализ особенностей фенотипических проявлений у больных с разными типами и локализацией мутаций. Выявление особенностей направлено на оптимизацию диагностики, оценку спектра клинических проявлений этих аллельных вариантов ДА и совершенствование представлений об их патогенетических механизмах.
Целью работы явилось описание клинико-генети-ческих характеристик 3 российских пациентов с ауто-сомно-доминантным и аутосомно-рецессивным типом наследования ДА, обусловленных разными мутациями в гене PIEZO2.
Материалы и методы
Обследованы 3 пациента: 2 девочки в возрасте 1 года 4 мес и 3 лет и мальчик 1 года 3 мес из неродственных семей, проживающих на территории РФ и находящихся под наблюдением в научно-консультативном отделе ФГБНУ «Медико-генетический научный центр им. акад. Н.П. Бочкова» с разными фенотипическими проявлениями ДА, обусловленными мутациями в гене PIEZO2. Диагноз устанавливался на основании данных генеалогического анализа, неврологического осмотра и результатов молекулярно-генетического анализа. У 1 пациента проведена электромиография.
Геномную ДНК выделяли из лейкоцитов периферической крови с помощью набора реактивов Wizard Geno micDNAPurificationKit (Promega, США) по протоколу производителя. Для пробоподготовки использовали реактивы Illumina TruSeq DNA Exome. Секве-нирование проведено на приборе Illumina NextSeq500 методом парно-концевого чтения (2*75 п. о.). Среднее покрытие полного экзома пациента составило х98,5, количество таргетных областей с покрытием >х 10—93,16 %, равномерность покрытия (uniformity Pct >0,2*mean) — 83,4 %.
Для картирования полученных последовательностей на референсный геном hg19 использовали программное обеспечение BWA. Для дальнейшего анализа выявленных вариантов применяли алгоритмы GATK. Аннотация вариантов проведена с использованием программного обеспечения Illumina BaseSpace® Variant Interpreter. Патогенность не синонимичных
не классифицированных ранее по патогенности вариантов определяли с использованием программ прогнозирования Polyphen2, MutationTaster, Provean и SIFT. Выявленные у пациентов варианты были верифицированы с использованием метода прямого секвениро-вания по Сэнгеру на приборе ABI3130 Genetic Analyser.
От родителей пациентов было получено письменное согласие на проведение исследования, обработку и представление полученных данных.
Результаты
У 2 наблюдаемых нами пациентов мутации в гене PIEZO2 обнаружены в гетерозиготном состоянии, что позволило диагностировать аутосомно-доминантный вариант болезни (пробанды 1 и 2), а у 1 — в компаунд-гетерозиготном состоянии, характерном для ауто-сомно-рецессивного типа наследования (пробанд 3).
Приводим описание клинико-генетических характеристик наблюдаемых пациентов.
Пробанд 1. Девочка, проконсультирована в возрасте 3 мес и 1 года 4 мес по поводу уточнения диагноза. Родилась в браке молодых родителей, не связанных кровным родством, от 2-й беременности, протекавшей на фоне фетоплацентарной недостаточности, малово-дия, тромбофилии; роды путем экстренного кесарева сечения на сроке 36 нед. Имеет здоровую сестру 7 лет. При проведении ультразвукового исследования плода на сроке 35 нед диагностирована варусная деформация стоп. Масса тела при рождении составляла 1900 г, длина — 43 см, окружность головы — 31 см, окружность груди — 27 см. Оценка по шкале Апгар — 6/6 баллов. С рождения диагностированы ишемическое поражение
мозга и двусторонняя мышечная косолапость. В связи с дыхательными расстройствами переведена на искусственную вентиляцию легких на 1 сут. Раннее развитие: голову держит с 2 мес, садится с 7 мес, встает у опоры и ходит с поддержкой с 1 года. С 1 года 3 мес говорит несколько слов. При осмотре в 1 год 4 мес: рост 76 см, масса тела 7200 г, большой родничок открыт, но не выбухает и не пульсирует. Контрактуры коленных, голеностопных и межфаланговых суставов пальцев кистей, клинодактилия пятых пальцев. Выявлены дизморфи-ческие черты строения лица: маленький разрез глаз, диспластичные низко посаженные ушные раковины, короткий вздернутый нос, а также укорочение шеи, уплотнение кожи в пояснично-крестцовой области и области бедер с наличием характерных ямок (рис. 1). При неврологическом осмотре обнаружена умеренно выраженная офтальмоплегия. Сухожильные рефлексы с ног и рук вызываются, тонус в ногах повышен, патологических стопных знаков нет.
При проведении клинического секвенирования эк-зома выявлена ранее не описанная мутация в 52-м экзо-не гена PIEZO2 c. 8238G>A (p. Trp2746*, NM_022068.3), приводящая к преждевременной терминации трансляции в 2746-м кодоне гена. Наличие мутации у ребенка подтверждено секвенированием по Сэнгеру. У родителей данной мутации не обнаружено, что предполагает ее происхождение de novo.
Пробанд 2. Мальчик, осмотрен в 6 мес и в 1 год 3 мес. Ребенок родился от 5-й беременности в браке здоровых родителей, не связанных кровным родством. В семье есть 3 старших здоровых сибса: 2 сестры и брат. Беременность протекала на фоне фетоплацентарной
Рис. 1. Фенотип пробанда 1, девочка с дистальным артрогрипозом с аутосомно-доминантным наследованием, обусловленным нонсенс-мутацией в гене PIEZO2, в возрасте 3 мес (а, б) и 1 год 4 мес (в): a — короткий вздернутый нос, укорочение шеи, контрактуры в межфаланговых и лу-чезапястных суставах; б — уплотнение кожи в пояснично-крестцовой области с наличием характерных ямок
Fig. 1. Phenotype of proband 1, a girl with distal arthrogryposis with autosomal dominant inheritance caused by nonsense mutation in the PIEZO2 gene, at the age of 3 months (а, б) and 1 year 4 months (в): a — short snub nose, shortening of the neck, contractures in the interphalangeal and wrist joints; б — thickening of the skin in the lumbosacral region with the presence of specific pits
Рис. 2. Фенотип пробанда 2, мальчик 1 год 3мес с аутосомно-доминантным дистальным артрогрипозом, обусловленным миссенс-мутацией в гене PIEZO2: а — низко расположенные ушные раковины, короткая шея, формирующийся кифоз грудного отдела позвоночника; б — контрактуры тазобедренных, коленных суставов; в — контрактуры межфаланговых суставов, в пальцах кистей нет сгибательных складок Fig. 2. Phenotype of proband 2, a boy age 1 year and 3 months, with autosomal dominant distal arthrogryposis caused by a missense mutation in the PIEZO2 gene: a — low auricles, short neck, forming kyphosis of the thoracic spine; б — contractures of the hip and knee joints; в — contractures of the interphalangeal joints, there are no flexion folds in the fingers of the hands
недостаточности, во II триместре при ультразвуковом исследовании плода обнаружено укорочение длинных трубчатых костей. Роды на 38-й неделе беременности, путем экстренного кесарева сечения в связи с угрозой возникновения преэклампсии. Масса тела при рождении составила 2800 г, длина — 46 см, окружность головы — 32 см, окружность груди — 28 см. Оценка по шкале Апгар — 8/9 баллов. С рождения диагностированы двусторонняя варусная деформация стоп, контрактуры коленных, голеностопных и межфаланговых суставов кистей, головчатая гипоспадия, микрогнатия, деформация ушных раковин. Раннее развитие: голову держит с 4 мес, пытается садиться. В 5 мес проведена ахилло-томия после гипсования.
При осмотре: рост 63 см, масса тела 5670 г, окружность головы 42,5 см. Череп брахицефальной формы. Отмечались дизморфические черты строения: микро-гнатия, арковидное небо, треугольное лицо, низко расположенные ушные раковины, поперечные ладонные складки. Контрактуры тазобедренных, коленных и межфаланговых суставов, в пальцах кистей нет сгибательных складок, формирующийся кифоз грудного отдела позвоночника (рис. 2). Незначительное повышение тонуса мышц нижних конечностей. Осмотр офтальмолога выявил признаки незрелости сетчатки.
При проведении секвенирования клинического экзома обнаружена описанная ранее как патогенная делеция 3 нуклеотидов в 52-м экзоне гена PIEZO2 с. 8181_8183delAGA (р. Glu2727del, NM_022068.3) в гетерозиготном состоянии. Данная мутация была описана ранее [3]. Наличие мутации у ребенка подтверждено секвенированием по Сэнгеру, у родителей мутации не выявлено.
Пробанд 3. Девочка 3 лет, единственный ребенок в семье. Родилась от молодых здоровых родителей, не связанных кровным родством. Беременность протекала со слабым шевелением плода. Ультразвуковое исследование плода на 21-й неделе беременности выявило варусную деформацию стоп. Роды на 42-й неделе, самостоятельные. Масса тела при рождении составила 2948 г, длина — 49 см, отмечалось тугое обвитие пуповиной. Закричала после реанимационных мероприятий. Оценка по шкале Апгар — 6/7 баллов. Подтвердилось наличие выраженной варусной деформации стоп. Раннее развитие с выраженной задержкой: голову держала с 1 года 2 мес, садится с 1 года 8 мес, самостоятельно не ходит, передвигается на небольшие расстояния только с поддержкой. В течение жизни перенесла несколько операций по исправлению деформации стоп. Сформирована фразовая речь, однако отмечаются частые речевые персеверации, не выговаривает несколько букв. При осмотре: умеренно выраженная мышечная слабость и гипотония, больше выраженная в ногах и кистях. Сохраняется нерезко выраженная варусная деформация стоп. Сухожильные рефлексы с рук и ног вызываются. Ринолалия, снижение небного и глоточного рефлекса. Сколиоз S-образный в грудном и поясничном отделах с углом искривления 36° (рис. 3). На рентгенограмме позвоночника выявлена клиновидная деформация тел позвонков.
При проведении секвенирования экзома выявлено 2 мутации в гене PIEZO2 в компаунд-гетерозиготном состоянии: делеция 4 нуклеотидов, приводящая к сдвигу рамки считывания в 14-м экзоне, с.1863_1866delTCAG (р^ег62Ш, NM_022068) и делеция с предполагаемыми
Рис. 3. Пробанд 3, девочка 3лет с аутосомно-рецессивным дистальным артрогрипозом, обусловленным вновь выявленными мутациями в гене PIEZO2 в компаунд-гетерозиготном состоянии. Короткая шея, сколиоз в грудном и поясничном отделах
Fig. 3. Proband 3, a 3-years-old girl with autosomal recessive distal arthrogryposis caused by newly identified mutations in the PIEZO2gene in a compound heterozygous state. Short neck, thoracic and lumbar scoliosis
координатами 10785050—10789339 п. о., захватывающая 15-16-й экзоны гена Р1Е102 ^М_022068; LOD 2.40). Наличие делеции 4 нуклеотидов в гене в гетерозиготном состоянии подтверждено секвенированием по Сэнгеру и выявлено у одного из родителей в гетерозиготном состоянии.
Обсуждение
Piezo2 — быстро адаптирующийся катионный канал, активирующийся в ответ на механическое раздражение, экспрессируется в ряде сенсорных нейронов ганглиев задних корешков и кожных механорецепто-рах, так называемых клеточно-нейритных комплексах
(клетки Меркеля) [10]. Показано, что клетки Меркеля являются кожным механорецептором позвоночных для восприятия прикосновений с использованием канала Piezo2, который обусловливает проведение возбуждения к сенсорным нейронам [10—12]. Мутации в гене PIEZO2 приводят к возникновению 4 фенотипов ДА. Гетерозиготные мутации в гене PIEZO2 обнаруживаются у пациентов с ДА 3-го типа (OMIM: 114300) и 5-го типа (OMIM: 108145), а также с синдромом Мар-дена—Уокера (OMIM: 248700), наследующихся ауто-сомно-доминантно [13, 14]. Гомозиготные и компаунд-гетерозиготные мутации обусловливают возникновение редкого аутосомно-рецессивного синдрома ДА в сочетании с нарушением проприоцептивной и тактильной чувствительности (OMIM: 617146). Общим клиническим проявлением для всех нозологических вариантов являются врожденные контрактуры голеностопных, лучезапястных и межфаланговых суставов. Дополнительными симптомами, которые с разной частотой отмечены у пациентов с аутосомно-доминантными вариантами ДА, являются расщелина неба, птоз, офтальмоплегия, гипоплазия мозжечка, расстройства дыхания и дизморфические черты строения лица [15]. У больных с аутосомно-рецессивными вариантами ДА характерными признаками являются прогрессирующий сколиоз, низкий рост и умеренная дизартрия, в то время как офтальмоплегия, гипоплазия мозжечка, расщелина неба и дыхательные расстройства нехарактерны [13]. При проведении нейрофизиологического исследования у пациентов с аутосомно-рецессивным вариантов ДА обнаруживаются признаки сенсорной аксональной нейропатии. В связи с малым возрастом обследованных нами пациентов оценить у них расстройства чувствительности, прежде всего проприо-цепции и координации, не удалось. Электромиография проведена только у 1 ребенка, по ее данным обнаружено снижение потенциала действия и скорости распространения возбуждения по сенсорным волокнам n. medianus. Обнаружение расстройств механочувстви-тельности у пациентов с мутациями в гене PIEZO2 является непростой задачей и имеет методические ограничения, особенно у маленьких детей, с которыми нет вербального контакта. Это обстоятельство затруднило оценку чувствительных нарушений у описанных детей. По данным литературы, наиболее чувствительными к прикосновениям считаются кожные покровы ладоней и кончиков пальцев [8, 9]. Таким образом, рекомендуется оценивать порог точечного прикосновения и боли на укол иглой, откалиброванными моноволокнами фон Фрея, порог боли при надавливании с помощью альгометра. В подробном исследовании механочувствительности при ДА показано, что при мутации в гене PIEZO2 у 2 больных не отмечено различий в порогах ощущения тепло/холод, давления и укола иглой по сравнению с контролем [8]. Наиболее показательно достоверное нарушение дискриминационного
чувства как результат PIEZO2-зaвисимого дефицита: в норме двойное прикосновение определяется в 100 % случаев, а при наличии мутации — только в 40 %. Исследование проприоцептивного чувства в дистальных и больших проксимальных суставах правильно оценивалось больными с мутациями в гене PIEZO2 только в 40—60 % случаев. Также заслуживает внимания отсутствие изменений в ответ на мягкое прикосновение кистью к кожным покровам с наличием волос (например, проксимальные отделы руки, плеч) у больных по сравнению с контролем. При этом аналогичное прикосновение к коже ладоней обнаружило достоверное снижение порога ощущений. Это позволило авторам сделать вывод о том, что волосистые кожные поверхности иннервируются С-низкопороговыми механоре-цепторами, не требующими в реализации функции участия белка Piezo2. Данное наблюдение нашло подтверждение в эксперименте на нокаутных мышах [9]. Часто у больных с ДА наблюдается задержка темпов моторного развития с формированием способности к самостоятельной ходьбе только к подростковому возрасту, но часть пациентов так и не приобретала эту способность. Предполагается, что вариабельность клинических проявлений аутосомно-доминантных и ау-тосомно-рецессивных вариантов, обусловленных мутациями в гене PIEZO2, связана с разным влиянием мутаций на функцию белкового продукта гена [3, 16]. Показано, что гетерозиготные мутации, приводящие к возникновению аутосомно-доминантных ДА, в 85 % случаев являются миссенс-заменами, локализованными преимущественно в С-концевом участке гена [13]. Их наличие приводит к активации канала и его ускоренной регенерации, что вызывает усиленный поток афферентных стимулов при механическом раздражении. Мутации в гетерозиготном и компаунд-гетерозиготном состоянии у больных с аутосомно-рецессивным вариантом ДА в большинстве случаев локализованы в ^концевом или центральном участке гена и приводят к прекращению трансляции белка. При отсутствии экспрессии белка, образующего катионный канал в дорсальных ганглиях корешков спинного мозга, отсутствует возможность трансформации механических раздражений в афферентные стимулы, что приводит к нарушению проприорецепции [17]. Таким образом, при аутосомно-доминантных и аутосомно-рецессив-ных вариантах ДА имеет место разный механизм нарушения развития мышц во внутриутробном периоде, приводящий к формированию артрогрипоза.
При проведении клинико-генетических корреляций МЛ. МсМПИп и соавт. показали, что у больных с фенотипом ДА 3-го типа (синдром Гордона) чаще всего обнаруживается мутация с. 8057G>A, в то время как для ДА 5-го типа мажорной является мутация с.8153G>T [13]. У наблюдаемых нами 2 больных с ауто-сомно-доминантным типом ДА обнаружено 2 гетерозиготные мутации в гене PIEZO2, одна из которых — деле-
ция 3 нуклеотидов с.8181_8183delAGA (p.Glu2727del) -описана ранее в 2 семьях с ДА 5-го типа [3]. В частности, описана женщина 38 лет с диагнозом ДА 5-го типа, установленным с рождения; в период с 2 до 7 лет она перенесла несколько ортопедических операций с коррекцией контрактур коленных, тазобедренных и голеностопных суставов. Во взрослом возрасте у нее отмечались слабость мышц лица, офтальмоплегия, ту-гоподвижности в тазобедренных и межфаланговых суставах, позвоночнике и рестриктивное заболевание легких. Женщина жаловалась на постоянное ночное апноэ.
Другая мутация — нонсенс-замена с.8238G>A (р.Тгр274*) — обнаружена нами впервые. Как и большинство описанных гетерозиготных мутаций, выявленные нами мутации локализованы в 52-м экзоне гена, кодирующем С-концевой участок белковой молекулы. У пациентки с аутосомно-рецессивным типом наследования ДА выявлено 2 ранее не описанные мутации в транс-положении: делеция со сдвигом рамки считывания в 14-м экзоне гена, начиная с 621 кодона, с.1863_1866delTCAG (р^ег62Ш) и делеция с границами 10785050—10789339, захватывающая 15-й и 16-й экзо-ны гена ^М_022068). Как и у большинства больных с этим вариантом ДА, мутации локализовались в N концевом участке белка и, наиболее вероятно, приводили к потере его функции. Расположение аминокислотных замен в белковой молекуле Piezo2 в результате возникновения мутаций у наблюдаемых нами пациентов представлено на рис. 4.
Выводы
Мутации в гене PIEZO2 приводят к возникновению ДА с аутосомно-доминантным и аутосомно-рецессивным типом наследования, характеризующихся полиморфизмом клинических проявлений. Помимо общих симптомов в виде врожденных контрактур голеностопных, лу-чезапястных и межфаланговых суставов, у пациентов
Делеция экзонов15 и 16/ Deletion of exons 15 and 16
п il -n 1 il
JJ^i
Glu2727del
ill m 1
1С
Ser621Argfs*37
Trp2746*
Рис. 4. Схема белка Piezo2 (http://wlab.ethz.ch/protter/start/) и выявленные у наших пациентов мутации. Красным цветом обозначены гетерозиготные мутации, обнаруженные у больных с дистальным артрогрипо-зом с аутосомно-доминантным типом наследования, синим — мутации в компаунд-гетерозиготном состоянии у пациентки с аутосомно-ре-цессивным типом наследования
Fig. 4. Scheme of the Piezo2protein (http://wlab.ethz.ch/protter/start/) and mutations identified in our patients. Red color indicates heterozygous mutations found in patients with distal arthrogryposis with an autosomal dominant mode of inheritance, blue — mutations in a compound heterozygous state in a patient with an autosomal recessive mode of inheritance
с разной частотой наблюдаются офтальмоплегия, птоз, расщелина неба, блефарофимоз, деформация позвоночника, слабость мышц лица и расстройства дыхания. Выявлены особенности клинических проявлений у больных с аутосомно-доминантным и аутосомно-рецессивным типами наследования, что объясняется различным влиянием мутаций на функции белкового продукта гена, функционирующего как механочувст-вительный катионный канал. Нами представлены кли-нико-генетические характеристики 3 пациентов с ДА, у 2 из которых заболевание наследовалось аутосомно-доминантно, и у 1 — аутосомно-рецессивно. Подтверждено высказанное ранее предположение о том, что
гетерозиготные мутации чаще локализуются в 52-м эк-зоне гена PIEZ02 и нарушают аминокислотную последовательность С-концевого участка белковой молекулы, в то время как у пациентов с аутосомно-рецессивным типом наследования заболевания мутации чаще обнаруживаются в области ^концевого участка. Необходимо также учитывать, что некоторые фенотипические характеристики ДА характерны для ряда других генетически гетерогенных нервно-мышечных заболеваний, что затрудняет проведение дифференциальной диагностики этих групп заболеваний и обусловливает использование секвенирования экзома в качестве наиболее эффективного диагностического метода.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
1. Bamshad M., Van Heest A.E., Pleasure D. Arthrogryposis: A review and update.
J Bone Joint Surg Am 2009;91(Suppl 4): 40-6. PMID: 19571066. DOI: 10.2106/JBJS.I.00281.
2. Bamshad M., Jorde L.B., Carey J.C. A revised and extended classification of the distal arthrogryposes. Am J Med Genet 1996;65(4):277-81. DOI: 10.1002/ (SICI)1096-8628(19961111)65: 4<277:AID-AJMG6>3.0.C0;2-M.
3. Coste B., Hogue G., Murray M.F. et al. Gain-of-function mutations in the mechanically activated ion channel Piezo2 cause a subtype of distal arthrogryposis. Proc Nat Acad Sci 2013;110:4667-72. PMID: 23487782.
DOI: 10.1073/pnas.1221400110.
4. Gordon H., Davies D., Berman M. Camptodactyly, cleft palate, and club foot. A syndrome showing the autosomal-dominant pattern of inheritance. J Med Genet 1969;6:266-74. PMID: 5345097. DOI: 10.1136/jmg.6.3.266.
5. Hall J.G., Reed S.D., Greene G. The distal arthrogryposes: delineation of new entities — review and nosologic discussion. Am J Med Genet 1982;11(2):185-239.
PMID: 7039311.
DOI: 10.1002/ajmg.1320110208.
6. Marden P.M., Walker W.A. A new generalized connective tissue syndrome. Am J Dis Child 1966;112:225-8.
7. Delle Vedove A., Storbeck M., Heller R. et al. Biallelic loss of proprioception-related PIEZO2 causes muscular atrophy with perinatal respiratory distress, arthrogryposis, and scoliosis. Am J Hum Genet 2016;99(5):1206-16. PMID: 27843126. DOI: 10.1016/j.ajhg.2016.09.019.
8. Chesler A.T., Szczot M., Bharucha-Goebel D. et al. The role of Piezo2 in human mechanosensation. New Eng J Med 2016;375:1355-64. PMID: 27653382.
DOI: 10.1056/NEJMoa1602812.9.
9. Ranade S.S., Woo S.H., Dubin A.E. et al. Piezo2 is the major transducer of mechanical forces for touch sensation in mice. Nature 2014;516:121-5. PMID: 25471886. DOI: 10.1038/nature13980.
10. Woo S.H., Ranade S., Weyer A.D. et al. Piezo2 is required for Merkel-cell mechanotransduction. Nature 2014;509(7502):622-6.
DOI: 10.1038/nature13251.
11. Ikeda R., Cha M., Ling J. et al. Merkel cells transduce and encode tactile stimuli to drive abeta-afferent impulses. Cell 2014;157:664-75.
DOI: 10.1016/j.cell.2014.02.026.
12. Fang X-Z., Zhou T., Xu J-Q. et al. Structure, kinetic properties and biological function of mechanosensitive Piezo channels. Cell Biosci 2021;11(1):13. PMID: 33422128.
DOI: 10.1186/s13578-020-00522-z.
13. McMillin M.J., Beck A.E., Chong J.X.
et al. Mutations in PIEZO2 cause Gordon syndrome, Marden—Walker syndrome, and distal arthrogryposis type 5. Am J Hum Genet 2014;94(5):734-44. PMID: 24726473. DOI:10.1016/j.ajhg.2014.03.015.
14. Mahmud A.A., Nahid N.A., Nassif C.
et al. Loss of the proprioception and touch sensation channel PIEZO2 in siblings with a progressive form of contractures. Clin Genet 2017;91:470-5. PMID: 27607563. DOI: 10.1111/cge.12850.
15. Nonomura K., Woo S-H., Chang R.B. et al. Piezo2 senses airway stretch and mediates lung inflation-induced apnoea. Nature 2017;541:176-18.
PMID: 28002412. DOI: 10.1038/nature20793.
16. Ma Y., Zhao Y., Cai Z., Hao X. Mutations in PIEZO2 contribute to Gordon syndrome, Marden—Walker syndrome and distal arthrogryposis: A bioinformatics analysis of mechanisms. Exp Ther Med 2019;17:3518-24. PMID: 30988732. DOI: 10.3892/etm.2019.7381.
17. Haliloglu G., Becker K., Temucin C. et al. Recessive PIEZO2 stop mutation causes distal arthrogryposis with distal muscle weakness, scoliosis and proprioception defects. J Hum Genet 2016;15:1-5. PMID: 27974811.
DOI: 10.1038/jhg.2016.153.
Вклад авторов
Е.Л. Дадали, С.С. Никитин: обсуждение полученных данных, написание статьи; И.В. Канивец, О.Л. Миронович: получение данных для анализа; Т.В. Маркова: сбор клинико-генетических данных больных, написание статьи; А.Ф. Муртазина: редактирование статьи. Authors' contributions
E.L. Dadali, S.S. Nikitin: discussing the data received, writing the article; I.V. Kanivets, O.L. Mironovich: obtaining data for analysis;
T.V. Markova: collecting clinical and genetic data of the patients, writing the article; A.F. Murtazina: editing the article.
ORCID авторов / ORCID of authors
Е.Л. Дадали / E.L. Dadali: https://orcid/0000-0001-5602-2805 Т.В. Маркова / T.V. Markova: https://orcid.org/0000-0002-2672-6294 О.Л. Миронович / O.L. Mironovich: https://orcid.org/0000-0003-0351-1271 А.Ф. Муртазина / A.F. Murtazina: https://orcid.org/0000-0001-7023-7378 И.В. Канивец /I.V. Kanivets: http//orcid.org/0000-0001-5821-9783 С.С. Никитин / S.S. Nikitin: https://orcid.org/ 0000-0003-3292-2758
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Финансирование. Работа выполнена без спонсорской поддержки в рамках государственного задания Министерства науки и образования РФ. Financing. The work was performed without external funding, within the framework of the state assignment of the Ministry of Science and Education of the Russian Federation.
Соблюдение прав пациентов и правил биоэтики. Родители пациентов подписали информированное согласие на проведение исследований и публикацию полученных данных.
Compliance with patient rights and principles of bioethics. The parents of the patients signed an informed consent to conduct the studies and publish the data obtained.
Статья поступила: 18.01.2021. Принята к публикации: 15.04.2021. Article submitted: 18.01.2021. Accepted for publication: 15.04.2021.
