CC BY
60
Нервно-мышечные БОЛЕЗНИ
Neuromuscular DISEASES Оригинальные исследования
Клинико-генетические характеристики ранней эпилептической энцефалопатии II типа, обусловленной мутациями в гене SCN2A
Е.Л. Дадали1, 2, Ф.А. Коновалов3, И.А. Акимова1, А.А. Шарков3, 4, Г.Е. Руденская1, С.В. Михайлова2, С.А. Коростелев3
ФБГНУ«Медико-генетический научный центр»; Россия, 115478 Москва, ул. Москворечье, 1; 2ФГБОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России;
Россия, 117997Москва, ул. Островитянова, 1; 3ООО «Геномед»; Россия, 115093 Москва, Подольское шоссе, 8, корп. 5; 4Научно-исследовательский клинический институт педиатрии им. акад. Ю.Е. Вельтищева ФГБОУВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России;
Россия, 125412 Москва, ул. Талдомская, 2
Контакты: Ирина Алексеевна Акимова [email protected]
Введение. Описано большое количество моногенных заболеваний, в клинической картине которых наблюдаются судороги. Среди них особое место занимают ранние эпилептические энцефалопатии (РЭЭ) — генетически гетерогенная группа заболеваний, характеризующихся манифестацией судорог до 2-летнего возраста и тяжелым прогрессирующим течением. Кнастоящему времени идентифицированы 58 генетических вариантов РЭЭ.
Цель исследования — анализ частоты встречаемости и клинико-генетических характеристик РЭЭ II типа в выборке больных из популяции России, выявленных в результате секвенирования экзома нового поколения.
Материалы и методы. Выборка больных включала 67 детей (35 мальчиков и 32 девочки) в возрасте от 4 мес до 10 лет. Всем больным проводили неврологический осмотр по стандартной методике. Мониторинг видео-электроэнцефалографии (ЭЭГ) осуществляли в соответствии с Международной системой 10—20. Для магнитно-резонансной томографии головного мозга применяли аппараты c индукцией магнитного поля 1,5 и 3,0 Тл. Выявленные замены подтверждали секвенированием по Сэнгеру с использованием ДНК больных и их родителей.
Результаты. Были диагностированы 67пациентов с РЭЭ, 8 из которых имели каузативные мутации в гене SCN2A: p.Leu1611Pro (c.4832T>C), p.Cys728* (c.2184C>A), p.Arg607* (c.1819C>T), p.Val1325Ile (c.623T>C), p.Leu419Met (c.1255T>A), p.Asp1487Glu (c.4461C>A), p.Val208Ala (c.3973G>A), p.Gln1211Lys (c.3631G>A). Анализ родительской ДНК показал, что все мутации возникли de novo. На момент дебюта приступов все пациенты имели мультирегиональную эпилептиформную активность по данным ЭЭГ. Чаще у пациентов отмечались фокальные приступы, миоклонические приступы и эпилептические спазмы. У большинства больных (5/8) наблюдалась диффузная мышечная гипотония. У всех пациентов отмечалась выраженная умственная отсталость. Все пациенты получали более 2 схем терапии (включая гормональную терапию и кетогенную диету), однако полной ремиссии эпилепсии достичь не удалось. Участи пациентов зарегистрирована частичная положительная динамика при использовании гормональной терапии и блокаторов натриевых каналов. Разные мутации в гене SCN2A приводят к сходной клинической картине, но имеют различную функциональную значимость, что и определяет разную эффективность противоэпилептической терапии.
Заключение. Идентификация гена, мутации в котором приводят к возникновению РЭЭ, и дальнейшее изучение его функции очень важны в выборе терапевтического подхода к лечению эпилепсии.
Ключевые слова: ранняя эпилептическая энцефалопатия II типа, судороги, ген SCN2A
Для цитирования: Дадали Е.Л., Коновалов Ф.А., Акимова И.А. и др. Клинико-генетические характеристики ранней эпилептической энцефалопатии II типа, обусловленной мутациями в гене SCN2A. Нервно-мышечные болезни 2018;8(2):42—52.
DOI: 10.17650/2222-8721-2018-8-2-42-52
Early epileptic encephalopathy associated with SCN2A mutations: clinical and genetic description of eight novel patients
E.L. Dadali1,2, F.A. Konovalov3, I.A. Akimova1, A.A. Sharkov3 4, G.E. Rudenskaya1, S.V. Mikhaylova2, S.A. Korostelev3
1Research Center of Medical Genetics; 1 Moskvorech'e St., Moscow 115478, Russia;
2N.I. Pirogov Russian National Research Medical University, Ministry of Health of Russia; 1 Ostrovityanova St., Moscow 117997, Russia;
3Genomed; Build. 5, 8 Podol'skoe Shosse, Moscow 115093, Russia;
4 Yu.E. Veltischev Research and Clinical Institute of Pediatrics, N.I. Pirogov Russian National Research Medical University, Ministry of Health of Russia; 2 Taldomskaya St., Moscow 125412, Russia
Нервно-мышечные БОЛЕЗНИ
Оригинальные исследования Neuromuscular DISEASES
Background. A large number of single gene disorders with seizures in clinical picture has been described. Among them, a special place is held by early-onset epileptic encephalopathies (EEE) — a genetically diverse group of disorders characterized by manifestation of seizures in the first 2 years of life and .severe progressing course. Currently, 58 genetic variants of EEE has been identified.
The objective is to analyze the incidence, clinical and genetic characteristic of type II EEE in a sample of patients from Russia identified by whole exome sequencing using next generation sequencing.
Materials and methods. The patient sample included 67 children (35 boys and 32 girls) with ages varying from 4 months to 10 years. All patients underwent neurological examination using the standard techniques. Monitoring of electroencephalography (EEG) was performed in accordance with the International 10—20 system. For magnetic resonance imaging, tomographs with magnetic induction of 1.5 and 3.0 T were used. The identified changes were confirmed by Sanger sequencing using DNA from the patients and their parents. Results. In total, 67 patients with EEE were diagnosed, 8 of which had causational mutations in the SCN2A gene: p.Leu1611Pro (c.4832T>C), p.Cys728* (c.2184C>A), p.Arg607* (c.1819C>T), p.Val1325Ile (c.623T>C), p.Leu419Met (c.1255T>A), p.Asp1487Glu (c.4461C>A), p.Val208Ala (c.3973G>A), p.Gln1211Lys (c.3631G>A). Analysis of parent DNA had shown that all mutations appeared de novo. At the time of disease onset, all patients had multiregional epileptiform activity per EEG. Focal seizures, myoclonic seizures, and epileptic spasms were the most common types of seizures in the patients. The majority of patients (5/8) had diffuse muscular hypotonia. All patients had pronounced mental deficiency. All patients received more than 2 therapy regimens (including hormonal therapy and ketogenic diet) but full remission wasn't obtained. In some patients, partial positive dynamic was registered with hormonal therapy and sodium channel blockers. Various mutations in the SCN2A gene caused a similar clinical picture but had different functional significance which determined the effectiveness of anti-epileptic therapy.
Conclusion. Identification of the mutated genes causing EEE and further study of their function are important for selection of therapeutic approach to epilepsy treatment.
Key words: II type early epileptic encephalopathy, seizures, gene SCN2A
For citation: Dadali E.L., Konovalov F.A., Akimova I.A. et al. Early epileptic encephalopathy associated with SCN2A mutations: clinical and genetic description of eight novel patients. Nervno-myshechnye bolezni = Neuromuscular Diseases 2018;8(2):42—52.
Введение
Моногенные варианты ранних эпилептических энцефалопатий (РЭЭ) — генетически гетерогенная группа заболеваний, характеризующихся появлением эпилептических приступов с рождения до 2-летнего возраста, тяжелым, прогрессирующим течением, грубой задержкой психомоторного и речевого развития и резистентностью к противоэпилептическим препаратам. Судороги у больных РЭЭ в большинстве случаев возникают без видимой причины, при отсутствии структурных повреждений мозга, и их этиология длительное время оставалась неизученной. Преодолеть трудности диагностики удалось с внедрением в клиническую практику метода секвенирования экзома нового поколения. В результате использования этого метода к настоящему времени идентифицированы 65 генетических вариантов РЭЭ и их поиск продолжается. Показано, что 31 вариант наследуется аутосомно-доминантно, 27 — аутосомно-рецессивно, 3 — Х-сце-пленно-рецессивно, 3 — Х-сцепленно-доминантно и 1 — Х-сцепленно ограничено женским полом.
Белковые продукты генов, мутации в которых приводят к возникновению РЭЭ, экспрессируются в различных структурах центральной нервной системы (ЦНС) и выполняют разные функции: являются структурными белками коры головного мозга и гиппокампа, формируют потенциалчувствительные и лигандзави-симые каналы мембраны нейронов, осуществляют ферментный катализ, сигнальную трансдукцию, высвобождение медиаторов из синаптических пузырьков, участвуют в регуляции транскрипции, сплайсинга
и динамических процессах в микротрубочках в нейронах ЦНС и др.
В результате проведения секвенирования экзома в выборках больных с эпилепсией из различных популяций показано, что существенная роль в этиологии моногенных вариантов РЭЭ принадлежит гену SCN1A, мутации в котором приводят к возникновению VI типа этой группы заболеваний (синдрому Драве), характеристики которого описаны достаточно хорошо [1, 2]. Однако клинико-генетические особенности РЭЭ II типа, обусловленного мутациями в гене SCN2A, изучены недостаточно. Показано, что мутации в этом гене приводят к формированию 3 основных клинических фенотипов: доброкачественных неонатальных судорог, аутизма с умственной отсталостью и РЭЭ II типа [3—6]. Описаны также единичные больные с мутациями в гене SCN2A, страдающие шизофренией [7] и периодической атаксией [8]. К настоящему времени не обнаружено четких корреляций типа мутации в гене с особенностями клинических проявлений и течения заболеваний. Показано, что нонсенс или сплайсинговые мутации чаще встречаются у больных с умственной отсталостью, аутизмом и шизофренией, что позволяет предполагать гаплонедостаточность в качестве основного патогенетического механизма [9]. Обнаружено также, что некоторые мутации в гене SCN2A у больных с доброкачественными семейными судорогами обусловливают снижение экспрессии белка на мембране нейронов, что приводит к ослаблению функции ионных каналов, в то время как мутации, выявляемые
о >
00 s
о
у больных с РЭЭ II типа, усиливают функцию натриевого канала [10].
Цель исследования — анализ частоты встречаемости и клинико-генетических характеристик РЭЭ II типа в выборке больных из популяции России, выявленных в результате секвенирования экзома нового поколения.
Материалы и методы
Выборка больных РЭЭ, которые были диагностированы с помощью секвенирования экзома по панели из 560 генов, ответственных за возникновение моногенных заболеваний, сопровождающихся судорогами, включала 67 детей (35 мальчиков и 32 девочки) в возрасте от 4 мес до 10 лет. Всем больным проводили неврологический осмотр по стандартной методике.
Мониторинг видео-электроэнцефалографии (ЭЭГ) осуществляли в соответствии с Международной системой 10—20 с использованием электродных шапок или чашечковых электродов, которые крепили с помощью коллодиевого клея. Соответственно международной классификации ЭЭГ-паттернов интерикталь-ная эпилептиформная активность была разделена на регионарную, мультирегионарную, латерализован-ную и генерализованную. Для магнитно-резонансной томографии (МРТ) головного мозга использовали аппараты c индукцией магнитного поля 1,5 и 3,0 Тл, в части случаев по эпилептологическому протоколу [11]. Секвенирование экзома проводили на секве-наторе Illumina NextSeq 500 со средним покрытием не менее 70—100х с применением панели, включающей гены, мутации в которых ответственны за возникновение заболеваний и синдромов, сопровождающихся судорогами. Патогенность выявленных нуклеотидных замен оценивали согласно рекомендациям ACMG [12], в том числе с применением контрольных выборок («1000 геномов», ESP6500 и ExAC), программ предсказания и специализированных баз данных и подтверждали секвенированием по Сэнгеру с использованием ДНК больных и их родителей.
Результаты и обсуждение
В результате проведения секвенирования экзома больных с эпилептическими приступами нами выявлены 67 пациентов с типичными клиническими проявлениями РЭЭ и мутациями в генах, ответственных за возникновение заболеваний этой группы. У 8 (12 %) больных в возрасте 2—10 лет обнаружены мутации в гене SCN2A, что дало основание диагностировать РЭЭ II типа. Сходные данные о доле РЭЭ II типа в структуре этой группы заболеваний были получены N. Trump и соавт. в 2016 г., которые обнаружили 15 % больных с РЭЭ II типа в анализированной ими выборке [13]. Клинико-генетические характеристики пациентов с РЭЭ II типа представлены в таблице.
У наблюдаемых больных дебют приступов варьировал в широком возрастном диапазоне: с рождения
до 2 лет 9 мес. У 3 пациентов судороги возникли в первые 4 сут жизни, у 4 — в интервале от 11 мес до 2 лет 9 мес. У 7 больных первые приступы возникали без видимой причины и лишь у 1 больного они были спровоцированы повышением температуры тела после введения адсорбированной коклюшно-дифтерийно-столбнячной вакцины (АКДС).
Наиболее частыми приступами на момент дебюта эпилепсии были миоклонические (n = 3) и короткие фокальные тонические (n = 4), в 1 случае отмечались эпилептические спазмы. В дальнейшем у 4 пациентов выявлено присоединение новых типов приступов, включая асимметричные тонические приступы с версией головы и глаз, гемиклонические и асимметричные двусторонние клонические, гипомоторные приступы, эпилептические спазмы и миоклонии.
Эти результаты согласуются с данными других исследователей, наблюдавших полиморфные приступы у больных с мутациями в гене SCN2A [14—16].
Подробный фармакоанамнез известен у 6 больных. Хорошим эффектом относительно эпилептических спазмов обладала гормональная терапия — выраженное урежение приступов и временная ремиссия у 2 пациентов, еще у 2 больных наблюдалась аггравация генерализованных тонических приступов. Положительный эффект разной степени выраженности (преимущественно на фокальные приступы) на фоне терапии блокаторами натриевых каналов (карбамазепин, окскарбазепин, топирамат) имели 4 пациента, в 1 случае отмечалось ухудшение вплоть до эпилептического статуса на фоне введения окскарбазепина. На кето-генную диету был переведен 1 пациент с положительным эффектом в виде исчезновения фокальных приступов.
В литературе описано урежение приступов на фоне использования блокаторов натриевых каналов с наибольшим положительным эффектом от приема фенитоина [17]. Также есть единичные упоминания эффективности в отношении приступов антиаритмических препаратов, таких как мексилетин [18].
Возникновение судорог приводило к задержке темпов моторного и психоречевого развития. У большинства больных (5/8) наблюдалась диффузная мышечная гипотония, что согласуется с данными J. Liang и соавт. [19], которые обнаружили мышечную гипотонию у 92 % пациентов с РЭЭ II типа. При проведении МРТ головного мозга у 5 больных значимых структурных аномалий не выявлено. Лишь у 2 пациентов обнаружены неспецифические атрофические изменения вещества мозга, у 1 — признаки мезиального темпорального склероза.
При проведении секвенирования экзома выявлены 6 миссенс-мутаций и 2 нонсенс-мутации в гене SCN2A. Пять миссенс-мутаций V208A, L419M, V1325I, D1487Q, L1611P и 1 нонсенс-мутация Cys728* обнаружены впервые. Нонсенс-мутация c.Arg607*
Клинико-генетические характеристики больных ранней эпилептической энцефалопатией II типа Clinical and genetic characteristics ofpatients with early-onset epileptic encephalopathy type II
Мужской Male
Беременность на фоне
He описана, токсикоза, угрозы преры-
p.Leul611Pro, вания, лямблиоза, много- 1год4
с.4832Т>С водия, анемии мес
Not described, Pregnancy with toxicosis, 1 year
p.Leul611Pro, threatened miscarriage, 4 months
c.4832T>C giardiasis, polyhydramnios,
Генерализованные тонические Generalized tonic
Жен-2 с кий Female
Беременность на фоне токсикоза и отеков. Затяжные Не описана, роды с медикаментозной p.Cys728*, стимуляцией и оказанием с.2184С>А ручного пособия по Крис-Not described, теллеру p.Cys728*, Pregnancy with toxicosis and
c.2184C>A edema. Prolonged labor with drug stimulation and manual handling per Kristeller
1 год 2 мес
1 year
2 months
Генерализованные миоклонии Generalized myoclonus
(л
Эволюция типа приступов, ответ на лечение Степень задержки психомоторного развития, неврологический статус Данные MPT головного мозга
Evolution of seizure type in response to treatment Level of the delay in psychomotor development, neurological status
Учащение на фоне VPA. Increased frequency with VPA. Отсутствие динамики на фоне РВ. No dynamics with РВ. Учащение на фоне РВ + DEX. Increased frequency with РВ + DEX. Учащение на фоне РВ + ОХС. Increased frequency with РВ +ОХС. Учащение на фоне РВ + LVT Increased frequency with РВ +LTV. Учащение на фоне РВ + ТРМ + MPS. Increased frequency with РВ + ТРМ + MPS. Урежение на фоне CLZ. Decreased frequency with CLZ. Урежение на фоне CLZ + LMT Decreased frequency with CLZ + LMT. Урежение на фоне CLZ + LMT + CBZ. Decreased frequency with CLZ + LMT + CBZ. Урежение на фоне CLZ + LMT + CBZ + DEX.
Decreased frequency with CLZ + LMT + CBZ + DEX.
Урежение на фоне CLZ + LMT + CBZ Decreased frequency with CLZ + LMT + CBZ
Выраженная; диффузная гипотония, стереотипные движения в кистях Pronounced; diffuse hypotonia, stereotypical hand movements
Диффузные атрофические изменения вещества мозга Diffuse atrophic brain matter changes
Миоклонические, атонические и ночные генерализованные тонико-клони-ческие на фоне VPA + CLZ + CLB + РВ + АСТН.
Myoclonic, atonic, and night-time generalized tonic-clonic with VPA + CLZ + CLB + PB + ACTH.
Урежение на фоне VPA + CLZ + CLB Decreased frequency with VPA + CLZ + CLB
Выраженная; диффузная гипотония Pronounced; diffuse hypotonia
Норма Normal
TOM8 VOL.8
2'2018
ON
Перинатальный анамнез
Perinatal history
Возраст дебюта болезни
Женский Female
Описана, p.Arg607*, С.18190Т
Described, p.Arg607*, С.18190Т
Беременность на фоне хронической внутриутробной гипоксии плода Pregnancy with chronic prenatal hypoxia
2 года 9 мес 2 years 9 months
Фебриль-но-ассоци-ированный миокло-нический приступ Febrile myoclonus
Женский Female
Беременность на фоне хронического пиелонефрита Не описана, и угрозы прерывания. Роды p.Vall325Ile, преждевременные само-с.623Т>С произвольные на 36-й не-Not described, деле гестации p.Vall325Ile, Pregnancy with chronic pyelone-c.623T>C pliritis and threatened miscar-
riage. Preterm spontaneous delivery at week 36 of gestation
11-e сутки жизни Day 11 since birth
Тонические Tonic
Женский Female
He описана,
p.Leu419Met,
с.1255Т>А
Not described,
p.Leu419Met,
с.1255Т>А
Роды на 37-й неделе с преждевременным излитием околоплодных вод. С рождения аспирацион-ная пневмония и мышечная гипотония Labor at week 37 with premature discharge of amniotic fluid. Aspiration pneumonia and muscle hypotonia since birth
3-й сутки жизни Day 3 since birth
Фокальные тонические Focal tonic
ТОМ8 VOL.8
2'2018
Продолжение таблицы Continuation of table
Эволюция типа приступов, ответ на лечение Степень задержки психомоторного развития, неврологический статус Данные MPT головного мозга
Evolution of seizure type in response to treatment Level of the delay in psychomotor development, neurological status
Генерализованные тонико-клони-ческие на фоне VPA + CBZ + LVT + ТРМ + CLZ.
Generalized tonic-clonic with VPA + CBZ + LVT + TPM + CLZ.
Учащение и появление фокальных приступов с нарушением осознанности, с переходом в билатеральный то-нико-клонический приступ, статусное течение на фоне ОХС Increased frequency and focal seizures with affected consciousness, transition to bilateral tonic-clonic seizure, status course with OXC
Серийные спазмы, фрагментарные миоклонические, асимметричные тонические спазмы с апноэ и тонические с версией головы и глаз вправо на фоне VPA.
Serial spasms, fragmentai myoclonic, asymmetric tonic spasms with apnea and tonic with head and eye version to the right with VPA. Кратковременная ремиссия на фоне MPS.
Short-term remission with MPS. Купирование фокальных приступов на фоне кетогенной диеты + VPA Relief of focal seizures withketogenic diet + VPA
Выраженная; диффузная гипотония, дистония, патологические рефлексы (Бабин-ского и Россо-лимо)
Pronounced; diffuse hypotonia, dystonia, pathological reflexes (Babinski and Ros-solirno)
Диффузная корково-подкорковая субатрофия больших полушарий Diffuse cortico-subcortical subat-rophy of theObrain hemispheres
Выраженная; гипотония мышц туловища, дистония в конечностях Pronounced; torso muscle hypotonia, dystonia in the extremities
Норма Normal
Нет данных No data
Выраженная; диффузная гипотония, сухожильные рефлексы с рук ослаблены Pronounced; diffuse hypotonia, tendon reflexes in arms
Норма Normal
Окончание таблицы End of labte
Перинатальный анамнез
Perinatal history
Мужской Male
Мужской Male
He описана, p.Aspl487Glu, с.4461 OA Not described, p.Aspl487Glu, C.44610A
He описана,
p.Val208Ala,
c.3973G>A
Not described,
p.Val208Ala,
c.3973G>A
Женский Female
Описана,
p.Glnl211Lys,
c.3631G>A
Described,
p.Glnl211Lys,
c.3631G>A
He отягощен Not affected
Возраст дебюта болезни
Семиотика приступов на момент дебюта
Беременность на фоне гипотонии, двусторонней пиелоэктазии, уреаплаз-моза, нарушения маточно-плацентарного кровотока I степени
Pregnancy with hypotonia, bilateral pyelectasis, Ureaplasma infection, grade I disorder of uteroplacental blood flow
Беременность на фоне угрозы прерывания, анемии, бронхита, гестоза. Роды экстренным кесаревым сечением в связи со слабостью родовой деятельности. Зеленые околоплодные воды. С рождения на искусственном вскармливании в связи с гипотонией Pregnancy with threatened miscarriage, anemia, bronchitis, toxemia. Emergency caesarian section due to stalled labor. Green amniotic fluid. Formula feeding since birth due to hypotonia
4-е сутки жизни Day 4 since birth
Тонические Tonic
С рождения Since birth
Инфантильные спазмы Infantile spasms
Эволюция типа приступов, ответ на лечение
Evolution of seizure type in response to treatment
Учащение генерализованных тонических приступов с развитием эпилептического статуса и присоединение серийных инфантильных спазмов и миоклоний на фоне VPA + LVT. Increased frequency of generalized tonic seizures with evolution of epileptic status and addition of serial infantile spasms and myoclonus with VPA + LVT. Учащение генерализованных и серийных инфантильных спазмов, урежение миоклонии на фоне VPA + PB + DEX Increased frequency of generalized and serial infantile spasms, decreased frequency of myoclonus with VPA + PB + DEX *
Без динамики на фоне VPA + DEX. No dynamics with VPA + DEX. Урежение на фоне DEX + OXC Decreased frequency with DEX + OXC
11 мес Миоклонии Нет данных 11 months Myoclonus No data
Степень задержки психомоторного развития, неврологический статус
Level of the delay in psychomotor development, neurological status
Выраженная; диффузная гипотония
Pronounced; diffuse hypotonia
Данные MPT головного мозга
Brain MRI data
Признаки левостороннего мезиального темпорального склероза Signs of left-side mesial temporal sclerosis
Выраженная; гипертонус мышц, больше нижних конечностей, клонусы стоп, рефлекс Бабинского с 2 сторон, нистагм Pronounced; muscle hypertonia, predominantly of the legs, feet clonus, Babinski reflex on 2 sides, nystagmus
Выраженная; диффузная гипотония
Pronounced; diffuse hypotonia
Норма Normal
Норма Normal
Примечание. MPT — магнитно-резонансная томография; VPA — вальпроевая кислота; PB — фенобарбитал, бензобарбитал; DEX— дексаметазон; ОХС — окскарбазепин; LVT — леветирацетам; ТРМ — топирамат; MPS — метилпреднизолон; CLZ — клоназепам; LMT — ламотриджин; CBZ— карбамазепин; CLB — клобазам; АСТН—
тетракозактид.
Note. МЫ— magnetic resonance imaging; VPA — valporate; PB — phenobarbita!, benzobarbita!; DEX — dexamethasone; OXC— oxcarbazepine; LVT — levetiracetam; TPM — topiramate; MPS — methylprednisolone; CLZ — clonazepam; LMT — lamotrigine; CBZ — carbamazepine; CLB — clobazam; ACTH — tetracosactide.
-j
TOM8 VOL.8
2'2018
о >
00 s
о
была идентифицирована T. Wang и соавт. при секвени-ровании экзомов большой выборки пациентов из Китая с диагнозом «аутизм», однако особенности клинических проявлений больного авторами не представлены [5]. Еще 1 мутация Gln1211Lys была описана I. Ogiwara и соавт. [20] у пациента с РЭЭ, у которого клинические проявления в значительной степени сходны с таковыми у наблюдаемой нами больной. При анализе клинических характеристик наших пациентов с мутациями, нарушающими аминокислотную последовательность различных белковых доменов, не выявлено значимых различий в типе и частоте приступов, особенности клинических проявлений, тяжести течения заболевания и терапевтической эффективности различных противоэпилептических препаратов у больных с различными типами мутаций (миссенс и нонсенс) и их локализацией. Также не обнаружено значимых различий в характере судорог и тяжести течения заболевания у больных с манифестацией судорог в периоде новоро-жденности и в более старшем возрасте.
При оценке влияния выявленных нами мутаций на функцию натриевого канала проведен анализ локализации аминокислотных замен в белковых доменах. Показано, что 2 из вновь выявленных миссенс-мута-ций нарушают аминокислотную последовательность трансмембранных а-спиралей 1-го и 1 мутация — 3-го белкового домена. Одна нонсенс-мутация расположена в интрацеллюлярной петле, связывающей 1-й и 2-й домены, 1 миссенс-мутация — в интрацеллюлярной петле, связывающей 3-й и 4-й домены, и 1 мутация — в экстрацеллюлярной петле между 3-й и 4-й трансмембранными а-спиралями 4-го домена (см. рисунок).
Для проведения сравнительного анализа особенностей клинических проявлений пациентов с мутациями, нарушающими аминокислотную последовательность
различных доменов, представляем клинико-генетиче-ские характеристики 2 больных с нарушениями функции 1-го и 4-го доменов белка.
Клинический случай 1
Пациентка, 2 лет, — единственный ребенок в семье. Родители здоровы, в родстве не состоят. Девочка родилась от 1-й беременности, протекавшей на фоне угрозы прерывания с Iтриместра, преждевременных самопроизвольных родов в головном предлежании на 36-й неделе гестации. Оценка по шкале Апгар 7/8 баллов. С 3-х суток жизни отмечалось повышение уровня билирубина, по поводу чего проводилась фототерапия. На 11-е сутки жизни возникли судороги в виде серийных вздрагиваний, фрагментарных миоклонических приступов, ассиме-тричных тонических спазмов, апноэ до 6 с и тонических судорог с поворотом головы и глаз вправо, по поводу которых был назначен препарат вальпроевой кислоты без отчетливого терапевтического эффекта. При проведении МРТголовного мозга значимой патологии не выявлено. При выполнении видео-ЭЭГ-мониторинга зарегистрирована генерализованная эпилептическая активность в виде высокоамплитудных разрядов медленных волн, спайков, комплексов «острая — медленная волна», сменяющихся фазами выраженного угнетения фоновой активности с интервалами 5—10 с (с формированием ЭЭГ-паттерна «вспышка — подавление»). В целях купирования приступов ребенку проводилось различное лечение: леветирацетам, фенобарбитал, метилпредни-золон, пиридоксин, клобазам, вигабатрин, топирамат, окскарбазепин, этосуксимид. На фоне терапии вальпро-евой кислотой и кетогенной диеты отмечался положительный эффект в виде исчезновения фокальных приступов, однако полной ремиссии в отношении остальных типов приступов достичь не удалось.
Схематичное расположение аминокислотных замен в белке SCN2A, выявленных у наблюдаемых пациентов с ранней эпилептической энцефалопатией II типа
Diagram of amino acid changes in the SCN2A protein identified in the patients with early-onset epileptic encephalopathy type II under observation
При осмотре ребенка в возрасте 2 лет выявлена грубая задержка темпов психомоторного и речевого развития. Пациентка не удерживала голову в вертикальном положении, самостоятельно не садилась и не переворачивалась. Речь отсутствовала. Отмечались деформация черепа в виде брахицефалии и стигмы дизэмбриогенеза: низко расположенные ушные раковины, массивные приросшие мочки ушей, короткий, вздернутый нос, олигодонтия. У ребенка наблюдались диффузная мышечная гипотония, угнетение сухожильных рефлексов с рук, периодически возникали дистонические позы в руках. Ребенок не фиксировал взгляд, не реагировал на обращенную речь. Экспрессивная речь отсутствовала. Навыки опрятности и самообслуживания не были сформированы. На основании анамнеза, клинического осмотра и результатов обследования предполагалось наличие одного из моногенных вариантов РЭЭ.
Для уточнения диагноза пациентке проведено секве-нирование экзома по панели «Наследственные эпилепсии», в результате которого выявлена ранее не описанная гетерозиготная мутация в экзоне 5 гена SCN2A c.23T>C (p. Val208Ala). При верификации мутации прямым секве-нированием по Сэнгеру наличие мутации у ребенка было подтверждено. У родителей данной мутации не обнаружено, что свидетельствовало о ее происхождении de novo. Отсутствие варианта у родителей пробанда и соответствие клинической картины больной клинике РЭЭ позволили считать выявленную нуклеотидную замену патогенной и рассматривать ее в качестве причины заболевания у пациентки.
Необходимо отметить, что мутацию в том же кодоне, но с заменой валина на глютаминовую кислоту, обнаружили J.R. Lemke и соавт. в 2012 г. [21]. Однако, в отличие от нашей больной, клинические критерии которой соответствовали РЭЭ II типа, в наблюдаемой авторами семье у членов 3 поколений диагностированы доброкачественные семейные судороги, которые возникали в первые месяцы жизни и самопроизвольно прекращались к возрасту 1 года. Возникновение различных фе-нотипических проявлений при одной и той же мутации или мутаций в том же нуклеотиде, но приводящих к замене на другую аминокислоту в полипептидной цепи, было показано другими авторами [19, 21]. Например, аминокислотная замена R1882Q обусловливала возникновение у больных умственной отсталости, не сопровождавшейся судорогами, а замена R1882G выявлена у больных с доброкачественными семейными судорогами. Предполагается, что причина того, что идентичные мутации приводят к возникновению различных заболеваний, связана с существованием генов-модификаторов [19].
Клинический случай 2
Пациент, 5 лет, — единственный ребенок в семье. Родители здоровы, в родстве не состоят. Мальчик родился от 2-й беременности (1-я — замершая
беременность на 6-7-й неделе гестации), протекавшей на фоне угрозы прерывания, токсикоза, лямблиоза, мно-говодия, анемии. Роды произошли в срок путем кесарева сечения в связи с преэклампсией и слабостью родовой деятельности. Мальчик при рождении имел массу тела 4020 г, длину 53 см, оценку по шкале Апгар 7/8 баллов. До 5 мес ребенок развивался по возрасту, затем отмечалась темповая задержка: садиться начал в 1 год, к этому же времени говорил 1 слово. В 5мес на следующий день после 2-й прививки АКДС на фоне повышения температуры тела до субфебрильных значений появились вялость и сонливость. С этого возраста родители стали отмечать, что ребенок перестал приобретать моторные навыки, стал плаксивым и у него появились стереотипии в виде покачивания головой из стороны в сторону и мио-клонии в кистях. В10 мес родители обратились к неврологу в связи с отставанием в моторном развитии и возникшим страбизмом. Ребенок получал курс ноотропных препаратов, физиотерапевтическое лечение и массаж. С возраста 1 года появились новые стереотипии в виде хлопания в ладоши и возникли инфантильные спазмы. В возрасте 1 года и 4 мес на фоне диспептических явлений возник первый генерализованный тонический приступ длительностью до 30 с. Ребенок был госпитализирован в стационар, где приступ повторился. Такие приступы впоследствии повторялись с частотой от 10 раз в сутки до 1 приступа в несколько дней. Постепенно ребенок начал утрачивать приобретенные навыки — перестал говорить и интересоваться игрушками. При проведении МРТ головного мозга отмечались диффузные атрофические изменения вещества мозга: атро-фическая вентрикуломегалия S>D при компенсированной ликвородинамике. При проведении ЭЭГ регистрировалась региональная эпилептиформная активность в левой ви-сочно-лобной области в виде нерегулярных комплексов «пик—волна», «острая—медленная волна». В течение жизни ребенку проводилась терапия без выраженного эффекта с использованием препаратов вальпроевой кислоты, фенобарбитала, дексаметазона, оскарба-зепина, левитирацетама, топирамата, метилпред-низолона, клоназепама, ламотриджина и карбамазе-пина.
На момент осмотра пациент голову держит, самостоятельно садится, не ходит, экспрессивная речь отсутствует, обращенную речь не понимает. Выявлены диффузная мышечная гипотония, сухожильная гипореф-лексия и отсутствие фиксации взгляда. Полиморфные приступы возникали с частотой 2—3раза в день. На основании анамнеза, клинического осмотра, результатов проведенных обследований и отсутствия терапевтического эффекта при назначении противоэпилептических препаратов предполагалось наличие одного из моногенных вариантов РЭЭ.
Для уточнения диагноза ребенку проведено секвени-рование экзома, в результате которого выявлена ранее не описанная гетерозиготная мутация в экзоне 26 гена
о >
00
S о
о >
00
S о
SCN2A с.4832Т>С (р.£еи16ПРго). Отсутствие мутации у родителей пробанда и соответствие его клинической картины РЭЭ позволили отнести вариант с.4832Т>С к категории «патогенный» и считать его причиной заболевания у пациента.
Заключение
Мутации в гене SCN2A приводят к возникновению широкого спектра неврологических симптомов, в том числе доброкачественных семейных судорог, РЭЭ II типа, аутизма, умственной отсталости и некоторых форм шизофрении, что объясняется важностью белкового продукта для функционирования нервной системы в постнатальном периоде, а также формирования структуры нейронов коры головного мозга в эмбриональном периоде. РЭЭ II типа — один из наиболее частых аллельных вариантов, обусловленных мутациями в гене SCN2A. Показано, что не менее 36 % мутаций в этом гене приводят к формированию полиморфных, фармакорезистентных эпилептических приступов, выраженной задержке темпов моторного и психоречевого развития в младенческом и раннем детском возрасте [10]. Ген содержит 26 экзонов и кодирует а2-субъ-единицу вольтажзависимого натриевого канала. Показано, что а-субъединица состоит примерно из 2000 аминокислотных остатков, формирующих 4 гомологичных домена, каждый из которых включает 6 трансмембранных спиралей [22]. Белок экспрессиру-ется в аксонах возбуждающих вставочных нейронов коры головного мозга, обеспечивающих передачу информации внутри ЦНС с афферентных нейронов на эфферентные. Располагаясь в начальном сегменте таких аксонов, натриевый канал участвует в формировании потенциала действия на мембране нейрона [22, 23]. Нарушение функционирования канала в постна-тальном периоде приводит к изменению баланса между процессами возбуждения и торможения и возникновению эпилептического приступа. К настоящему времени описана 221 мутация в гене SCN2A. Основное количество мутаций — 166 — представлено миссенс-заменами, 15 мутаций приводят к образованию терминирующего кодона, 10 — нарушают функционирование сайтов сплайсинга и 7 — являются внутригенными де-лециями, приводящими к сдвигу рамки считывания. Остальные 23 мутации — крупные делеции, дупликации и инсерции в области локуса гена SCN2A на хромосоме 2q24.2-q24.3. Четких корреляций типа мутации с особенностью фенотипических проявлений не выявлено. Показано, что к возникновению доброкачественных
семейных судорог раннего возраста и РЭЭ II типа наиболее часто приводят миссенс-мутации, а у больных с аутизмом и интеллектуальной недостаточностью преимущественно обнаруживаются нонсенс и сплай-синговые мутации. Считается, что основным патогенетическим механизмом заболеваний, обусловленных миссенс-мутациями в гене SCN2A, является замедление инактивации ионного канала, приводящее к возникновению непрерывного тока натрия внутрь клетки, вызывая гипервозбудимость нейронов и, как следствие, появление приступа. Нонсенс-мутации и мутации, сдвигающие рамку считывания, обусловливают гапло-недостаточность, что приводит к нарушению формирования структуры нейронов в эмбриогенезе и формированию интеллектуального дефицита [10, 24]. Однако при проведении функционального анализа некоторых миссенс-мутаций, обнаруженных у больных РЭЭ II типа, показано различное влияние разных нуклеотидных замен на функционирование натриевых каналов. Так, некоторые из них приводят к усилению функций канала, вызывая его длительное открытие, в то время как другие препятствуют открытию натриевых каналов, замедляя поляризацию мембраны нейронов коры головного мозга. Эта информация оказывается полезной при выборе тактики лечения больных с различными мутациями в гене SCN2A [10]. Противоэпилептические препараты, являющиеся блокаторами натриевых каналов, оказываются эффективными только при мутациях, приводящих к усилению функции ионных каналов, в то время как при мутациях, оказывающих блокирующий эффект, они не эффективны. К сожалению, до настоящего времени функциональная значимость различных мутаций не определена. Имеются лишь единичные работы, посвященные анализу влияния различных мутаций на процессы ре- и деполяризации мембраны нейронов. Так, в работе М. 'МЬИГ и соавт. показано, что мутации V423L и F597L в гене SCN2A обусловливают усиление функции натриевого канала, в то время как мутации G899S и F1622S приводят к блокированию функции канала и снижению возбудимости нейронов коры головного мозга [10].
Таким образом, идентификация гена, мутации в котором приводят к возникновению РЭЭ, и проводимое в последние несколько лет интенсивное изучение влияния различных мутаций на функционирование ионных каналов окажут существенную помощь врачу-эпилептологу при выборе лекарственного препарата, направленного на коррекцию приступов.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
1. Gambardella A., Marini C. Clinical spectrum of SCN1A mutations. Epilepsia 2009;50(Suppl 5):20-3.
DOI: 10.1111/j.1528-1167.2009.02115.x. PMID: 19469841.
2. Brunklaus A., Ellis R., Reavey E. et al. Prognostic, clinical and demographic features in SCN1A mutation-positive Dravet syndrome. Brain 2012;135(Pt 8):2329-36. DOI: 10.1093/brain/aws151.
PMID: 22719002.
3. Herlenius E., Heron S.E., Grinton B.E.
et al. SCN2A mutations and benign familial neonatalinfantile seizures: the phenotypic spectrum. Epilepsia 2007;48(6):1138-42. DOI: 10.1111/j.1528-1167.2007.01049.x. PMID: 17386050.
4. Nakamura K., Kato M., Osaka H. et al. Clinical spectrum of SCN2A mutations expanding to Ohtahara syndrome. Neurology 2013;81(11):992-8. DOI: 10.1212/ WNL.0b013e3182a43e57.
PMID: 23935176.
5. Wang T., Guo H., Xiong B. et al. De novo genic mutations among a Chinese autism spectrum disorder cohort. Nat Commun 2016;7:13316. DOI: 10.1038/ncom-ms13316. PMID: 27824329.
6. Chen C.P., Lin S.P., Chern S.R. et al. Ar-ray-CGH detection of a de novo 2.8 Mb deletion in 2q24.2-q24.3 in a girl with autistic features and developmental delay. Eur J Med Genet 2010;53(4):217-20. DOI: 10.1016/j.ejmg.2010.03.006. PMID: 20346423.
7. Carroll L.S., Woolf R., Ibrahim Y. et al. Mutation screening of SCN2A in schizophrenia and identification of a novel loss-of-function mutation. Psychiatr Genet 2016;26(2):60-5. DOI: 10.1097/ YPG.0000000000000110.
PMID: 26555645.
8. Leach E.L., van Karnebeek C.D., Townsend K.N. et al. Episodic ataxia associated with a de novo SCN2A mutation. Eur J Paediatr Neurol 2016;20(5):772-6. DOI: 10.1016/j.ejpn.2016.05.020. PMID: 27328862.
9. Li J., Cai T., Jiang Y. et al. Genes with de novo mutations are shared by four neuropsychiatrie disorders discovered from NP de novo database. Mol Psychiatry 2016;21(2):290-7. DOI: 10.1038/ mp.2015.40. PMID: 25849321.
10. Wolff M., Johannesen K.M., Hedrich U.B.S. et al. Genetic and phenotypic heterogeneity suggest therapeutic implications
in SCN2A-related disorders. Brain 2017;140(5):1316-36. DOI: 10.1093/ brain/awx054. PMID: 28379373.
11. Chugani H. Neuroimaging in Epilepsy. Oxford Scholarship Online, 2011. Pp. 272.
12. Rehm H.L., Bale S.J., Bayrak-Toydemir P. et al. ACMG clinical laboratory standards for next-generation sequencing. Genet Med 2013;15(9):733-47. DOI: 10.1038/ gim.2013.92. PMID: 23887774.
13. Trump N., McTague A., Brittain H. et al. Improving diagnosis and broadening the phenotypes in early-onset seizure and severe developmental delay disorders through gene panel analysis. J Med Genet 2016;53(5):310-17. DOI: 10.1136/jmed-genet-2015-103263. PMID: 26993267.
14. Saitoh M., Ishii A., Ihara Y. et al. Missense mutations in sodium channel SCN1A and SCN2A predispose children to encephalopathy with severe febrile seizures. Epilepsy Res 2015;117:1-6. DOI: 10.1016/j.eplepsyres.2015.08.001. PMID: 26311622.
15. Dhamija R., Wirrell E., Falcao G. et al. Novel de novo SCN2A mutation in a child with migrating focal seizures of infancy. Pediatr Neurol 2013;49(6):486-8. DOI: 10.1136/jmedgenet-2015-103508. PMID: 23988467.
16. Sundaram S.K., Chugani H.T., Tiwari V.N., Huq A.H. SCN2A mutation is associated with infantile spasms and bitemporal glucose hypometabolism. Pediatr Neurol 2013;49(1):46-9. DOI: 10.1016/j.pediatr-neurol.2013.03.002. PMID: 23827426.
17. Howell K.B., McMahon J.M., Carvill G.L. et al. SCN2A encephalopathy: a major cause of epilepsy of infancy with migrating
focal seizures. Neurology 2015;85(11):958-66. DOI: 10.1212/ WNL.0000000000001926. PMID: 26291284.
18. Foster LA., Johnson M.R., MacDonald J.T. et al. Infantile epileptic encephalopathy associated with SCN2A mutation responsive to oral mexiletine. Pediatric Neurology 2017; 66: 108-11. PMID: 27867041. DOI: 10.1016/j.pediatrneu-rol.2016.10.008.
19. Liang J., Wang J., Yang M. et al. The therapeutic implication of a novel SCN2A mutation associated early-onset epileptic encephalopathy with Rett-like features. Brain Dev 2017;39(10):877-81.
DOI: 10.1016/j.braindev.2017.06.003. PMID: 28709814.
20. Ogiwara I., Ito K., Sawaishi Y. et al.
De novo mutations of voltage-gated sodium channel alphaII gene SCN2A in intractable epilepsies. Neurology 2009;73(13):1046-53. DOI: 10.1212/WNL.0b013e3181b9cebc. PMID: 19786696.
21. Lemke J.R., Riesch E., Scheurenbrand T. et al. Targeted next generation sequencing as a diagnostic tool in epileptic disorders. Epilepsia 2012;53(8):1387-98.
DOI: 10.1111/j.1528-1167.2012.03516.x. PMID: 22612257.
22. Catterall W.A. Structure and function of voltage-gated sodium channels at atomic resolution. Exp Physiol 2014;99(1): 35-51. DOI: 10.1113/expphysi-ol.2013.071969. PMID: 24097157.
23. Boiko T., Van Wart A., Caldwell J.H. et al. Functional specialization of the axon initial segment by isoform-specific sodium channel targeting. J Neurosci 2003;23(6):2306-13. DOI: 10.1523/ JNEUROSCI.23-06-02306.2003. PMID: 12657689.
24. Shi X., Yasumoto S., Kurahashi H. et al. Clinical spectrum of SCN2A mutations. Brain Dev 2012;34(7):541-5.
DOI: 10.1016/j.braindev.2011.09.016. PMID: 22029951.
о >
00 s
о
Вклад авторов
Е.Л. Дадали: разработка дизайна исследования, обзор публикаций по теме статьи; Ф.А. Коновалов: анализ полученных данных;
И.А. Акимова: обзор публикаций по теме статьи, написание текста рукописи; А.А. Шарков: получение данных для анализа, написание текста рукописи; Г.Е. Руденская: получение данных для анализа, анализ полученных данных; С.В. Михайлова: получение данных для анализа, обзор публикаций по теме статьи; С.А. Коростелев: получение данных для анализа. Authors' contributions
E.L. Dadali: developing the research design, reviewing of publications of the article's theme;
F.A. Konovalov: analysis of the obtained data;
I.A. Akimova: reviewing of publications of the article's theme, article writing;
Нервно-мышечные БОЛЕЗНИ
Neuromuscular DISEASES Оригинальные исследования
o A.A. Sharkov: obtaining data for analysis, article writing; oo G.E. Rudenskaya: obtaining data for analysis, analysis of the obtained data; o S.V. Mikhaylova: obtaining data for analysis, reviewing of publications of the article's theme; S.A. Korostelev: obtaining data for analysis.
ORCID авторов
Е.Л. Дадали: https://orcid.org/0000-0001-5602-2805 Ф.А. Коновалов: https://orcid.org/0000-0001-6414-436X И.А. Акимова: https://orcid.org/0000-0002-9092-6581 А.А. Шарков: https://orcid.org/0000-0002-0980-2638 Г.Е. Руденская: https://orcid.org/0000-0002-8949-0581 С.А. Коростелев: https://orcid.org/0000-0002-3816-8031 ORCID of authors
E.L. Dadali: https://orcid.org/0000-0001-5602-2805
F.A. Konovalov: https://orcid.org/0000-0001-6414-436X I.A. Akimova: https://orcid.org/0000-0002-9092-6581 A.A. Sharkov: https://orcid.org/0000-0002-0980-2638
G.E. Rudenskaya: https://orcid.org/0000-0002-8949-0581 S.A. Korostelev: https://orcid.org/0000-0002-3816-8031
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Финансирование. Исследование проведено без спонсорской поддержки. Financing. The study was performed without external funding.
Информированное согласие. Родители пациентов подписали информированное согласие на участие детей в исследовании.
Informed consent. There is given the parental informed consent to the children's participation in the study.
Статья поступила: 12.02.2018. Принята к публикации: 07.06.2018. Article received: 12.02.2018. Accepted for publication: 07.06.2018.
