CC BY
355
Роль молекулярной генетики в диагностике и лечении эндокринных заболеваний. Краткая характеристика моногенных форм наследственных эндокринопатий, диагностированных в ФГУ ЭНЦ за 15-летний период (1996—2010)
Д.м.н. А.Н. ТЮЛЬПАКОВ
The role of molecular genetics in diagnostics and treatment of endocrine diseases. Brief characteristic of monogenic forms of hereditary endocrinopathies diagnosed in Endocrinological Research Centre during the 15 year period (1996—2010)
A.N. TYULPAKOV
ФГУ Эндокринологический научный центр Минздравсоцразвития Российской Федерации, Москва
Представлено краткое обобщение случаев моногенных наследственных эндокринопатий, верифицированных в ФГУ ЭНЦ за последние 15 лет. Приведенные данные основаны на результатах анализа 36 различных генов, ассоциированных с эндокринной патологией. Среди представленных нозологий различные наследственные формы гипопитуитаризма, нарушения биосинтеза стероидных гормонов, нарушения формирования пола, моногенные формы сахарного диабета, эндокринные опухоли и другие заболевания. Обсуждается значение молекулярно-генетических исследований для диагностики, лечения и профилактики эндокринопатий.
Ключевые слова: гены, молекулярная диагностика, моногенные заболевания, гормоны, рецепторы, факторы транскрипции.
Recent years have witnessed great progress in molecular genetics leading to impressive breakthroughs in medical sciences at large and in endocrinology in particular. The objective of the present article is to summarize information on the cases of monogenic hereditary endocrinopathies verified in the Endocrinological Research Centre during the 15 year period (1996—2010). These data are based on the analysis of 36 different genes associated with endocrine pathologies, such as hereditary forms of hypopytuitarism, disturbances of steroid hormone biosynthesis, abnormal gender formation, monogenic forms of diabetes mel-litus, endocrine tumours, etc. The importance of molecular-genetic investigations for the treatment and prevention of endocrine diseases is discussed.
Key words: genes, molecular diagnostics, monogenic diseases, hormones, receptors, transcription factors.
Эндокринология по праву признана одной из основополагающих дисциплин клинической и фундаментальной медицины. Гормоны, реализуя свой биологический эффект через эндокринные, пара- и аутокринные механизмы, выполняют ведущую роль в регуляции всех органов и систем живого организма, задействованы в процессах опухолевого роста, эмбриогенеза и старения.
В последние годы благодаря успехам молекулярной генетики к которым, безусловно, следует отнести и расшифровку генома человека, отмечен колоссальный прогресс медицинской науки в целом, и особенно эндокринологии. Повсеместное внедрение в фундаментальную и клиническую медицину современных достижений генетики и молекулярной биологии значительно изменило наши представления об этиопатогенезе и, как следствие, возможности диагностики, лечения и профилактики многих заболеваний. В эндокринной системе гены имеют
© А.Н. Тюльпаков, 2011
отношение к реализации разнообразных функций, кодируя белковые гормоны, рецепторы, ферменты биосинтеза стероидов, молекулы внутриклеточного сигналинга, транспортные белки, ионные каналы, факторы транскрипции и другие молекулы. В настоящее время известно, что многие эндокринные заболевания имеют наследственную природу, ассоциируясь с дефектом какого-то определенного гена или характеризуясь полигенным типом наследования. Наиболее значимые успехи достигнуты в диагностике и лечении моногенных эндокринных заболеваний.
В данной работе представлено краткое обобщение случаев моногенных наследственных эндо-кринопатий, верифицированных в ФГУ ЭНЦ за последние 15 лет. Выявленные нами заболевания объединены по группам генов, исходя из структуры и биологической функции кодируемых ими белковых молекул.
e-mail: [email protected]
Среди эндокринных заболеваний, ассоциированных с дефектами генов, кодирующих белковые прогормоны , наиболее распространенными являются дефекты гена GH1, который кодирует прогормон СТГ (табл. 1). Фенотипически заболевание характеризуется выраженной низкорослостью, обусловленной изолированным дефицитом СТГ. В зависимости от типа наследования и выраженности СТГ-дефицита выделяют две аутосомно-рецессивные формы (типы 1А и 1В) и аутосомно-доминантную форму (тип II). В российской популяции наиболее распространенным является тип II, большинство случаев которого было ассоциировано с сплайсинг-мутациями в гене GH1 [1]. Аутосомно-рецессивные формы изолированного СТГ-дефицита встречаются реже, между тем важно помнить о необходимости правильной диагностики типа !А (нами был выявлен у пациента с делецией гена GH1), так как для этой формы характерна резистентность к экзогенному гормону роста, и ростостимулирующий эффект возможен только при использовании рекомбинантного ИФР1.
Другие, представленные в табл. 1, заболевания являются более редкими. Дефект гена POMC (ранее неописанная гомозиготная мутация W58X) был заподозрен клинически у ребенка с ранней манифестацией ожирения, гипогликемическим синдромом (проявление вторичного гипокортицизма) и рыжим цветом волос. Гетерозиготная мутация в гене AVP (с. 230—232delAGG p.E78del) была выявлена в
семье, в которой в нескольких поколениях отмечалась клиника нейрогенного (центрального) несахарного диабета, имевшего четко прослеживаемый доминантный тип наследования. Анализ гена про-инсулина (INS) должен быть включен в алгоритм обследования при подозрении на неонатальный сахарный диабет (СД). Дефект в этом гене (de novo гетерозиготная мутация L30R) был выявлен у ребенка, у которого СД манифестировал в возрасте 6 мес на фоне тяжелого кетоацидоза и высокой потребности в инсулине.
Среди заболеваний, ассоциированных с дефектами генов, кодирующих ферменты, наиболее распространенными являются дефекты гена CYP21A2 (21-гидроксилаза) (табл. 2). Дефицит 21-гидрокси-лазы является одним из самых распространенных наследственных заболеваний у человека и самой частой моногенной эндокринной патологией. По данным неонатального скрининга, который проводится в Российской Федерации с 2006 г., распространенность классической формы дефицита 21-гидрокси-лазы составляет около 1:10 000—1:8000 новорожденных. В ФГУ ЭНЦ накоплен большой опыт по диагностике (включая молекулярно-генетическую верификацию) и лечению различных клинических вариантов данного заболевания. Показано, что среди ассоциированных с псевдогеном распространенных молекулярных дефектов при сольтеряющей форме дефицита 21-гидроксилазы наиболее часто выявляются делеция гена CYP21A2 и мутация акцепторно-
Таблииа 1. Эндокринные заболевания, ассоциированные с дефектами генов, кодирующих белковые прогормоны
Ген Белок Нозология*
GH1 Прогормон СТГ Изолированный СТГ-дефицит
POMC Проопиомеланокортин Вторичный гипокортицизм в сочетании с ожирением
AVP Аргинин-вазопрессин Нейрогенный несахарный диабет
INS Проинсулин Неонатальный сахарный диабет
Примечание. Здесь и в табл. 2 —5: *— по данным анализа случаев, верифицированных в ФГУ ЭНЦ.
Таблица 2. Эндокринные заболевания, ассоциированные с дефектами генов, кодирующих ферменты
Ген Белок Нозология
CYP21A2 21-гидроксилаза ВДКН, дефицит Р450с21
CYP11B1 Hß-гидроксилаза ВДКН, дефицит Р450с11
HSD3B2 33-ГСДН ВДКН, дефицит 3|3-ГСДП
CYP17 P450c17 ВДКН, дефицит Р450с17
CYP11A1 450scc ВДКН, дефицит Р450зсс
CYP11B2 альдостеронсинтаза изолированный дефицит альдостерона
HSD17B3 170-ГСДШ НФП 46XY
HSD11B2 iiß-ГСДН мнимый избыток минералокортикоидов
SRD5A2 5а-редуктаза II типа НФП 46XY
CYP19 ароматаза синдром избытка ароматазы
GCK глюкокиназа MODY2
Примечание. Р450зсс — фермент отщепления боковой цепи холестерина/20,22 десмолаза; Р450с17 — 17а-гидроксилазы/17,20-лиаза; 3р-ГСДП — 3|3-гидроксистероиддегидрогеназа/Л5-Л4-изомераза; 17|3-ГСДШ — 17|3-гидроксистероиддегидрогеназа III типа, НФП — нарушение формирования пола; 11|3-ГСДП — 11|3-гидроксистероиддегидрогеназа II типа.
го сайта сплайсинга интрона 2 (c.290-13C>G), реже Q318X, c.917—918insT, R356W и кластерная мутация в экзоне 6; при простой вирильной форме — мутация I172N; и при неклассической форме — в большинстве случаев, мутация V281L, реже P30L и P453S [2]. Наряду с известными дефектами в гене CYP21A2 нами также выявлен и ряд новых мутаций. Для четырех таких мутаций (C169R, G178R, W302R, и R426C), которые были идентифицированы у пациентов с сольтеряющей формой дефицита 21-гидрок-силазы, была доказана их патогенетическая значимость с помощью проведения функциональных исследований in vitro [3].
Нами также накоплен опыт по диагностике и лечению других, более редких дефектов биосинтеза стероидных гормонов. Среди последних чаще других выявлялись случаи дефицита p450c11 (11 p-гидроксилазы), которые при классическом течении заболевания проявлялись пре- и пост-натальной вирилизацией у девочек, ложным преждевременным половым развитием у мальчиков и артериальной гипертензией [4]. Классическая форма дефицита P450c11 была ассоциирована со следующими мутациями в гене CYP11B1: c.372delG p.H125fsX144, c. 1392— 1394insCTGp.L464—H465in-sL, E371X, R448C, L299P, Q258H и Q338X. Неклассическая форма дефицита P450c11 может протекать без артериальной гипертензии и манифестировать лишь синдромом преждевременного адренархе. У одного из таких пациентов нами была выявлена составная гетерозиготная мутация R448C/R384P. Недостаточность 17а-гидроксилазы/17,20-лиазы (ген CYP17) характеризуется избыточной продукцией минералокортикоида дезоксикортикостерона и дефицитом половых стероидов в надпочечниках и гонадах, что клинически проявляется артериальной гипертензией, первичным гипогонадизмом и НФП 46XY. Следует отметить, что до пубертата у генетических мальчиков заболевание клинически схоже с синдромом тестикулярной феминизации, и именно такой диагноз был первоначально поставлен всем пациентам с дефектом CYP17 и НФП 46XY в нашей серии наблюдений [5, 6]. Дефицит 3 р -гидроксистероиддегидрогеназы/Д 5-Д4-изомеразы (ген HSD3B2) был диагностирован нами у пациентов с тяжелой сольтеряющей формой ВДКН при минимально выраженной вирилизации у девочек (3 наблюдения) и практически женском строении наружных гениталий (Прадер 3) у генетического мальчика [7]. Интересно, что в двух неродственных семьях, принадлежащих к осетинской этнической группе, в гене HSD3B2 была выявлена одна и та же гомозиготная мутация W230X, что, вероятно, связано с эффектом основателя. Большой интерес представляет верифицированный нами случай самой редкой формы ВДКН — дефицита P450scc. У мальчика с этим заболеванием при рож-
дении были выявлены двусторонний крипторхизм и стволовая гипоспадия, тогда как надпочечнико-вая недостаточность дебютировала лишь в 9-летнем возрасте. Данные гормонального обследования позволили заподозрить наличие раннего дефекта биосинтеза стероидов, и диагноз был подтвержден при обнаружении мутации Ь222Р в гене СУР11Л1 [8].
Дефицит альдостеронсинтазы (ген СУР11В2) может быть заподозрен при наличии синдрома потери соли, сниженного сывороточного уровня альдостерона, высокой активности ренина в плазме и сохранной секреции кортизола (нормальный уровень АКТГ). Гормональная диагностика может быть затруднена на фоне проводимой терапии кор-тикостероидами. Дефекты гена СУР11В2 (мутации Т1851/Ь299Р и Q178X) были выявлены нами у двух мальчиков в возрасте 1 года и 2,3 года соответственно, у которых первоначально была диагностирована сольтеряющая форма дефицита 21-гидроксилазы. Верификация диагноза позволила отменить глюко-кортикоиды и добиться адекватной компенсации состояния только на терапии кортинеффом [9]. Кодируемый геном Я8В17В3 фермент 17р-гидрокси-стероиддегидрогеназа III типа (17р-ГСДШ) активирует последний этап биосинтеза тестостерона в яичках. Внутриутробно при дефиците 17р-ГСД III адекватной маскулинизации наружных гениталий у мальчиков не происходит, однако вирилизация может отмечаться в пубератном периоде. Дефицит 17р-ГСД III был заподозрен нами у 2 пациентов с НФП 46XY (женский фенотип), обратившихся в связи с отсутствием развития вторичных женских признаков и проявлениями вирилизации в пубертате. Диагноз был подтвержден при выявлении повышенного соотношения андростендион/тестосте-рон в крови и детекции мутаций в гене Я8В17В3 (с.728—734delGATAACC р.Ш4Г8Х254/с.277+4А>Т и с.277+4А>Т) [10].
Ряд ферментов отвечают за периферический метаболизм стероидов. В почках 11р-гидроксистероид-дегидрогеназа II типа (11 р-ГСД II) переводит активный кортизол в неактивный кортизон, тем самым предотвращая проявление минералокортикоидной активности кортизола. Дефицит 11 р-ГСД II может быть заподозрен при клинических проявлениях гиперальдостеронизма на фоне низких уровней альдостерона и активности ренина в плазме. Данное заболевание было выявлено у пациента 3 лет, обследованного в связи с тяжелой гипокалиемией и артериальной гипертензией. После верификации диагноза (гомозиготная мутация H304R в гене Я8Б11В2) компенсация состояния была достигнута на фоне терапии спиронолактоном. 5а-редуктаза II типа (ген 8КБ5Л2) активирует периферическое превращение тестостерона в активный андроген-дигидротестостерон в тканях урогенитального синуса, что необходимо для маскулинизации на-
ружных гениталий мужского плода. При дефиците фермента развивается НФП 46XY, однако адаптация ребенка в мужском поле возможна в связи с ожидаемой удовлетворительной маскулинизацией в пубертатном периоде. Предполагалось, что дефицит 5а-редуктазы II типа является частой патологией в структуре НФП 46XY, однако в российской популяции мутации гена SRD5A2 были выявлены нами лишь у 3 из 81 больного с данным синдромом [11]. Единственным известным к настоящему времени наследственным заболеванием, в основе которого лежит повышение активности стероидогенного фермента, является синдром избытка ароматазы (СИА). Клинически данное состояние проявляется допубертатной гинекомастией у мужчин и ранним менархе и макромастией у женщин. Под нашим наблюдением находилась семья, в которой СИА был диагностирован в 5 поколениях, в общей сложности у 16 человек. Причиной СИА в данной семье была хромосомная перестройка, в результате которой ген CYP19 регулировался с промотора другого гена — TRPM7, экспрессируемого во всех тканях [12].
Фермент глюкокиназа, активирующий фосфо-рилирование глюкозы до глюкозо-6-фосфата, играет важную роль в регуляции секреции инсулина. Наиболее распространенной патологией, ассоциированной с дефектами гена GCK, является сахарный диабет тип MODY2, который, по нашим данным, в российской популяции является наиболее частым в структуре MODY — диабета [13]. На данный момент MODY2 верифицирован нами более чем в 40 неродственных семьях, среди которых в том числе было выявлено 17 ранее неизвестных мутаций: T255S, A114P, S76Y, G170D, L20R, V55A, L324R, P145L, D165G, V91L, A173T, T228P, E242G, Y273N, T326P, V374L и с.864-Ю>С.
Первые пять, из представленных в табл. 3, генов кодируют белки, относящиеся к классу рецепторов, сопряженных с G-белком (G-protein coupled receptors). Уникальной особенностью данных рецепторов является то, что их изменения, в зависимости от локализации и характера замены аминокислот, могут
приводить как к снижению, так и к повышению их функции. В норме активация кальций-сенсорного рецептора под влиянием ионов кальция приводит к подавлению функции паратиреоцитов и снижению секреции ПТГ. Инактивирующая составная гетерозиготная мутация в гене CASR (c.1683delA p.S564fsX636/C749) была выявлена нами у ребенка с тяжелым врожденным гиперпаратиреозом [14]. В то же время другой дефект в том же гене (гетерозиготная de novo мутация I139T), по-видимому, приводила к конституциональной активации кальций-сенсорного рецептора, что клинически проявлялось гипопаратиреозом. Активирующие гетерозиготные мутации в гене TSHR являются причиной неиммунного гипертиреоза, что было продемонстрировано нами у 6-летнего ребенка, у которого была выявлена мутация L629F [15]. Другим примером заболевания, в основе которого лежит активирующая мутация данного класса рецепторов, является гонадотропин-независимое ППР мужского типа (тестотоксикоз), обусловленное дефектами гена рецептора ЛГ/ХГ (LHCGR). Нами были выявлены как семейные (мутация C581R), так и спорадические (мутации A572V и D528H) случаи заболевания.
Инактивирующие мутации гена MC2R являются одной из причин изолированного дефицита глюкокортикоидов (АКТГ-резистентность). Несмотря на врожденный характер заболевания, оно может манифестировать и в старшем возрасте, у диагностированного нами пациента (мутация T152K) аддисонический криз развился в 11 лет. Одной из самых распространенных наследственных патологий, обусловленной инактивирующими дефектами рецепторов, сопряженных с G-белком, является X-сцепленный нефрогенный несахарный диабет. Данное заболевание было верифицировано у 11 пациентов в возрасте от 6 мес до 14 лет, имевших различную степень тяжести заболевания. У этих пациентов были выявлены следующие гемизиготные мутации в гене AVPR2: c.583delT p.C195fsX211, T134M, F178L, C82Y, V88L, L131P, D85N, D191A, S127Y, Y205X и c.303—304—InsGGCC—T101fs191X. Инте-
Таблица 3. Эндокринные заболевания, ассоциированные с дефектами генов, кодирующих цитоплазматические рецепторы
Ген Белок Нозология
CASR Кальций-сенсорный рецептор Гиперпаратиреоз (при инактивирующих мутациях) / гипопаратиреоз (при активирующих мутациях)
TSHR Рецептор ТТГ Неиммунный гипертиреоз (при активирующих мутациях)
LHCGR Рецептор ЛГ/ХГ Тестотоксикоз (при активирующих мутациях)
MC2R Меланокортиновый рецептор II типа АКТГ-резистентность
AVPR2 Рецептор вазопрессина II типа Нефрогенный несахарный диабет
GHR Рецептор СТГ СТГ-резистентность
IGF1R Рецептор ИФР1 ИФР1-резистентность
RET Белок RET Синдром множественных эндокринных неоплазий I типа (МЭН2А и МЭН2В), медуллярная тиреокарцинома
ресно, что легкие проявления несахарного диабета отмечались в одной из семей и у жещин-носителей мутации Y205X.
Рецептор СТГ (ген GHR) относится к классу цитокиновых рецепторов, и его дефекты ассоциированы с СТГ-резистентностью (синдром Ларона). Фенотип по крайней мере частично определяется характером молекулярного дефекта. Так, у первого выявленного нами пациента имела место крайняя степень низкорослости (SDS роста —9,5), и при этом в гене GHR была обнаружена нонсенс-мутация R43X, которая предопределяла полное отсутствие рецептора [16]. В то же время в одном из более поздних наблюдений клинические и гормональные проявления синдрома Ларона были выражены менее значительно, а одна из двух выявленных в гене GHR гетерозиготных мутаций (c.1733delG p.S578fsX599), как было доказано экспериментами in vitro, не влияла на связывание лиганда (СТГ) с рецептором, а нарушала активацию одного из его внутриклеточных посредников — белка Stat5B [17]. К более редким формам низкорослости, связанной с резистентно -стью к ростовым факторам, относится резистентность к ИФР1. Данное заболевание, обусловленное гетерозиготной мутацией гена IGF1R, было диагностировано у пациента с семейной формой пре- и постнатальной задержки роста [18].
Ген RET также условно может быть отнесен к данной группе, так как кодируемый им белок представляет собой трансмембранный белок, близкий по структуре тирозинкиназным рецепторам. Исследование определенных участков этого гена рутинно проводится в ФГУ ЭНЦ всем пациентам с подозрением на синдромы множественных эндокринных неоплазий (МЭН) типов 2A и 2B, а также медуллярную тиреокарциному. Получаемые результаты согласуются с опубликованными данными: МЭН2В ассоциирован с мутацией M918Y, тогда как при МЭН2А чаще выявляются мутации в кодоне 634 (C634G и C634W).
Кодируемые генами, представленными в табл. 4, белки локализуются преимущественно в клеточном ядре, где, связываясь с определенными регулятор-ными областями ДНК, активируют или тормозят транскрипцию других генов, выполняя таким об-
разом роль факторов транскрипции. Для части относящихся к этой категории белков (например, рецептор андрогенов) известны лиганды, однако для большинства лиганды неизвестны или они отсутствуют. Мутации в гене ЛЯ ассоциированы с одной из наиболее частых причин НФП 46XY — синдромом резистентности к андрогенам (тестикулярная феминизация). В отличие от других форм НФП 46XY при этом заболевании отсутствует эффект от экзогенных андрогенов, поэтому в большинстве случаев рекомендуется адаптация в женском поле. По результатам проведенного нами исследования дефекты ЛЯ были обнаружены у 29 из 81 пациента с НФП 46XY и сохранной секрецией тестостерона, причем следующие 13 мутаций были выявлены впервые: Q114X, Е522Х, с.49Ые1Т р.Ь164Г8Х172, G324S, G258R, с.163— 17Нш СШСШ р.Ь55—Q58insLL, Т575^ F697L, А748У, Т75П, S778P, У781С и R831X. К числу генов данной группы, ассоциированных с НФП 46ХУ, относится также ген ЖТ1. Данный ген кодирует фактор опухоли Вильмса — фактор транскрипции, участвующий в закладке гонад и почек. Определенный тип мутаций в данном гене ассоциирован с синдромом Фрейзера (дисгенезия яичек в сочетании с мезангиопролиферативным гломеруло-нефритом) [19].
Белок ИИ (ген РОи1Р) был первым фактором транскрипции, для которого была доказана причинная связь с наследственным гипопитуитариз-мом с множественным дефицитом гормонов аде-ногипофиза. Между тем, больные с дефектами гена РОи1¥ (фенотип: выраженная степень низкорослости, дефицит СТГ, ТТГ и пролактина) выявляются нечасто, и среди наших наблюдений дефицит Рй1 был диагностирован лишь у 2 пациентов, у которых были обнаружены мутации Е230К/с.778^А p.S260fsX284 [20] и Я265^ Значительно чаще при наследственном гипопитуитаризме встречаются дефекты другого фактора транскрипции — PROP1 (предшественник Рй1), которые наследуются по аутосомно-рецессивному механизму и клинически проявляются дефицитом СТГ, ТТГ, пролактина, ЛГ, ФСГ и АКТГ. Дефекты гена РЯОР1 в нашей популяции являются самой частой причиной наследственного СТГ-дефицита, при этом в подавляющем
Таблица 4. Эндокринные заболевания, ассоциированные с дефектами генов, кодирующих ядерные рецепторы и факторы транскрипции
Ген Белок Нозология
AR Рецептор андрогенов НФП 46ХУ, синдром резистентности к андрогенам
WT1 Фактор опухоли Вильмса НФП 46ХУ, синдром Фрейзера
POU1F Фактор Pit1 Множественный дефицит гормонов аденогипофиза
PROP1 Фактор PROP1 Множественный дефицит гормонов аденогипофиза
NR0B1 Фактор DAX1 Гипоплазия надпочечников
AIRE Белок AIRE «аутоиммунный регулятор» Аутоиммунный полигландулярный синдром I типа (АПС-1)
HNF1A Печеночный ядерный фактор 1А СД MODY3
большинстве случаев выявляются следующие две мутации: c.301—302delAG p.C102fsX109 и c.150delA p.C102fsX109 [21, 22].
Дефекты фактора DAX1 (ген NR0B1) ассоциированы с X-сцепленным вариантом врожденной гипоплазии надпочечников, проявляющимся надпочеч-никовой недостаточностью с сочетанным дефицитом глюко- и минералокортикоидов, а также гипо-гонадотропным гипогонадизмом. В раннем возрасте заболевание клинически имеет схожую картину с сольтеряющей формой ВДКН, что может приводить к неправильной диагностике. Следует, однако помнить, что симптомы гипокортицизма в раннем возрасте могут и отсутствовать. Так, в представленной нами серии наблюдений у 6 из 10 больных над-почечниковая недостаточность манифестировала в течение 1-го месяца жизни, тогда как у 4 больных в более позднем возрасте (в 1 случае в 13 лет) [23].
К факторам транскрипции относится и белок AIRE («аутоиммунный регулятор»), дефекты которого ассоциированы с моногенным аутоиммунным заболеванием — аутоиммунным полигландулярным синдромом I типа (АПС-1). Данный белок предположительно отвечает за экспрессию в клетках тимуса пула антигенов, являющихся специфичными для различных периферических тканей и органов. Такая экспрессия периферических белков в центральном органе иммунной системы необходима для элиминации («негативной селекции») популяции ауторе-активных Т-клеток, способных в последующем взаимодействовать с данными периферическими антигенами и, как результат, вызывать аутоиммунную реакцию. АПС-1 классически проявляется триадой клинических признаков: гипопаратиреоз, кожно-слизистый кандидоз и первичный гипокортицизм. Реже встречаются другие аутоиммунные заболевания: алопеция, гипо- или гипертиреоз, нарушение кишечного всасывания, пернициозная анемия, СД, аутоиммунный гепатит и др. [24]. В российской популяции большинство случаев АПС-1 (около 70%) ассоциированы с мутацией R257X в гене AIRE [24,25].
Мутации гена HNF1A, кодирующего печеночный фактор транскрипции 1А, связаны с одной из моногенных форм СД — MODY3. Белок HNF1A
экспрессирован в р-клетках поджелудочной железы, где он участвует в регуляции гена проинсулина, а также в печени и почках. По нашим наблюдениям, в российской популяции MODY3 является второй по распространенности нозологией в структуре MODY после MODY2. В обследованных нами семьях были выявлены следующие 3 мутации в гене HNF1A: c.1137delT p.S380fsX383, c.871insT p.P291fsX316, c.862delG p.291fsX342.
Белок StAR (острый стероидогенный регулятор) экспрессируется в ткани надпочечников и гонад, где он отвечает за перенос молекулы холестерина на внутреннюю мембрану митохондрии, на которой в последующем происходит синтез прегненолона с участием фермента P450scc (табл. 5). Дефекты белка StAR проявляются тяжелой надпочечниковой недостаточностью, первичным гипогонадизмом и НФП 46XY у мальчиков (как правило, женский фенотип). Заболевание было диагностировано нами у 4 девочек, у которых оно манифестировало в течение 2 первых недель жизни тяжелой надпочечниковой недостаточностью. Три выявленные нами мутации в гене STAR (c.388delC p.W130fsX185, c.466-1G>C и W147X) были описаны впервые [26].
У части больных с нефрогенным несахарным диабетом заболевание связано с дефектами гена AQP2 (табл. 5). Белок AQP2 (аквапорин-2) экспрессиро-ван в собирательных трубочках почек, где он выполняет функцию водного канала, активируемого под воздействием вазопрессина. Нефрогенный несахарный диабет с аутосомно-рецессивным типом наследования был диагностирован нами у 6 детей, включая 2 сибсов [27], которые проходили обследование по поводу синдрома несахарного диабета, резистентного к терапии аналогами вазопрессина. В гене AQP2 было выявлено три ранее неизвестные гомозиготные мутации (G29V, R113C и D150E), одна из которых (D150E) была также характеризована функционально с использованием экспрессии in vitro [28]. Интересно, что мутация R113C была обнаружена в 3 неродственных семьях, относящихся к бурятской этнической группе, что позволяет говорить об эффекте основателя.
Ген MEN1 кодирует белок менин, функция которого остается до конца не известной (см. табл. 5).
Таблииа 5. Эндокринные заболевания, ассоциированные с дефектами генов, кодирующих ионные каналы, транспортные белки и молекулы клеточного сигналинга
Ген Белок Нозология
STAR Белок StAR ВДКН, липоидная гиперплазия надпочечников
AQP2 Аквапорин-2 Нефрогенный несахарный диабет
MEN1 Менин Синдром множественных эндокринных неоплазий I типа (МЭН1)
VHL Белок VHL Болезнь Гиппеля—Линдау
KCNJ11 Kir6.2 Гиперинсулинизм (при инактивирующих мутациях)/СД
(при активирующих мутациях)
ABCC8 SUR1 Гиперинсулинизм (при инактивирующих мутациях)/СД
(при активирующих мутациях)
Предположительно белок является регуляторной молекулой, имеющей преимущественно ядерную локализацию и выполняющей роль ингибитора транскрипции ряда онкогенов. Мутации в гене МЕЫ1 выявляются при синдроме множественных эндокринных неоплазий I типа (МЭН1) — заболевании с доминантным наследованием, для которого характерно наличие нескольких эндокринных опухолей, в числе которых аденомы паращитовидных желез, опухоли поджелудочной железы, аденомы гипофиза и др. При обследовании нами 46 больных с синдромом МЭН1, диагностированного клинически на основании сочетания первичного гипер-паратиреоза и дополнительно одного или нескольких компонентов синдрома, мутации в гене МЕЫ1 были выявлены у 32 обследованных (70%). Болезнь Гиппеля—Линдау (БГЛ) — еще одно доминантно-наследуемое заболевание, проявляющееся множественными опухолями, в том числе феохромоцито-мой. В основе молекулярного механизма развития заболеваний лежат герминативные мутации в гене УИЬ (см. табл. 5). Кодируемый геном УИЬ одноименный белок обладает опухолесупрессивной активностью, которая предположительно реализуется за счет его участия в процессе деградации факторов клеточной пролиферации. Показаниями для анализа гена УИЬ при феохромоцитоме являются выявление других компонентов БГЛ (гемангиобластомы сетчатки и мозжечка, светлоклеточная карцинома и кисты почки), а также молодой возраст и наличие множественных опухолей с преобладающей секрецией норадреналина. Среди обследованных нами больных были выявлены следующие мутации в гене УИЬ: L163R, D121N, Х2^, R161Q, R167W.
Гены КСШ11 и ЛВСС8 кодируют, соответственно, Юг6.2- и SUR1-субъединицы АТФ-зависимого калиевого канала, играющего важную роль в регуляции секреции инсулина р-клеткой поджелудочной железы (см. табл. 5). В зависимости от характера мутации в какой-либо из субъединиц дефект канала может проявляться как повышенной секрецией инсулина (при инактивирующих мутациях), так и его дефицитом (при активирующих мутациях). Особый практический интерес представляет выявление случаев СД, обусловленного активирующими мутациями генов КСЫЛ1 и ЛВСС8, так как верификация данного подтипа заболевания предопределяет возможность эффективного лечения препаратами суль-фонилмочевины. Нами выявлено 11 пациентов с активирующими мутациями в гене КСШ11 ^201Н, Я201С, С42R, L164P, У59М, У69М, V231—Q235de1V-PLHQ и D323Y) и 2 пациента с мутациями в гене ЛВСС8 ф209Е, D212G) [29]. Возраст пациентов на момент манифестации СД варьировал от 5 дней до 6 мес. В 10 из 13 случаев был осуществлен успешный перевод с инсулинотерапии на препараты сульфо-нилмочевины.
Таким образом, представленные случаи указывают на наличие широкого спектра наследственной эндокринной патологии и в то же время иллюстрируют возможности молекулярной верификации ее этиологии. Выяснение причинно-следственной связи заболевания с конкретным молекулярным дефектом имеет большое практическое и научное значение.
Очевидно, что при наследственных эндокринных заболеваниях ДНК-анализ является завершающим, наиболее точным, а порой и единственным методом диагностики. Последнее относится прежде всего к нозологиям, при которых отсутствуют надежные гормональные или биохимические маркеры заболевания (например, липоидная гиперплазия надпочечников, нефрогенный несахарный диабет, АПС-1, мнимый избыток минералокорти-коидов и др.). Имея информацию об определенном дефекте гена в семье, обследование родственников дает возможность либо полностью исключить у них риск развития данной патологии, либо установить факт носительства мутации и/или диагностировать заболевание на доклинической стадии. Последнее особенно актуально при заболеваниях с поздней манифестацией и медленным прогрессировани-ем симптоматики (например, АПС-1, MODY, некоторые формы гипопитуитаризма, эндокринные опухоли), при которых доклиническая диагностика позволяет своевременно начать терапию, а иногда и использовать превентивные методы (профилактическая тиреоидэктомия при мутациях в гене RET).
В ряде случаев информация о конкретной мутации делает возможным прогнозировать течение заболевания. Последнее время это широко используется, например у новорожденных с дефицитом 21-гидроксилазы, когда заместительная гормональная терапия начинается уже на доклинической стадии заболевания, и характер молекулярного дефекта является порой единственным показателем, который используется для оценки потенциальной тяжести синдрома потери соли.
Нередко молекулярный диагноз существенно влияет на тактику ведения больного. Например, выявление мутации гена PROP1 у пациента с гипо-питуитаризмом и интраселлярным образованием в большинстве случаев исключает необходимость нейрохирургического лечения и позволяет продолжать заместительную терапию препаратами СТГ. Безусловно, одним из самых ярких примеров возможности коррекции лечения с учетом специфики молекулярного дефекта является замена инсулино-терапии на препараты сульфонилмочевины у больных СД, обусловленных дефектами АТФ-зависимых калиевых каналов. В данном случае не только факт выявления мутации гена (KCNJ11 или ABCC8), но и конкретная позиция измененного аминокислотного
остатка определяют возможность перехода на перо-ральные сахарпонижающие препараты.
ДНК-анализ применяется не только в диагностике и лечении наследственных эндокринопатий, но и при их профилактике. При наличии случаев тяжелой моногенной патологии в семье молекулярный диагноз должен учитываться при планировании беременности. Здесь речь может идти как о прена-тальной диагностике, так и о преимплантационной диагностике при использовании ВРТ.
Наконец молекулярно-генетические исследования могут внести существенный вклад в изучение этиопатогенеза заболевания и биологической функции белков. Так, например функциональная характеристика выявленной нами мутации в С-концевой части рецептора СТГ у пациента с синдромом Ла-рона (c.1733delG р^578АзХ599) продемонстрировала связь данного дефекта с нарушением активации внутриклеточного посредника Stat5B, что подтверждало роль последнего в активации системы СТГ-ИФР1. Следует, однако, отметить, что до сих пор причины и механизмы развития ряда эндокринных заболеваний остаются не до конца изученными, и ожидаемое широкое внедрение в практику новых технологий молекулярно-генетического анализа, включая высокопроизводительные системы параллельного секвенирования, безусловно, позволит добиться дальнейшего прогресса в данной области.
Автор признателен эндокринологам, которые принимали участие в обследовании и лечении пред-
ставленных больных, и чье клиническое мышление явилось основой для постановки молекулярного диагноза: А.Г. Акоповой (Новосибирск), Н.Ю. Арбатской (Москва), А.А. Баканову (Барнаул), Е.Б. Баш-ниной (Санкт-Петербург), Д.Г. Бельцевичу (Москва), А.И. Васильеву (Москва), А.В. Витебской (Москва), И.Э. Волкову (Москва), Л.К. Дзерано-вой (Москва), Н.А. Зубковой (Москва), Н.Ю. Ка-линченко (Москва), С.Ю. Калинченко (Москва), М.Е. Карманову (Москва), М.А. Каревой (Москва), А.В. Кияеву (Екатеринбург), М.А. Коваренко (Новосибирск), А.А. Колодкиной (Москва), Э.С. Кузнецовой (Москва), О.А. Малиевскому (Уфа), С.Г. Малимон (Пермь), М.А. Меликян (Москва), Е.Г. Михайловой (Самара), Е.В. Нагаевой (Москва), Е.М. Орловой (Москва), Е.Е. Петряйкиной (Москва), В.Ф. Пилютику (Москва), Л.Я. Рожинской (Москва), И.Г. Рыбкиной (Москва), Т.В. Семиче-вой (Москва), О.В. Стотиковой (Москва), И.С. Те-биевой (Владикавказ), Ю.В. Тихонович (Москва), И.Н. Ульяновой (Москва), И.Р. Хамагановой (Улан-Удэ), О.В. Фофановой (Москва), О.А. Чикулаевой (Москва), Л.Г. Черных (Екатеринбург), И.Ю. Черняк (Краснодар), Л.А. Шапкиной (Владивосток). Особая благодарность проф. П.М. Рубцову (Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта, Москва), чья помощь и советы были и остаются чрезвычайно ценными для становления и развития молекулярной диагностики в ФГУ ЭНЦ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Fofanova O.V., Evgrafov O.V., Polyakov A.V. et al. A novel IVS2-2A>T splicing mutation in the GH-1 gene in familial isolated growth hormone deficiency type II in the spectrum of other splicing mutations in the Russian population. J Clin Endocrinol Metab 2003;88:2:820—826.
2. Дедов И.И., Тюльпаков А.Н., Петеркова В.А. и др. Молекулярный анализ гена CYP21 у пациентов с врожденной дисфункцией коры надпочечников, обусловленной дефицитом 21-гидроксилазы. Пробл эндокринол 2004;4:3—6.
3. Grischuk Y., Rubtsov P., Riepe F.G. et al. Four novel missense mutations in the CYP21A2 gene detected in Russian patients suffering from the classical form of congenital adrenal hyperplasia: identification, functional characterization, and structural analysis. J Clin Endocrinol Metab 2006;91:12:4976—4980.
4. Калинченко Н.Ю., Тюльпаков А.Н., Петеpкова В.А. и др. Клинико-гоpмональная и молекуляpная хаpактеpистика вpожденной дисфункции mpEr надпочечников вследствие дефицита P450c11 (11 р-гидpоксилаза): описание двух случаев заболевания. Пробл эндокринол 2003;3:39—41.
5. Тюльпаков А.Н., Калинченко Н.Ю., Калинченко С.Ю. и др. Клиническая, гормональная и молекулярно-генетическая характеристика недостаточности P450d7 (17|3-гидроксилаза/17,20-лиаза). Пробл эндокринол 2001;1:20—26.
6. Дзеранова Л.К., Тюльпаков А.Н., Пигарова Е.А. и др. Новая мутация в гене CYP17: описание клинического случая. Пробл эндокринол 2006;6:41—44.
7. Меликян М.А., Рубцов П.М., Тюльпаков А.Н. Врожденная дисфункция коры надпочечников, обусловленная дефицитом 3р-гидроксистероиддегидрогеназы: молекулярно-генетическая диагностика и клинические проявления у двух разнополых сибсов. Пробл эндокринол 2008;5:25—30.
8. Rubtsov P., Karmanov M., Sverdlova P. et al. A novel homozygous mutation in CYP11A1 gene is associated with late-onset adrenal insufficiency and hypospadias in a 46,XY patient. J Clin Endo-crinol Metab 2009;94:3:936—939.
9. Калинченко Н.Ю., Зубкова Н.А., Тюльпаков А.Н. Клиническое описание и молекулярно-генетическая верификация 2 случаев изолированной минералокортикоидной недостаточности вследствие дефицита альдостеронсинтазы. Пробл эндо-кринол 2009;1:28—31.
10. Колодкина А.А., Калинченко Н.Ю., Нижник А.Н. и др. Клиническая, гормональная и молекулярно-генетическая характеристики двух случаев нарушения формирования пола (НФП) 46XY, обусловленного дефицитом 17р-гидроксистероид-дегидрогеназы 3-го типа. Пробл эндокринол. В печати.
11. Колодкина А.А., Карманов М.Е., Калинченко Н.Ю. и др. Клиническая, гормональная и молекулярно-генетическая характеристики трех случаев нарушения формирования пола (НФП) 46XY, обусловленного дефицитом 5р-редуктазы II типа. Пробл эндокринол 2010;3:34—40.
12. Tiulpakov A., Kalintchenko N., Semitcheva T. et al. A potential rearrangement between CYP19 and TRPM7 genes on chromosome 15q21.2 as a cause of aromatase excess syndrome. J Clin Endocrinol Metab 2005;90:7:4184—4190.
13. Дедов И.И., Зубкова Н.А., Арбатская Н.Ю. и др. MODY тип 2: клинические и молекулярно-генетические характеристики 13 случаев заболевания. Первое описание MODY в России. Пробл эндокринол 2009;3:3—7.
14. Витебская А.В., Петряйкина Е.Е., Разумовский А.Ю. и др. Случай тяжелого неонатального гиперпаратиреоза, обусловленный дефектом кальций-сенсорного рецептора. Пробл эндокринол 2010;4:27—33.
15. Петеркова В.А., Васюкова О.В., Тюльпаков А.Н. Неиммунный тиреотоксикоз, обусловленный активирующей мутацией гена рецептора тиреотропного гормона (первое описание в России). Пробл эндокринол 2009;2:48—50.
16. Tiulpakov A., Orlovsky I., Kalintchenko N. et al. A case of growth hormone insensitivity (Laron syndrome) in a Russian girl of Slavic origin caused by a common mutation of the GH receptor gene. J Endocrinol Genet 1999;1:95—100.
17. Tiulpakov A., Rubtsov P., Dedov I. et al. A novel C-terminal growth hormone receptor (GHR) mutation results in impaired GHR-STAT5 but normal STAT-3 signaling. J Clin Endocrinol Metab 2005;90:1:542—547.
18. Inagaki K., Tiulpakov A., Rubtsov P. et al. A familial insulin-like growth factor-I receptor mutant leads to short stature: clinical and biochemical characterization. J Clin Endocrinol Metab 2007;92:4:1542—1548.
19. Новикова Е.О., Рубцов П.М., Свердлова П.С., Тюльпаков А.Н. Клиническая характеристика и молекулярно-генетическая верификация синдрома Фрейзера — ложного мужского гермафродитизма и хронического гломерулонефрита (первое описание в России). Пробл эндокринол 2009;2:51—53.
20. Turton J.P., Reynaud R., Mehta A. et al. Novel mutations within the POU1F1 gene associated with variable combined pituitary hormone deficiency. J Clin Endocrinol Metab 2005;90:8:4762— 4770.
21. Fofanova O., Takamura N., Kinoshita E. et al. Compound heterozygous deletion of the PROP-1 gene in children with combined pituitary hormone deficiency. J Clin Endocrinol Metab 1998;83:7:2601—2604.
22. Turton J.P., Mehta A., Raza J. et al. Mutations within the transcription factor PROP1 are rare in a cohort of patients with sporadic combined pituitary hormone deficiency (CPHD). Clin Endocrinol (Oxford) 2005;63:1:10—18.
23. Тюльпаков А.Н., Калинченко Н.Ю. Клиническая и молекулярно-генетическая характеристика 10 случаев врожденной гипоплазии надпочечников, обусловленной дефектами фактора DAX1. Пробл эндокринол 2010;2:3—9.
24. Orlova E.M., Bukina A.M., Kuznetsova E.S. et al. Autoimmune polyglandular syndrome type 1 in Russian patients: clinical variants and autoimmune regulator mutations. Horm Res Paediatr 2010;73:6:449—457.
25. Cihakova D., Trebusak K., Heino M. et al. Novel AIRE mutations and P450 cytochrome autoantibodies in Central and Eastern European patients with APECED. Hum Mutat 2001;18:3:225—232.
26. Тюльпаков А.Н., Калинченко Н.Ю., Карева М.А. и др. Липо-идная гиперплазия надпочечников, обусловленная ранее неизвестными мутациями гена STAR. Пробл эндокринол 2006;5:21—25.
27. Тюльпаков А.Н., Рубцов П.М., Шандин А.Н. Семейный вариант нефрогенного несахарного диабета с частично сохранной концентрационной функцией почек, обусловленный гомозиготной мутацией D150E в гене аквапорина-2 (AQP2). Пробл эндокринол 2007;5:15—18.
28. Guyon C., Lussier Y., Bissonnette P. et al. Characterization of D150E and G196D aquaporin-2 mutations responsible for nephrogenic diabetes insipidus: importance of a mild phenotype. Am J Physiol Renal Physiol 2009;297:2:F489—F498.
29. Дедов И.И., Тихонович Ю.В., Петряйкина Е.Е. и др. Молекулярно-генетическая верификация и лечение неонатального сахарного диабета, обусловленного дефектами АТФ-зависимых калиевых каналов: данные наблюдения 9 больных и первое описание мутаций гена ABCC8 в России. Пробл эндокринол. В печати.
