НЕПРЯМОЙ ПУТЬ ГЕНЕТИЧЕСКОГО ВЛИЯНИЯ НА ФОРМИРОВАНИЕ ФЕНОТИПА ЦЕРЕБРАЛЬНОГО ПАРАЛИЧА: ГЕНОМ И ТОЛЕРАНТНОСТЬ К ГИПОКСИИ
- Авторы: Соколов П.Л1, Притыко А.Г1, Чебаненко Н.В.2, Романов П.А.1
-
Учреждения:
- ГБУЗ «Научно-практический центр специализированной помощи детям имени Н.В. Войно-Ясенецкого Департамента здравоохранения г. Москвы»
- ГБОУ ДПО «РМАПО» МЗ России
- Выпуск: Том 25, № 5-6 (2019)
- Страницы: 328-334
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0869-2106/article/view/44181
- DOI: https://doi.org/10.18821/0869-2106-2019-25-5-6-328-334
- ID: 44181
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Несмотря на прогресс во всех областях медицины, включая акушерство и неонатологию, число случаев заболевания детским церебральным параличом не только не уменьшается, но даже имеет тенденцию к росту. Развитие заболевания в 70% случаев происходит под влиянием хорошо известных и описанных факторов, таких, как гипоксия-ишемия, инфекционное, токсическое, травматическое поражение плода. В 30% случаев заболевания выявить воздействие патогенетических факторов не удается, что определяет актуальность поиска генетических аномалий, ответственных за формирование данного фенотипа. Выделены десятки генных аномалий, в разной степени ассоциированные с развитием фенотипа врожденного церебрального паралича. Особый интерес представляют генетические факторы патогенеза, влияющие на формирование заболевания опосредованно, через механизмы формирования гипоксически-ишемического поражения мозга. Такие факторы влияют практически на все этапы «ишемического каскада»: формирование «глутаматного удара», реализацию «глутаматного удара» цитокинами, дефект антиоксидантной защиты нейрона, реализацию цитотоксического воздействия оксида азота (NO), стимуляцию процессов апоптоза нейронов и микроглии. Это позволяет выделить варианты особенностей и аномалий генома, определяющие толерантность головного мозга ребенка к гипоксически-ишемическому поражению. Формирование носителей таких аномалий в группы риска позволит дифференцировать тактику их ведения в натальном и постнатальном периодах с целью снижения вероятности формирования тяжелых гипоксически-ишемических поражений центральной нервной системы и церебральных параличей. Накопленный объем научных данных по молекулярно-генетическим механизмам патогенеза перинатальных поражений головного мозга, таким, как эпигенетические, механизмы управления экспрессией генов, транскриптомные, осуществляемые посредством микро-РНК, на сегодняшний день позволяет в эксперименте предлагать новые пути защиты мозга плода от гипоксии и купирования ее последствий в послеродовом периоде.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
П. Л Соколов
ГБУЗ «Научно-практический центр специализированной помощи детям имени Н.В. Войно-Ясенецкого Департамента здравоохранения г. Москвы»119619, Москва
А. Г Притыко
ГБУЗ «Научно-практический центр специализированной помощи детям имени Н.В. Войно-Ясенецкого Департамента здравоохранения г. Москвы»119619, Москва
Наталья Владимировна Чебаненко
ГБОУ ДПО «РМАПО» МЗ России
Email: nataqwe@yandex.ru
канд. мед. наук, доцент кафедры неврологии детского возраста ГБОУ ДПО РМАПО МЗ России, 125993, Москва 125993 г. Москва
П. А.I Романов
ГБУЗ «Научно-практический центр специализированной помощи детям имени Н.В. Войно-Ясенецкого Департамента здравоохранения г. Москвы»119619, Москва
Список литературы
- Little W.J. Deformities of the human frame. Lancet. 1843: 318-22
- Клинические рекомендации. Детский церебральный паралич у детей. Союз Педиатров России. 2016
- Van Eyk C.L., Corbett M.A., Maclennan A.H. The emerging genetic landscape of cerebral palsy. Handb Clin Neurol. 2018;147:331-342. doi: 10.1016/B978-0-444-63233-3.00022-1.
- McMichael G., Bainbridge M.N., Haan E., Corbett M., Gardner A., Thompson S. et al. Whole-exome sequencing points to considerable genetic heterogeneity of cerebral palsy. Mol Psychiatry. 2015; 20(2): 176-82. doi: 10.1038/mp.2014.189
- Fleiss B., Chhor V., Rajudin N., Lebon S., Hagberg H., Gressens P., Thornton C. The Anti-Inflammatory Effects of the Small Molecule Pifithrin-µ on BV2 Microglia. Dev Neurosci. 2015; 37(4-5):363-75. doi: 10.1159/000370031
- Montaldo P., Kaforou M., Pollara G., Hervás-Marín D., Calabria I., Panadero J. et al. Whole Blood Gene Expression Reveals Specific Transcriptome Changes in Neonatal Encephalopathy. Neonatology. 2019; 115(1): 68-76. doi: 10.1159/000492420
- Wu X., Zhu D., Jiang X., Okagaki P., Mearow K., Zhu G. et al. AMPA protects cultured neurons against glutamate excitotoxicity through a phosphatidylinositol 3-kinase-dependent activation in extracellular signal-regulated kinase to upregulate BDNF gene expression. J Neurochem. 2004; 90: 807-18. doi: 10.1111/j.1471-4159.2004.02526.x
- Rajatileka S., Odd D., Robinson M.T., Spittle A.C., Dwomoh L., Williams M. et al. Variants of the EAAT2 Glutamate Transporter Gene Promoter Are Associated with Cerebral Palsy in Preterm Infants. Mol Neurobiol. 2018; 55(3): 2013-24. doi: 10.1007/s12035-017-0462-1
- Carecchio M., Mencacci N.E., Iodice A., Pons R., Panteghini C., Zorzi G. et al. ADCY5-related movement disorders: Frequency, disease course and phenotypic variability in a cohort of paediatric patients. Parkinsonism Relat Disord. 2017; 41: 37-43. doi: 10.1016/j.parkreldis.2017.05.004
- Bi D., Chen M., Zhang X., Wang H., Xia L., Shang Q., Li T. et al. The association between sex-related interleukin-6 gene polymorphisms and the risk for cerebral palsy. J Neuroinflammation. 2014; 11: 100. doi: 10.1186/1742-2094-11-100
- Torres-Merino S., Moreno-Sandoval H.N., Thompson-Bonilla M. del R., Leon J.A.O., Gomez-Conde E., Leon-Chavez B.A. et al. Association Between rs3833912/rs16944 SNPs and Risk for Cerebral Palsy in Mexican Children. Mol Neurobiol. 2019; 56(3): 1800-11. doi: 10.1007/s12035-018-1178-6
- Hedtjärn M., Mallard C., Eklind S., Gustafson-Brywe K., Hagberg H. Global gene expression in the immature brain after hypoxia-ischemia. J Cereb Blood Flow Metab. 2004; 24(12):1317-32. doi: 10.1097/01.WCB.0000141558.40491.75
- Bolouri H., Savman K., Wang W., Thomas A., Maurer N., Dullaghan E. et al. Innate defense regulator peptide 1018 protects against perinatal brain injury. Ann Neurol. 2014; 75: 395-410. doi: 10.1002/ana.24087 24: 1317-32
- Li H., Wang X.L., Wu Y.Q., Liu X.M., Li A.M. Correlation of the predisposition of Chinese children to cerebral palsy with nucleotide variation in pri-miR-124 that alters the non-canonical apoptosis pathway. Acta Pharmacol Sin. 2018; 39(9): 1453-62. doi: 10.1038/aps.2017.211
- Ma Q., Dasgupta C., Li Y., Bajwa N.M., Xiong F., Harding B., Hartman R., Zhang L. Inhibition of microRNA-210 provides neuroprotection in hypoxic-ischemic brain injury in neonatal rats. Neurobiol Dis. 2016; 89: 202-12. doi: 10.1016/j.nbd.2016.02.011
- Zaghloul N., Patel H., Codipilly C., Marambaud P., Dewey S., Frattini S. et al. Overexpression of extracellular superoxide dismutase protects against brain injury induced by chronic hypoxia. PLoS One. 2014; 9(9): e108168. doi: 10.1371/journal.pone.0108168.
- Miguel P.M., Pereira L.O., Barth B., de Mendonça Filho E.J., Pokhvisneva I., Nguyen T.T.T. et al. Prefrontal Cortex Dopamine Transporter Gene Network Moderates the Effect of Perinatal Hypoxic-Ischemic Conditions on Cognitive Flexibility and Brain Gray Matter Density in Children. Biol Psychiatry. 2019; 86(8): 621-30. doi: 10.1016/j.biopsych.2019.03.983
- Cox-Limpens K.E., Gavilanes A.W., Zimmermann L.J., Vles J.S. Endogenous brain protection: what the cerebral transcriptome teaches us. Brain Res. 2014; 1564: 85-100. doi: 10.1016/j.brainres.2014.04.001
- Murrell A., Hurd P.J., Wood I.C. Epigenetic mechanisms in development and disease. Biochem. Soc. Trans. 2013; 41: 697-9. doi: 10.1042/BST20130051
- Chen C.C., Wang K.Y., Shen C.K. The mammalian de novo DNA methyltransferases DNMT3A and DNMT3B are also DNA 5-hydroxymethylcytosine dehydroxymethylases. J Biol Chem. 2012; 287: 33116-21. doi: 10.1074/jbc.C112.406975
- Munoz P., Estay C., Diaz P., Elgueta C., Ardiles A.O., Lizana P.A. Inhibition of DNA methylation impairs synaptic plasticity during an early time window in rats. Neural Plast. 2016; 2016: 4783836. doi: 10.1155/2016/4783836.
- Kriaucionis S., Heintz N. The nuclear DNA base 5-hydroxymethylcytosine is present in purkinje neurons and the brain. Science. 2009; 324: 929-30. doi: 10.1126/science.1169786
- Tahiliani M., Koh K.P., Shen Y., Pastor W.A., Bandukwala H., Brudno Y. et al. Conversion of 5-methylcytosine to 5-hydroxymethylcytosine in mammalian DNA by MLL partner TET1. Science. 2009; 324: 930-5. doi: 10.1126/science.1170116
- Cliffe L.J., Kieft R., Southern T., Birkeland S.R., Marshall M., Sweeney K., Sabatini R. JBP1 and JBP2 are two distinct thymidine hydroxylases involved in J biosynthesis in genomic DNA of African trypanosomes. Nucleic Acids Res. 2009; 37(5):1452-62. doi: 10.1093/nar/gkn1067.
- D’Alessio A.C., Taranova O.V., Hong K., Sowers L.C., Zhang Y. Role of tet proteins in 5mC to 5hmC conversion, ES-cell selfrenewal and inner cell mass specification. Nature. 2010; 466: 1129-33. doi: 10.1038/nature09303
- Song C.X., Szulwach K.E., Fu Y., Dai Q., Yi C., Li X. et al. Selective chemical labeling reveals the genome-wide distribution of 5-hydroxymethylcytosine. Nat. Biotechnol. 2011; 29(1): 68-72. doi: 10.1038/nbt.1732.
- Wang Z., Tang B., He Y., and Jin P. DNA methylation dynamics in neurogenesis. Epigenomics. 2016; 8: 401-14. doi: 10.2217/epi.15.119
- Noack F., Pataskar A., Schneider M., Buchholz F., Tiwari V.K., Calegari F. Assessment and site-specific manipulation of DNA (hydroxy-)methylation during mouse corticogenesis. Life Sci Alliance. 2019; 2(2). pii: e201900331. doi: 10.26508/lsa.201900331
- Tan L., Shi Y.G. Tet family proteins and 5-hydroxymethylcytosine in development and disease. Development. 2012; 139: 1895-902. doi: 10.1242/dev. 070771
- Shu L., Sun W., Li L., Xu Z., Lin L., Xie P. et al. Genome-wide alteration of 5-hydroxymenthylcytosine in a mouse model of Alzheimer’s disease. BMC Genomics. 2016; 17: 381. doi: 10.1186/s12864-016-2731
- Wang F., Yang Y., Lin X., Wang J.-Q., Wu Y.-S., Xie W. et al. Genomewide loss of 5-hmC is a novel epigenetic feature of Huntingtons disease. Hum. Mol. Genet. 2013; 22: 3641-53. doi: 10.1093/hmg/ddt214
- Papale L.A., Zhang Q., Li S., Chen K., Keles S., and Alisch R.S. Genomewide disruption of 5-hydroxymethylcytosine in a mouse model of autism. Hum. Mol. Genet. 2015; 24: 7121-31. doi: 10.1093/hmg/ddv411
- Zhang Y., Zhang Y., Chen D., Wang C., Chen L., Gao C. et al. Genome-Wide Alteration of 5-Hydroxymethylcytosine in Hypoxic-Ischemic Neonatal Rat Model of Cerebral Palsy. Front Mol Neurosci. 2019;12: 214. doi: 10.3389/fnmol.2019.00214
- Малиновская Н.А., Прокопенко С.В., Комлева Ю.К., Панина Ю.А., Пожиленкова Е.А., Рябоконь Р.В. и соавт. Молекулы-маркеры активации глии при нейровоспалении: новые возможности для фармакотерапии нейродегенерации. Сибирское медицинское обозрение. 2014; 5: 5-15
- Furune S., Watanabe K., Negoro T., Yamamoto N., Aso K., Takaesu K. Auditory brainstem responce: a comparative study of ipsilateral versus contralateral recording in neurological disorgers in children. Brain & Development. 1985; 7(5): 463-9. doi: 10.1016/j.eplepsyres.2006.02.007
- Zhang F., Nance E., Alnasser Y., Kannan R., Kannan S. Microglial migration and interactions with dendrimer nanoparticles are altered in the presence of neuroinflammation. Journal of Neuroinflammation, 2016; 13: 65. doi: 10.1186/s12974-016-0529-3
- Mottahedin A., Svedin P., Nair S., Mohn C.J., Wang X., Hagberg H. et al. Systemic activation of Toll-like receptor 2 suppresses mitochondrial respiration and exacerbates hypoxic-ischemic injury in the developing brain. J Cereb Blood Flow Metab. 2017; 37(4): 1192-8. doi: 10.1177/0271678X17691292.
- Domingo-Gonzalez R., Martínez-Colón G.J., Smith A.J., Smith C.K., Ballinger M.N., Xia M. et al. Inhibition of neutrophil extracellular trap formation after stem cell transplant by prostaglandin E2. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2016; 193(2): 186-97. doi: 10.1164/rccm.201501-0161OC
- Guillemin G.J., Brew B.J. Microglia, macrophages, perivascular macrophages, and pericytes: a review of function and identification. J. Leukoc. Biol. 2004; 5(3): 388-97. doi: 10.1189/jlb.0303114.
- Osredkar D., Thoresen M., Maes E., Flatebø T., Elstad M., Sabir H. Hypothermia is not neuroprotective after infection-sensitized neonatal hypoxic-ischemic brain injury. Resuscitation. 2014; 85(4): 567-72. doi: 10.1016/j.resuscitation.2013.12.006
- Hellström Erkenstam N., Smith P.L., Fleiss B., Nair S., Svedin P. et al. Microglia/Macrophage Phenotypes in a Mouse Model of Neonatal Hypoxic-Ischemic Brain Injury. Front Cell Neurosci. 2016; 10: 286. doi: 10.3389/fncel.2016.00286
- Монастырская Е.А., Лямина С.В., Малышев Ю.И. М1 и М2 фенотипы активированных макрофагов и их роль в иммунном ответе и патологии. Патогенез. 2008; 6(4): 31-9
- Serdar M., Kempe K., Rizazad M., Herz J., Bendix I., Felderhoff-Müser U. et al. Early Pro-inflammatory Microglia Activation After Inflammation-Sensitized Hypoxic-Ischemic Brain Injury in Neonatal Rats. Front Cell Neurosci. 2019;13: 237. doi: 10.3389/fncel.2019.00237.
- Thomi G., Surbek D., Haesler V., Joerger-Messerli M., Schoeberlein A. Exosomes derived from umbilical cord mesenchymal stem cells reduce microglia-mediated neuroinflammation in perinatal brain injury. Stem Cell Res Ther. 2019; 10(1): 105. doi: 10.1186/s13287-019-1207-z
- Khwaja O., Volpe J.J. Pathogenesis of cerebral white matter injury of prematurity. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed. 2008; 93(2): F153-61. doi: 10.1136/adc.2006.108837.
- Hickey E., Shi H., Van Arsdell G., Askalan R. Lipopolysaccharide-induced preconditioning against ischemic injury is associated with changes in tolllike receptor 4 expression in the rat developing brain. Pediatr Res. 2011; 70:10-4. 73. doi: 10.1203/PDR.0b013e31821d02aa
- Singh D.K., Ling E.A., Kaur C. Hypoxia and myelination deficits in the developing brain. Int J Dev Neurosci. 2018;70:3-11. doi: 10.1016/j.ijdevneu.2018.06.012.