Lysosomal storage diseases. Mucopolysaccharidosis types IV, VI, and VII – Morquio, Maroto–Lamy and Sly syndrome

Full Text

В предыдущих номерах журнала была представлена общая классификация лизосомных болезней накопления [3] и более подробная характеристика мукополисахаридозов (МПС) I и II типов [5], а также III типа [6]. В настоящем номере мы продолжим описание МПС и представим характеристику МПС IV, VI и VII типов.

МПС IV типа, или синдром Моркио, — это аутосомно-рецессивное заболевание, обусловленное избыточным накоплением в лизосомах клеток кератансульфата и хондроитин-6-сульфата, которые, главным образом, синтезируются в хрящевой ткани. Поэтому субстраты в первую очередь накапливаются в хряще и экстрацеллюлярном матриксе, нарушая процесс костеобразования и приводя к развитию системной спондилоэпифизарной дисплазии [4, 53]. Заболевание представлено двумя типами — А и В. При типе IVА у больных дефектной оказывается N-ацетилгалактозамин-6-сульфат-сульфатаза, которую называют также галактозо-6-сульфатазой, или GALNS, — фермент, участвующий в катаболизме кератансульфата и хондроитин-6-сульфата [2, 23]. У некоторых больных наряду с дефицитом этого фермента наблюдается вторичная недостаточность активности нейраминидазы. При более мягком типе IVВ первичным биохимическим дефектом является недостаточность β-галактозидазы и накапливается только кератансульфат [13, 49].

МПС VI типа, или синдром Марото – Лами, — это аутосомно-рецессивное заболевание, обусловленное присутствием гомозиготных или компаунд-гетерозиготных инактивирующих мутаций в гене ARSB лизосомной N-ацетилгалактозамин-4-сульфатазы, или арилсульфатазы B [39]. Вследствие наследственной недостаточности фермента в лизосомах многих клеток, тканей и органов больных происходит избыточные накопление дерматансульфата, которое сопровождается развитием патологических процессов системного характера с наиболее тяжелыми проявлениями со стороны костно-мышечной системы и соединительной ткани.

МПС VII типа, или синдром Слая, — это очень редкое аутосомно-рецессивное заболевание, обусловленное присутствием гомозиготных или компаунд-гетерозиготных инактивирующих мутаций в гене GUSB лизосомной β-глюкуронидазы. Вследствие наследственной недостаточности этого фермента происходит избыточные накопление гепарансульфата и дерматансульфата.

Мукополисахаридоз IV типа, синдром Моркио

Клиника и эпидемиология

Ключевыми клиническими проявлениями заболевания становятся выраженный нанизм, прогрессирующая деформация позвоночника (чаще в виде кифосколиоза в грудопоясничном отделе позвоночника), грудной клетки, вальгусная деформация коленных суставов, гипермобильность суставов (рис. 1) и экскреция с мочой кератансульфата. Дополнительные симптомы включают: помутнение роговицы, патологию аортального клапана, аномалии зубов, нейросенсорную тугоухость. Интеллект больных сохранен и, как правило, прямого вовлечения центральной нервной системы в патологический процесс не наблюдается, но могут развиваться вторичные неврологические осложнения, обусловленные скелетной дисплазией. Характерный рентгенологический признак заболевания — одонтоидная гипоплазия второго шейного позвонка, которая может приводить к компрессионному повреждению спинного мозга, а следовательно, к параличам, и также может быть причиной внезапной смерти при повреждении ствола мозга. Частой причиной летального исхода также является прогрессирующая дыхательная недостаточность. Рост больных резко замедляется после первого года жизни. Так, в выборке из 354 больных МПС IVА средний рост юношей и девушек, достигших возраста 18 лет и выше, составил 122,4 и 113,1 см, а средний индекс массы тела у взрослых больных 24,7 и 25,6 кг/м у мужчин и женщин соответственно [45]. Больные подвержены частым отитам и респираторным инфекциям из-за поражения дыхательных путей (утолщение слизистой оболочки, гиперплазия лимфоидной ткани и вязкий секрет) и ночным апноэ.

 

Рис. 1. Пример гипермобильности межфаланговых суставов кисти у пациента с тяжелой формой мукополисахаридоза IVА типа

Fig. 1. An example of hypermobility of the interphalangeal joints of the hand in a patient with severe MPS IVA

 

Синдром Моркио А характеризуется выраженным клиническим полиморфизмом, и его разделяют на 3 формы — классическую тяжелую, промежуточную и мягкую [48]. При тяжелом течении скелетная дисплазия может развиваться уже в шестимесячном возрасте и больные погибают во второй или третьей декаде жизни. При мягких формах болезнь дебютирует в конце первой или во второй декаде жизни, и больные могут доживать до преклонного возраста. Тяжесть течения заболевания зависит от остаточной активности галактозо-6-сульфатазы, которая при мягких формах сохраняется на достаточно высоком уровне — от 1,3 до 13,3 % [62].

У ряда пациентов с мягким течением синдрома Моркио в культивируемых фибробластах активность галактозо-6-сульфатазы сохраняется в пределах нормы, но отсутствует или резко снижена активность бета-галактозидазы из-за наличия специфических инактивирующих мутаций в гене GLB1 [50]. Эта форма заболевания получила название МПС IVB. С мутациями в гене GLB1 связано другое аллельное заболевание из группы лизосомных болезней накопления — GM1-ганглиозидоз. Однако клинически МПС IVB — это фенокопия МПС IVА, характеризующаяся аналогичной спондилоэпифизарной дисплазией с вовлечением трабекулярных частей длинных трубчатых костей и позвоночника. Основными скелетными проявлениями заболевания являются прогрессирующее отставание в росте от сверстников, кифосколиоз, вальгусная деформация тазобедренных и коленных суставов, гипермобильность суставов всех групп, платиспондилия и одонтоидная гипоплазия. Неврологически болезнь проявляется в виде атаксии, дистонии, интеллектуальных и/или речевых расстройств. Типичным осложнением МПС IVВ, так же как и IVА, становится компрессия спинного мозга.

Точная частота МПС IV неизвестна. По некоторым оценкам в Британии она колеблется в пределах от 1 : 200 000 до 1 : 600 000 новорожденных, а в Австралии примерно вдвое реже [11, 41, 49]. В России согласно федеральным клиническим рекомендациям частота МПС IV составляет 1 : 250 000 новорожденных [7, 8].

Биохимические основы патогенеза

Выделение и очистка галактозо-6-сульфатазы из печени человека позволили определить структуру и каталитические свойства фермента [1, 28]. Основная его функция — это отщепление сульфата в шестом положении от терминального остатка N-ацетилгалактозамина в кератансульфате, который входит в состав только хрящевой ткани и роговицы, а также хондроитин-6-сульфата, который широко представлен во многих соединительных тканях. Кодируемый геном белок состоит из 522 аминокислот, включая 26 аминокислот N-терминального сигнального пептида и 2 потенциальных asn-связанных сайтов гликозилирования [64]. Зрелая галактозо-6-сульфатаза, состоящая из 496 аминокислот, имеет высокий процент гомологии с другими сульфатазами человека, такими как арилсульфатазы А, В и С, глюкозамин-6-сульфатаза и идуронат-2-сульфатаза.

Одна из активностей полифункциональной бета-галактозидазы, дефектной при МПС IVВ, — это высвобождение галактозы из углеводных комплексов и некоторых других субстратов. Дефицит бета-галактозидазы является первичным метаболическим дефектом при трех формах GM1-ганглиозидоза [50].

Картирование и идентификация гена GALNS

МПС IVА обусловлен присутствием гомозиготных или компаунд-гетерозиготных инактивирующих мутаций в гене галактозо-6-сульфатазы — GALNS. Определение аминокислотной последовательности очищенной галактозо-6-сульфатазы позволило сконструировать олигонуклеотидные зонды, с помощью которых из тканеспецифических библиотек генов человека была изолирована полноразмерная кДНК гена GALNS [64, 66]. Методом флюоресцентной гибридизации in situ ген GALNS был картирован в области 16q24.3 [14, 66]. Он содержит 14 экзонов, распределенных на площади приблизительно в 40–50 кб геномной ДНК [46, 47].

Мутации в генах GALNS и GLB1

Основным типом мутаций в гене GALNS у больных МПС IVA являются замены нуклеотидов, сопровождающиеся заменой аминокислот в белке, то есть миссенс-мутации [18, 42, 66]. Идентифицированы также нонсенс-мутации, небольшие структурные перестройки, затрагивающие от 1 до 27 нуклеотидов, и сплайсинговые мутации. Более чем в 20 % случаев у европейских больных присутствует замена I113F [67, 68, 70], тогда как в Латинской Америке частой становится миссенс-мутация R386C [71].

Мутации в гене GALNS, ассоциированные с тяжелыми формами синдрома Моркио типа А, приводят к полной потере активности галактозо-6-сульфатазы. При «мягких» мутациях активность фермента сохраняется в пределах от 2 до 13 %. Биохимический и структурный анализ показал, что «тяжелые» миссенс-мутации либо приводят к аминокислотным заменам в гидрофобной коровой части фермента, либо модифицируют третичную структуру белка, либо затрагивают активные сайты. В то же время при «легких» мутациях аминокислотные замены, как правило, оказываются локализованы на поверхности белка [62].

При проведении молекулярной диагностики мутаций в гене GALNS у 23 пациентов, 15 из которых из Австралии и 8 — из Северной Ирландии, были выявлены 2 мажорные миссенс-мутации, которые с равными частотами встречались в каждой из двух исследованных популяций и вместе составили 32 % всех мутантных аллелей [81]. Это I113F, ассоциированная с тяжелыми формами заболевания, и T312S, которая обнаруживается у пациентов с более мягким течением МПС IVA. Анализ гаплотипов показал, что каждая из этих мутаций имеет общее происхождение, и обе они были завезены в Австралию мигрантами из Ирландии в конце XIX в.

Ген GALNS отличается гетерогенным спектром мутаций. Так, ретроспективный анализ 148 уникальных мутаций, идентифицированных, главным образом, у европейских больных, показал, что 78,4 % из них это миссенс-мутации, 9,2 % — небольшие делеции, 5 % — нонсенс-мутации, 2,4 % — большие делеции и 1,6 % — инсерции. Три миссенс-мутации R386C, G301C и I113F составляют более 5 % всех мутаций в гене GALNS [72].

У пяти неродственных японских больных найдены две протяженные внутригенные делеции размерами около 6 и 8 кб в цис-положении. Их происхождение связывают с рекомбинацией между двумя внутригенными Alu-повторами [33]. Один из пяти больных был гомозиготен по двойной делеции, а у других эти делеции находились в гетероаллельных комбинациях с одной нонсенс- и тремя миссенс-мутациями.

Спектр мутаций в гене GALNS у китайских больных также отличается от европейского: 63 % из 27 идентифицированных мутаций ни разу не встречались в других странах [77]. Частой является миссенс-мутация G340D, которая присутствовала у пяти пациентов из одного района Китая. Анализ гаплотипов этих больных указывает на участие «эффекта основателя» в их распространении.

Мутации в гене GLB1 обычно обнаруживаются у пациентов с GM1-ганглиозидозом. Однако замена W273L в гене GLB1 в компаунде с другими миссенс-мутациями часто присутствует у пациентов с МПС IVВ [52]. Другая частая мутация в гене GLB1, приводящая к развитию синдрома Моркио типа В, — Т 500А. Одна и та же мутация R482H, приводящая к замене аргинина на гистидин в 482-м положении бета-галактозидазы, была идентифицирована как у пациентов с ганглиозидозом, так и с синдромом Моркио типа B [63]. Эти данные доказывают аллельную природу различных форм GM1-ганглиозидоза и синдрома Моркио типа B. Остаточная активность бета-галактозидазы не коррелирует со степенью тяжести фенотипических проявлений.

Экспериментальные модели

Путем направленного разрушения экзона 2 гена Galns создана трансгенная «нокаут»-линия мышей с недостаточностью галактозо-6-сульфатазы [70]. Активность фермента у мутантных гомозигот полностью отсутствовала, при этом во многих органах, включая печень, почки, селезенку, сердце, головной и спинной мозг, в возрасте 2 мес. наблюдали накопления гликозаминогликанов (ГАГ), которые в основном были представлены кератансульфатом и хондроитин-6-сульфатом. Эти накопления находились в лизосомах ретикулоэндотелиальных клеток и избыточно экскретировались с мочой. В возрасте 12 мес. отмечали появление вакуолизированных клеток в почечных клубочках и клапанах сердца, однако при рентгенологическом анализе никаких скелетных нарушений не было выявлено.

Проведенные на этой модели испытания ферментной замещающей терапии (ФЗТ) с использованием нативной и SUMF1-модифицированной галактозо-6-сульфатазы показали значительное уменьшение отложений ГАГ в висцеральных органах, костном мозге, клапанах сердца, связках и соединительной ткани уже после 12 нед. лечения [73]. Дозозависимое снижение ГАГ наблюдалось также в мозге мутантных животных. В крови содержание кератансульфата снизилось практически до нормальных значений. Фармакокинетика, тканеспецифическое распределение и наблюдаемое улучшение состояния животных оказались сходными при использовании обоих препаратов. Полученные результаты подтверждают перспективность использования ФЗТ для лечения МПС IVA [73].

Лабораторная диагностика и лечение

Основное клиническое проявление МПС IVА состоит в системной спондилоэпифизарной скелетной дисплазии. Характер поражения костной ткани при синдроме Моркио имеет ряд специфических особенностей, которые могут быть выявлены при проведении радиографического анализа. В то же время многие нарушения развития костной и хрящевой ткани наблюдаются и при других формах скелетных дисплазий. Таким образом, дифференциальная диагностика МПС IVА и прогноз в отношении развития заболевания возможны только с привлечением совокупных данных клинического, радиографического и биохимического анализа [53, 58]. Согласно международным критериям лабораторная диагностика МПС IVА на первичном этапе базируется на повышении кератансульфата в моче или снижении активности галактозо-6-сульфатазы в сухих пятнах крови. Для подтверждения диагноза проводится исследование активности галактозо-6-сульфатазы в лейкоцитах или фибробластах. Диагноз считается полностью доказанным при обнаружении мутации в гене GLB1 у пациента [11]. Согласно федеральным клиническим рекомендациям в России для подтверждения диагноза МПС IV необходимо молекулярно-генетическое обследование во всех случаях [8, 9].

В ряде медицинских центров для лечения пациентов с МПС IVА применяется трансплантация гематопоэтических стволовых клеток, но по данным метаанализов последних лет она не является терапией первой линии при синдроме Моркио [8]. Большим терапевтическим потенциалом обладает ФЗТ.

В 2014 г. в мире был одобрен препарат элосульфаза альфа, единственный специфический препарат для лечения пациентов с МПС IVА, показавший свою эффективность в клинических испытаниях. Используется в дозе 2 мг/кг еженедельно путем внутривенных инфузий. Данный препарат зарегистрирован и в России [8]. При лечении снижается уровень экскреции кератансульфата с мочой. Клинически пациенты отмечают повышение выносливости и работоспособности (по результатам шестиминутного теста ходьбы), увеличение ежедневной активности. Эффективность терапии скелетных изменений при синдроме Моркио ограничена из-за плохого проникновения рекомбинантного фермента [11]. Взаимосвязи между снижением уровня ГАГ мочи и клиническим улучшением состояния пациентов не выявлено [12].

В настоящее время перспективным для ФЗТ МПС IVА рассматривается рекомбинантный фермент prGALNS, производимый в дрожжевой системе Pichia pastoris [56]. На стадии преклинических испытаний терапии МПС IVА находятся несколько альтернативных стратегий. Поиск потенциальных биомишеней, пригодных для терапии МПС IVА, осуществляют с использованием различных методов, примером которых является, в частности, протеомный анализ [12].

Возможность патогенетического лечения пациентов с МПС IVB рассматривается в комплексе мероприятий, разрабатываемых для терапии GM1-ганглиозидоза [84].

Клинический случай легкой формы МПС IV типа

Девочка, 17 лет, родом из Республики Дагестан, от неродственного брака, наследственность не отягощена. Ребенок от третьей беременности (от первой и второй беременностей двое здоровых детей) на фоне многоводия, затруднения выведения плечиков. При рождении вес 5100 г, длина 54 см. На первом году росла и развивалась по возрасту. С 1,5 лет наблюдалась неврологом с задержкой речевого развития. В 2 года при осмотре ортопедом отмечалась рахитоподобная деформация грудной клетки. К 7 годам развился кифосколиоз грудного отдела позвоночника IV степени. Впервые заподозрен МПС IV типа по клиническим данным. С 7,5 лет находится на «Д»-учете в медико-генетической консультации по месту жительства в Республике Дагестан с диагнозом: «МПС IV типа (синдром Моркио), аутосомно-рецессивный тип наследования». В возрасте 13 лет впервые проведено оперативное лечение — коррекция кифосколиоза грудного отдела позвоночника IV степени в НИИ им. Турнера. В дальнейшем по мере роста девочки вновь прогрессирование деформации позвоночника и в возрасте 17 лет проводится повторное оперативное вмешательство для коррекции кифосколиоза грудного отдела позвоночника. При осмотре пациентки в возрасте 17 лет: рост 162 см, вес 61 кг, грубые черты лица, гипермобильность крупных суставов, кифосколиоз грудного отдела позвоночника (рис. 2 и 3). Аускультативно тоны сердца звучные, ритмичные. При пальпации живота печень и селезенка не увеличены. Интеллект — возрастная норма. Инструментальное обследование: эхокардиография — пролапс митрального клапана. Осмотр офтальмологом: патологии не выявлено. Слух — норма. Диагноз: «МПС IVА типа (синдром Моркио), легкая форма».

 

Рис. 2. Фенотип девочки с мукополисахаридозом IV типа

Fig. 2. Phenotype of a girl with type IV MPS

 

Рис. 3. Внешний вид кисти девочки с мукополисахаридозом IV типа, клинодактилия пятых пальцев

Fig. 3. The appearance of the hand of a girl with type IV MPS, clinodactyly of 5 fingers

 

Мукополисахаридоз VI типа, синдром Марото – Лами

Клиника и эпидемиология

МПС VI типа, или синдром Марото – Лами, клинически проявляется нанизмом, гепатоспленомегалией, скелетными и сердечными нарушениями, тугоподвижностью и контрактурами суставов, помутнением роговицы, лицевым дизморфизмом подобным тому, который наблюдается при МПС I. Однако интеллектуальные расстройства отсутствуют. В моче больных присутствуют высокие концентрации дерматансульфата. Значительные отложения ГАГ наблюдаются в полиморфнонуклеарных лейкоцитах. Они носят название гранул Алдера и выглядят как лазурные азурофилические цитоплазматические включения. Отложения ГАГ накапливаются и в тромбоцитах — гранулах Рейлли.

Для синдрома Марото – Лами характерен выраженный клинический полиморфизм. Выделяют тяжелые классические формы заболевания, промежуточные и легкие, хотя между ними не всегда удается провести четкую дифференцировку. При рождении дети выглядят нормально, однако в некоторых случаях у них могут присутствовать макроцефалия, сочетающаяся с гидроцефалией, деформация грудной клетки, пупочные и/или паховые грыжи, признаки сердечной недостаточности. Как правило, все эти симптомы не связывают с началом заболевания. В течение первого года жизни у больных постепенно формируются типичные проявления МПС в виде грубых черт лица по типу «гаргоилизма», макроглоссии, помутнения роговицы, гепатоспленомегалии, изменения клапанов сердца, признаков множественного дизостоза, ночных апноэ, частых рецидивирующих респираторных инфекций и отитов. Характерные признаки заболевания: плотная кожа, мягкий гирсутизм, постепенно становится очевидной задержка роста с резкой остановкой в возрасте 9–10 лет. Окончательный рост пациентов с МПС VI типа не превышает 134–140 см. У многих развиваются контрактуры суставов, симптомы сдавления периферических нервов, в первую очередь тоннельный карпальный синдром, и компрессионная миелопатия в шейном или грудопоясничном отделах позвоночника.

При классической форме синдрома Марото – Лами и отсутствии лечения больные дети, как правило, погибают в первом десятилетии жизни. При мягких формах больные доживают до взрослого возраста, хотя продолжительность их жизни может быть значительно сокращена. Главной причиной гибели больных становится сердечная и дыхательная недостаточность.

Точная частота МПС VI неизвестна, но по некоторым оценкам она колеблется в пределах от 1 : 250 000 до 1 : 600 000 новорожденных. В Австралии она составляет 1 : 320 000 новорожденных [49].

Биохимические основы патогенеза

Арилсульфатаза B состоит из 533 аминокислот и содержит 6 потенциальных сайтов N-гликозилирования. Арилсульфатазы А, B и С имеют высокий процент гомологии по аминокислотной последовательности и содержат полностью идентичный район в N-терминальной части всех трех ферментов. Основной функцией арилсульфатазы B является отщепление сульфата в четвертом положении от терминального остатка N-ацетилгалактозамина в дерматансульфате. Остаточная активность этого фермента в культивируемых фибробластах больных либо полностью отсутствует, либо не превышает 1,5 %, и значение этого показателя хорошо коррелирует с тяжестью течения заболевания [17]. Описан 44-летний пациент без клинических проявлений МПС VI, но с дермантансульфатурией, у которого остаточная активность арилсульфатазы B составляла около 5 % нормы. Это наблюдение позволило авторам высказать предположение, что ФЗТ или генотерапия, при которой может быть достигнута коррекция активности фермента хотя бы до 5 % уровня, окажется достаточной для предотвращения развития наиболее тяжелых клинических проявлений заболевания.

Картирование и идентификация гена ARSB

Определение аминокислотной последовательности очищенной арилсульфатазы B позволило сконструировать олигонуклеотидные зонды, с помощью которых из тканеспецифической библиотеки генов тестис человека была изолирована полноразмерная кДНК гена ARSB [59]. Ген ARSB локализован в области 5q14.1 [39] и содержит 8 экзонов, распределенных на площади в 206 кб геномной ДНК [38].

Мутации в гене ARSB

У больных синдромом Марото – Лами в гене ARSB идентифицированы более 90 мутаций, главным образом, миссенс-типа и делеции со сдвигом рамки считывания, причем последний тип мутаций чаще обнаруживается при тяжелых формах заболевания [34, 35, 39, 40]. У испанских и аргентинских пациентов частыми являются две сплайсинговые мутации (IVS5AS, G-C, -1 и IVS5AS, T-G, -8), составляющие 21,9 и 12,5 % всех мутантных аллелей соответственно [27].

Экспериментальные модели

Описана генетическая модель МПС VI у крыс [83]. Фенотип мутантных животных характеризуется черепно-лицевым дизморфизмом и множественным дизостозом. Увеличена экскреция с мочой дерматансульфата. Отложения ГАГ наблюдаются в ретикулоэндотелиальных клетках, в хрящах и других соединительных тканях, но отсутствуют в нервной системе. Активность арилсульфатазы B в печени составляет менее 5 %. У экспериментальных животных идентифицирована гомозиготная инсерция одного нуклеотида в крысином гене Arsb арилсульфатазы В [36].

Причиной развития прогрессирующих фенотипических аномалий, сходных с проявлениями МПС VI, в линии сиамских кошек, является недостаточность арилсульфатазы В, обусловленная миссенс-мутациями в гене ARSB кошек, гомологичном гену ARSB человека. Оказалось, что различные комбинации двух разных миссенс-мутаций приводят к трем разным клиническим фенотипам — очень мягкому, среднему и тяжелому [21]. Эти модельные линии кошек были успешно использованы для разработки методов ФЗТ МПС VI [20]. Результаты проведенных исследований доказали возможность коррекции наиболее тяжелых клинических проявлений этого заболевания при раннем начале лечения.

Полезной для изучения патогенеза синдрома Марото – Лами и разработки методов специфической терапии является также трансгенная линия мышей, созданная путем направленной инактивации мышиного гена Arsb, кодирующего арилсульфатазу В [25]. У мутантных гомозигот наблюдается дермантансульфатурия и к 4-недельному возрасту развиваются черепно-лицевой дизморфизм и множественные скелетные аномалии. Во всех паренхиматозных органах выявляются отложения ГАГ преимущественно в интерстициальных клетках и макрофагах.

Лабораторная диагностика и лечение

Диагностика МПС VI в первую очередь основана на клинических проявлениях заболевания. Для ранней диагностики и отличия синдрома Марото – Лами от других форм МПС и скелетных дисплазий необходимо проведение биохимического анализа, включающего определение количества и спектра ГАГ в моче и измерение активности арилсульфатазы В в лейкоцитах, сухих пятнах крови или в культуре кожных фибробластов. Высокие значения уровня ГАГ в моче коррелируют со значительным отставанием в росте, снижением массы тела и другими патологическими нарушениями, указывающими на быстрое развитие и тяжелое течение болезни [10].

ФЗТ синдрома Марото – Лами с использованием рекомбинантной формы арилсульфатазы В (препарат галсульфаза), которая может быть рекомендована сразу после установления диагноза, приводит к улучшению роста, подвижности суставов, функции легких и увеличению толерантности к физической нагрузке, но не влияет на необратимые изменения органов и тканей.

С привлечением специалистов различных медицинских профилей разработаны международные рекомендации по комплексному ведению и лечению пациентов с МПС VI [30]. Эти рекомендации постоянно совершенствуются и в настоящее время включают 93 положения, касающихся общих принципов ведения больных, постоянного мониторинга и оценки их состояния, режима ФЗТ и показаний к трансплантации костного мозга, обезболивающих и хирургических вмешательств, методов специфической коррекции дефектов различных систем — респираторной, сердечно-сосудистой, сенсорных органов [11].

Поскольку эффективность применяемой терапии часто оказывается ограниченной из-за плохого проникновения лекарственных препаратов в некоторые органы и ткани, разрабатываются альтернативные подходы для лечения пациентов с МПС VI. Один из них связан с поиском веществ, стимулирующих выведение из клеток избыточного содержания ГАГ. К числу таких препаратов относится, в частности, β-D-ксилозидаза-производная одипарцила [20]. Было показано, что в системе in vitro одипарцил приводит к секреции в культуральную среду сульфатированных ГАГ, таких как хондроитинсульфат и дерматансульфат, причем этот эффект наблюдается как в нормальных клетках эндотелия быка, так и в культивируемых фибробластах больных МПС VI. При оральном введении одипарцила нормальным крысам было обнаружено его присутствие в функциональных дозах во многих органах и тканях, в том числе и тех, которые в наибольшей степени вовлечены в патологический процесс при МПС VI (кости, хрящи, сердце, роговица). Эффективность препарата в плане увеличения экскреции с мочой сульфатированных ГАГ и снижения их накопления в печени и почках была показана и на мышиной модели Arsb^–. Таким образом, одипарцил рассматривается в настоящее время как один из перспективных препаратов для комплексного лечения пациентов с МПС VI.

Клинический случай тяжелой формы МПС VI типа

Пациент, мальчик, от родственного брака (отец пробанда двоюродный дядя матери), наследственность не отягощена. Ребенок от четвертой беременности, протекавшей без особенностей (1–3 — м/а), от первых родов. При рождении масса 3300 г, длина 57 см, окружность головы и груди 35 см, по шкале Апгар 7/8 баллов. На грудном вскармливании до 5,5 мес. Привит по календарю. Психомоторное развитие: гулит с 3 мес., сидит с 7 мес., ходит с 1 г. 2 мес., говорит отдельные слова с 1,5 лет, фразовая речь с 3,5 лет. В 9 мес. с инвагинацией кишечника был госпитализирован в стационар, где впервые осмотрен генетиком — выявлено рахитоподобное заболевание, множественные микроаномалии развития, задержка психомоторного развития. Назначен витамин D в дозе 3 тыс. ЕД, который ребенок получал до 4 лет. По мере развития отмечались задержка роста и деформация скелета — с одного года килевидная деформация грудной клетки, с 1 г. 2 мес. — вальгусное искривление нижних конечностей (начал ходить). К 4 годам: выраженная деформация черепа, усиление деформации грудной клетки, «браслетки», «четки». В возрасте 4 лет впервые поставлен диагноз МПС, который был подтвержден в Медико-генетическом центре (Москва) по увеличению экскреции хондроитинсульфата и дерматансульфата, также проведена энзимодиагностика — активность фермента арилсульфатаза В 0,01 нМ/мг/час (норма 42,8–129,8). Молекулярно-генетическое исследование не проводилось.

В 8 лет госпитализирован в СПбГПМУ для обследования. При осмотре отмечалась низкорослость: рост 105 см, вес 18,5 кг. Мальчик активный, подвижный. На осмотр реагирует адекватно, на вопросы отвечает правильно, ориентирован во времени и пространстве; обслуживает себя не полностью в связи с наличием контрактур суставов верхних конечностей. Знает стихи, рисует, помогает матери по дому. Признаки дизостоза: брахицефалия, деформация грудной клетки (килевидная грудная клетка с развернутой нижней апертурой), контрактуры суставов. Фенотип ребенка характерен для МПС: высокий лоб, готическое небо, короткая шея, низкорасположенные уши, макроглоссия, брахидактилия. Контрактуры и ограничение движений в плечевых суставах (не может поднять руки вертикально вверх), разгибательно-сгибательные контрактуры локтевых суставов (объем движений 45°), лучезапястных (объем движений 20°), сгибательно-разгибательная контрактура коленных суставов, резкое ограничение движений в голеностопных суставах. Деформация стоп. Х-образная деформация нижних конечностей (рис. 4). Кожные покровы чистые, смуглые (загар). Тоны сердца ритмичные, выслушивается систолический шум по правому краю грудины (шум недостаточности трикуспидального клапана), систолический шум (менее громкий) в точке Боткина и на верхушке сердца. Звучность тонов на верхушке сердца одинаковая (то есть I тон ослаблен), частота сердечных сокращений 86 в минуту. Дыхание везикулярное, проводится равномерно, хрипов нет. Живот симметричный, пупочная грыжа небольшого размера (диаметр пупочного кольца 1,5 см), гепатоспленомегалия (печень +6 см, селезенка +3 см из под края реберной дуги). При обследовании: на эхокардиографии гипертрофическая кардиомиопатия, миксоматозное изменение створок митрального клапана, прогиб створок трикуспидального клапана. Осмотрен офтальмологом: помутнение роговицы обоих глаз. Слух — норма. Изменения на рентгенограммах позвоночника и кистей рук (рис. 5, 6). Компьютерная томография головы: признаки смешанной гидроцефалии, аномалия развития позвонка С1, стеноз позвоночного канала. Сдавление спинного мозга за счет поражения атланто-аксиального сочленения с внедрением дуги позвонка С1 в затылочное отверстие — «вторичная базилярная импрессия». Рекомендовано: оперативное лечение в плановом порядке — декомпрессия на уровне С1 спинного мозга и окципитоспондилодез.

 

Рис. 4. Внешний вид пациента с мукополисахаридозом VI типа, тяжелая форма

Fig. 4. External view of a patient with MPS VI type, severe form

 

Рис. 5. Рентгенограмма кистей пациента с мукополисахаридозом VI типа

Fig. 5. X-ray of the hands of a patient with type VI MPS

 

Рис. 6. Рентгенограмма грудного и поясничного отделов позвоночника с захватом тазобедренных суставов: двояковыпуклая форма грудных и поясничных позвонков, задние клиновидные и языкообразные позвонки со скошенным передневерхним углом. Грудной кифоз уплощен, высота его смещена каудально. Гипоплазия тела Th11. S-образная деформация нижнегрудного – поясничного отделов позвоночника, с верхней правосторонней дугой ~18°, нижней левосторонней дугой ~28°. Вертлужные впадины мелкие, крыши скошены, головки бедренных костей уплощены. Шейки бедренных костей выпрямлены

Fig. 6. X-ray of the thoracic and lumbar spine with hip joints: biconvex shape of the thoracic and lumbar vertebrae, posterior wedge-shaped vertebrae and lingual vertebrae with a beveled anteroposterior angle. The thoracic kyphosis is flattened, its height is shifted caudally. Body hypoplasia Th11. S-shaped deformity of the lower thoracic–lumbar spine, with an upper right-sided arch ~180, a lower left-sided arch ~280. The acetabulum is shallow, the roofs are sloping, and the heads of the femurs are flattened. The femoral necks are straightened

 

В дальнейшем мальчик госпитализирован в один из стационаров Москвы для обследования в динамике с ухудшением состояния в виде развития тетрапареза вследствие прогрессирования сдавления спинного мозга в шейном отделе позвоночника. В связи с регистрацией препарата для ФЗТ в Российской Федерации начата терапия. На фоне ФЗТ успешно проведено оперативное лечение — декомпрессия спинного мозга в шейном отделе позвоночника с восстановлением двигательной функции в конечностях. Но на фоне длительного сохранения постельного режима в послеоперационном периоде развилась полисегментарная пневмония, осложнившаяся дыхательной недостаточностью и приведшая к летальному исходу в возрасте 9 лет.

Мукополисахаридоз VII типа, синдром Слая

Клиника и эпидемиология

Клинически заболевание проявляется характерными для МПС аномалиями скелета, гепатоспленомегалией, грубыми чертами лица по типу «гаргоилизма» и умственной отсталостью различной степени выраженности. Для синдрома Слая, также как для других типов МПС, характерен клинический полиморфизм, коррелирующий с остаточной активностью β-глюкуронидазы. В ряде случаев синдром Слая проявляется уже в пренатальном периоде, обусловливая развитие водянки плода. Течение заболевания при тяжелых формах сходно с синдромом Гурлера или тяжелыми формами синдрома Хантера. При рождении дети выглядят нормально, однако в некоторых случаях у них могут присутствовать пупочные или паховые грыжи. В течение первого года жизни у больных постепенно формируются типичные проявления МПС в сочетании с признаками множественного дизостоза, ночного апноэ, частых рецидивирующих респираторных инфекций и отитов. При этом скелетные нарушения у них проявляются в виде дисплазии или сколиоза, но нанизм, как правило, не развивается. Умственная отсталость носит умеренный характер, формируется довольно рано, к 3 годам и, как правило, не прогрессирует.

Частота синдрома Слая составляет менее чем 1 : 250 000 среди новорожденных.

Биохимические основы патогенеза

Основная функция β-глюкуронидазы — отщепление терминального остатка β-D-глюкуроновой кислоты от четырех ГАГ: дерматансульфата, гепарансульфата и двух хондроитинсульфатов. Зрелый мономер этого белка с молекулярной массой 78 кД, состоящий из 629 аминокислот с 4 потенциальными сайтами N-гликозилирования, транспортируется в лизосомы и расщепляется на 2 субъединицы каталитически активного фермента с молекулярной массой 60 и 18 кД [74].

При тяжелых младенческих формах синдрома Слая активность β-глюкуронидазы полностью отсутствует, либо составляет менее 1 %. При взрослых хронических формах активность фермента может достигать 10 % [29].

Картирование и идентификация гена GUSB

Определение аминокислотной последовательности очищенной β-глюкуронидазы позволило сконструировать олигонуклеотидные зонды, с помощью которых независимо из двух тканеспецифических библиотек генов трансформированных фибробластов и плаценты человека была изолирована полноразмерная кДНК гена GUSB [31, 51]. Методом флуоресцентной гибридизации in situ ген GUSB был картирован в области 7q11.21 [61]. Он содержит 12 экзонов, распределенных на площади в 21 кб геномной ДНК [44]. Ген GUSB альтернативно сплайсируется с образованием двух изоформ, одна из которых с делецией 153 нуклеотидов, образующейся за счет вырезания экзона 6, каталитически неактивна. На разных хромосомах человека идентифицированы многочисленные псевдогены β-глюкуронидазы [61].

Мутации в гене GUSB

Около 90 % из более чем 50 мутаций, идентифицированных в гене GUSB у пациентов с синдромом Слая, являются точковыми заменами или делециями/инсерциями [65, 69, 74, 75, 80]. Миссенс-мутации часто затрагивают высоко консервативные аминокислоты. Мажорной среди них в различных популяциях является L176F, ассоциированная с низкой остаточной активностью бета-глюкуронидазы и тяжелыми формами заболевания. К «тяжелым» относятся нонсенс-мутации (W507X) и миссенс-мутации, сопровождающиеся аминокислотными заменами в гидрофобной коровой части белка или модифицирующие его фолдинг, такие как R216W, P148S и Y495C [74].

Экспериментальные модели

Модели МПС VII созданы и изучены на многих экспериментальных объектах. Так, у собак описано наследственное заболевание, сходное по своим клиническим проявлениям с наиболее тяжелыми формами МПС VII [32]. При биохимическом исследовании было показано отсутствие активности β-глюкуронидазы у больных животных.

Описана генетическая линия мышей с недостаточностью бета-глюкуронидазы, которая наследуется по аутосомно-рецессивному типу [15]. У мутантных мышей обнаружена гомозиготная делеция одного нуклеотида в 10-м экзоне гена Gusb, приводящая к сдвигу рамки считывания [57]. Эта мутация ответственна за наблюдаемый фенотип животных, моделирующий МПС VII. Инсерция делетированного нуклеотида путем олигонуклеотидного сайт-направленного мутагенеза, произведенная в культивируемых фибробластах мутантных мышей, полностью восстанавливает функцию гена. Трансплантация костного мозга мутантным животным значительно увеличивает продолжительность их жизни, при этом происходит заметная коррекция лизосомных накоплений [16]. На этой модельной линии доказана также возможность ФЗТ МПС VII, причем ее эффективность в значительной степени зависит от срока начала лечения. Проводятся испытания различных способов доставки ферментов в лизосомы, как традиционные, основанные на взаимодействиях со специфическими поверхностными рецепторами клеток, так и альтернативные пептид-опосредованные, основанные на взаимодействии фрагментов инсулиноподобного фактора роста II с катион-независимым маннозо-6-фосфатным рецептором [37]. Эта тактика приводит к снижению накоплений ГАГ в том числе и в гломерулярных подоцитах и остеобластах, что очень важно для предотвращения развития ведущих фенотипических проявлений МПС VII у мутантных животных. Хорошие результаты на модельных мышах были получены при сочетании ФЗТ и аллогенной трансплантации костного мозга.

Эффективность генотерапии также зависит от срока начала лечения. Так, внутривенное введение новорожденным мышам с наследственной недостаточностью β-глюкуронидазы рекомбинантного аденовирусного вектора, несущего нормальный ген GUSB человека, предотвращало у них развитие проявлений МПС VII [22]. При этом терапевтический уровень экспрессии гена GUSB достигается уже спустя неделю после проведенной процедуры и сохраняется на таком уровне в течение 16 нед. наблюдения во многих тканях, включая печень, сердце, легкие, селезенку, почки, ткани мозга и сетчатку.

Для изучения молекулярного патогенеза синдрома Слая были созданы три трансгенные линии мышей с направленно введенными миссенс-мутациями в гене Gusb, аналогичными тем, которые были идентифицированы у пациентов с МПС VII [69]. В каждой из этих модельных линий сохранялся свой уровень остаточной активности бета-глюкуронидазы, строго соответствующий экспрессивности фенотипических аномалий у мутантов. Возможность проведения исследований на культурах фибробластов больных и на модельных линиях животных создают хорошие предпосылки для разработки методов генотерапии МПС VII.

Успешная генокоррекция недостаточности бета-глюкуронидазы проведена как в системе in vitro путем ретровирусного переноса нормального гена GUSB в мутантные фибробласты человека, так и in vivo на собаках и мышах [54, 78]. При этом у больных собак введенный ген не только экспрессировался, но β-глюкуронидаза появлялась в лизосомах, что приводило к восстановлению процессинга специфических ГАГ. Введение этого же гена GUBS в мутантные стволовые клетки мышей приводило к длительной экспрессии β-глюкуронидазы, снижению лизосомных отложений в печени и селезенке и к частичной коррекции проявлений болезни у трансгенных животных [79]. В другом эксперименте кДНК гена GUBS вводили в культивируемые мутантные фибробласты мышей и затем трансдуцированные клетки имплантировали подкожно мутантным животным. У всех трансгенных мышей наблюдали экспрессию введенного гена и полное исчезновение лизосомных отложений в печени и селезенке [60]. Полученные результаты подтверждают принципиальную возможность лечения методами генной терапии, по крайней мере, некоторых лизосомных болезней.

Описана модель МПС VII у домашних кошек, гомозиготных по миссенс-мутации в гене β-глюкуронидазы [26]. В некоторых отношениях эта модель оказалась более удобной, чем модели на мышах и собаках. Ретровирусный перенос нормального гена Gusb крысы, выполненный на этой модели, также приводил к восстановлению отсутствующей у мутантных кошек β-глюкуронидазной активности.

Результаты, полученные на экспериментальных животных, свидетельствует о принципиальной возможности лечения МПС VII у человека с использованием комбинированных подходов и, прежде всего, ФЗТ.

Лабораторная диагностика и лечение

Диагностика МПС VII основана на анализе клинических проявлений заболевания в сочетании с определением содержания ГАГ в моче и исследованием активности фермента β-глюкуронидазы в сыворотке крови. Подтверждающим тестом является нахождение у больных МПС VII мутаций в гене GUSB.

Разработана ФЗТ синдрома Слая с использованием рекомбинантной β-глюкуронидазы человека — вестронидазы альфа. Клинические испытания подобной терапии, проведенные в ряде медицинских центров, показали ее безопасность и эффективность в течение длительных периодов лечения в плане снижения содержания ГАГ и улучшения ряда клинических показателей [19, 43, 55, 76].

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

Информированное согласие на публикацию. Авторы получили письменное согласие законных представителей пациента на публикацию медицинских данных и фотографий.

About the authors

Victoria N. Gorbunova

St. Petersburg State Pediatric Medical University

Author for correspondence.
Email: vngor@mail.ru

PhD, Dr. Sci. Professor, Department of Medical Genetics

Russian Federation, Saint Petersburg

Natalia V. Buchinskaia

St. Petersburg State Medical Diagnostic Center (Genetic Medical Center)

Email: nbuchinskaia@gmail.com

MD, PhD, Pediatrician, Geneticist of Consulting Department

Russian Federation, Saint Petersburg

References

Supplementary files