Портал «Русский медицинский сервер»: http://www.rusmedserv.com

Cайт «Генетика человека»: http://www.rusmedserv.com/genetics

Congenital Central Hypoventilation Syndrome (CCHS).

Клинический диагноз. Американское торакальное общество установило правила диагностики врожденного центрального гиповентиляционного синдрома (Congenital Central Hypoventilation Syndrome – CCHS) [Weese-Mayer et al., 1999].

CCHS диагностируется у индивидуумов по следующим признакам:

• Гиповентиляция вторична к снижению/отсутствию вентиляционной чувствительности к гиперкапнии или к отсутствию/снижению вентиляторной чувствительности к гипоксии;

• В основном адекватная вентиляция во время бодрствования, но гиповентиляция с нормальной частотой дыхания и поверхностное дыхание (снижение тидалевского объема) в течение сна, ИЛИ

• Гиповентиляция как во время бодрствования, так и во время сна

• Отсутствие реакции на асфиксию (т.е. поведенческого избегания гиперкапнии и гипоксии)

• Отсутствие доказательств первичной нейромышечной, легочной или кардиальной болезни или поддающегося идентификации повреждения ствола мозга

• PHOX2B. Мутации в этом гене обнаружены у большинства пациентов с CCHS. Исследование проведенное в 3 опубликованных когортах больных с CCHS показало, что 40% (Sasaki et al 2003), 62% (Amiel et al 2003) и 97% пациентов (Weese-Mayer, Berry-Cravis et al 2003) являются гетерозиготами по мутации экспансии повторов полиаланина в экзоне 3 гена PHOX2B (экспансия от нормальных 20 повторов до 25-30 повторов). Вариация в проценте пораженных индивидуумов с мутацией в гене PHOX2B может быть отнесена за счет различий в клинических диагностических критериях CCHS или включение в исследуемую когорту пациентов с фенокопиями этого синдрома (например болезнь Гиршпрунга с автономной дисфункцией, которая также имеет альвелярную гиповентиляцию) (Staiano et al 1999). Этот полиаланиновый повтор кодируется 4 различными нуклеотидами. 4 других пациента в указанных трех исследованиях имели другие мутации в гене PHOX2B, выявленные секвенированием (одна нонсенс-мутация, две мутации сдвига рамки считывания с инсерцией и одна мутация сдвига рамки считывания с делецией) (Amiel et al 2003, Weese-Mayer 2003, Berry-Cravis et al 2003, Sasaki et al 2003)

• Другие гены. 12 пациентов имели уникальные мутации изменения белков в других генах: 8 неродственных пациентов с мутацией в гене RET (Amiel et al 1998, Sakai et al 1998, Sakai et al 2001, Sasaki et al 2003, Fitze et al 2003); один пациент с мутацией в гене GDNF (Amiel et al 1998); один пациент с мутацией в гене EDN3 (Bolk et al 1996); один пациент с мутацией в BDNF (Weese-Mayer et al 2002); 5 пациентов с мутацией в гене HASH1 (de Pontual et al 2003, Sasaki et al 2003); один пациент с мутацией в гене PHOX2A (Sasaki et al 2003); один пациент с мутацией в гене GFRA1 (Sasaki et al 2003); один пациент с мутацией в гене BMP2 (Weese-Mayer, Berry-Cravis et al 2003); один пациент с мутацией в гене EC1 (Weese-Mayer, Berry-Cravis et al 2003).

Мутация экспансии повторов полиаланина в гене PHOX2B также была найдена у 9 из 16 пациентов:

Эта мутация PHOX2B наследовалась с данным заболеванием в семьях, в которых образцы крови родителей были доступны для анализа, в то время, как RET, GDNF, BDNF, HASH1 не были доступны для исследования у родителей. Таким образом, остается неясным, являются ли мутации в генах, иные чем PHOX2B патогенными, или они модифицируют фенотип, или они являются доброкачественными полиморфизмами, которые никак не связаны с CCH синдромом

• Анализ мутаций – тестирование на присутствие мутации экспансии повторов полиаланина в гене PHOX2B сопровождается ПЦР-исследованием (полимеразная цепная реакция), и это доступно на клиническом и исследовательском уровне. Нормальные размеры аллели составляют до 20 нуклеотидных повторов, кодирующих аланин. Аномальные размеры аллели - 25-33 нуклеотидных повтора, кодирующих аланин.

• Секвенирование генов. Если мутация экспансии, соответствующая CCH синдрому, не обнаружена, а субъект имеет проявление классических симптомов CCHS, проводится амплификация и секвенирование кодирующего региона и связки интрон-экзон в гене PHOX2B. Секвенирование гена PHOX2B доступно только на исследовательском уровне.

Если мутационный анализ не привел к выявлению экспансии полиаланина, а CCH- синдром подозревается, секвенирование должно быть проведено в исследовательской лаборатории.

Не обнаружено других фенотипов, ассоциированных с мутацией в гене PHOX2B. Взаимоотношение мутаций в гене PHOX2B с поздно возникающей центральной альвеолярной гиповентиляцией остается неизвестной.

• CCH синдром представляет собой экстремальную манифестацию дисфункции/дисрегуляции автономной нервной системы (ANS). CCH синдром – уникальное нарушение респираторного контроля (Mellins et al 1970, Shannon et al 1976, Haddad et al 1978, Guillminault et al 1982, Paton et al 1989, Weese-Mayer,Silvestry 1992, Weese-Mayer et al 1999)

Классический CCH синдром характеризуется адекватной вентиляцией в состоянии бодрствования, но гиповентиляцией с нормальной частотой дыхания и поверхностным дыханием (снижение тидалевского объема) во время сна; большинство пораженных детей гиповентилируются и в том, и в другом состоянии (Weese-Mayer et al 1999). Пациенты имеют оба этих нарушения в период новорожденности. Клинические признаки респираторных и кардиальных нарушений CCH синдрома суммированы в таблице 2. Вдобавок к этим симптомам дети с CCH синдромом часто имеют физиологические и анатомические проявления генерализованной дисфункции автономной нервной системы (ANSD), включая:

Нейрокристопатии включают болезнь Гиршпрунга,- врожденное отсутствие парасимпатических внутренних ганглиозных клеток переднего отдела кишечника, которое наблюдается у 16-20 % пациентов с CCH синдромом, а опухоли, происходящие из неврального гребня, включающие нейробластому, ганглионейрому и ганглионейробластому, наблюдаются у 5-6 % детей с CCH синдромом.

Взято и адаптировано из Табл.1 ( Marazita et al 2001 )
⁽¹⁾. Альвеолярная гиповентиляция отнесена к гиповентиляции без доказанной болезни легких

Многим успешно вентилируемым пациентам на сегодня уже более 20 лет, что предполагает нормальную продолжительность жизни. Причина смерти у пациентов с CCH синдромом связана с невозможностью обеспечения оптимальной вентиляции. Опухоли появляются в разном возрасте: нейробластома – чаще всего до 2 лет, ганглионейрома – позже, как сопутствующее событие. Связанные с опухолями смерти нечасты.

Для мутации экспансии в гене PHOX2B пенетрантность высокая. Не обнаружено факторов, контролирующих экспансию нуклеотидных повторов в этом гене (Weese-Mayer, Berry-Kravis et al (2003), Amiel et al (2003), and Sasaki et al (2003).

В 3 исследованиях, в которых мутация экспансии нуклеотидных повторов в гене PHOX2B наследовалась от матери с CCH синдромом к ребенку с CCH синдромом (Weese-Mayer, Berry-Kravis et al 2003) не обнаружено изменений в числе повторов (т.е. мать и ребенок имели мутантную аллель одинакового размера). Подобным же образом, во всех 4 случаях, в которых родитель ребенка с CCH синдромом был мозаиком, мутация экспансии передавалась от родителя ребенку без изменения в числе повторов (родитель-мозаик, не имеющий проявлений CCH синдрома, и больной ребенок с CCH синдромом имели мутантную аллель одинакового размера (Weese-Mayer, Berry-Cravis et al 2003). Эти ограниченные данные предполагают, что экспансия полиаланина в гене PHOX2B является митотически стабильной.

Приемлемой номенклатурой для этого заболевания является « врожденный центральный гиповентиляционный синдром (CCHS)». Название «проклятие русалки» использовалось в старой литературе. В истории Ундины (Ondine), в германском народном эпосе (Sugar 1978), нимфа Ундина влюбилась в смертного. Когда смертный оказывался неверным нимфе, Король русалок накладывал проклятие на смертного. Королевское проклятие делало смертного ответственным за запоминание, как протекают все жизненно важные функции организма, даже те, которые протекают автоматически, такие, как дыхание. Когда смертный засыпал, он «забывал» дышать и умирал. Из-за того, что Ундина фактически не смогла проклясть смертного (это был ее Король) и почти 300 детей во всем мире с CCH синдромом не забывают дышать, термин «проклятие русалки» является неправильным и его следует избегать.

• Врожденная миопатия, такая, как Х-сцепленная миотубулярная миопатия (XLMTM). Характеризуются мышечной слабостью от тяжелой до мягкой. Тяжелая классическая XLMTM проявляется у новорожденных гипотонией и респираторным дистрессом. Пораженные мальчики имеют миопатическое лицо, хроническую вентиляторную зависимость, грубую задержку моторного развития. Диагноз Х-сцепленной миотубулярной миопатии традиционно зависит от идентификации характерных гистопатологических изменений в мышечных биоптатах у мальчиков с неонатальной гипотонией и семейной родословной с Х-сцепленным наследованием. Молекулярное тестирование гена MTM1 определяет мутации у 80-85 % пациентов с Х-сцепленной миотубулярной миопатией, которая передается по Х-сцепленному рецессивному типу.

• Мультиминиосевая болезнь (multiminicore disease – MmD) – клинически гетерогенное состояние. Ок. 75% пациентов имеют классическую MmD, проявляющуюся при рождении или в раннем детстве неонатальной гипотонией, задержкой моторного развития и осевой мышечной слабостью, что ведет к развитию сколиоза, а также значительным вовлечением дыхательной системы. Диагноз MmD основывается на присутствии множества «мини-осей» в мышечном биоптате, окрашенном кислыми красителями. Около 30 % всех случаев MmD и около 40 % классической MmD связаны с рецессивной мутацией SEPN1. Некоторые неклассические формы MmD ассоциируются с мутацией RYR1. Тестирование мутаций в этих двух генах возможно только на исследовательском уровне. MmD наследуется по аутосомно-рецессивному типу.

• Врожденный миастенический синдром (congenital myasthenic syndrome – CMS). Характеризуется быстрой утомляемостью, включающей окулярные, бульбарные мышцы и мышцы конечностей, наступающей сразу после рождения. При некоторых типах CMS миастенические симптомы могут быть мягкими, но внезапные тяжелые приступы слабости или внезапные эпизоды респираторной недостаточности могут наступать после лихорадки, инфекций или физических нагрузок. Если симптомы проявляются в неонатальном периоде, может проявляться респираторная недостаточность с внезапной остановкой дыхания и цианозом. CMS ограничивается слабостью скелетных мышц. Сердечная и гладкая мускулатура не вовлекаются. Известно несколько генов, кодирующих белки, которые экспрессируются в нервно-мышечных соединениях, ассоциированных с CMS. Они включают гены, кодирующие различные субъединицы ацетилхолиновых рецепторов (CHRNE: AChR-subunit; CHRNA1: AChR-subunit; CHRNB1: ßAChR-subunit; CHRND: AChR-subunit); ген, кодирующий коллагеновую хвостовую субъединицу ацетилхолиностеразы (COLQ ); ген холинацетилтрансферазы (CHAT); ген, кодирующий рапсин (RAPSN). Такое тестирование доступно только на исследовательском уровне. Врожденные астенические синдромы наследуются по аутосомно-рецессивному типу или, менее часто, по аутосомно-доминантному типу. Диагноз врожденной миастении ставится на основании неврологических исследований, электро - миографических находок и специальных электрофизиологических исследований мышц в дополнение к генетическому тестированию.

• Измененные дыхательные пути или торакальная анатомия (диагноз ставится после бронхоскопии и КТ грудной клетки).

• Дисфункция диафрагмы. Диагноз ставится после флюороскопии диафрагмы.

• Врожденные пороки сердца. Диагноз ставится после эхокардиографии

• Структурные аномалии переднего мозга или ствола мозга. Диагноз ставится после МРТ мозга и ствола мозга.

• Мёбиус синдром. Диагноз ставится после МРТ мозга, ствола мозга и неврологического исследования.

• Детально исследуются медицинские данные до родов, во время родов после родов и т.д.

• Исследуются физиологические и лабораторные данные для оценки спонтанного дыхания во время сна и бодрствования, тидалевский объем, респираторная индуцированная плетизмография грудной клетки и брюшной полости, сатурация гемоглобина с изучением характера кривой, конечный тидалевский уровень углекислоты и ЭКГ. Необходимо исследовать тидалевский объем у ребенка, частоту дыхания в ответ на изменения гиперкапнии и гипоксии как во сне, так и в бодрствующем состоянии

• МРТ или КТ мозга и ствола мозга

• Дополнительные исследования включают

• Большинство индивидуумов с CCH синдромом (40-97 %) являются гетерозиготами по экспансии повторов в гене PHOX2B, возникшей de novo (Amiel et al 2003 , Weese-Mayer, Berry-Kravis et al 2003 , Sasaki et al 2003).

• Некоторые индивидуумы с CCH синдромом имеют пораженных родителей, имеющих CCH синдром.

• Примерно 10 % индивидуумов с CCH синдромом имеют бессимптомных родителей (не- CCHS), которые имеют соматический мозаицизм по мутации в гене PHOX2B (Weese-Mayer, Berry-Kravis et al 2003).

• Рекомендации по оценке родителей пробанда с мутацией, выявленной de novo, включают тестирование обоих родителей на мутацию в гене PHOX2B. Возможность гонадального мозаицизма в половых клетках не может быть исключена.

• Если родитель пробанда имеет соматический мозаицизм по нуклеотидным повторам в гене PHOX2B, повторный риск для сибсов пробанда равен 50% или менее (Weese-Mayer, Berry-Kravis et al 2003)

• Когда оба родителя клинически не поражены, риск для сибсов пробанда может присутствовать, так как соматический мозаицизм был описан и у асимптомных родителей, и гонадальный мозаицизм вполне возможен, хотя еще не описан (..).

Ген PHOX2B включается перед последним митозом (Dubreuil et al 2002). Это раннее эмбриологическое действие в качестве активатора транскрипции, что содействует нейрональной дифференциации, включая надрегуляцию экспрессии проневрального гена и гена MASH1, а также экспрессии мотонейрональной дифференциации (Dubreuil et al 2002). PHOX2B играет еще одну роль: различными путями он репрессирует экспрессию ингибиторов нейрогенеза (Dubreuil et al 2002). PHOX2B для экспрессии требуется тирозин-гидроксилаза (см.Dopa-Responsive Dystonia), допамин-бета-гидроксилаза (см.DopamineBeta-hydroxylase Deficiency) (Lo et al 1999) и ген RET. Эта роль PHOX2B на ранних этапах эмбрионального развития АNS, роль в судьбе ранних нейрональных клеток и роль в дизингибиции нейрональной дифференциации может оказаться дисбалансом в симпатической и парасимпатической нервной системе и проявиться соответствующей дисфункцией в нервной системе кишечника у детей с CCH синдромом. Распознаваемый фенотип CCH синдрома с симптомами дисфункции ANS в системе респираторного контроля, кардиоваскулярной, офтальмологической, неврологической и желудочно-кишечной системе, - все эти находки логически следуют из эмбрионального распределения гена PHOX2B. Остается неясным, как рассматривать распределение гена PHOX2B в случаях вовлечения других систем, часто включенных в профиль дисфункции ANS у детей с CCH синдромом, включая систему отделения пота, ренальную систему и психологические признаки.

• Нормальные аллельные варианты:

Полиаланиновый тракт нуклеотидных повторов, состоящий из 20 повторов, является нормальным, с доброкачественными популяционными вариантами в 14-15 повторов (Amiel et al 2003 ; Weese-Mayer, Berry-Kravis et al 2003)

• Патологические аллельные варианты:

• Нормальный продукт гена

PHOX2B кодирует высококонсервативный гомеобоксный домен фактора транскрипции (314 аминокислот) с 2 короткими и стабильными полиаланиновыми повторами, состоящими из 9 и 20 остатков (Amiel et al 2003)

• Аномальный продукт гена:

Мутации экспансии полиаланина описаны как причина болезней в целом ряде гомеодомен- и не-гомеодомен-содержащих факторов транскрипции, включая HOXD13 (синполидактилия), HOXA13 (руки-стопы-гениталий синдром), RUNX2 (клейдокраниальная дисплазия), ZIC2 (см.Holoprosencephaly Overview на сайте www.geneclinics.org ) [Goodman & Scambler 2001]. Это является основой для экспансии полиаланиновых повторов в гомеобоксном гене как причины неврологического заболевания, вызванного преждевременным повреждением специализации и/или миграции специфических нейрональных клеток. Ген ARX ассоциируется с Х-сцепленной лиссэнцефалией и двойственными гениталиями (XLAG) (Kitamuro et al 2002), Х-сцепленной умственной отсталостью (Bienvenu et al 2002), Х-сцепленными и спорадическими инфантильными спазмами, а также другими нарушениями развития с умственной отсталостью и эпилепсией (Stromme et al 2002). Этот ARX-ген содержит полиаланиновый тракт, который расширяется у некоторых пораженных субъектов, в частности, у тех, у которых отмечаются инфантильные спазмы или миоклоническая эпилепсия. Другие субъекты имеют миссенс-мутации или укорачивающие мутации, которые, похоже, приводят к потере функции.

У мышей мутации в гене Arx обнаружена аберрантная дифференциация и миграция GABA-эргических нейронов в неокортексе (Kitamuro et al 2002). Приведенный здесь рисунок экспрессии гена PHOX2B в центральных автономных структурах и периферических дериватах неврального гребня, и широкий спектр дисфункции ANS, обнаруживаемый при CCH синдроме, указывают на сходный механизм аберрантной дифференциации и/или миграции центральных и периферических NOR-адренергических симпатетических и парасимпатетических нейронов, проистекающих из экспансии полиаланинового тракта в гене PHOX2B.

Идентификация мутаций в гене PHOX2B, которые вызывают типичный CCH синдром и продуцируют усеченный (Weese-Mayer, Bery-Cravis et al 2003) или сильноповрежденный белок из-за интрагенной делеции за пределами рамки считывания (Amiel et al 2003) заставляет предполагать, что мутации полиаланиновой экспансии приводят к CCH синдрому через механизм потери функции данного белка. В действительности же, мутации экспансии полиаланина в HOXD13 и RANX2 считаются причиной болезни через механизм повышения функции. Полиаланиновые тракты, как считается, действуют как спейсеры или белок-связывающие элементы. Таким образом, экспансия этих трактов в мутантном белке, который может еще связывать ДНК, мог бы предупреждать нормальное взаимодействие белков (потеря функции) или допускать аберрантное взаимодействие (превышение функции), в то время, как блокирование функции нормального белка кодируется таким же не мутировавшим геном. Это должно объяснить доминантный характер наследования у мутантов с потерей функции.

В этих моделях,более длинные тракты нуклеотидных повторов, как можно ожидать, продуцируют более заметные молекулярные нарушения, приводящие к повышению тяжести и числа клинических симптомов (Weese-Mayer, Bery-Cravis et al 2003).