- Ассоциация содействия больным синдромом Ретта
advertisement
Основной источник: сайт http://humbio.ru Руководитель коллектива создателей Базы Знаний по биологии человека профессор А.А. Александров (aaa@img.ras.ru). Александров Артур Александрович - заведующий кафедрой, доктор медицинских наук, профессор - основатель кафедры медицинской психологии, врач-психиатр. Является членом диссертационного совета по защите докторских диссертаций Санкт-Петербургского научно-исследовательского института им. В.М. Бехтерева, представителем России в Международном Совете по психотерапии, председателем комитета по медицинской психологии при экспертной группе Федерального научнометодического центра по психотерапии и медицинской психологии Минздрава России. Член координационного совета по медицинской психологии Минздрава РФ, вицепрезидент Российской психотерапевтической ассоциации, член нескольких редакционных коллегий журналов по медицинской психологии и психотерапии. Автор 95 публикаций, в том числе семи книг. Большое спасибо, Артур Александрович за подробное описание синдрома Ретта! Синдром Ретта: корреляции генотип-фенотип, общие сведения С момента открытия мутаций гена МЕСР2 стало возможным проводить направленное исследование генотип-фенотип корреляций в зависимости как от типа и положения мутаций, так и от особенностей инактивации Х-хромосомы (Х-инактивации) при синдроме Ретта (RTT). Теоретически, зависимость тяжести болезни от типа ( миссенс , нонсенс , делеция и.т.д.) и положения ( MBD , TRD или в промежуточных областях) мутаций можно представить как функциональное последствие мутаций гена МЕСР2. В связи с чем миссенс-мутации , за исключением тех, которые ведут к потери специфичности взаимодействия белка МеСР2 с CpG сайтами ( Т158М и R133C ) являются, по-видимому, менее тяжелыми по сравнению с нонсенс-мутациями и делециями , приводящими к сдвигу рамки считывания. Нонсенс-мутации и делеции в начале кодирующей области МЕСР2 также, возможно, являются наиболее тяжелыми, а в конце кодирующей области наиболее легкими. Помимо этого, не оценено функциональное значение миссенс-мутаций в TRD ( R306C ) ( Yusufzai, Wolffe, 2000 ). При изучении мутаций гена МЕСР2 у девочек с классической формой RTT было показано, что мутации являются одной из характеристик данной формы RTT. В связи с этим, можно сказать, что повышенная частота мутаций у детей с классической по сравнению с атипичными формами RTT косвенно свидетельствует о наличии зависимости фенотипа от типа и положения перестроек в гене МЕСР2 ( Bienvenu et al., 2000 ; Auranen et al., 2001 ; Weaving et al., 2003 ). При изучении корреляции генотип-фенотип у детей с классической формой RTT была обнаружена зависимость только между нонсенс-мутациями и двумя клиническими характеристиками ( аномалии дыхания и пониженное содержание гомованилиновой кислоты в спинномозговой жидкости) ( Amir и др., 2000b) . Обнаружено также, что сколиоз чаще всего встречается у больных с миссенс-мутациями . Тем не менее, общий показатель тяжести проявления болезни не был связан с типом и положением мутаций гена МЕСР2. Изучение мутаций у детей с такой атипичной формой RTT, как вариант с сохранной речью, показал, что у данных индивидуумов преобладают миссенс- и нонсенс-мутации в конце кодирующей области МЕСР2, что подтверждает предположение о том, что данные мутации приводят к более легкому течению болезни ( Zappella et al., 2001 ). Имеются также данные о том, что мутация R133C в большинстве случаев приводит к варианту с сохранной речью, хотя у всех исследованных наблюдалась неравная Х-инактивация ( Nielsen et al., 2001б ). Отмечается еще одна характеристика, способная влиять на фенотип, соматический мозаицизм мутаций гена МЕСР2 у детей с RTT. Были описаны два случая соматического мозаицизма мутаций у детей с RTT, и проведено сравнение с клинической картиной у детей без соматического мозаицизма с такой же мутацией. В результате было обнаружено, что у детей с мозаицизмом по мутациям гена МЕСР2 течение болезни представляется более легким ( Bourdon et al., 2001b ). Тем не менее, данный феномен вряд ли необходимо учитывать, поскольку соматический мозаицизм мутаций в данной работе был обнаружен менее, чем у 2% детей с RTT. Таким образом, соматический мозаицизм мутаций гена МЕСР2 не может значительно влиять на результаты исследования корреляций между фенотипом, положением и типом МЕСР2 мутаций при RTT. Анализ зависимости фенотипа от особенностей мутаций гена МЕСР2 не позволил определить каких-либо четких корреляций, что связано с модифицирующим влиянием на фенотип такого феномена, как инактивации хромосомы X ( Amir et al., 2000b ; Weaving et al., 2003 ). В связи с тем, что изучение корреляций генотип-фенотип у девочек с RTT представляется крайне сложным из-за влияния на манифестацию и течение болезни процесса Х-инактивация , ряд исследователей попытались изучить зависимость клинических проявлений и особенностей мутаций гена МЕСР2 у мальчиков. В ходе изучения корреляций генотип-фенотип у мальчиков разными группами ученых были получены противоречивые результаты. Так, в работе Zeev и др. (2002) авторы сумели установить определенные корреляции генотип-фенотип в рамках одной семьи. Но анализ других исследований показал, что у мальчиков с нонсенс-мутациями и делециями определить корреляции генотип-фенотип не удается ( Ravn et al., 2003 ). Таким образом, несмотря на то, что изучение корреляций генотипфенотип у мальчиков позволяет исключить влияние такого фактора, как Хинактивация, подобные исследования имеют свои сложности. Основной сложностью изучения влияния мутаций в гене МЕСР2 на фенотип у мальчиков является исключительная гетерогенность клинических проявлений. Ярким примером может служить мутация A140V , которая встречается у мальчиков с нервно-психическими заболеваниями разной тяжести ( Moog et al., 2003 ). В значительной степени на течение болезни влияет также наличие соматического мозаицизма по мутациям гена МЕСР2 ( Clayton-Smith et al., 2000 ) или наличие мозаичной формы синдрома Клайнфельтера ( Vorsanova et al., 1996 ; Vorsanova et al., 2001b ). Таким образом, наибольший интерес в свете проблемы зависимости генотипа от МЕСР2 мутаций представляет сравнительный анализ рекуррентных мутаций (кроме A140V ) и тяжести проявления болезни у мальчиков. В литературе описаны четыре случая Т158М мутаций у мальчиков. При наличии полной и мозаичной формы синдрома Клайнфельтера данная мутация приводила к фенотипу RTT , полностью удовлетворявшему всем обязательным диагностическим критериям ( Hoffbuhr et al., 2001 ; Leonard et al., 2001 ), в то время как, при отсутствии клона 47,XXY мутация Т158М приводила к тяжелой форме врожденной энцефалопатии , несовместимой с жизнью ( Villard et al., 2000 ; Lynch et al., 2003 ). Ha примере мутации Т158М можно видеть, что несмотря на все сложности изучения влияния мутаций в гене МЕСР2 на фенотип у мальчиков, определение корреляций генотип-фенотип в данной группе больных вполне возможно. Другой немаловажной проблемой для корректного изучения корреляций генотип-фенотип является создание систем оценки фенотипа. В настоящее время наиболее распространенной системой оценки тяжести течения RTT является система, разработанная международным консорциумом по клиническому описанию случаев RTT ( Kerr et al., 2001 ), а также комплексная система оценки фенотипа при RTT, созданная в ходе изучения генотип-фенотип корреляций группой исследователей из Англии ( Cheadle et al., 2000 ). Тем не менее, изучение корреляций генотип- фенотип с применением этих систем оценок показало достаточно противоречивые результаты. Было показано, что миссенс-мутации приводят к более легкому течению болезни по сравнению с нонсенс-мутациями , локализированными в TRD , а нонсенс-мутации в начале кодирующей области гена, в свою очередь, приводят к еще более тяжелому течению болезни, чем нонсенс-мутации в TRD ( Cheadle et al., 2000 ). Тем не менее, в большинстве работ, использовавших подобные или собственные системы оценок, созданные на базе этих систем, не получено определенных данных при изучении зависимости фенотипа от положения и типа мутаций гена МЕСР2 ( Amir et al., 2000b ; Bienvenu et al., 2000 ; Huppke et al., 2000 ; Auranen et al., 2001 ; Nielsen et al., 2001a ; Weaving et al., 2003 ). Изменения кодирующей области гена МЕСР2 не всегда приводят к RTT, что, в свою очередь, делает сложным проведение корреляций генотип-фенотип в зависимости от перестроек в гене МЕСР2 ( Miltenberger-Miltenyi, Laccone, 2003 ). Поэтому предлагается проводить генотип-фенотип корреляции преимущественно у детей с классической формой RTT, и увеличивать количество учитываемых данных при описании фенотипа ( Percy, 2001 ). Таким образом, можно сделать вывод о том, что основной проблемой изучения корреляций генотип-фенотип в зависимости от положения и типа мутаций гена МЕСР2 является необходимость модификации старых или создание новых систем оценок тяжести фенотипа, а также не менее важной особенностью проведения корреляций генотип-фенотип при RTT является влияние инактивации хромосомы X. МЕСР2 - ген, кодирующий метил-CpG-связывающий белок 2 (MBD2P) у человека. Ген МеСР2 необходим для нормального эмбрионального развития, входит в структуру хроматина и включает два домена - один, связывающий метил-CpG, и второй, обеспечивающий функцию репрессора транскрипции. Пространственная разобщенность доменов объясняет способность МеСР2 оказывать репрессорное воздействие на расстоянии от места связывания, чему, по-видимому, способствует гибкость нити хроматина (имеется в виду формирование промежуточной петли). Вероятно, кроме того, кооперативное взаимодействие между молекулами МеСР2, обеспечивающее распространение участка связывания МеСР2 за пределы сайта метилированных CpG как результат присоединения все новых молекул. В итоге возникают стерические препятствия к конденсированного хроматина с аппаратом транскрипции. взаимодействию Миссенс-мутация Миссенс-мутации представляет собой изменение кодирующей последовательности, приводящее к замене одного функционального кодона на другой. В ходе эволюции разные аллели произошли в результате мутаций от единого аллеля-предшественника, чаще всего они отличаются друг от друга заменой одного нуклеотида - миссенс-мутации. Обычно белки, кодируемые разными аллелями одного гена, обладают одинаковыми функциональными свойствами, то есть замена аминокислоты нейтральна или почти нейтральна с точки зрения естественного отбора. Показательно разнообразие мутаций гена бета-цепей глобина. В этом гене выявлено более 200 миссенс-мутаций, вызывающих замены аминокислот, и обнаружены разнообразные варианты химерных цепей (дельтабета и бетадельта). Нонсенс-мутации приводят к преждевременной терминации транскрипции за счет замены функционального кодона на стоп-кодон. Делеция - удаление последовательности фланкирующие удаленные участки, соединяются. ДНК ; области, Делеции представляют собой потерю определенного количества нуклеотидов в последовательности. Синдром Ретта: корреляция фенотипа с X-инактивацией Изучение зависимости тяжести RTT от типа и положения мутаций в гене МЕСР2 привели к достаточно противоречивым результатам. В связи с этим, многие ученые предположили, что одним из основных факторов, влияющих на фенотип при синдроме Ретта (RTT), является инактивация хромосомы X (X-инактивация) ( Wan et al., 1999 ; Amir et al., 2000b ; Shahbazian, Zoghbi, 2002 ). Наличие полной инактивации хромосомы X с мутацией гена МЕСР2 может привести к асимптоматическому носительству мутации, в результате чего у такой женщины вероятность рождения ребенка с RTT крайне высока. В связи с этим, несмотря на достаточно низкую частоту семейных случаев RTT, изучение особенностей X-инактивации у матерей детей с RTT необходимо ( Bienvenu et al., 2000 ; Villard et al., 2000 ; Plenge et al., 2002 ; Moog et al., 2003 ). Сдвиг Х-инактивации у девочек с различными клиническими проявлениями RTT может быть направлен как против мутированной, так и против нормальной хромосомы X ( Shahbazian et al., 2002 ). Известен случай, когда в лимфоцитах периферической крови у девочки с тяжелой формой RTT был обнаружен практически полный сдвиг Х-инактивации против хромосомы X без мутации. Авторы предположили наличие тканевого мозаицизма инактивации хромосомы X ( Amir et al., 2000b ). Тем не менее, в большинстве случаев отмечается, что инактивация преимущественно хромосомы с мутированным геном МЕСР2 приводит к более легкой форме болезни ( De Bona et al., 2000 ; Hoffbuhr et al., 2001 ; Zappella et al., 2001 ). Четко наблюдается тот факт, что чем выше степень сдвига Х-инактивации, тем более легкое течение болезни. Таким образом, наличие значительного сдвига против хромосомы X без мутации встречается редко ( Shahbazian et al., 2002 ). Интересно отметить, что наиболее значительный сдвиг инактивации хромосомы X наблюдается у девочек с нонсенс-мутациями в TRD и начале кодирующей области, а также с миссенс-мутациями , расположенными в MBD ( Weaving et al., 2003 ). Несмотря на это, в некоторых работах при суммировании баллов оценки фенотипа четких корреляций между тяжестью болезни и инактивацией хромосомы X выявить не удалось ( Nielsen et al., 2001а ; Weaving et al., 2003 ). Тем не менее, несмотря на полученные результаты, некоторые авторы подтверждают возможность зависимости клинических проявлений от особенностей инактивации хромосомы X ( Weaving et al., 2003 ). Изучение монозиготных близнецов с RTT представляется крайне информативным при определении корреляции генотип-фенотип , поскольку больные имеют одинаковую мутацию гена МЕСР2 и не отличаются друг от друга по возрасту, а инактивация хромосомы X у них может быть разной. При изучении монозиготных близнецов в возрасте 32 лет с нонсенс-мутацией R294X было обнаружено, что у одной женщины сдвиг Х-инактивации 88.12, в то время как у ее сестры-близнеца - равная Х-инактивация. При сравнении клинических особенностей этой пары близнецов было выявлено, что женщина с неравной Х-инактивацией демонстрирует более легкие фенотипические проявления RTT, чем женщина с равной Х-инактивацией ( Ishii et al., 2001 ). Другим примером положительного влияния на манифестацию RTT может служить сообщение о 77-ми летней женщине с атипичной формой RTT , наиболее тяжелой миссенс-мутацией Т158М и со сдвигом Х-инактивации 90:10. Возраст этой женщины наиболее ярко свидетельствует о том, что даже при тяжелой МЕСР2-мутации фенотипические проявления могут быть легкими при условии значительного сдвига Х-инактивации ( Nielsen et al., 2001 ). Эти данные демонстрируют исключительное влияние инактивации хромосомы X на фенотипические проявления RTT. Обобщая данные о влиянии Х-инактиации на фенотип при RTT, следует отметить, что значение данного феномена при определении корреляции генотип-фенотип еще не достаточно изучено. В настоящее время изучение корреляций генотип-фенотип без определения особенностей инактивации хромосомы X не является корректным. Следует отметить, что существует вероятность сдвига Х-инактивации против хромосомы без мутации ( Siriani et al., 1998 ; Amir et al., 2000b ). Таким образом, сдвиг X-инактивации не всегда приводит к более легким формам болезни. Но практически все исследователи склоняются к тому что, несмотря на случайный характер сдвига X-инактивации при RTT, с большей вероятностью инактивируется хромосома X с мутацией в гене МЕСР2 ( Shahbazian, Zoghbi, 2002 ). Поэтому среди больных RTT со значительным сдвигом Х-инактивации наблюдается более легкие варианты болезни или менее тяжелое течение классической формы RTT . Таким образом, суммируя данные о влиянии Х-инактивации на фенотип при RTT, можно отметить, что в настоящее время не определены четкое влияние феномена инактивации хромосомы X на течение болезни и частота случаев с неравной X-инактивацией в группах детей с легкими и тяжелыми формами болезни. Синдром Ретта: этиология В течение длительного времени после открытия синдрома Ретта (RTT) и последующего детального клинического описания болезни этиология заболевания была неясна. Несмотря на то, что 99% случаев заболевания были спорадические, было описано несколько семейных случаев, в которых болезнь наследовалась по материнской линии ( Xiang et al., 1998 ; Schanen, 1999 ), и даже случай, где клиника RTT наблюдалась у матери и ребенка ( Engerstrom, Forslund,1992 ). В связи с тем, что заболевание поражало преимущественно девочек, а случаи заболевания у мальчиков, в основном, протекали с очень тяжелыми формами энцефалопатии , высказывалось предположение об Х-сцепленном доминантном типе наследования заболевания ( Thomas, 1996 ). Эту гипотезу также подтверждали наблюдениями трех семей, в которых матери являлись бессимптомными носителями заболевания со сдвигом Х-инактивации, а дети мужского пола страдали тяжелой формой неонатальной энцефалопатии и умерли в раннем детстве ( Schanen et al., 1998 ). К настоящему времени показаны наследственные причины RTT ( Anvret et al., 1990 ). Убедительным доказательством генетической природы заболевания является конкордантность по RTT почти всех пар монозиготных близнецов. С другой стороны, не описано ни одного случая, когда оба дизиготных близнеца страдали RTT: в подобных парах всегда поражена одна девочка ( Migeon et al., 1995 ). Помимо этого, описано не менее 15 семей, в которых RTT наблюдался у 2-х и более женщин ( Thomas et al., 1995 ). Особого внимания заслуживает сообщение о семье, в которой классическая форма заболевания была определена у трех родных сестер ( Pereira, Piloto, 1997 ). Наследственная природа заболевания подтверждена как в эпидемиологических, так и в генеалогических исследованиях. В некоторых работах отмечено увеличение числа кровнородственных браков в родословных при RTT (до 2,4% при общей частоте в популяции 0,5%) ( Akesson et al., 1995 ). Следует выделить уникальное генеалогическое исследование ( Akesson et al., 1996 ), проведенное в Швеции, в ходе которого было изучено 128 семей с классическими и атипичными формами течения болезни. Родословные включали от 7 до 10 поколений. Благодаря существованию общего предка девятнадцать независимых родословных были объединены в восемь, в которых имелись как классические , так и атипичные формы RTT , что свидетельствует об их общей генетической природе. Хотя необходимо отметить, что молекулярно-генетические исследования не обнаружили у этих детей одинаковой мутации. Это может свидетельствовать о том, что RTT в этих родословных вызван спорадическими мутациями или семейные случаи RTT вызваны другой генетической аномалией, а не мутациями в гене МЕСР2 ( Xiang et al., 2002 ). Интересные наблюдения представлены в работе, описывающей девочку с клиническими проявлениями RTT при мутации в гене FMR1 , вызывающей синдром умственной отсталости, сцепленной с ломкой хромосомой X ( Alembik et al., 1995 ). Этот случай был выявлен при генетическом консультировании в связи с наличием умственной отсталости неясной этиологии у дяди по отцовской линии. Обследование семьи показало наличие у отца двух умственно отсталых сестер и брата, а также нормальной сестры; эта сестра имела трех здоровых детей (двух сыновей и дочь) и одну умственно отсталую дочь. У здоровой дочери дочь страдала RTT. Был обследован и дядя по отцу, у которого наблюдались типичные проявления синдрома умственной отсталости, сцепленный с ломкой хромосомой X . В ходе молекулярно-цитогенетического исследования у девочки с RTT была обнаружена умственная отсталость, сцепленная с ломкой хромосомой X при классической мутации гена FMR1 . Следует отметить, что вероятность наличия у одной и той же девочки RTT и синдрома умственной отсталости, сцепленной с ломкой хромосомой X , одновременно составляет 1/15000 * 1/2000 = 1/30000000. Это ставит вопрос о том, что некоторые девочки с синдромом fra(X) и признаками RTT могут соответствовать определенному субфенотипу синдрома умственной отсталости, сцепленной с ломкой хромосомой X ? Синдром Ретта: классическая форма синдрома Классическая форма RTT характеризуется наличием всех девяти обязательных критериев в клинической картине болезни (см. критерии болезни). Синдром Ретта: атипичные формы синдрома Помимо классической формы RTT выделяют еще пять категорий атипичных случаев, установленных на базе диагностических критериев ( табл. 3 ). ( Hagberg, Skjeldal, 1994 ). Атипичные случаи характеризуются неполным соответствием всем обязательным критериям ( табл. 3 ). Среди них встречаются как более легкие формы течения болезни, так и более тяжелые. Варианты с наиболее легкой манифестацией включают в себя стертую форму (форму "fruste"), форму болезни с поздним началом регресса ( Hagberg, Engerstrom, 1986 ) и вариант с сохранной речью ( Zappella, 1992 ). Наиболее тяжелыми вариантами RTT считаются врожденная форма и вариант с ранним началом регресса ( Goutiers, Aicardi, 1986 ). Сравнительный анализ клинических признаков классической и атипичных форм приведен в таблице 4 ( Shahbazian, Zoghbi, 2002 ). По данным Hagberg и др. (2001) классическая форма RTT в Швеции встречается в два раза реже, чем атипичные случаи. Тем не менее, вклад атипичных форм в общую эпидемиологическую картину RTT составляет 11% и ниже ( Colvin et al., 2003 ). Среди наиболее частых вариантов RTT превалирует вариант с сохранной речью ( Zappella et al., 2001 ). Необходимо отметить, что дифференцировать атипичные формы RTT от других нервно-психических болезней с аутичными проявлениями крайне сложно из-за широкого спектра клинических различий атипичных случаев RTT. Синдром Ретта: диагностические критерии В 1988г всемирная ассоциация по изучению синдрома Ретта (RTT) сформулировала девять обязательных диагностических критериев для выявления заболевания, а также восемь дополнительных и семь исключающих критериев ( табл. 3 , Trevathan et al., 1988 ). К обязательным диагностическим критериям RTT относятся: - Нормальное развитие в пренатальном и перинатальном периоде до начала заболевания. - Нормальное психомоторное развитие в первые 6 месяцев жизни. - Нормальная окружность головы при рождении. - Уменьшение темпов роста головы между 5-ю месяцами и 4-мя годами . - Потеря приобретенных навыков целенаправленных движений рук между 6-18 месяцами жизни, связанная с коммуникативными дисфункциями и социальной изоляцией. - Развитие тяжело поврежденной экспрессивной и рецептивной речи и наличие очевидного психомоторного регресса . - Стереотипные движения рук ( потирание , похлопывание , постукивание , сосание пальцев и другие), возникшие после утраты целенаправленных движений. - Появление признаков апраксии и атаксии между 1-м и 4-мя годами жизни. - Установление предположительного диагноза между 2-мя и 5-ю годами жизни. К дополнительным диагностическим критериям относятся: - Дыхательные расстройства : периодические приступы апноэ во время бодрствования , гипервентиляция , форсированное изгнание воздуха и слюны . - Судорожные приступы . - Спастичность , часто сочетающаяся с дистонией и атрофией мышц . - Периферические вазомоторные расстройства . - Сколиоз . - Задержка роста . - Гипертрофичные маленькие ступни . - Электроэнцефалографические изменения . Есть и исключающие RTT диагностические критерии. - Внутриутробная задержка роста . - Органомегалия или другие признаки болезней накопления . - Ретинопатия или атрофия дисков зрительных нервов . - Микроцефалия при рождении . - Перинатально приобретенное повреждение мозга . - Наличие идентифицированного метаболического или другого прогрессирующего неврологического заболевания . - Приобретенные неврологические нарушения в результате тяжелой инфекции или черепно-мозговой травмы. Случаи болезни, удовлетворяющие всем обязательным критериям, были названы классическими . Классическая форма RTT наблюдается практически всегда у девочек ( Vorsanova et el., 1996 ; Vorsanova et al., 2001b ; Armstrong et al., 2001 ; Shahbazian, Zoghbi, 2002 ). Однако женский пол не является обязательным критерием, поскольку это может в значительной степени дезориентировать врачей в ходе дифференциальной диагностики RTT у мальчиков ( Topcu et al., 1991 ; Vorsanova et al., 2001b ). Восемь дополнительных критериев обычно наблюдаются у больных RTT, но ни один из них не представляется обязательным для постановки диагноза. Из исключающих критериев достаточно одного, чтобы диагноз RTT не был подтвержден ( Ворсанова и др. 1999а ). Синдром Ретта: молекулярные и цитогенетические исследования Несмотря на большое количество данных, свидетельствующих в поддержку генетической природы синдрома Ретта (RTT), до 1999г не имелось прямых доказательств непосредственной связи данной патологии с определенной генетической аномалией. Даже после открытия мутаций гена МЕСР2 как причины RTT, вопрос о возможном участии других генов в патогенезе RTT не потерял своей актуальности поскольку мутации в данном гене наблюдаются лишь у 70-90% всех случаев RTT ( Shahbazian, Zoghbi, 2001 ). Таким образом, изучение как хромосомных, так и генных мутаций при RTT представляется крайне актуальным. Имеется ряд сообщений о хромосомных аномалиях при RTT, среди которых встречаются делеции, транслокации и численные аномалии как аутосом, так и гоносом ( хромосомы X ). В таблице 5 приведены все известные хромосомные аномалии у детей с RTT, а также у матерей больных. Помимо приведенных в таблице 5 хромосомных аномалий, описаны случаи RTT в семьях с синдромом Дауна ( Kerr et al., 1997 ). Хромосомные аномалии встречаются у мальчиков с фенотипическими проявлением RTT, среди которых выявлялись мозаичные и полные формы синдрома Клайнфельтера - 47,XXY и 47,XXY/46,XX ( Vorsanova et al., 1996 ; Vorsanova et al., 2001b ; Leonard et al., 2001 ; Hoffbuhr et al., 2001 ; Schwartzman et al., 2001 ), а также у мальчика с кариотипом 46,ХХ ( Maiwald et al., 2002 ). Наличие численных аномалий хромосомы X у матерей больных RTT может косвенно свидетельствовать о том, что некоторые женщины составляют группу с повышенным риском рождения детей с Х-сцепленными доминантными болезнями (в том числе и RTT). Имеется сообщение о наличие у четырех девочек с RTT хромосомных вариантов хромосомы 9 (9qh+) и перицентрической инверсии хромосомы 9 (inv9qh+) ( Vorsanova et al., 1997 ). Помимо этого, описана также перицентрическая инверсия хромосомы 2 у девочки с классической формой RTT ( Simonic et al., 1997 ). Было высказано предположение о том, что данные варианты являются следствием аномальной функции гена, приводящего к RTT ( Dragich et al., 2000 ). Имеется ряд работ о наличие ломкого участка в коротком плече хромосомы X - Х(р22) у детей с RTT. Так, ряд авторов сообщают о наличие fraX(p22) у 40% детей с RTT ( Gillberg et al., 1985 ), а другие авторы отмечают наличие fraX(p22) практически у всех исследованных детей ( Wahlstrom et al., 1990 ). Тем не менее, дальнейшие изучения данного феномена не обнаружили наличия определенной связи ломкости хромосомы X в участке Хр22 с RTT ( Ворсанова и др., 1998 ; Romeo et al., 1986 ; Martinho et al., 1990 ), в связи с чем, было признано отсутствие диагностической значимости данного признака. Необходимо отметить, что хромосомные аномалии могут быть тканеспецифичны. При предварительном изучении больных с нервнопсихическими болезнями был обнаружен достоверный низкопроцентный мозаицизм (1-4%) по анеуплоидиям хромосомы X и хромосомы 18 в нейронах головного мозга . На базе полученных данных авторы предполагают, что подобный феномен может наблюдаться при многих других болезнях, связанных с аномалиями центральной нервной системы , включая RTT ( Yurov et al., 2001 ). MECP2-Ген: картирование гена, ответственного за синдром Ретта Картирование гена, ответственного за синдром Ретта (RTT), было связано с рядом сложностей, поскольку RTT носит преимущественно спорадический характер. В литературе имеются данные о транслокациях при RTT ( Journel et al., 1990 ; Zoghbi et al., 1990a ), но, поскольку точки разрыва при них локализованы на разных участках хромосомы X, эти данные были признаны неинформативными для картирования гена. Последующие изучения связи RTT и аномалий хромосомы X показали достаточно противоречивые результаты. Так в некоторых работах утверждается, что аномалии и инактивация хромосомы X не связаны с RTT ( Rivkin et al., 1992 ; Migeon et al., 1995 ). Тем не менее, RTT был признан Х-сцепленным доминантным заболеванием с высоким уровнем летальности среди мальчиков ( Thomas, 1996 ), что подтвердилось изучением мальчиков, родившихся в семьях с RTT ( Schanen, Francke, 1998 ; Wan et al., 1999 ; Villard et al., 2000 ), а также изучением мальчиков с RTT-фенотипом и дополнительной хромосомой X в кариотипе 47,XXY ( Vorsanova et al., 1996 ). Стандартный анализ сцепления также не мог предоставить определенных результатов из-за отсутствия достаточного количества семейных случаев. Картирование определенного гена RTT на хромосоме X проводилось методом исключения и в результате несколько участков хромосомы X были неспецифичны для RTT ( Archidiacono et al., 1991 ; Ellison et al., 1992 ; Curtis et al., 1993 ). Впоследствии было определенно сцепление RTT с локусами в участке Xq28 ( Siriani et al., 1998 ; Webb et al., 1998 ; Xiang et al., 1998 ). В работе Amir и др. (2000а) описан систематический скрининг на наличие мутаций в генах, ответственных за различные функции центральной нервной системы, находящихся в участке Xq28 . Результатом этого исследования стало открытие мутаций в гене МЕСР2 как генетической причины синдрома Ретта ( Amir et al., 1999 ). Таким образом, синдром Ретта является наследственной болезнью, связанной с мутациями в гене-регуляторе, наряду с такими болезнями, как синдром ATRX , синдром FRAXE и несиндромальная умственная отсталость , связанная с мутациями в гене FOXP2 ( Nokelainen, Flint, 2002 ). MECP2-белок человека: общие сведения Белок МеСР2 (метил-СрG-связывающий белок 2), одной из отличительных особенностей которого является способность связываться непосредственно с одним CpG-сайтом, входит в группу метил-СрGсвязывающих белков, наряду с такими белками, как Mecp1 , MBD1P , MBD2P , MBD3P , MBD4P ( Hendrich, Tweedy, 2003 ). Впервые этот белок был обнаружен у крысы в 1992г ( Lewis et al., 1992 ). Белок МеСР2 состоит из 485 аминокислотных остатков и содержит 4 функциональных домена: - метил-CpG-связывающий домен (MBD ; 85 а.о.); - домен транскрипционной репрессии (TRD ; 104 а.о.); - сигнал ядерной локализации (NLS) ; - С-концевой сегмент. - С-концевой сегмент белка содержит эволюционно консервативные полигистидиновую и полипролиновую последовательности ( рис.1 ) ( Nan et al., 1997 ). Базируясь на данных о структуре белка, был клонирован ген Меср2 и определен один из функциональных доменов - MBD ( Nan et al., 1993 ). Впоследствии ген Меср2 был идентифицирован у мышей ( Quaderi et al., 1994 ). У человека ген МЕСР2 был картирован в участке Xq28 ( Villain et al., 1996 ). Ген MECP2 ( OMIM , 300005, MECP2) расположен между геном L1CAM и геном RCP/GCP в районе Xq28. Последовательность этого гена чрезвычайно консервативна, причем не только в ее кодирующей части, но и в 3'- и 5'-нетранслируемой области и интроне 2. Ген МЕСР2 состоит из четырех экзонов и транскрибируется по направлению от теломеры к центромере с кодирующей областью в экзонах 24 ( D'Esposito et al., 1996 ). Большинство генов, локализированных в хромосоме X , подвержены процессу инактивации с некоторыми исключениями ( Disteche, 1995 ). Для подтверждения последнего, был использован анализ экспрессии Меср2 при транслокации Х;аутосома, в результате которого было определено, что у мышей он подвержен Х-инактивации ( Adler et al., 1995 ). Было определено, что ген МЕСР2 у человека также подвержен инактивации, находясь в хромосоме X ( D'Esposito et al., 1996 ). У грызунов белок Меср2 распределяется по длине хромосомы и наиболее сконцентрирован в перицентромсрном гетерохроматине, последовательность которого насыщенна 5-метилцитозином - около 40% по соотношению к содержанию во всем геноме ( Lewis et al., 1992 ). Белок МеСР2 у человека связывается с метилированными CpG-сайтами без задержки на поверхности нуклеосомы и стерической затрудненности по отношению к гистонной кор-частице ( Chandler et al.,1999 ). Было показано, что белок МеСР2 связывается с метилированной ДНК и не связывается с немитилированной ДНК ( Lunyak et al., 2002 ). Таким образом, была доказана первая основная функция МеСР2 взаимодействие с метилированными CpG-сайтами in vivo. Транскрипционное молчание гена преимущественно достигается за счет метилирования CpGсайтов в промоторе. В связи с этим, была выдвинута гипотеза о наличие второй основной функции белка МеСР2 - подавление транскрипции (транскрипционная репрессия). С помощью кратковременной трансфекции была продемонстрирована способность транскрипционной репрессии белка МеСР2 в клетках как in vivo, так и in vitro. При определении функционального домена, ответственного за эту функцию ( TRD ) было обнаружено, что белок МеСР2 способен подавлять транскрипцию на участке до 2000 п.н. от сайта инициации транскрипции ( Nan et al., 1997 ). Когда белок МеСР2 связывается с метилированными CpG-сайтами, он инициирует комплекс, содержащий гистондеацетилазы и ко-репрессор Sin3A . Это в конечном итоге приводит к компактизации хроматина, делая его недоступным для РНК-полимеразного комплекса, приводя к стабильной репрессии ( Jones et al., 1998 ). Также обнаружено участие комплекса белка Меср2 и гена гистон-метилтрансферазы Suv39H1 в метилировании гистона Н19 в клетках мышей ( Fuks et al., 2003 ) и взаимодействие белка МеСР2 с повторными элементами генома, такими как LINE-1 ( Yu et al., 2001 ). Экспериментально (на мышах) показано, что наличие крупных геномных перестроек в гене Меср2 препятствует нормальному эмбриональному развитию. Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) с мужским кариотипом и мутантным геном Меср2 не развиваются, а ЭСК с женским кариотипом и мутантным геном Меср2 могут развиваться ( Tate et al., 1996 ). Помимо этого, исследования мутаций в гене МЕСР2 и его экспрессии показали необходимость его участия в работе головного мозга ( Dragich et al., 2000 ; Yusufzai, Wolffe, 2000 ; Cohen et al., 2003 ). Принято считать, что экспрессия гена МЕСР2 одинакова у мышей, крыс и человека. В головном мозге ген МЕСР2 экспрессируется в нейронах и не экспрессируется в глиальных клетках ( Kriaucionis, Bird, 2003 ). Было продемонмтрировано повышенное число нейронов с экспрессирующимся геном МЕСР2 у детей в постнатальном периоде ( Balmer et al., 2003 ). Похожие данные были получены на нейронах головного мозга у мышей ( Jung et al., 2003 ). Изучение экспрессии гена Меср2 в нейронах обонятельного эпителия у мышей, показало, что экспрессия происходит исключительно в зрелых нейронах до синаптогенеза ( Cohen et al., 2003 ). Также было изучено наличие взаимодействия белка МеСР2 с метилированными CpG-сайтами в нейронах головного мозга мышей, в результате чего было обнаружено взаимодействие гена Меср2 с 5метилцитозином основной сателитной ДНК в больших нейронах ( Akhmanova et al., 2000 ). Эти данные рассматриваются как вполне соответствующие современным представлениям об RTT ( Dragich et al., 2000 ; Kriaucionis, Bird, 2003 ). Синдром Ретта: генетика, общие сведения Генетическая причина синдрома Ретта (РТТ) была определена в 1999г ( Amir et al., 1999 ). Ген РТТ, кодирующий метил-CpG-связывающий белок 2 - ген МЕСР2 , расположен в хромосоме X (в районе q28) и участвует в регуляции транскрипции генома. RTT является болезнью, связанной с мутациями в гене-регуляторе, участвующем в эпигенетическом контроле транскрипции генов, наряду с такими болезнями, как синдром ATRX , синдром FRAXE и несиндромальная умственная отсталость , вызванная мутациями в гене FOXP2 ( Nokelainen, Flint, 2002 ). Эпигенетические процессы представляют собой наследуемые изменения в экспрессии генов, нарушающие менделевские принципы наследования, без количественного или качественного изменения последовательности ДНК ( Kriaucionis, Bird, 2003 ). Учитывая небольшое количество болезней, связанных с мутациями в генах-регуляторах транскрипции, а также исключительно низкую частоту этих синдромов, можно считать, что RTT является уникальным заболеванием, изучение которого может способствовать фундаментальным открытиям в области эпигенетического контроля экспрессии генов и определению причинно-следственной связи между генетическими аномалиями и эпигенетическими процессами, происходящими в клетках. Мутации гена МЕСР2 встречаются примерно у 70% детей с RTT . Известно, что многие изменения в последовательности гена МЕСР2 не могут быть классифицированы как патогенные мутации. Патогенными перестройками в гене МЕСР2, приводящими к RTT , считаются восемь рекуррентных мутаций; нонсенс мутации в начале последовательности и в доменах MBD и TRD , а также крупные делеции в кодирующей последовательности этого гена ( Miltenberger-Miltenyi, Laccone, 2003 ). Таким образом, определение мутаций гена МЕСР2 не является однозначным методом лабораторной диагностики RTT. Помимо этого, неизвестна генетическая природа RTT у девочек без мутации в гене МЕСР2 . Не определены также гены, в регуляции транкерипции которых участвует белок МеСР2 . Теоретически, мутации в данных генах могут приводить к RTT, в связи с чем, поиск генов, в регуляции транкерипции которых участвует белок МеСР2 , является одним из приоритетных направлений в современной молекулярной генетике. Многие из этих исследований направлены на обнаружение биологических маркеров (молекулярных и цитогенетических), которые можно использовать в доклинической и пренатальной диагностике RTT, поскольку задача эффективной лабораторной диагностики RTT окончательно не решена ( MiltenbergerMiltenyi, Laccone, 2003 ; Weaving et al., 2003 ). Несмотря на гипотезу о том, что RTT является Х-сцепленным доминантным заболеванием с внутриутробной летальностью среди мальчиков ( Thomas, 1996 ), имеется ряд сообщений о мальчиках с фенотипическими проявлениями RTT (вплоть до полного соответствия всем обязательным диагностическим критериям болезни) и мутациями гена МЕСР2 ( Leonard et al., 2001 ; Vorsanova et al., 2001 ). Следует отметить, что мутации гена МЕСР2 у мальчиков приводят не только к классической или атипичным формам RTT, но также к врожденной энцефалопатии и умственной отсталости в сочетании с различными отклонениями ( Moog et al., 2003 ). неврологическими Изучение влияния различных мутаций гена МЕСР2 на фенотипические проявления болезни у мальчиков представляется информативным при изучении зависимости течения болезни от типа и положения мутации, поскольку это позволяет исключить влияние нормального аллеля гена МЕСР2. Исключая неклассифицированные мутации гена МЕСР2, сравнение клинических характеристик мальчиков с одинаковыми мутациями показывает, что эти аномалии приводят к однотипной клинической картине ( Villard et al., 2000 ; Hoffbuhr et al., 2001 ; Leonard et al., 2001 ; Lynch et al., 2003 ). Тем не менее, попытка выявления корреляций фенотипических проявлений у мальчиков с мутациями гена МЕСР2 одного типа и положения показала отсутствие какой-либо достоверной связи между ними ( Ravn et al., 2003 ). Эпигенетические факторы, в частности, неравная инактивация хромосомы X и, по-видимому, биаллельная экспрессия гена МЕСР2 могут оказывать модифицирующее влияние на действие белка МеСР2 при RTT ( Villard et al., 2001 ; Shahbazian, Zoghbi, 2002 ). Известно, что неравная инактивация хромосомы X является характерной особенностью различных форм умственной отсталости, сцепленной с хромосомой X ( Plenge et al., 2002 ). Однако неизвестно, характерен ли данный эпигенетический феномен для RTT или нет. В немногочисленных работах об особенностях инактивации хромосомы X при RTT получены противоречивые результаты; необходимы дальнейшие исследования значительно большей группы детей ( Camus et al., 1996 ; Amir et al., 2000a ; Auranen et al., 2001 ). При попытке выявления корреляций фенотипических особенностей в зависимости от типа и положения мутаций гена МЕСР2 , а также особенностей инактивации хромосомы X , определенной зависимости не обнаружено ( Amir et al., 2000a ; Nielsen et al., 2001 ; Weaving et al., 2003 ). Многие исследователи отмечают, что отсутствие корреляции, вероятно, связано с несовершенством методов клинической оценки тяжести фенотипа. Кроме того, были попытки установить корреляцию между типом и положением мутаций гена МЕСР2 и течением болезни без учета модифицирующего влияния эпигенетического фактора инактивации хромосомы X. Ряд исследований эпигенетического феномена инактивации хромосомы X при RTT показали возможность влияния неравной Х- инактивации на клинические особенности RTT ( Hoffbuhr et al., 2001 ; Percy, 2001 ; Shahbazian et al., 2002 ; Weaving et al., 2003 ). Полученные данные об эпигенетическом контроле экспрессии генов хромосомы X , достигаемом за счет феномена Х-инактивации , позволили высказать предположение о модифицирующем влиянии некоторых веществ на этот процесс. В связи с этим, не исключается возможность лечения RTT . Помимо симптоматического лечения, коррекция этого заболевания предположительно основывается на том, что мутантный ген МЕСР2 какимто образом можно инактивировать ( Nan, Bird, 2001 ; Urnov, 2002 ). Таким образом, поиск возможностей инактивировать хромосому X с мутацией в гене МЕСР2 является перспективным направлением в генной терапии, однако, данное предположение стоит рассматривать исключительно как гипотезу. СИНДРОМ РЕТТА (RTT) Основной источник: Юров И.Ю. 2004 . СИНДРОМ РЕТТА: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ СИНДРОМ РЕТТА: КЛИНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИНДРОМ РЕТТА: ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СИНДРОМА ХРОМОСОМА X: ИНАКТИВАЦИЯ СИНДРОМ РЕТТА: КОРРЕЛЯЦИИ ОСОБЕННОСТЕЙ ГЕНОТИПА И ФЕНОТИПА Синдром Ретта: перспективы в изучении заболевания Синдром Ретта: список web-сайтов. Синдром Ретта: введение В настоящее время насчитывается более 200 синдромальных и несиндромальных форм умственной отсталости , сцепленных с хромосомой X , основным симптомом которых является аутизм . По данным ряда авторов суммарная частота данных заболеваний варьирует от 1:1000 до 1,8:1000 ( Chiurazzi et al., 2001 ). Самым частым заболеванием из этой группы после синдрома умственной отсталости, сцепленной с ломкой хромосомой X , является синдром Ретта ( Hagberg et al., 2001 ). Синдром Ретта ( MIM и OMIM , 312750, RTT ) ( McKusick, 1998 ) представляет собой тяжелое наследственное заболевание, сопровождающееся нарушениями нервно-психического развития . RTT характеризуется нормальным развитием ребенка до 6-18 месяцев с последующей утратой сформированных ранее навыков самообслуживания и целенаправленных движений рук , которые замещаются стереотипными "моющими" движениями , а также полной потерей речи . Заболевание впервые впервые было описано австрийским педиатром А.Реттом в 1966г как синдром атрофии мозга в детстве ( Rett, 1966 ), но это открытие оставалось без надлежащего внимания на протяжении долгих лет. Подобные заболевания наблюдались группой Б.Хогберга в Швеции с 1960 до 1982 г (до описания синдрома А.Реттом) и данный комплекс симптомов был назван " болезнь Весслан " (по фамилии 3-х летней девочки, впервые обследованной в ноябре 1960г) ( Hagberg, 1993 ). В 1983г Б. Хогберг с соавторами ( Hagberg et al., 1983 ) описал 35 случаев RTT у девочек, после чего данная патология привлекла внимание исследователей. Другой значимой датой в изучении RTT является 1999г - год открытия гена, мутации в котором приводят к RTT . Оказалось, что именно нарушения в гене-регуляторе, кодирующем метил-Срв-связывающий белок 2 (МЕСР2) , локализованном в хромосоме X (в районе q28), являются причиной большинства случаев RTT ( Amir et al., 1999 ). Долгое время RTT рассматривался как форма недифференцированного аутизма или ранней злокачественной шизофрении , и лишь в 1983 г ( Hagberg et al., 1983 ) был выделен в отдельную нозологическую единицу. Синдром Ретта - заболевание, которое поражает преимущественно девочек. Случаи RTT у мальчиков встречаются крайне редко. Частота RTT составляет 1 на 10000-15000 детей женского пола, а в отдельных регионах - 1 на 3000 ( Hagberg, 1985 ; Kozinetz et al., 1993 ; Hagberg, Hagberg, 1997 ), что позволяет говорить о RTT, как об одной из наиболее частых причин всех случаев умственной отсталости у девочек. Таким образом, RTT представляется одним из наиболее социально значимых среди заболеваний, сцепленных с хромосомой X . ХРОМОСОМА X: ИНАКТИВАЦИЯ, ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Хромосома X: инактивация, введение Хромосома X: феномен инактивации, общие сведения Хромосома X: инактивация, стадии инактивации Хромосома X: инактивация, зависимость от клеточного цикла Хромосома X: особенности инактивации Хромосома X: инактивация, введение Эпигенетическим факторам, влияющим на транскрипционную активность генома, придается большое значение. Одним из наиболее значимых эпигенетических факторов является процесс инактивации хромосомы X. Феномен инактивации хромосомы X описан давно ( Lyon, 1961 ), но он стал особенно актуальным в связи с изучением Х-сцепленных заболеваний , в числе которых одно из первых мест занимает синдром Ретта (RTT) ( Plenge et al., 2002 ). У женщин в соматических клетках одна из двух Х-хромосом почти полностью инактивирована (за исключением псевдоаутосомного участка и нескольких дополнительных локусов). Инактивированная Х-хромосома реплицируется поздно, в конце фазы S, а в интерфазе она конденсирована и различима под микроскопом как половой хроматин, или тельце Барра. Достигается инактивация посредством сложного многоэтапного процесса на той стадии, когда эмбрион состоит всего из нескольких клеток, активируется локус Xisi , синтезируются большие количества соответствующей РНК, реорганизуется под ее воздействием структура хроматина и, наконец, метилируются многие (возможно, не все) входящие в ее состав гены. Этап метилирования придает инактивации стабильность в ряду клеточных поколений [ Razin. ea 1995 , Rigs, ea 1975 ]. Процесс в каждой отдельной клетке случаен - в одной клетке женского эмбриона инактивируется материнская хромосома X, тогда как в другой отцовская. Это приводит к своеобразному явлению мозаицизма женского организма , состоящего по сути из двух клонов, в клетках одного из которых работает материнская хромосома X, а в клетках другого - отцовская. Если в нормальном организме мозаицизм не виден, поскольку обе хромосомы Х интактны, то в случае присутствия в одной из них того или иного мутантного гена соответствующие патологические признаки имеют "гнездный" характер (проявляются только в тех клетках, в которых активирована содержащая мутантный ген хромосома). Наиболее демонстративна в этом отношении ангидротическая эктодермальная дисплазия , при которой мутантен ген хромосомы X, ответственный за развитие потовых желез . Отсутствие потовых желез на части кожных покровов имеет при этой патологии гнездный характер, что может быть наглядно продемонстрировано. Хромосома X: феномен инактивации, общие сведения Как известно, женский кариотип характеризуется наличием двух хромосом X, а мужской - хромосомами X и Y. Этот факт свидетельствует о несоответствии содержания генетической информации у особей мужского и женского пола. У человека, как и у других млекопитающих, этот дисбаланс экспрессии генов двух хромосом X в женском кариотипе разрешается благодаря инактивации одной из хромосом X во всех клетках ( Heard, Avner, 1994 ; Gartler, Goldman, 2001 ). Феномен инактивации хромосомы X впервые был описан М. Лайон в 1961 г ( Lyon, 1961 ) у мышей и в 1962г ( Lyon, 1962 ) у других млекопитающих (включая человека) и был охарактеризован, как транскрипционное "молчание" одной из хромосом X у млекопитающих женского пола, за счет которого достигается компенсация в организме продуктов, кодируемых генами хромосомы X. Подобное определение данного феномена остается актуальным и в настоящее время ( Plath et al., 2002 ). Хотя отцовская хромосома X выборочно неактивна во внезародышевых тканях, в самом эмбрионе селективность процесса инактивации хромосомы X является произвольной. В результате у большинства женских особей наблюдается мозаичная экспрессия материнских и отцовских аллелей локусов хромосомы X. В среднем вклад каждой хромосомы 50%, но поскольку процесс Х-инактивации случайный, то этот вклад теоретически может существенно варьировать ( Belmont, 1996 ). В отличие от активной, инактивированная хромосома X обладает следующими особенностями: - полная транскрипционная инактивация ( Graves, Gartler, 1986 ), за исключением некоторых Х-сцепленных генов, неподверженных Хинактивации, и гена XIST ( Disteche, 1995 ); - конденсация гетерохроматина в интерфазе ( Goto, Monk, 1998 ); - поздняя репликация в S фазе деления клетки ( Takagi, Oshimura 1973 ); - метилирование цитозина CpG динуклеотидов в 5'-положении в Хсцепленных генах ( Monk, 1986 ); - 5) гипоацетилирование гистона Н4 ( Jeppesen, Turner, 1993 ); - 6) экспрессия гена XIST (X-inactive specific transcript) на инактивированной хромосоме ( Brown et al., 1991 ). Фактически, селективность процесса Х-инактивации можно представить как случайный выбор инактивации одной из 2-х родительских хромосом X. Наблюдения X-инактивации при анеуплоидиях хромосомы X (т.е. 47,XXX ; 48,ХХХХ ; 48,XXYY ; 49,ХХХХХ ) показывают, что лишь одна из X хромосом всегда активна, тогда как остальные - неактивны. В клетках с тетраплоидным набором аутосом и четырьмя хромосомами X обнаруживают две активные и неактивные хромосомы X ( Goto, Monk, 1998 ). Инактивации Х-инактивацию принято считать трехстадийным процессом, состоящим из инициации, распространения и стабилизации инактивации ( Heard et al., 1997 ). Инициация происходит за счет уникального локуса на хромосоме X центра X-инактивации (X-inactivation center - Xic ), который необходим для того, чтобы хромосома X в цис-конфигурации инактивировалась ( Russel, 1963 ). В Xic закодирована сложная программа, координирующая процесс Хинактиации в ходе половой дифференцировки и развития эмбриона. Подтверждение существования Xic было доказано с помощью изучения транслокаций с участием хромосомы X и аутосом. Хромосома X, лишенная определенного сегмента (мнимого Xic), не подвергается процессу инактивации ( Rastan, 1983 ). После инициирования процесс инактивации распространяется от Xic в двух направлениях по длине хромосомы X ( Heard et al., 1997 ). Наличие стадии распространения было доказано с помощью изучения трансгенных животных. Некоторые Х-сцепленные гены (гены, интегрированные в хромосому X) неактивны на инактивированной хромосоме, тогда как другие неподвержены инактивации ( Tarn et al., 1994 ). Предполагается, что инактивация трансгенов тканеспецифична. Например, ген альфа-фетопротеина инактивирован в соматических клетках, но в клетках желточного мешка остается активным ( Krumlauf et al., 1986 ). Также имеются данные о том, что инактивация не является свойством непосредственно генов хромосомы X (X-сцепленные гены, интегрированные на аутосомы, также экспрсссируются) ( McBurney et al.,1994 ). Некоторые гены хромосомы X, в основном, гомологичные аутосомным и генам хромосомы Y, неподвержены Х-инактивации ( Disteche, 1995 ). Вопрос о том, за счет каких биохимических механизмов некоторые гены неподвержены процессу инактивации, остается открытым. Тем не менее, этот феномен указывает на то, что распространение X-инактивации может закончиться, а затем продолжиться в другом участке хромосомы, следовательно, можно предположить о существовании некого локального контроля инактивации ( Plath et al., 2002 ). Стабилизация процесса инактивации может включать в себя такие механизмы, как изменения структуры или транскрипции гена Xist ; некоторые функции Xist РНК; метилирование ДНК; гипоацетилирование гистона Н4; гетерохроматинизация, поздняя репликация в S фазе; компартментализация (изолированность) ядер ( Brockdorff, 2002 ). Также на процесс Х-инактивации влияет еще один локус, контролирующий хромосому X (X-chromosome controlling element - Хсе ) у мышей ( Cattanach, Willams, 1972 ). Этот локус находится в Xic, но отдельно от ist, и влияет на селективность X-инактивации ( Simmler et al., 1993 ). В настоящее время различают три аллеля Хсе локуса: Хсеа, Хсеb, Хсес ( Cattanach, Willams, 1972 ). В гетерозиготах Хсеа/Хсев и Хсев/ Хсес с наибольшей вероятностью будет инактивирована хромосома X с локусом Хсеа и Хсев, соответственно. В гетерозиготах Хсеа/Хсес наиболее вероятна неслучайная инактивация (сдвиг инактивации). Следовательно, относительная активность Хсе увеличивается в соответствующем ряду: от Хсеа через Хсев к Хсес. Имеются данные о существовании локуса Xced, который характеризуется как наиболее активный. Следует также отметить, что сила Хсе зависит от степени экспрессии гена Xist неактивной хромосомы ( Brockdorff et al., 1992 ). Хромосома X: инактивация, зависимость от клеточного цикла На ранних стадиях эмбриогенеза женских особей плацентарных млекопитающих обе хромосомы X из сперматозоидов и яйцеклетки активны. Асинхронная репликация одной из хромосом X во время клеточного цикла (один из ранних признаков процесса X-инактивации) наблюдается на стадии образования бластоцита (3,5-4,5 дня после зачатия) в клетках трофектодермального происхождения. Наличие двух активных хромосом X на самых ранних стадиях развития эмбриона было доказано биохимическими исследованиями Х-сцепленных генов ( G6PD , HPRT , альфа-галактозидазы ) ( Rossant, Pedersen, 1986 ). Количественный анализ аллель-специфичной РНК с использованием метода SNuPE (Single Nucleotide Primer Extension) позволил проводить непосредственное измерение уровня транскриптов. Транскрипты, полученные от каждой хромосомы, выявляли из 2-х клеточных стадий развития до образования бластоцита. Наличие двух активных хромосом X на самых ранних стадиях эмбрионального развития, как предполагается, допустимо, поскольку необходима экспрессия небольшого количества генов хромосомы X на этих стадиях. На более поздних стадиях развития появляется необходимость компенсации дозы генов, в связи с тем, что происходит транскрипция большого количества или исключительно чувствительных к компенсации экспрессии генов ( Heard et. al 1997 ). Однако, показано, что в линии мышей с хромосомами X, которые не могут быть инактивированы (без гена Xist ), наличие двух активных хромосом летально с 10-ого дня после зачатия ( Takagi, Abe, 1990 ). Имеются данные о том, что Х-инактивация совпадает по времени с клеточной дифференциацией ( Monk, Harper, 1979 ). На ранних стадиях эмбриогенеза отцовская хромосома X инактивирована, затем происходит реактивация некоторых отцовских и инактивация материнских хромосом X, вследствие чего Х-инактивация становится случайной; у мышей, повидимому, это зависит от особенности локуса Хсе ( West et al., 1977 ). Исходя из биохимических исследований ( Monk, Harper, 1979 ), можно предположить, что Х-инактивация завершается во всех клетках самки мыши в начале гаструляции (6 дней после зачатия). Высказано предположение о том, что время Х-инактивации в разных тканях эмбриона не совпадает ( Tarn et al., 1994 ). Снижение активности бета-галактозидазы позволяет определить Х-инактивацию в неповрежденных клетках эмбриона, в некоторых клетках повышенная активность бета-галактозидазы сохраняется до 10-ого дня после оплодотворения. Тем не менее, применяя другие методы определения Х-инактивации, существенного тканеспецифичного различия в эмбриональных тканях во времени X-инактивации не обнаружено ( Lebon et al., 1995 ). Этот факт объясняется предположением о том, что ген бетагалактозидазы имеет собственные особенности экспрессии ( Heard et. al 1997 ). Особенности инактивации хромосомы X в эмбриогенезе малоизученны. Практически все исследования в этой области были проведены на мышах. Несмотря на то, что мыши являются наиболее подходящей моделью для изучения как Х-инактивации, так и большинства Х-сцепленных болезней (на хромосоме X мышей находится большое количество идентичных Х-сцепленных генов чeлoвeкa)( Boyd et al., 2000 ), вполне возможно предположить, что Х-инактивация в эмбриогенезе человека имеет собственные особенности. Тем не менее, в большинстве обзоров ( Heard et al., 1997 ; Goto, Monk, 1998 ; Plath et al., 2002 ) утверждается, что данная модель является информативной для выяснения особенностей процесса Х-инактивации у человека. Таким образом, принято считать, что Хинактивация у мышей в значительной степени соответствует данному феномену у человека. В половых клетках человека неактивная хромосома X реактивируется в начале мейоза, приблизительно на 12-14 день после зачатия ( Rossant, Pedersen, 1986 ). Было высказано предположение о том, что реактивация связана со свойствами эухроматина, активное состояние которого наблюдается при спаривании хромосом в мейозе. Биохимические основы обратимости Х-инактивации в ходе созревания половых клеток неизвестны. Реактивированная хромосома X остается активной в ооцитах, затем при овуляции и фертилизации до повторной инактивации при преимплантационном развитии ( Heard et al., 1997 ). Хромосома X: особенности инактивации В женских половых клетках Х-инактивация случайная (50:50) и, как было показано с помощью исследования мозаичной экспрессии генов хромосомы X в клетке, после того, как произошла Х-инактивация, соматические и половые клетки имеют подобные характеристики инактивации хромосомы X ( McMahon et al., 1983 ). В половых клетках мужского кариотипа единственная хромосома X становится конденсированной и транскрипционно неактивной перед самым началом мейоза. Она реплицируется позднее в S фазе и спаривается с хромосомой Y , которая также становится транскрипционно неактивной на этой стадии, и образует микроскопическую, видимую гоносомную везикулу ( Monk et al., 1987 ). Инактивация единственной хромосомы X во время мейоза может предотвращать инициацию различных повреждений в ходе рекомбинации, которые могут происходить за счет того, что на данной хромосоме X присутствуют неспаренные участки ( Jablonka, Lamb, 1988 ). Хромосома X остается неактивной в мейотических сперматоцитах, постмейотических сперматидах и сперматозоидах. Она реактивируется в клетках эмбриона немного позже фертилизации яйцеклетки. Однако, благодаря открытию того, что некоторые гены хромосомы X демонстрируют постмейотическую транскрипцию в сперматидах, было выдвинуто предположение о том, что обратная регуляция хромосомы X ограничивается непосредственно периодом мейоза, так же как и для хромосомы Y ( Hendriksen et al., 1995 ). Х-инактивация в соматических клетках мочеполовой системы у трансгенных самцов мышей (LacZ Х-сцепленных) на 10,5-11,5 день после зачатия играет важную роль в определении пола ( Jamieson et al., 1997 ). Повидимому, этот процесс определяет пол и связан с геном SRY , определяющим мужской фенотип ( Heard et al., 1997 ). Основная сложность изучения Х-инактивации эмбриональных клеток на пери-имплантационной стадии, когда происходит инактивация хромосомы X, связана с исключительно маленьким размером эмбриона и ограниченным количеством доступного материала для исследования. Такие модели in vitro, как эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) и эмбриональные раковые клетки (ЭРК) являются альтернативой для подобных исследований. В ЭСК и некоторых ЭРК с двумя неповрежденными хромосомами X обе хромосомы X активны до тех пор, пока клетки находятся в полипотентном состоянии, но в дальнейшем, в ходе дифференциации, происходит инактивация хромосомы X ( Rastan, Robertson, 1985). Синдром Ретта: перспективы в изучении заболевания Несмотря на наличие большого количества публикаций, освещающих различные аспекты синдрома Ретта (RTT), исследования в области молекулярной и клинической генетики RTT не потеряли своей актуальности. Это связано преимущественно с тем, что RTT включает в себя исключительное разнообразие симптомов и, несмотря на то, что в 1988г были разработаны обязательные критерии для диагностики болезни, определение RTT у детей с соответствующей клинической картиной остается крайне сложным. Таким образом, одной из основных проблем при изучении RTT является диагностика, особенно в доклиническом и пренатальном периоде, с учетом существования таких надежных методов диагностики RTT, как определение мутаций в гене МЕСР2 с помощью секвенирования ( Amir et al., 1999 ), поиск делеций с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии и последующего определения мутаций ( Buyse et al., 2000 ), а также определение типа поздней репликации хромосомы X с помощью цитогенетических или молекулярно-цитогенетических методов ( Vorsanova et al., 1996 ; Vorsanova et al., 2001а ). Другой сложностью при изучении мутаций гена МЕСР2 при RTT является необходимость определения патогенности новых перестроек последовательности гена. В связи с чем, мутациями, достоверно приводящими к RTT, могут считаться лишь рекуррентные мутации, а также нонсенс-мутации в начале кодирующей последовательности и крупные делеции в кодирующей области МЕСР2 ( Miltenberger-Miltenyi, Laccone, 2003 ). Помимо этого, особенностью RTT является то, что мутации гена МЕСР2 - гена-регулятора транскрипции ( Nan et al., 1997 ) выявляются у 7090% больных с RTT ( Shahbazian, Zoghbi, 2001 ). Таким образом, можно считать, что молекулярно-генетические механизмы, приводящие к RTT, до конца не изучены. В частности, не известны гены, находящиеся под контролем белка МеСР2 , в то время как эти гены, нарушение в регуляции транскрипции которых приводит к RTT, могут объяснить патогенез заболевания. В связи с этим, можно определить одно из направлений в дальнейшем изучении RTT, как поиск генов, регулируемых МЕСР2 . Подобные исследования затрудняются тем, что RTT носит преимущественно спорадический характер, а семейные случаи RTT, где мутации гена МЕСР2 обнаруживаются с частотой 50%, составляют лишь 1% от всех описанных случаев болезни ( Shahbazian, Zoghbi, 2001 ). Другой сложностью является то, что картирование генов, ответственных за RTT без мутаций гена МЕСР2, с помощью стандартных методов определенных результатов не дало ( Villard et al., 2001 ). Анализ экспрессии гена МЕСР2 также не выявил генов-мишеней. Это, скорее всего, связано с тем, что подобных исследований проведено не так много и основной их целью являлось изучение влияния экспрессии гена МЕСР2 на функции нейронов, а также анализ фенотипических последствий, вызванных мутациями гена МЕСР2. Наличие мутаций гена МЕСР2 не является полностью достоверным критерием для дифференциальной диагностики RTT, несмотря на то, что спектр мутаций гена МЕСР2 у детей с RTT практически полностью охарактеризован. Исследование корреляций генотип-фенотип как в зависимости от положения и типа мутации гена МЕСР2, так и от особенностей Хинактивации также имеет ряд сложностей. В основном, это связано с несовершенством систем оценок тяжести фенотипа и гетерогенностью клинической картины RTT и актуальность исследования корреляций генотип-фенотип с учетом особенностей X-инактивации при RTT очевидна. При изучении молекулярных механизмов RTT необходимо иметь данные об удельном весе лиц с неравной Х-инактивацией среди больных RTT. Неравная X-инактивация среди больных RTT и их матерей может определить влияние гена МЕСР2 на процесс Х-инактивации, что в свою очередь, будет способствовать выявлению генов, в регуляции транскрипции которых участвует белок МеСР2 , влияющих на работу центральной нервной системы . В связи с чем, важной проблемой является вопрос о тканеспецифичности Х-инактивации и особенностях данного феномена в нейронах головного мозга . Другой проблемой изучения Х-инактивации при RTT является необходимость определения числа индивидуумов с неравной инактивацией хромосомы X в группе здоровых детей. Поскольку определенных данных о повышенной или пониженной частоте детей с RTT и их матерей нет, имеется необходимость дополнительных исследований в данной области. Следует также отметить, что при предварительном изучении больных с нервно-психическими болезнями обнаружен достоверный низкопроцентный мозаицизм (1-4%) по анеуплоидиям хромосомы X и хромосомы 18 в нейронах головного мозга . В связи с чем исследование анеуплоидии в нейронах головного мозга больных с RTT может считаться одним из направлений в изучении RTT ( Yurov et al., 2001 ). В настоящее время ряд ученых выдвигают гипотезу о возможности лечения RTT, базируясь, в основном, на том, что мутированный ген МЕСР2 можно инактивировать с помощью различных экзогенных факторов. Тем не менее, данное утверждение находится на уровне гипотезы. Следовательно, исследование феномена инактивации хромосомы X представляется крайне важным в свете данной проблемы. Поиск способов коррекции RTT может быть определен как одно из основных направлений исследований RTT в ближайшем будущем. Таким образом, исходя из анализа литературных данных, можно выделить следующие перспективы в изучении RTT: - Поиск эффективных клинических и молекулярных методов диагностики RTT с учетом различных биохимических процессов, происходящих как в нейронах головного мозга, так и в других тканях ( Ворсанова и др. 1999а ; Shahbazian, Zoghbi, 2001 ; Vorsanova et al., 2001a ; Shahbazian et al., 2002 ). - Поиск генов-мишеней, в регуляции транскрипции которых участвует белок МеСР2 ; - определение и характеристика перестроек в гене МЕСР2 с точки зрения патогенности при RTT ( Miltenberger-Miltenyi, Laccone, 2003 ) с последующими исследованиями функциональных последствий патогенных мутаций гена МЕСР2 ( Yusufzai, Wolffe, 2000 ) и экспрессии мутированного гена МЕСР2 ( Shahbazian, Zoghbi, 2002 ). - Поиск анеуплоидий в нейронах головного мозга у детей с классической и атипичными формами RTT ( Yurov et al., 2001 ). - Изучение корреляций генотип-фенотип с учетом влияния особенностей инактивации хромосомы X ( Amir et al., 2000б ; Weaving et al., 2003 ). - Изучение особенностей Х-инактивации с точки зрения специфики данного феномена для RTT.