Главная > Эндорфины > Генетика муковисцидоза. Наследование. Муковисцидоз (Кистозный фиброз) Анализ на мутации гена муковисцидоза


Генетика муковисцидоза. Наследование. Муковисцидоз (Кистозный фиброз) Анализ на мутации гена муковисцидоза




Protein synthesis. Detail showing protein synthesis using messenger RNA created during DNA transcription.

Муковисцидоз – наследственное заболевание, при котором нарушается работа CFTR белка, который отвечает за транспорт ионов хлора в клетках. Заболевание вызвано мутацией в гене, находящемся в 7й хромосоме. Известно около 1000 различных мутаций этого гена, которые приводят к различным изменениям в белке CFTR: к полному его отсутствию, уменьшению количества, изменению структуры и функции, и, соответственно, обуславливают различное течение заболевания. Подробнее о видах мутаций при МВ и их проявлениях расскажем в это статье.

Синтез белка в клетке

Белок – органическая молекула, состоящая из длинной цепочки аминокислотных остатков, и сворачивающаяся определенным образом. Нарушение последовательности аминокислотных остатков в цепочке приводит к неправильному сворачиванию белка и нарушению его функции.

Синтез белка в клетке многоступенчатый сложный процесс, основную роль в котором играет молекула ДНК. Отрезок ДНК, содержащий информацию о структуре одного белка, называют геном. Молекула ДНК содержит несколько сотен генов.

Информация о последовательности аминокислотных остатков в белковой цепочке записана в ДНК в виде определенно сочетающихся нуклеотидов. Каждой аминокислоте белка соответствует участок цепи ДНК из трех рядом стоящих нуклеотидов. Всего в ДНК 4 вида нуклеотидов: пуриновые - аденин (А), гунин (Г) и пиримидиновые - цитозин (Ц) тимин (Т),.

Поскольку ДНК находится в ядре клетки, а синтез белка происходит в цитоплазме, существует посредник, передающий информацию с ДНК на рибосомы. Таким посредником является и-РНК (информационная РНК):

Можно выделить основные этапы синтеза белка:

  1. Первый этап - синтез матричной РНК (мРНК) происходит в ядре, в процессе которого информация, содержащаяся в гене ДНК, переписывается на и-РНК. Этот процесс называется транскрипцией (от лат. «транскриптик» - переписывание).
  2. На втором этапе происходит соединение аминокислот с молекулами т-РНК (транспортной РНК), которые состоят из трех нуклеотидов.
  3. Третий этап - это процесс непосредственного синтеза полипептидных связей, называемый трансляцией. Этап происходит в рибосомах.
  4. На четвертом этапе происходит образование вторичной (спиральной) и третичной (глобулярной) структуры белка, то есть формирование окончательной структуры белка.
  5. ПК белку присоединяются цепочки сахаров, которые важны для правильного функционирования. Белок транспортируется к месту выполнения им своей функции.

Схематично эти этапы показаны на рисунке.

Ниже показана рибосома (зеленая), ползущая по РНК (синяя), и постепенно появляющаяся аминокислотная цепочка (желтая).

Protein synthesis. Computer artwork of protein being synthesized by a ribosome. Ribosomes are protein particles that are found in cell cytoplasm. Each ribosome has a large and a small subunit. Messenger ribonucleic acid (mRNA, purple) passes between the two subunits and provides the instructions for the assembly of a protein (polypeptide) chain (yellow) from amino acids. The mRNA originates in the cell’s nucleus, and is a copy of the information coded in DNA (deoxyribonucleic acid). The process of protein synthesis from mRNA in ribosomes is known as translation. Different sequences of mRNA produce different proteins.

Итак, в ДНК в последовательности нуклеотидов закодирована информация о структуре будущего белка. Поэтому любое изменение (мутация) в гене (участке ДНК) приводит к изменениям в синтезируемом белке.

Какие существуют классы мутация?

Мутации при МВ подразделяют на 6 классов.

Мутации, при которых нарушается синтез мРНК. В результате появляется дефектная, короткая мРНК, и белок CFTR не синтезируется или синтезируется короткий, не полный белок, который не функционирует.

Происходит нарушение формирования вторичной и третичной структуры синтезированного белка и такой белок не достигает мембраны клетки, где должен находиться, а распадается по пути к ней, в цитоплазме. Самая распространенная мутация при муковисцидозе, F508del, относится к этому классу.

В результате мутаций III класса нарушается работа регуляторных доменов CFTR (см подробнее ). На клеточной мембране образуется нормальное количество нефункционального белка CFTR.

IV класс мутаций – уменьшается транспорт хлоридов через ионный канал из за слишком быстрого его закрытия. Однако частично каналы работают, то есть сохраняется остаточная функция белка. Мутации IV и последующих классов относят к более «легким».

Класс V мутации приводят к уменьшению количества нормальной мРНК и нормального белка из за нарушений процесса созревания мРНК.

Класс VI. . Некоторые мутации могут нарушать регуляторное действие, которое CFTR оказывает на другие ионные каналы клетки (например, на натриевый канал).

На рисунке показаны 6 классов мутаций при МВ

Мутации в гене муковисцидоза имеют различия по частоте встречаемости (самая частая мутация – F508del) и по распределению в различных популяциях. Например,W1282X чаще встречается у евреев-ашкенази, 2143delT в Германии, Y122X в Исландии, T338I в Сардинии, а 2183AA>G и R1162X в Северо-восточной Италии. В целом, во всем мире лишь небольшое число мутаций встречаются чаще, чем в 0,1% случаев.

В России наиболее часто встречаются следующие МВ мутации:

Процентный состав мутаций в российской популяции [Петрова Н.В.]

Мутация Относительная частота встречаемости
F508del 55,9%
CFTRdele2,3(21kb) 6,9%
2143delT 2,0%
W1282X 1,8%
3849+10kbC>T 1,8%
2184insA 1,7%
N1303K G542X 1,5%
91677delTA 1,4%
R334W 0,8%
L138ins 3821delT 394delTT 0,5%
S1196X 0,4%
3944delTG 0,3%
604insA 621+1G>T 2789+5G>A 2183AA>G 0,2%
R347P
R1162X
1898-1G>A
W1282R
3667insTCAA
D572N
K598ins
3120+1G>A
G480C
R668C del ex4-10 		0,06%
не идентифицированные 21,2%

Разделение часто встречающихся мутаций по классам

Нарушение синтеза белка

Нарушение процессинга или транспорта

Нарушение регуляции

Снижение проводимости

Снижение уровня нормальных молекул белка или РНК

Изменение свойств регуляции других ионных каналов
G542X F508del G551D R334W 3849+10kbCAT G551D
W1282X N1303K G1244E R347P A455E
R553X I507del S1255P R117H IVS8(5T)
621+1CAT S549I D1270N L206W 1811+1,6kbAAG
2143delT S549R , D836Y 2789+5GRA
1677delTA R1066C P205S 3272+26GRA
711+1GRT M1137V
1609delCA I1139V
R1162X M1140
1717-8GRA D1152H
1782delA D1154G
Q890X
1898+3ARG
CFTRdele19
936delTA
Y122X

Генотип и фенотип

В целом, мутации I-III классов вызывают более серьезные нарушения функции CFTR-белка, чем мутации IV или V классов. У пациентов, у которых обе мутации относятся к I-III классам, наблюдается выраженное поражение поджелудочной железы, нарушение питания, высокая частота встречаемости мекониального илеуса, МЗСД, более раннее и тяжелое проявление нарушений легочной функции, высокий уровень хлоридов пота.

Мутации IV-V классов обычно сопровождаются более легкой формой поражения легких, функция поджелудочной железы достаточная.

При сочетании мутаций IV-V и I-III классов доминирующее влияние на фенотип оказывают мутации IV-V классов. То есть «Мягкие» мутации обладают доминантным эффектом. У пациентов с двумя «мягкими» мутациями частично сохранена функция CFTR белка. В результате сохраняется функция ПЖ, нормальные или пограничные значения хлоридов пота, долго сохраняется легочная функция. Такой вариант МВ часто называют атипичным. При наличии двух «мягких» мутаций может наблюдаться лишь один из признаков МВ: полипы носа, частые синуситы, рецидивирующий панкреатит, цирроз печени, портальная гипертензия, признаки бронхоэктазов, обструктивная азооспермия, мекониальный илеус, астма, задержка роста, аллергический бронхолегочный аспергиллез, диффузный панбронхиолит, псевдо-Баттер синдром. При наличии этих признаков рекомендовано обследование на МВ в специализированном медико-генетическом центре и регулярное наблюдение врачей.

Наиболее четкая взаимосвязь между генотипом и клиническими проявлениями МВ наблюдается только для патологии поджелудочной железы. Для легочной патологии взаимосвязь между генотипом и фенотипом гораздо менее выражена. Обнаружен целый ряд генов – модификаторов иммунного ответа, которые влияют на выраженность поражения легких при МВ. Наличие этих генов, их влияние на формирование иммунного ответа, на восприимчивость к P aerugenosa, а также влияние факторов внешней среды (курение, воздействие аллергенов, правильность назначаемой терапии) объясняет разное протекание МВ у носителей одинаковых мутаций и даже у членов одной семьи.

Генотип и нарушение функции поджелудочной железы

При мутациях I-III классов функция ПЖ нарушена, при мутациях IV-V классов функция ПЖ остается достаточной. Сочетание мутаций I-III и IV-V классов достаточно для сохранения функции ПЖ на компенсированном уровне. Однако с возрастом и в этом случае можно развиваться недостаточность ПЖ, а также рецидивирующий острый и хронический панкреатиты.

Влияние мутаций гена МВ на функцию поджелудочной железы [Петрова Н.В.;G. Castellani et al.]

Достаточная функция поджелудочной железы, «мягкие» мутации Выраженное поражение поджелудочной железы, «тяжелые» мутации
3272-26A>G
3849+10kbC>T
711+3A>G
A455E
D110H
D1152H
D1270N
D565G
G178R
G576A
K598ins
L138ins
L206W
R117C
R117H
R334W
R347P
R347P
R352Q
R668C
V232D 		l507del;
R1162X;
1078delT
1609delCA
1677delTA;
1717-1G>A;
1811+1.6kbA>G
1898+1G>A
1898+5G>T
2143delT
2183AA>G
2184delA;
2184insA;
2751+2T>A
2789+5G>A
2869insG
296+1G>C
3120+1G>A
3659delC
3667insTCAA;
3821delT;
Y122X
3905insT
3944delTG
394delTT;
604insA;
621+1G>T;
711+1G>T
CFTRdele2,3(21kb);
E822X
F508del;
G542X;
G551D;
G85E;
K710X
N1303K;
Q890X
R1066C
R1070Q-S466X
R1158X
R553X;
R560T;
S1196X;
S549N
W122X;
W1282X;
W496X

Генотип МВ и поражение легких

При мутациях I-III классов скорость снижения функции легких выше, чем при мутациях IV-V классов.

Замечено, что больные МВ, гомозиготы по мутации F508del, и гетерозиготные по мутациям F508del и мутациям в регионах гена, кодирующих нуклеотид-связывающие домены (NBF), более чувствительны к инфекции P.aeruginosa. Все МВ больные, гомозиготные по F508del мутации, имеют тяжелые поражения легких.

Кроме того, обнаружено, что у МВ больных, имеющих мягкие мутации и сохранную функцию поджелудочной железы, наблюдается менее тяжелое поражение легких и риск колонизации P.aeruginosa у них ниже, что предполагает взаимосвязь между проявлением нарушений функции поджелудочной железы и функцией легких. Однако по данным других авторов характер поражения легких, в отличие от характера поражения поджелудочной железы, впрямую не зависит от CFTR генотипа.

Другие проявления МВ

При мутациях I-III классов чаще встречаются и более выражены такие проявления муковисидоза, как поражение печени, мекониальный илеус, синдром дистальной интерстициальной обструкции, муковисцидоззависимый сахарный диабет. Однако не доказаны связи между конкретной мутацией и развитием этих осложнений.

Мужское бесплодие. Обструктивная азооспермия наблюдается почти у всех мужчин с МВ и связана с врожденным двусторонним отсутствием семявыносящих протоков. Фертильные мужчины с МВ обычно являются носителями мутации 3849+10kbC>T.

Специфическая терапия при разных типах мутаций

В настоящее время ведется активный поиск препаратов, которые смогут восстановить нормальный синтез и работу CFTR белка.

Выделяют 3 основных группы веществ

  1. Корректоры – при мутациях II класса помогают белку образовать правильную структуру и попасть в мембрану клетки: 4-фенилбутират/генистин, аналог силденафила-КМ11060, куркумин, VX-809, битазол (корректор 29).
  2. Потенциаторы – восстанавливают работу хлорного канала (мутации III IV классов): генистин; VX-770.
  3. Вещества, способствующие правильному синтезу мРНК (мутации I класса): аминогликозиды, аталурен (PTC124)
  4. Стимуляторы, действующие на альтернативные хлорные каналы: duramycin.

Все исследования находятся на разных стадиях, и только для мутации G551D (VI класс) препарат Kalydeco, разработанный компанией Vertex, в 2012 году получил одобрение FDA и применяется для лечения.

Этой же компанией ведется испытание комбинации Kalydeco и препарата с условным названием V890. Разработчики сообщили о существенном улучшении функции легких при применении этих препаратов у пациентов, гомозиготных по наиболее распространенной мутации F508del (). Ведутся исследования возможности использования куркумина (растительного препарата) в качестве корректора при мутациях II класса.

Для мутаций I класса G542X, Y122X и R553X, при которых синтезируется дефектная мРНК, показано, что при применении аминогликозидных антибиотиков (гентамицина) наблюдается синтез полноцепочечных мРНК и образование некоторых количеств нормального CFTR белка. Однако применение этих антибиотиков вызывает значительнные побочные эффекты. Ведутся поиски менее токсичных аналогов.

Более успешными являются исследования использования нового вещества аталурена у пациентов с мутациями I класса. Разработка находится на 3 фазе (клинические испытания), и в июне 2012 г PTC Therapeutics (компания-разработчик) объявила о достоверных улучшениях функции легких при применении данного препарата.

Итак, выделены 6 классов мутаций при МВ, с различным механизмом нарушения функции CFTR белка. Понимание причин развития патологического процесса при разных классах мутаций позволяет вести разработки специфических для каждого класса мутаций лекарств.

Прослеживается четкая взаимосвязь генотипа и поражения ПЖ. На тип протекания легочной патологии оказывают значительное влияние гены-регуляторы иммунного ответа, потому очевидной связи между генотипом и нарушением функции легких не обнаружено.

Возможно атипичное протекание МВ с преобладанием лишь одного из симптомов. При наличии даже одного из симптомов МВ важно провести диагностическое обследование для своевременное назначения адекватной терапии, которая позволит предотвратить развитие с возрастом тяжелых поражений органов.

Литература:

Капранов Н.И., Каширская Н.Ю., Шерман В.Д.и др. Муковисцидоз. Современные достижения и актуальные проблемы. Методические рекомендации. М., 2011.

Н.И. Капранов, Каширская Н.Ю., Петрова Н.В Муковисцидоз. Достижения и проблемы на современном этапе

J. Hull and A. Thomson Contribution of genetic factors other than CFTR to disease severity in cystic fibrosis

Salvatore F , Scudiero O , Castaldo G . Genotype-phenotype correlation in cystic fibrosis: the role of modifier genes.

Ronald L. Gibson , Jane L. Burns and Bonnie W. Ramsey . Pathophysiology and Management of Pulmonary Infections in Cystic Fibrosis

J de Gracia, F Mata, A A ґ lvarez, T Casals, S Gatner, M Vendrell, D de la Rosa, L Guarner,

E Hermosilla. Genotype-phenotype correlation for pulmonary function in cystic fibrosis

. . Isabelle Sermet-Gaudelus , Michel Renouil , Anne Fajac , Laure Bidou et al. In vitro prediction of stop-codon suppression by intravenous gentamicin in patients with cystic fibrosis: a pilot study

Rebecca K Rowntree and Ann Harris The phenotypic consequence of CFTR mutation. Review

Т. Гембицкая, А. Черменский, Е. Бойцова Муковисцидоз сегодня: достижения и проблемы, перспективы этиопатогенетической терапии

Муковисцидоз известен как наследственное заболевание, характеризующееся системным поражением экзокринных же­лез, обусловливающим нарушение органов дыхания в сочетании с заболеванием органов пищеварения.

Клиническая картина муковисцидоза впервые описана G. Fanconi и др. в 1936 г. S. Farber (1944) обратил внимание на значение повышенной вязкости слизи, выделяемой слизисты­ми железами различных органов, как на один из основных фак­торов в патогенезе болезни. В 1953 г. P. di Sant-Agnese устано­вил повышение концентрации электролитов (Na и С1) в поте у больных муковисцидозом в 2-5 раз против нормы. В даль­нейшем было обнаружено изменение электролитного состава секрета слюнных и слезных желез, что подтвердило представ­ление о муковисцидозе как о системном поражении экзокрин- о ных желез.

Заболевание генетическое - аутосомно-рецессивного типа.

Патогенез (что происходит?) во время Муковисцидоза:

Про­явления заболевания связаны с выделением некоторыми внеш-несекреторными железами секрета повышенной вязкости. За­труднения его эвакуации ведут к закупорке выводных протоков железистых органов, слизистых желез бронхиального дерева и желудочно-кишечного тракта. В результате этого в поджелудоч­ной железе, в легких, печени и кишечнике происходят вторич­ные изменения (обтурационно-воспалителытые процессы и фер­ментативные нарушения). Развитие воспаления и фиброза ве­дет к вторичной недостаточности органа. В секрете бронхиаль­ных желез выявлено повышенное содержание фосфора и сни­жение концентрации натрия и калия, что, может обусловить увеличение вязкости слизи.

Симптомы Муковисцидоза:

Принято различать четыре клинические формы муковисцидоза:

мекониальный илеус - 5-10%, кишечная форма - 5%, бропхолегочная фор­ма - 15-20%, смешанная легочно-кишечная - 65-75%.

Мекониальный илеус характеризуется появлением в первые дни жизни признаков высокой кишечной непроходимости (рво­та с примесью желчи, нарастающий эксикоз и токсикоз, взду­тие живота, неотхождение мекония). При разрыве или перфо­рации кишечной стенки возникает мекониевый перитонит.

Кишечная форма проявляется после перевода ребенка на искусственное вскармливание признаками нарушения фермен­тативной активности поджелудочной железы. Развиваются сте-аторея, дистрофия, гипоавитаминоз. Гнилостные процессы в кишечнике приводят к вздутию живота и появлению обильного зловонного стула. Часто наблюдаются боли в животе. В кале определяется нейтральный жир. В 9-22 % случаев развивается билиарный цирроз печени. Нередко заболевание осложняется выпадением прямой кишки.

При броихолегочной форме на первый план выступают при­знаки поражения дыхательного аппарата, которые обычно воз­никают па 1-2-м году жизни. Повторные бронхиты и пневмо­нии, чаще двусторонние, полисегментарные с развитием ателек­тазов и пневмосклероза имеют затяжное течение. Кашель на­вязчивый, болезненный, приступообразный (коклюшсподоб-ный). Мокрота слизисто-гнойная и гнойная, вязкая, отходит иногда с трудом. При тяжелом течении возможны легочные кровотечения.

В легких постоянно выслушиваются мелко- и среднепузыр-чатые хрипы. Часто выявляется синдром бронхиальной обструк­ции, иногда обусловленный бронхоспазмом (астматический ва­риант). При обострении процесса наблюдается повышение тем­пературы до 38°С, усиливаются кашель и одышка.

По-видимому, проявления респираторной аллергии возмож­ны только при уменьшении инфекции в бропхолегочной систе­ме, что и определяет более благоприятное течение. На броп-хограммах нередко выявляются бронхоэктазы, локализую­щиеся как в нижних, так и в верхних долях обоих легких.

Женщины, больные муковисцидозом, вступающие в брак,. способны иметь детей, хотя во время родов возможно развитие легочной недостаточности. Мужчины бездетны. При вступлении в брак гомозиготной больной со здоровым мужчиной все дети являются носителями гена муковисцидоза. При браке гомози­готной больной с практически здоровым гетерозиготным носи­телем гена 50% детей оказываются здоровыми носителями гена,. а 50 % - больными.

В последние десятилетия значительно увеличилось количе­ство наблюдений муковисцидоза у подростков и взрослых , что объясняется, во-первых, улучшением диагностики и медицин­ской помощи больным детям, которое значительно увеличило срок жизни таких больных, и, во-вторых, интересом, возникшим у терапевтов к этому заболеванию.

У подростков и взрослых необходимо исключить муковисцидоз при:

1) развитии хронического диффузного воспаления в бронхолегочной системе (часто с детского возраста); 2) при­ступообразном кашле с вязкой трудноотделяемой мокротой;

3) наличии таких объективных признаков, как инфантильное телосложение, выраженный дефицит массы тела, деформация трудной клетки и ногтевых фаланг пальцев, округлое одутло­ватое лицо, поражение придаточных пазух нос;

4) сочетании поражения органов дыхания с язвенной болезнью, хроническим гастритом, эпизодами абдоминальных болей неясной этиологии, симптомами недостаточности внешнесекреторной функции под­желудочной железы, юношеским диабетом, трудно поддающим­ся лечению, кишечной непроходимостью;

5) отягощенном се­мейном анамнезе (особенно при наличии в данной семье слу­чаев муковисцидоза).

Муковисцидоз у взрослых протекает медленно, но с упорно прогрессирующими респираторными нарушениями. Типичен мучительный спазматический кашель с трудноотде­ляемой густой и вязкой мокротой. Легочные пора­жения протекают по типу хронического обструктивного брон­хита, бронхоэктазий, возможно кровохарканье. Известно, что у взрослых, страдающих хронической обструктивной эмфизе­мой, уровень хлоридов в поте повышен и клиническая картина напоминает стертую форму муковисцидоза.

Для постановки диагноза муковисцидоза - молекулярная диагностика. Исследование гена CFTR

Начиная с 1960-х годов, муковисцидоз - одно из наиболее известных моногенных заболеваний человека. Это самое частое фатальное аутосомно-рецессивное генетическое заболевание детей в европеоидных популяциях, со встречаемостью приблизительно 1 на 2500 родов и частотой носительства около 1 на 25. Позиционное клонирование (см. главу 10) гена муковисцидоза (названного CFTR) в 1989 г. и выделение тремя годами ранее гена мышечной дистрофии Дюшенна стали первыми примерами возможностей молекулярно-генетических методов по идентификации генов болезней.

Вскоре после клонирования гена муковисцидоза с помощью физиологических исследований было показано, что белок, кодируемый геном CFTR, регулирует хлорный канал, располагающийся в апикальной мембране эпителиальных клеток.

Фенотипы муковисцидоза

Болезнь поражает легкие и экзокринную функцию поджелудочной железы, но главный диагностический признак - повышение концентраций хлоридов и натрия в поте (часто впервые замечаемое, когда родители целуют детей). У большинства пациентов с муковисцидозом диагноз может основываться на легочной или панкреатической симптоматике и повышении уровня хлоридов пота. Менее чем 2% пациентов имеют нормальную концентрацию хлоридов пота, несмотря на типичные клинические проявления; в этих случаях надо проводить молекулярный анализ, устанавливающий наличие мутации в гене CFTR.

Легочная патология при муковисцидозе развивается в результате избыточной секреции бронхиального секрета и повторной инфекции; первоначально ее описывают как хроническую обструктивную болезнь легких, переходящую в бронхоэктазию. Хотя интенсивное лечение легких продлевает жизнь, в конце концов, наступает смерть от инфекции и легочной недостаточности. В настоящее время около половины пациентов доживают до 33 лет при очень вариабельном клиническом течении.

Нарушения функции поджелудочной железы при - синдром мальабсорбции из-за недостаточной секреции панкреатических ферментов (липазы, трипсина, химотрипсина). Нормальное пищеварение и питание в основном могут восстанавливаться при приеме ферментов поджелудочной железы. От 5 до 10% пациентов с муковисцидозом имеют некоторую остаточную функцию поджелудочной железы для нормального пищеварения и называются панкреатически достаточными.

Пациенты с муковисцидозом с достаточной функцией поджелудочной железы лучше растут и имеют более благоприятный прогноз, чем большинство больных с недостаточностью. Клиническая гетерогенность патологии поджелудочной железы, по крайней мере частично, вызвана аллельной гетерогенностью, что обсуждается далее.

У больных муковисцидозом наблюдают множество различных фенотипов. Например, у 10-20% новорожденных с муковисцидозом после рождения встречается низкая кишечная непроходимость (меконеальный илеус), наличие которой требует исключить диагноз муковисцидоза. Затрагивается также половой тракт. Хотя женщины с муковисцидозом имеют лишь незначительное снижение фертильности, более 95% мужчин с муковисцидозом бесплодны, поскольку не имеют семявыносящих протоков, фенотип, известный как врожденная двусторонняя атрезия семявыносящих протоков.

В поразительном примере аллельной гетерогенности , вызывающей частичный фенотип, было обнаружено, что некоторые бесплодные мужчины, в остальном здоровы (т.е. не имеют легочных или панкреатических проявлений), имеют врожденную двустороннюю атрезию семявыносящих протоков, сцепленную со специфическими мутантными аллелями в гене муковисцидоза. Аналогично некоторые больные идиопатическим хроническим панкреатитом имеют мутации в гене CFTR при отсутствии других клинических признаков муковисцидоза.

Ген и белок CFTR при муковисцидозе

CFTR - ген в хромосоме 7q31, ассоциированный с муковисцидозом, содержит около 190 килобаз ДНК; кодирующая область с 27 экзонами; по предсказаниям, кодирует крупный трансмембранный белок размером около 170 килодальтон. На основе предсказанной функции белок, кодируемый CFTR, назван трансмембранным регулятором проводимости муковисцидоза (англ. Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator).

Его гипотетическая структура указывала, что белок должен принадлежать к так называемому семейству транспортных белков ABC (АТФ-связанных). По крайней мере 18 транспортных белков этого семейства вовлечены в развитие менделирующих и комплексных заболеваний.

Хлорный канал CFTR имеет пять областей: две области, связанные с прикреплением к мембране, каждая с шестью трансмембранными последовательностями; две области связи с АТФ; и регуляторная область с многочисленными сайтами фосфорилирования. Значение каждой области доказано идентификацией в каждой из них вызывающих муковисцидоз миссенс-мутаций.

Отверстие хлорного канала формируется 12 трансмембранными сегментами . АТФ связывается и гидролизуется в нуклеотидной области, полученная энергия используется для открывания и закрывания канала. Управление канала связано, по крайней мере частично, с фосфорилированием регуляторного домена.

Патофизиология муковисцидоза

Муковисцидоз - следствие аномального транспорта жидкостей и электролитов через апикальные мембраны эпителия. Эта аномалия приводит к патологии легких, поджелудочной железы, кишечника, гепатобилиарного дерева и мужского полового тракта. Патофизиологические аномалии наиболее хорошо объяснены для потовых желез.

Снижение функции CFTR означает, что хлориды не могут реабсорироваться в канале потовых желез, приводя к уменьшению электрохимического градиента, в норме управляющего движением натрия через апикальную мембрану. Этот дефект, в свою очередь, ведет к повышению концентрации хлоридов и натрия в поте. Влияние на транспорт электролитов аномалий в белке CFTR также тщательно изучено в дыхательных путях и эпителии поджелудочной железы.

В легких повышенное поглощение натрия и сниженная секреция хлоридов приводят к уменьшению поверхностной жидкости дыхательных путей. Следовательно, слой слизи может прилипать к поверхности клеток, нарушая откашливание и отхождение слизи, обеспечивая благоприятные условия для синегнойной палочки (Pseudomonas aeruginosa), основного возбудителя хронической легочной инфекции при муковисцидозе.


Генетика муковисцидоза

Мутации в полипептиде CFTR при муковисцидозе. Первая идентифицированная мутация при муковисцидозе, делеция остатка фенилаланина в позиции 508 (F508), в первой области, связывающей АТФ (NBD1), - самый частый дефект, составляющий до 70% всех аллелей муковисцидоза в европеоидных популяциях. В этих популяциях только семь других мутаций встречаются с частотой выше 0,5%. Описаны все типы мутаций, но наибольшая группа (почти половина) - миссенс-замены.

Остальные представляют точковые мутации других типов, менее 1% - геномные перегруппировки. Хотя выявлено более 1200 связанных с болезнью вариантов последовательности гена муковисцидоза, фактическое количество патогенных миссенс-мутаций отчасти остается неопределенным, поскольку не все подвергнуты функциональному анализу.

Хотя биохимические аномалии , связываемые с большинством мутаций при муковисцидозе, неизвестны, описаны четыре общих механизма нарушения белковой функции. Мутации 1-го класса вызывают нарушения в синтезе белка, например связанные с преждевременными стоп-кодонами или мутациями, приводящими к нестабильности РНК. Поскольку CFTR - гликозилированный трансмембранный белок, он должен обрабатываться и гликозилироваться в эндоплазматическом ретикулуме и комплексе Гольджи; мутации 2-го класса - результат дефекта белка, вызывающего нарушение его третичной структуры.

Этот класс иллюстрирует мутация F508 , мутантный белок нормально не складывается и не может выйти из эндоплазматического ретикулума. Тем не менее фенотип белка F508 комплексный: кроме нарушения складывания, белок также имеет дефекты в устойчивости и активизации.

Существенные функции нуклеотид-сцепленных областей и регуляторной области иллюстрируются случаем вызывающих муковисцидоз мутаций, нарушающих регулирование белка (мутации 3-го класса). Мутации 4-го класса располагаются в мембранной области и, соответственно этой локализации, приводят к нарушению проведения хлоридов. Мутации 5-го класса уменьшают число копий CFTR. Мутантные белки класса 6 синтезируются нормально, но неустойчивы на поверхности клетки.

Генокопирование при муковисцидозе: мутации в гене эпителиального натриевого канала SCNN1

Хотя CFTR - единственный ген, сцепленный с классическим муковисцидозом, обнаружено несколько семей с неклассическими проявлениями (включая муковисцидоз-подобные легочные инфекции с менее тяжелыми нарушениями пищеварения и повышением уровня хлоридов пота), имеющих мутации в гене эпителиального натриевого канала SCNN1.

Это соответствует функциональному взаимодействию белка CFTR и эпителиального канала натрия. Основное его клиническое значение в настоящее время - демонстрация того, что пациенты с неклассическим муковисцидозом могут иметь локусную гетерогенность, и если мутации в гене CFTR не обнаружены, нужно искать аномалии в гене SCNN1.

Корреляции генотипа и фенотипа при муковисцидозе . Поскольку все пациенты с классической формой муковисцидоза имеют мутации в гене муковисцидоза, клиническая гетерогенность при муковисцидозе обусловлена аллельной гетерогенностью, эффектами других модифицирующих локусов или негенетических факторов. Из генетического и клинического анализа пациентов с муковисцидозом возникли два обобщения.

Муковисцидоз- это генетическое заболевание, с аутосомно-рецисивным способом передачи. Известно, что причиной муковисцидоза являются множественные изменения определенного гена, в результате которых происходит нарушение функционирования белка трансмембронного регулятора муковисцидоза (CFTR) или отмечается его полное отсутствие. Наиболее часто встречаемая мутация гена муковисцидоза была названа дельта F508. В настоящее время известно, что кроме этой мутации гена CFTR найдено более 1500 других мутаций. Но эти варианты мутаций встречаются значительно реже. CFTR ген муковисцидоза у человека локализуется на длинном плече 7-ой хромосомы в позиции q31.2

Муковисцидоз, как генетическое заболевание характеризуется широтой различных вариаций клинической картины, которая напрямую зависит от характера мутаций в гене. Выявлены виды мутации при муковисцидозе, которые приводят к тяжелым формам и мутации, при которых более легкое течение заболевания. Встречаются и такие случаи, при которых у больных одинаковые мутации, но совершенно разное течение.

В зависимости от проявления функциональных изменений выделяют классы мутации гена:

  • 1 класс мутации, которые блокируют процесс синтеза белка (G542X, W1282X, R553X, 2143delT, 1677delTA);
  • 2 класс мутации, которые вызывают задержку созревания белка (del F508, del I 507, N1303 K, S541 I,S549 R);
  • 3 класс мутации, которые вызывают нарушение регуляции функций белка, который достигает апикальной мембраны, но не активируется (G551 D, G1224 E, S1255 P);
  • 4 класс мутации, которые приводят к снижению проводимости ионов хлора (R117 H, R334 W, R347 P);
  • 5 класс, характеризуется снижением синтеза белка трансмембранного регулятора при его нормальной функции (A455 E, 3849+10kbC-T, IVS8(5T0).

Принято считать, что с 1по 3 классы мутации относятся к тяжелым, которые имеют определенную выраженную клиническую картину болезни муковисцидоз. Ген с мутации 4–5 классов относят к легким, при которых клинические проявления нечетки, с минимальными нарушениями функций поджелудочной железы.

Учитывая клиническую картину проявлений мутации в гене объединяют в четыре группы:

  • к первой относят мутации, приводящие к развитию муковисцидоза;
  • ко второй относят мутации, приводящие к развитию связанных с CFTR нарушений;
  • к третьей относят мутации, которые протекают без выявленных клинических проявлений;
  • к четвертому относят мутации, которые имеют неясные и недоказанные клинические проявления.

При наличии клинических проявлений назначают генетический анализ на муковисцидоз. CFTR ген насчитывает около 1500 различных мутаций. Вариации этих мутаций встречаются в разных популяциях с разной частотой. В некоторых случаях мутации в гене могут никак не проявляться. В связи с дороговизной генетический анализ муковисцидоз мутация в гене CFTR проводится только на 30 мутаций. Во внимание берутся мутации, встречающиеся в Восточной Европе и на территории РФ. Особенно важно это исследование для семейных пар, в которых один из членов семьи болен или является носителем мутации муковисцидоза. В результате генетического исследования возможны такие результаты, где будет указано:

  • N (норма) / N (норма) - мутация не выявлена;
  • N / M (мутации) - присутствует мутация от одного из родителей, скрытое носительство;
  • M (мутация) / M (мутация) - определена мутация по обоим родителям, диагноз подтвержден.

Преимущественным методом исследования на муковисцидоз - ДНК диагностика. Этот метод позволяет провести диагностику не только в тех тканях, в которых имеется соответствующий ген, но и в любых клетках всего организма, где можно выделить ДНК. Выделяют два вида данной диагностики: прямой и непрямой. Каждый из методов имеет свои преимущества и недостатки. В первом варианте преимуществом является то, что точность диагностики составит 100% . Анализ всех членов семьи не является необходимым. Определение мутации в определенном гене дает возможность совершенно точно подтвердить диагноз наследственного характера и определить генотип всех членов семьи. Недостаток этого метода в том, что необходимо знание конкретное размещение мутации гена в геноме, его структуры и спектр мутаций. При непрямой диагностике преимущество в том, что для выявления мутации нет необходимости в знаниях о его структуре. Для проведения анализа необходимо знать только о его размещении. Недостаток в том, что метод не имеет 100% точности. Поэтому используют в основном сразу два этих метода для получения более точного и конкретного результата.

При заболевании муковисцидоз хромосома несущая мутацию находится в 7-ой паре хромосом, что бесспорно опровергает возможность передачи этой патологии по половым принадлежностям, так как половая принадлежность определяется 23-й парой хромосом. И как стало известно при заболевании муковисцидоз, кариотип человека совершенно не меняется. Количество хромосом в геноме человека может измениться только в том случае, если присутствуют еще сопутствующие мутации.

В заключении можно сказать о том, что муковисцидоз генетика мутации 1-3 классов свойственно вызывает более серьезные нарушения функции, чем мутации 4-5 классов. Больные с двумя мутациями, относящимися к одному классу с 1 по 3, имеет выраженное нарушение функций поджелудочной железы. У таких людей часто встречается сахарный диабет муковисцидоза, более раннее проявление нарушений в бронхо-легочной системе. К последствиям мутации 4-5 классов можно отнести поражение бронхо-легочной функций в менее тяжелой форме, панкреатическая недостаточность может быть и вовсе в норме. Во время изучения генетических аспектов болезни было обнаружено, что выраженность иммунного ответа и различное протекание болезни зависит от ряда генов - модификаторов.

При наличии каких либо признаков, характеризующих муковисцидоз необходимо обратится в медико-генетический центр для обследования и определения диагноза.

Таблица услуг

Название услуги Цена
Акция! Первичная консультация репродуктолога и УЗИ 0 руб.
Первичная консультация репродуктолога, к.м.н. Осиной Е.А. 10 000 руб.
Консультация генетика по скайпу или телефону 2 500 руб.
Повторная консультация генетика 2 500 руб.
Первичная консультация генетика (Консультация генетика - выявление риска рождения ребенка с наследственными заболеваниями) 3 500 руб.
Консультация генетика перед ПГД 3 300 руб.
Тест Vistara (Natera) 78 000 руб.
Тест Vistara совместно с Panorama базовой (Natera) 95 550 руб.
Тест Vistara совместно с Panorama расширенной (Natera) 107 250 руб.
Неинвазивное пренатальное исследование плода на наличие анеуплодий (PANORAMA) 33 900 руб.
Неинвазивное пренатальное исследование плода на наличие анеуплоидий + панель микроделеций (PANORAMA) 47 500 руб.
Цитогенетическое исследование материала абортуса (24 хромосомы, aGGH) 15 000 руб.
Тест ANORA цитогенетический анализ абортуса (Natera) 53 200 руб.
Пренатальный комплекс 10-13 нед. (свободная b-субъединица хорионического гонадотропина человека (свободный b-ХГЧ, free b-hCG) 2 100 руб.
Пренатальный комплекс 14-20 нед. (Хорионический гонадотропин человека (ХГЧ, бета-ХГЧ, б-ХГЧ, Human Chorionic gonadotropin, HCG) 2 400 руб.
Панель Horizon 4 (Natera) 27 300 руб.
Панель Horizon 27 (Natera) 31 200 руб.
Панель Horizon 106 (Natera) 42 900 руб.
Панель Horizon 274 (Natera) 50 700 руб.
Предварительный этап ПГТ для носителей моногенных мутаций (кровь с ЭДТА) 112 500 руб.
ПГТ моногенные заболевания (до 8 эмбрионов) 187 000 руб.
ПГТ на 24 хромосомы при проведении ПГТ моногенного заболевания (1 эмбрион) 20 000 руб.
Преимплантационное генетическое тестирование на 24 хромосомы (1 эмбрион) бесплатная консультация генетика по результатам ПГТ 23 000 руб.
Преимплантационная генетическая экспресс диагностика на 24 хромосомы (1 эмбрион) 48 000 руб.
Преимплантационное генетическое тестирование на 24 хромосомы - за каждый дополнительный эмбрион, начиная с 3-го 20 000 руб.
Преимплантационное генетическое тестирование 24 хромосомы + транслокация (до 2 эмбрионов) 72 000 руб.
Преимплантационное генетическое тестирование 24 хромосомы + транслокация (за каждый дополнительный эмбрион, начиная с 3) 35 000 руб.
Преимплантационное генетическое тестирование эмбрионов, остановившихся в развитии 60 000 руб.
Подготовка эмбрионов для повторного генетического исследования 10 780 руб.

Муковисцидоз (кистозный фиброз) — наследственное заболевание, которое вызывается мутацией гена трансмембранного регулятора муковисцидоза. Проявляется в системном поражении желез внешней секреции и сопровождается тяжелыми нарушениями функций желудочно-кишечного тракта, органов дыхания и ряда других органов и систем.

МКБ-10 E84
МКБ-9 277.0
DiseasesDB 3347
MedlinePlus 000107
eMedicine ped/535
OMIM 219700
MeSH D003550

Общие сведения

Первое упоминание заболевания относится к 1905 г.- в это время австрийским врачом Карлом Ландштейнером при описании кистозных изменений поджелудочной железы при мекониальной непроходимости у двух детей высказывается мысль о взаимосвязи этих явлений.

Заболевание подробно описала, выделила как самостоятельную нозологическую единицу и доказала ее наследственный характер американский патологоанатом Дороти Андерсон в 1938 г.

Название «муковисцидоз» (от лат. Mucus — слизь, viscus — вязкий) в 1946 году предложила использовать Сидни Фарбер, американский .

Частота распространения широко варьирует в различных этнических группах. Наиболее часто муковисцидоз встречается в Европе (в среднем 1:2000 - 1:2500), но заболевание зарегистрировано у представителей всех рас. Частота муковисцидоза у коренного населения Африки и Японии составляет 1:100000. В России в среднем распространенность заболевания составляет 1:10000.

Пол ребенка не влияет на частоту заболевания.

Наследование происходит по аутосомно-рецессивному типу. У носителей одного дефектного гена (аллели) муковисцидоз не проявляется. Если оба родителя — носители мутировавшего гена, риск рождения больного муковисцидозом ребенка составляет 25 %.

В Европе каждый 30-й житель — носитель дефектного гена.

Формы

В зависимости от места локализации поражения муковисцидоз разделяют на:

  • Легочную (респираторную) форму заболевания (15-20% от всех случаев). Проявляется признаками поражения дыхательного аппарата вследствие скопления большого количества вязкой трудноотделяемой мокроты в мелких и средних бронхах.
  • Кишечную форму (5% от всех случаев). Проявляется в нарушении переваривания и усвоения пищи, повышенной жажде.
  • Смешанную форму (легочно-кишечную, на долю которой приходится 75-80% случаев). Поскольку данная форма сочетает клинические признаки респираторной и кишечной форм муковисцидоза, ей свойственно более тяжелое течение заболевания и вариативность его проявлений.

Отдельно выделяется мекониевая непроходимость, при которой в результате пониженной активности ферментов поджелудочной железы и недостаточной выработке жидкой части секрета клетками кишечного эпителия прилипший к стенке кишечника меконий (первородный кал) закупоривает просвет и вызывает кишечную непроходимость.

Встречаются также обусловленные разновидностями мутаций гена CFTR:

  • атипичные формы, которые проявляются в изолированных поражениях желез внутренней секреции (цирротическая, отечно – анемическая);
  • стертые формы, выявляющиеся обычно случайно, поскольку протекают аналогично другим заболеваниям и диагностируются как цирроз печени, синусит, хронические обструктивные болезни легких, рецидивирующий бронхит и мужское бесплодие.

Причины развития

Муковисцидоз вызван мутациями расположенного на длинном плече 7-й хромосомы гена CFTR. Данный ген встречается у многих животных (коровы, мыши и др.). Он содержит около 250 000 пар нуклеотидов и состоит из 27 экзонов.

Кодируемый данным геном и отвечающий за транспорт ионов хлора и натрия через клеточную мембрану белок располагается в основном в клетках эпителия дыхательных путей, кишечника, поджелудочной железы, слюнных и потовых желез.

Сам ген CFTR был выявлен в 1989 году, и уже к настоящему времени обнаружено около 2000 вариантов его мутаций и 200 полиморфизмов (вариабельных участков в последовательности ДНК).
У представителей европейской расы наиболее часто встречается мутация F508del. Максимальное количество случаев данной мутации зарегистрировано в Великобритании и Дании (85%), а минимальное – среди населения Ближнего Востока (до 30%).

Некоторые мутации часто встречаются у представителей определенных этнических групп:

  • в Германии — мутация 2143delT;
  • в Исландии — мутация Y122X;
  • у евреев-ашкенази — W1282X.

В России 52% мутаций, вызывающих муковисцидоз, приходится на мутацию F508del, 6,3 % — на мутацию CFTRdele2,3(21kb), 2,7% — на мутацию W1282X. Встречаются также такие типы мутации, как N1303K, 2143delT, G542X, 2184insA, 3849+10kbC-T, R334W и S1196X, но их частота не превышает 2,4%.

Тяжесть заболевания зависит от типа мутации, ее локализации в определенном регионе и специфики ее воздействия на функцию и структуру кодируемого белка. Тяжелым течением болезни и наличием сопутствующих осложнений и внешнесекреторной недостаточности поджелудочной железы отличаются мутации F508del, CFTRdele2,3(21kb), W1282X, N1303K и G542X.

К тяжелым случаям муковисцидоза относится и заболевание, вызванное мутацией DF508, G551D, R553X, 1677delTA, 621+1G-A и 1717-1G-A.

В более легкой форме протекает муковисцидоз, вызванный мутациями R117H, 3849+10kbC-T, R 374P, T338I, G551S.

При мутациях G85E, R334W и 5T тяжесть течения заболевания варьируется.

К мутациям, блокирующим синтез белка, относятся мутации G542Х, W1282Х, R553X, 621+1G-T, 2143delT, 1677delTA.

Мутации, вызывающие нарушение посттрансляционной модификации белков и их превращение в зрелую РНК (процессинг), включают мутации DelF508, dI507, S549I, S549R, N1303K.

Выявлены также мутации:

  • нарушающие регуляцию белка (G551D, G1244E, S1255P);
  • снижающие проводимость ионов хлора (R334W, R347P, R117H);
  • снижающие уровень белка или нормальной РНК (3849+10kbC-T, A455E, 5T, 1811+1,6kbA-G).

В результате мутации строение и функции белка CFTR нарушаются, поэтому секрет эндокринных желез (пот, слизь, слюна) становится густым и вязким. Содержание белка и электролитов в секрете повышается, концентрация натрия, кальция и хлора увеличивается, а эвакуация секрета из выводных протоков значительно затрудняется.

В результате задержки густого секрета протоки расширяются и формируются мелкие кисты.

Постоянный застой слизи (мукостаз) вызывает атрофию железистой ткани и ее постепенное замещение соединительной тканью (фиброз), развиваются ранние склеротические изменения в органах. При вторичном инфицировании заболевание осложняется гнойным воспалением.

Патогенез

Муковисцидоз вызывается неспособностью дефектного белка полноценно выполнять свои функции.
В результате нарушений функций белка в клетках постепенно накапливается повышенное количество ионов хлора и меняется электрический потенциал клетки.

Смена электрического потенциала вызывает поступление в клетку ионов натрия. Избыток ионов натрия провоцирует усиленное всасывание воды из околоклеточного пространства, а недостаток воды в околоклеточном пространстве обуславливает сгущение секрета экзокринных желез.

При затрудненной эвакуации густого секрета в первую очередь поражаются бронхолегочная и пищеварительная системы.

Нарушение проходимости мелких бронхов и бронхиол приводит к развитию хронического воспаления и разрушению соединительнотканного каркаса. Дальнейшее развитие заболевания сопровождается формированием мешотчатых, цилиндрических и «каплевидных» бронхоэктазов (расширение бронхов) и эмфизематозных (раздутых) участков легкого.

Бронхоэктазы с одинаковой частотой наблюдаются в верхних и нижних долях легких. В большинстве случаев не выявляются у детей на первом месяце жизни, но уже к 6-му месяцу наблюдаются в 58% случаев, а после полугода – в 100 % случаев. В этом возрасте в бронхах обнаруживаются различные изменения (катаральный или диффузный бронхит, эндобронхит).

Бронхиальный эпителий в некоторых местах слущивается, наблюдаются очаги гиперплазии бокаловидных клеток и плоскоклеточной метаплазии.

При полной закупорке мокротой бронхов образуются зоны спадения доли легкого (ателектаз), а также склеротические изменения легочной ткани (развивается диффузный пневмосклероз). Во всех слоях стенок бронха присутствует инфильтрация лимфоцитами, нейтрофилами и плазматическими клетками.

Устья слизистых бронхиальных желез расширяются, в них выявляются гнойные пробки, а в просветах бронхоэктазов присутствует большое количество фибрина, распадающиеся лейкоциты, некротизированный бронхиальный эпителий и колонии кокков. Мышечный слой атрофирован, а стенки бронхоэктазов истончены.

В случае присоединения бактериальной инфекции на фоне нарушения иммунитета начинается абсцедирование и развиваются деструктивные изменения (синегнойная палочка высевается в 30 % случаев). При скоплении пенистых клеток и эозинофильных масс с включением липидов благодаря нарушению гомеостаза происходит развитие вторичного липопротеоноза.

К 24 годам пневмония выявляется в 82 % случаев.

Продолжительность жизни при муковисцидозе зависит от состояния бронхолегочной системы, поскольку у больного благодаря прогрессирующему изменению сосудов малого круга кровообращения постепенно снижается количество кислорода в крови и увеличиваются и расширяются правые отделы сердца (развивается «легочное сердце»).

Наблюдаются и другие изменения в области сердца. У больных выявляют:

  • миокардиодистрофию (нарушение метаболизма сердечной мышцы) с интерстициальным склерозом;
  • очаги миксоматоза миокарда;
  • истончение мышечных волокон;
  • отсутствие местами поперечной исчерченности;
  • склеротические очаги (интерстициальный склероз) в области сосудов;
  • умеренное набухание эндотелия сосудов;
  • кардиодистрофию, выраженную в разной степени.

Возможен клапанный и пристеночный эндокардит.

При сгущении секрета поджелудочной железы закупорка ее протоков часто происходит еще в период внутриутробного развития. В таких случаях вырабатываемые этой железой в нормальном количестве панкреатические ферменты не способны достичь двенадцатиперстной кишки, поэтому они накапливаются и вызывают распад ткани в самой железе. К концу первого месяца жизни поджелудочная железа таких больных является скоплением фиброзной ткани и кист.

Киста возникает в результате расширения междольковых и внутридольковых проток и уплощения и атрофирования эпителия. Внутри долек и между ними наблюдается разрастание соединительной ткани и ее инфильтрация нейтрофилами и лимфогистиоцитарными элементами. Развивается также гиперплазия островкового аппарата, атрофирование паренхимы железы и жировое перерождение ткани.

Эпителий кишечника становится уплощенным и включает повышенное количество бокаловидных клеток, а в криптах присутствует скопление слизи. Слизистая оболочка инфильтрирована лимфоидными клетками с включением нейтрофилов.

Мутации, которые сопровождаются снижением проводимость ионов хлора или уровня белка или нормальной РНК, вызывают медленное развитие хронического панкреатита при относительной сохранности функции поджелудочной железы на протяжении длительного времени.

Муковисцидоз у новорожденных в 20% случаев приводит к закупорке густым меконием дистальных отделов тонкой кишки.

В отдельных случаях заболевание сопровождается длительной неонатальной желтухой, которая вызывается вязкостью желчи и повышенным образованием билирубина.

Практически у всех больных наблюдается уплотнение соединительной ткани и рубцовые изменения в печени (фиброз). В 5-10 % случаев патология прогрессирует и вызывает билиарный цирроз и портальную гипертензию.

Также в печени выявляют наличие:

  • очаговой или диффузной жировой и белковой дистрофии клеток;
  • застоя желчи в междольковых желчных протоках;
  • лимфогистиоцитарных инфильтратов в междольковых прослойках.

Муковисцидоз сопровождается аномалией функции потовых желез — концентрация натрия и хлора в секрете повышена, и количество соли превышает норму приблизительно в 5 раз. Эта патология наблюдается в течение всей жизни больного, поэтому жаркий климат людям, страдающим муковисцидозом, противопоказан (повышается риск получить тепловой удар, возможны судороги вследствие развития метаболического алкалоза).

Симптомы

Муковисцидоз в большинстве случаев проявляется до годовалого возраста.

В 10% случаев симптомы заболевания (мекониевая непроходимость кишечника или мекониальный илеус) обнаруживаются при ультразвуковом исследовании еще в период внутриутробного развития во 2-3 триместре.

У части детей кишечная непроходимость обнаруживается в первые дни жизни. Признаками мекониального илеуса являются:

  • отсутствие физиологического выделения мекония;
  • вздутие живота;
  • беспокойство;
  • срыгивания;
  • рвота, при которой в рвотных массах обнаруживается присутствие желчи.

На протяжении двух дней состояние ребенка ухудшается — появляется бледность и сухость кожных покровов, снижается тургор тканей, появляется вялость и адинамия. Развивается обезвоживание и нарастает интоксикация. В некоторых случаях возможно развитие осложнения (перфорация кишечника и перитонит).

Кишечный муковисцидоз проявляется в большинстве случаев после введения прикорма или искусственного вскармливания благодаря недостаточности панкреатических ферментов. Симптомами данной формы заболевания являются:

  • вздутие живота;
  • частые дефекации
  • значительно увеличенное выделение кала;
  • зловонность и светлый цвет кала, присутствие в нем значительного количества жира.

Возможно выпадение прямой кишки при высаживании на горшок (наблюдается у 10-20% больных).

Часто присутствует ощущение сухости во рту, возникающее из-за вязкости слюны, поэтому прием сухой пищи затруднен, и в процессе еды больные вынуждены в большом количестве употреблять жидкость.

Аппетит на начальных этапах может быть повышен или соответствовать норме, но благодаря нарушениям пищеварения впоследствии развивается гиповитаминоз и гипотрофия. В процессе развития заболевания присоединяются признаки цирроза и холестатического гепатита (повышенная утомляемость, похудание, желтуха, потемнение мочи, нарушения поведения и сознания, боли в животе и др.).

Муковисцидоз легких благодаря гиперпродукции в бронхолегочной системе вязкого секрета вызывает обструктивный синдром, который проявляется:

  • удлинением выдоха;
  • появлением свистящего шумного дыхания;
  • приступами удушья;
  • участием в дыхательном акте вспомогательной мускулатуры.

Возможен малопродуктивный кашель.

Инфекционно-воспалительный процесс носит хронический рецидивирующий характер. Наблюдаются осложнения в виде гнойно-обструктивного бронхита и тяжелых пневмоний со склонностью к абсцедированию.

Симптомами легочной формы заболевания являются:

  • бледно-землистый оттенок кожи;
  • вызванная недостаточным кровоснабжением синюшная окраска кожи;
  • наличие одышки в состоянии покоя;
  • бочкообразная деформация грудной клетки;
  • деформация пальцев рук (концевые фаланги напоминают барабанные палочки) и ногтей (напоминают часовые стекла);
  • пониженная двигательная активность;
  • снижение аппетита;
  • низкая масса тела.

при муковисцидозе.

Бронхиальное содержимое обычно включает синегнойную палочку, золотистый стафилококк и гемофильную палочку. Флора может проявлять устойчивость к антибиотикам.

Легочная форма оканчивается летальным исходом в связи с тяжелой дыхательной и сердечной недостаточностью.

Признаки муковисцидоза при смешанной форме включают симптомы кишечной и легочной форм.
Стертые формы заболевания диагностируются обычно в зрелом возрасте, поскольку особые разновидности мутаций в гене CFTR вызывают более легкое течение болезни, а ее симптомы совпадают с симптомами синусита, рецидивирующего бронхита, хронических обструктивных болезней легких, цирроза печени или мужского бесплодия.

Муковисцидоз у взрослых часто вызывает бесплодие. У 97 % мужчин, больных муковисцидозом, выявляется врожденное отсутствие, атрофия или обструкция семенного канатика, а у большинства страдающих муковисцидозом женщин наблюдается снижение фертильности из-за повышенной вязкости слизи цервикального канала. При этом у части женщин детородная функция сохраняется. Также иногда встречаются мутации гена CFTR у мужчин, не имеющих признаков муковисцидоза (следствием мутации в 80% таких случаев является аплазия семявыносящего протока).

На умственном развитии муковисцидоз не сказывается. Тяжесть течения заболевания и его прогноз зависят от сроков манифестации болезни – чем позже проявились первые симптомы, тем легче протекает заболевание и тем благоприятнее прогноз.

Поскольку муковисцидоз благодаря большому количеству вариантов мутаций отличается полиморфизмом клинических проявлений, тяжесть заболевания оценивают по состоянию бронхолегочной системы. Выделяются 4 стадии:

  • 1-я, для которой характерны непостоянные функциональные изменения, сухой кашель без отделения мокроты, незначительная или умеренная одышка при физических нагрузках. Длительность первой стадии может достигать 10 лет.
  • 2-я стадия, для которой свойственно развитие хронического бронхита, наличие кашля, сопровождающегося отделением мокроты, умеренная в покое и усиливающаяся при напряжении одышка, деформация концевых фаланг пальцев. При выслушивании выявляется наличие жесткого дыхания с влажными, «трескучими» хрипами. Данная стадия длится от 2 до 15 лет.
  • 3-я стадия, на которой возникают осложнения и прогрессирует патологический процесс в бронхолегочной системе. Происходит формирование бронхоэктазов, зон диффузного пневмофиброза и ограниченного пневмосклероза, кист. Наблюдается сердечная недостаточность (правожелудочковый тип) и выраженная дыхательная недостаточность. Продолжительность стадии составляет от 3 до 5 лет.
  • 4-я стадия, для которой характерна тяжелая кардио-респираторная недостаточность, оканчивающаяся летальным исходом в течение нескольких месяцев.

Диагностика

Диагноз «муковисцидоз» основан на:

  • опорно-диагностических признаках, включающих семейный анамнез, срок манифестации заболевания, его прогрессирующее течение, наличие характерного поражения пищеварительной и бронхолегочной системы, проблемы с деторождением (наличие бесплодия или сниженная фертильность);
  • данных основных лабораторных методов диагностики;
  • ДНК-диагностике.

К лабораторным методам, позволяющим выявить муковисцидоз у детей, относятся:

  • ИРТ (тест на фермент поджелудочной железы иммунореактивный трипсин), который информативен у новорожденных только в течение первого месяца жизни. Благодаря данному тесту определяется уровень содержания этого фермента в крови. У новорожденных при муковисцидозе уровень иммунореактивного трипсина повышен в 5-10 раз. Тест может дать ложноположительные результаты при наличии у ребенка глубокой недоношенности, множественных врожденных пороков развития (МВПР) или асфиксии в родах.
  • Потовый тест, который проводится по методу Гибсона-Кука. Метод заключается во введении в кожу при помощи слабого электрического тока ионофореза пилокарпина (препарат, стимулирующий потовые железы). Пот в количестве минимум 100 гр. собирается, взвешивается, после чего определяется концентрация в нем ионов натрия и хлора. При наличии потовых анализаторов использование метода упрощается. В норме концентрация в секрете потовых желез натрия и хлора не превышает 40 ммоль/л. При наличии у ребенка адреногенитального синдрома, ВИЧ-инфекции, гипогаммаглобулинемии, гипотиреоза, семейного , гликогеноза 2-го типа, дефицита глюкозо-6-фосфатазы, или Клайнфельтера, мукополисахаридоза, нефрогенного несахарного диабета, псевдогипоальдостеронизма, фруктозидоза или цеалкии тест может быть ложноположительным, а при лечении некоторыми антибиотиками – ложноотрицательным.
  • NPD-тест, который заключается в измерении трансэпителиальной разности назальных электрических потенциалов. Норма разности потенциалов — от -5 mV до -40 mV.

Наиболее точно диагностировать муковисцидоз помогает ДНК-диагностика. Для исследования обычно используются:

  • Жидкая кровь, которая в количестве около 1 мл помещается в пробирку с антикоагулянтом (гепарин использовать недопустимо).
  • Высушенное при комнатной температуре пятно крови диаметром около 2 см, расположенное на марле или бумажном фильтре. Образцы можно исследовать в течение нескольких лет.
  • Гистологические образцы, которые используются для проведения анализа у умершего.

Возможно использование:

  • Прямой диагностики, позволяющей выявить конкретную мутацию в определенном гене.
  • Косвенной диагностики, при которой анализируется наследование сцепленных с геном заболевания генетических маркеров. Возможно только при наличии в семье больного муковисцидозом ребенка, поскольку установить молекулярный маркер возможно только по анализу его ДНК.

В большинстве случаев для исследования используется метод ПЦР (полимеразной цепной реакции). Самые распространенные типы мутаций в гене CFTR выявляются при помощи специально разработанных диагностикумов, позволяющих одновременно выявлять несколько мутаций.

Диагностировать муковисцидоз помогают также инструментальные методы обследования:

  • рентгенография, позволяющая выявить наличие характерных изменений в легких (инфильтрацию, эмфизему, расширение корней легких, деформацию легочного рисунка);
  • бронхография, которая помогает выявить снижение числа разветвлений бронхов, обрывы их заполнения, наличие цилиндрических или смешанных бронхоэктазов;
  • бронхоскопия, при помощи которой можно выявить наличие высоковязкого слизисто-гнойного секрета и диффузного гнойного эндобронхита;
  • спирография, позволяющая обнаружить наличие нарушений функций внешнего дыхания по обструктивно-рестриктивному типу;
  • копрограмма, которая позволяет выявить наличие большого количества неперевариваемого жира.

Муковисцидоз также диагностируется при помощи исследования дуоденального содержимого, которое помогает выявить в дуоденальном соке снижение количества ферментов или их отсутствие.

Экзокринную функцию поджелудочной железы оценивают при помощи теста на наличие в кале панкреатической эластазы 1(E1). Муковисцидоз проявляется значительным снижением содержания эластазы 1 (умеренное снижение свидетельствует о наличии хронического панкреатита, опухоли поджелудочной железы, холелитиаза или диабета).

Муковисцидоз можно также выявить при помощи пренатальной диагностики. Образцы ДНК выделяются на 9-14 неделе беременности из биоптата ворсин хориона. При более поздних сроках обращения семьи для диагностики используют амниотическую жидкость (16-21 недели) или полученную путем кордоцентеза кровь плода (после 21 недели).

Пренатальная диагностика проводится при наличии мутаций у обоих родителей или при гомозиготности имеющегося в семье больного ребенка. Рекомендуется пренатальная диагностика и при наличии мутаций только у одного родителя. Выявленная у плода аналогичная мутация требует дифференциации между гомозиготной инактивацией гена и бессимптомным гетерозиготным носительством. Для дифференциальной диагностики на 17-18 неделе проводится биохимическое исследование амниотической жидкости на активность аминопептидазы, гамма-глютамилтранспептидазы и кишечной формы щелочной фосфотазы (муковисцидоз отличается снижением количества данных кишечных ферментов).

Если мутации гена CFTR не удается выявить, а больной муковисцидозом ребенок уже умер, обследование плода проводится при помощи биохимических методов, так как пренатальная молекулярно-генетическая диагностика считается в таком случае неинформативной.

Лечение

Муковисцидоз у детей предпочтительнее лечить в специализированных центрах, поскольку больные нуждаются в комплексной медицинской помощи, включающей помощь врачей, кинезитерапевтов и социальных работников.

Поскольку муковисцидоз как генетическое заболевание неизлечим, целью терапии является поддержание образа жизни, максимально совпадающего с образом жизни здоровых детей. Больные муковисцидозом нуждаются в:

  • обеспечении адекватного, богатого белками и без ограничения в количестве жиров, диетического питания;
  • контроле над респираторными инфекциями;
  • ферментотерапии с использованием препаратов поджелудочной железы;
  • муколитической терапии, направленной на торможение образования бронхиального секрета и его разжижение;
  • антимикробной и противовоспалительной терапии;
  • витаминотерапии;
  • своевременном лечении осложнений.

Для лечения синдрома мальабсорбции (потери поступающих в пищеварительный тракт питательных веществ), обусловленного недостаточностью ферментов поджелудочной железы, применяют панкреатические ферменты в виде микрогранул (Креон 10000, Креон 25000). Препараты применяются во время еды, а доза подбирается индивидуально.

Поскольку недостаточность поджелудочной железы при муковисцидозе полностью не корректируется, о достаточности дозы свидетельствует нормализация характера стула и его частоты, а также лабораторные данные (в копрограмме не обнаруживается стеаторея и креаторея, в липидограмме нормализуется концентрация триглицеридов).

Респираторный муковисцидоз требует применения:

  • Муколитической терапии, которая включает использование тиолов, способных эффективно разжижать бронхиальный секрет. Применяется перорально, внутривенно или ингаляционно, N-ацетилцистеин, обладающий не только муколитическим, но и антиоксидантным эффектом. Эффективны ингаляции через маску с использованием рекомбинантной человеческой ДНК-азы (Пульмозим, Дорназа альфа). Хорошо разжижают и эвакуируют мокроту ингаляции с гипертоническим раствором хлорида натрия (7%).
  • Кинезитерапии. Для очищения от патологического секрета бронхиального дерева и предотвращения инфекционного поражения легких используется постуральный дренаж, аутогенный дренаж, перкуссия и клопфмассаж (заключается в вибрации грудной клетки). Применяется также активный цикл дыхания, ПЕП-маски и дыхательные упражнения с использованием флаттера.
  • Антибиотикотерапии. Препарат выбирается в зависимости от вида выделенных из бронхиального секрета микроорганизмов и результатами лабораторных тестов на чувствительность к антибиотикам. Поскольку применение различных схем антибиотикотерапии предупреждает или задерживает развитие хронической инфекции бронхолегочной системы, антибиотики применяются длительное время и могут назначаться в профилактических целях.

Для лечения синегнойной инфекции антибиотики обычно вводятся внутривенно.
Критерием для отмены антибиотикотерапии является возврат основных симптомов обострения к исходному для данного пациента состоянию.

Муковисцидоз является противопоказанием к применению противокашлевых препаратов.

Эффективное лечение прогрессирующего поражения печени при муковисцидозе в настоящее время не разработано. Обычно больным при начальных признаках поражения печени назначается урсодеоксихолевая кислота в дозе не менее 15-30 мг/кг/сут.

Поскольку на повреждении легочной ткани сказывается чрезмерный иммунный ответ организма, в качестве противовоспалительной терапии используются макролиды, нестероидные противовоспалительные средства и системные и местные глюкокортикоиды.

Муковисцидоз – заболевание, при котором больной нуждается в регулярных детальных обследованиях, включающих исследование функции внешнего дыхания, копрограмму, антропометрию, общие анализы мочи и крови. Раз в год проводят рентгенографию грудной клетки, ЭхоКГ и УЗИ органов брюшной полости, определяют костный возраст, делают иммунологический и биохимический анализы крови.

Нашли ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Версия для печати