WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи

ЦЫГАНКОВА

Полина Георгиевна

МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БОЛЕЗНЕЙ ДЫХАТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ МИТОХОНДРИЙ У ДЕТЕЙ.

03.02.07 - генетика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Москва 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении «Медико-генетический научный центр» Российской академии медицинских наук

Научный руководитель:

кандидат медицинских наук Захарова Екатерина Юрьевна

Официальные оппоненты:

Мальмберг Сергей Александрович, доктор медицинских наук, профессор,

Центральная детская клиническая больница Федерального медико-биологического агентства России, заведующий отделением психоневрологии с центром реабилитации детей с двигательными нарушениями

Стрельников Владимир Викторович, кандидат биологических наук,

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Медико-генетический научный центр» Российской академии медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории эпигенетики

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Московский научно-исследовательский институт педиатрии и детской хирургии" Минздравсоцразвития России, научно-исследовательский отдел врожденных и наследственных заболеваний с поражением центральной нервной системы и нарушением психики

Защита состоится «19» ноября  2012 г. в 12 часов на заседании Диссертационного ученого совета Д 001.016.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении «Медико-генетический научный центр» Российской академии медицинских наук (115478, Москва, ул. Москворечье, 1)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного учреждения «Медико-генетический научный центр» Российской академии медицинских наук по адресу: 115478, Москва, ул. Москворечье, д.1.

Автореферат разослан  «______»  октября  2012 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 001.016.01

по защите докторских

и кандидатских диссертаций,

доктор медицинских наук, профессор                                                                                                                                                Зинченко Рена Абульфазовна


I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Болезни дыхательной цепи митохондрий (БДЦМ) – гетерогенная группа заболеваний, относящаяся к классу наследственных болезней обмена веществ (НБО). БДЦМ характеризуются нарушением электронтранспортной цепи митохондрий и снижением уровня окислительного фосфорилирования. Вследствие этих процессов уменьшается продукция АТФ – основного источника клеточной энергии, что приводит к гибели клеток и повреждению различных тканей и органов.  Полипептиды комплексов дыхательной цепи митохондрий (КДЦМ) кодируются как митохондриальной ДНК (мтДНК),  так и ядерными генами (Rotig A., Munnich A., 2003).

В группу БДЦМ входят более 30 различных нозологических форм, при этом  наибольшее их число дебютирует в раннем детском возрасте (Wallace D.C, Fan W, Procaccio V., 2010), приводит к тяжелым мультисистемным заболеваниям с преимущественным поражением нервной системы. Распространенность самой частой детской формы БДЦМ, синдрома Ли, оценивается как 1:40000 живых новорожденных (Rahman S., et al., 1996). А по данным нескольких независимых исследований суммарная частота этой группы заболеваний составляет  ~ 1:5000 живых новорожденных (Chinnery P.F. et al., 2000; Schaefer A.M. et al., 2008). Лечение митохондиальных заболеваний в данное время симптоматическое (Stacpoole P.W., 2011).

Диагностика митохондриальных болезней осложняется большим числом ядерных генов, мутации в которых могут  приводить к БДЦМ, наличием большого числа фенокопий среди других наследственных заболеваний, а также отсутствием однозначных диагностических лабораторных критериев (Suomalainen A., 2011). Несмотря на большую ценность анализа последовательности мтДНК и ядерных генов митохондриальных заболеваний, накопленных на сегодняшний день данных об особенностях спектра и частотах мутаций при младенческих и детских формах БДЦМ не достаточно для формирования эффективных диагностических алгоритмов.

Предполагается, что более глубокое и масштабное исследование первичного молекулярно-генетического дефекта с использованием новых высокотехнологичных методов молекулярной генетики позволит переломить эту ситуацию (Koene S., Smeitink J., 2011).

Изучение ядерных генов, вовлеченных в обеспечение работы дыхательной цепи митохондрий, началось сравнительно недавно и на сегодняшний день открыто более 100 генов, ответственных за БДЦМ (Smeitink J., et al., 1999; DiMauro S., et al., 2001; Hinttala R., et al., 2005; Horvath R., et al., 2006; Kollberg G., et al., 2009; Naess K., et al., 2009; Spinazzola A., et al., 2009). Характеристика спектра мутаций в этих генах, изучение их роли в формировании разных клинических форм заболеваний является одним из важных направлений  исследований и, в перспективе, создает базу для разработки методов эффективного лечения этих заболеваний (Chiaratti M.R., et al., 2011; Saada A., 2011).

Разработка быстрых и точных методов молекулярной диагностики митохондриальных болезней также даст возможность врачам вовремя назначить специфическую метаболическую терапию, которая в некоторых случаях приводит к стабилизации состояния пациента или, иногда, даже значительному его улучшению (Enns G.M., et al., 2012).

С практической точки зрения установление первичного молекулярно-генетичского дефекта позволяет точно определить тип наследования и в ряде случаев прогноз по заболеванию. 

Цель работы.

Целью данного исследования является молекулярно-генетическая характеристика частых форм БДЦМ у детей и разработка алгоритмов дифференциальной диагностики данной группы заболеваний.

Задачи исследования.

  1. Сформировать выборку пациентов с БДЦМ, манифестирующих в раннем детском возрасте. 
  2. Охарактеризовать спектр и частоту мутаций в основных ядерных генах (SURF1, POLG) и митохондриальной ДНК при разных формах БДЦМ.
  3. Оценить вклад мутаций мтДНК в развитие синдрома Ли.
  4. Создать алгоритм лабораторной  диагностики основных форм БДЦМ у детей.

Научная новизна.

Впервые для российских больных с детскими формами БДЦМ проведено молекулярно-генетическое исследование митохондриальной ДНК и ядерных генов, позволившее выявить первичный молекулярно-генетический дефект у 34% пациентов из 4 клинических групп (синдром Ли, болезнь Альперса, митохондриальный гепатоцеребральный синдром, синдром Пирсона). На репрезентативной выборке из 50 пациентов выявлены клинические особенности синдрома Ли, обусловленного  мутациями гена SURF1. Охарактеризован спектр мутаций в гене SURF1 при синдроме Ли у российских пациентов, установлена высокая частота мутации c.845_846delCT по сравнению со странами Западной Европы. Впервые проведен анализ всей последовательности митохондриальной ДНК пациентов с синдромом Ли, что позволило оценить вклад мутаций митохондриального генома в развитие данной патологии. В результате работы обнаружено 3  мутации мтДНК, ранее не описанные в литературе, изучено их семейное накопление. Впервые в практике отечественной медицины был установлен молекулярно-генетический дефект при болезни Альперса и охарактеризован спектр мутаций в гене POLG, ответственном за развитие данной патологии. Показана высокая частота двух мутаций p.W748S, p.A467T в гене  POLG у пациентов с разными клиническими формами митохондриальных гепатопатий. У 4 пациентов с редкими клиническими формами БДЦМ выявлены мутации в генах MPV17, DGUOK, PDHA1, NDUFV1, ранее не изучавшихся отечественными исследователями.

Теоретическая и практическая значимость.

Описание в работе множества вновь выявленных мутаций в генах, ответственных за работу дыхательной цепи митохондрий, вносит вклад в изучение разнообразия первичных генетических дефектов, связанных с нарушением биоэнергетических процессов в клетке и приводящих к митохондриальным болезням. На основании полученных данных о спектре и частоте мутаций в митохондриальной ДНК и ядерных генах митохондриальных заболеваний разработаны простые ДНК-тесты, позволяющие в кратчайшие сроки провести детекцию наиболее частых мутаций при младенческих и детских БДЦМ. Разработанные лабораторные методики могут применяться во всех молекулярно-диагностических лабораториях, специализированных на наследственных болезнях.

Установленные клинические особенности отдельных нозологических форм БЦДМ позволяют сформировать критерии, по которым возможно сузить дифференцильно-диагностический поиск. Разработанный алгоритм лабораторной диагностики  БДЦМ у детей, основанный на последовательном анализе генов, существенно уменьшает сроки подтверждения диагноза и создает основу для медико-генетической помощи семьям с больными детьми.

Основные положения, выносимые на защиту.

  1. Распределение пациентов с подозрением на болезни дыхательной цепи митохондрий, манифестирующие в раннем детском возрасте, в одну из 4 клинических групп (синдром Ли, болезнь Альперса,  митохондриальный гепатоцеребральный синдром, синдром Пирсона) на основе клинических и биохимических данных является эффективным приемом для начального этапа диагностики данной группы заболеваний.
  2. Самое частое митохондриальное заболевание у детей - синдром Ли  -  является генетически гетерогенным, В выборке российских больных представлены варианты с аутосомно-рецессивным (при мутациях в генах SURF1, NDUFV1), Х-сцепленным (при мутациях в гене PDHA1) и материнским (мутации  митохондриальной ДНК) наследованием.
  3. В 27% случаев при синдроме Ли наблюдаются нарушения в гене SURF1, 59% мутантных аллелей приходится на долю мажорной мутации  -  c.845_846delCT. На долю мутаций митохондриальной ДНК при синдроме Ли приходится 7%. Самой частой мутацией митохондриальной ДНК является мутация m.T8993G/C в районе ATP6 (38%  случаев). 
  4. При митохондриальных гепатопатиях (болезни Альперса и митохондриальном гепатоцеребральном синдроме) выявлены мутации генов, вовлеченных в репликацию митохондриальной ДНК (POLG, DGUOK, MPV17). Мутации p.W748S, p.A467T в гене POLG составляют 42% мутантных аллелей. 
  5. Разработанные тесты на частые мутации и алгоритм лабораторной диагностики данной группы заболеваний позволили выявить первичный генетический дефект у 34% обследованных больных.

Апробация работы.

Материалы исследования доложены на ежегодных конференциях Европейского общества генетики человека в 2005, 2011 годах; ежегодных конференциях международного общества по изучению наследственных болезней обмена веществ в 2007, 2008, 2010, 2011 годах; на научно-практическом семинаре «Молекулярно-генетические методы в генетике человека» в 2006 году (Минск); на Всероссийском съезде неврологов в  2006 году (Ярославль); на международных конференциях по митохондриальной физиологии в 2010 и 2011 годах; на международной конференции по митохондриальной патологии в 2011 году (Сарагоса); на конференциях молодых ученых ФГБУ «МГНЦ» РАМН в 2009, 2011 годах (диплом и премия в 2011году); на Российских конгрессах с международным участием

«Молекулярные основы клинической медицины: возможное и реальное» в 2010 и 2012 годах (Санкт-Петербург); на VI Съезде Российского общества медицинских генетиков в 2010 году.

Личный вклад автора.

Автором лично проводились все этапы молекулярно-генетического анализа, а именно выделение геномной ДНК, дизайн праймеров для анализа генов методом секвенирования и дизайн праймеров для MLPA-анализа, подбор условий и проведение полимеразных цепных реакций для всех изучаемых ядерных генов и митохондриальной ДНК. Автор собственноручно проводил ПДРФ-анализ, а также секвенирование на генетическом анализаторе ABI3500.

Вместе с врачами автор принимал активное участие в составлении таблиц с клиническими критериями диагностики болезней дыхательной цепи митохондрий у детей. Рекомендации по проведению молекулярных исследований, оформленные в диагностическую схему, составлены автором самостоятельно. Соискатель провел анализ полученных данных, сформулировал выводы и опубликовал результаты работы в научных журналах.

Публикации.

По теме диссертационного исследования опубликовано 21 печатная работа, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки для опубликования основных научных результатов диссертации, 1 глава в национальном руководстве, 16 тезисов.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 161 странице машинописного текста, иллюстрирована 18 таблицами и 42 рисунками, состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части (материалы и методы), описания результатов и их обсуждения, выводов, списка цитируемой литературы, включающего 144 ссылки, и 3 приложения.

II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Материал для исследования.

Молекулярно-генетические исследования проведены в группе из 250 пациентов с ранними детскими формами БДЦМ, направленных в лабораторию наследственных болезней обмена веществ с 2005 по 2011 года. Также ДНК-анализ был проведен всем доступным членам семьи по материнской линии пациентов с мутациями мтДНК (всего 19 человек). Определение носительства мутаций в ядерных генах БДЦМ у родителей пациентов проведено в 52 случаях.

Анализ клинических данных проведен для 64 пациентов: 49 пациентов с синдромом Ли, 10 пациентов с болезнью Альперса и 4 пациентов с митохондриальным гепатоцеребральным синдромом. Возраст манифестации заболевания у пациентов не превышал 4 лет. Возраст манифестации был выбран, как критерий для включения пациентов в настоящее исследование. Данное ограничение сделано для исключения из исследования таких патологий, как синдромы KSS, MELAS, MERRF, молекулярные основы которых уже были изучены ранее, в том числе отечественными авторами. Соотношение полов в группе из 250 пациентов – 131 мужского пола: 119 женского пола.

ДНК была выделена из цельной венозной крови или пятен высушенной капиллярной крови наборами “DNA Prep200” («IsoGene», Россия) по протоколу изготовителя. Полимеразную цепную реакцию, рестрикционный анализ, мультиплексную амплификацию на основе лигазных проб, анализ конформации однонитевой ДНК и электрофорез проводили стандартными методами (Sambrook J. et al., 1989, Schouten J.P., et al., 2002). Для анализа частых мутаций митохондриальной ДНК  использованы эндонуклеазы рестрикции BglI , AsuC2I, BsuRI, MboI, BstPAI, BsuRI, TaqI («СибЭнзим», Россия). Секвенирование экзонов ядерных генов и кодирующей последовательности митохондриальной ДНК проведено по протоколам производителя на приборах ABI Prism 3100 и ABI Prism 3500 («Applied Biosystem», США) в лаборатории ДНК-диагностики и лаборатории наследственных болезней обмена веществ Федерального государственного бюджетного учреждения «Медико-генетический научный центр» Российской академии медицинских наук.

III.  РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

Так как в России до настоящего времени не проводилось исследований по диагностике БДЦМ у детей, по литературным данным разработаны критерии, позволяющие на основании клинических данных и результатов биохимического исследования отнести больных в одну из четырех клинических групп: «синдром Ли» (СЛ); «болезнь Альперса» (БА), митохондриальный гепатоцеребральный синдром (МГС); «синдром Пирсона» (СП). Критерии представлены в таблице 1.  Включение пациентов в ту или иную группу исследования проводилось на основании особенностей поражения нервной системы в сочетании с поражениями других систем органов. Большую часть выборки составили больные с СЛ (n=182, 72%). Из них пациентов с классическим фенотипом СЛ – 144 (80%); с Ли-подобным заболеванием  38 (20%)  (имеют более позднюю манифестацию, атипичную картину на МРТ головного мозга и медленно прогрессирующее течение). Также в исследование включено 55 пациентов  (22%) с митохондриальной энцефалопатией и поражением печени (44 пациентов с БА и 11 пациентов с МГС) и 13 пациентов (5%) с синдромом Пирсона.

  1. Частота и спектр мутаций при синдроме Ли

На первом этапе для всех  пациентов с классическим СЛ проведены  исследования для выявления наиболее распространенных мутаций мтДНК (m.8993T >G/C, m. 8344A> G, m.3243A>G) и  частых мутаций в гене SURF1. Мутации в гене SURF1  выявлены у 47 пациентов, в генах мтДНК у 4 пациентов. На втором этапе исследования  отобрано 30 пациентов с наиболее выраженной клинической картиной CЛ (присутствовали все основные признаки, указанные в таблице № 1). 30 пациентам  проведены полный анализ гена SURF1 и секвенирование  регионов мтДНК, кодирующих субъединицы I КДЦМ и мтРНК. На третьем этапе проведен анализ более редких ядерных генов, кодирующих субъединицы I КДЦМ (NDUFV1, NDUFS3, NDUFS4, NDUFS7, NDUFS8) и альфа-субъединицу пируватдегидрогеназного комплекса (PDHA1) (мутации обнаружены у 7 пациентов) (рис.1). Пациентам с Ли-подобным фенотипом после теста на частые мутации мтДНК (m.3243A>G, m.8344A>G, m.8993T>G/C) проводили секвенирование  регионов мтДНК, кодирующих субъединицы I КДЦМ, MTATP6 и митохондриальные тРНК (мутации обнаружены у 7 пациентов). У 50 пациентов с СЛ обнаружены мутации в гене SURF1, у 6 пациентов (4 с классическим фенотипом СЛ и 2 с Ли-подобным фенотипом) обнаружены мутации в мтДНК в районе ATP6, у 5 пациентов с Ли-подобным фенотипом - мутации мтДНК в районах ND1, ND5, ND6; и у одного пациента с классическим СЛ обнаружена мутация тРНКлиз m.8344A>G. Также впервые в России выявлены мутации в генах PDHA1 (с.1132C>T (p.R378C)) и NDUFV1 (c.996_997delTG) (2 пациента). Всего в группе «синдром Ли» мутации обнаружены у 36% пациентов (рис.2).

Признаки

Синдром Ли

Синдром Альперса

Митохондриальный гепатоцеребральный синдром

Синдром Пирсона

Возраст начала

с рождения до 4 лет

С рождения до года; ювенильные формы – до 7 лет.

С рождения до года

С рождения до года

ЗПМР*

+

+

+

+

Гипотония/вялость

+

+

+

+

Основные неврологические нарушения

Птоз/офтальмопарез/нистагм;

Симметричные области повышенного сигнала в базальных ганглиях, стволе и мозжечке в режиме Т2 на МРТ;

Пирамидные симптомы; атаксия

Рефракторные, генерализованные смешанного типа судороги; специфические изменения на ЭЭГ (мультифокальная пароксизмальная активность с высокоамплитудными медленными волнами (200-1000 мкВ, 0.75-3 Гц) и ассиметричными низкоамплитудными полиспайками (10-100мкВ, 12-25 Гц).

Миопатия/ мышечная гипотония

Мышечная гипотония

Поражение других систем органов

Не характерно

Гепатопатия с или без острой печеночной недостаточности; на поздних этапах – полиорганная недостаточность

Гепатопатия;

коагулопатия

Панцитопения;

гепатомегалия

Отклонения в биохимических показателях

Умеренный лактат-ацидоз (< 5мМ/л)

Эпизодическое АСТ, АЛТ

Альфа-фетопротеина в крови;

церулоплазмина в крови;

тирозина/метионина в крови;

гипогликемия

Выраженный лактат-ацидоз

(>5мМ/л)

Дополнительно

Гипертрихоз

Острая печеночная недостаточность в ответ на назначение препаратов вальпроевой кислоты

Поражение поджелудочной железы

  1. Клинические критерии для четырех групп младенческих форм БДЦМ. * - задержка психомоторного развития.

  1. Алгоритм молекулярно-генетических исследований в группе пациентов с СЛ. В кружках синим шрифтом отмечено, скольким пациентам проводилось исследование; красным - количество пациентов с выявленными мутациями. Клин.отбор – пояснение по клиническому отбору смотри в тексте.

Следует отметить, что в обследованной выборке больных СЛ наблюдались различные типы наследования: АР - при мутациях в генах SURF1, NDUFV1; материнский - при мутациях в мтДНК и Х-сцепленный - при мутациях в гене PDHA1.

  1. Спектр мутаций при синдроме Ли. Цифрами обозначено количество пациентов.
  1. Спектр и частота мутаций в гене SURF1.        

У 50  из 182 (28%) пациентов с СЛ  обнаружены мутации в гене SURF1. Всего в гене обнаружено 18 различных мутаций, 11 из которых ранее не описаны (Рис.3). Большую часть выявленных мутаций составляют небольшие делеции и инсерции (Николаева Е. А., и др., 2006). Также выявлены 3 нонсенс замены, 2 миссенс замены, 2 мутации сайта сплайсинга, 1 делеция со вставкой и 2 крупных перестройки. Большинство мутаций локализовано в 8-9 экзонах гена (Рис.4). Именно в этой области гена кодируется один из трансмембранных доменов белка SURF1. Самой частой оказалась описанная в литературе делеция двух нуклеотидов c.845_846delCT в начале 9 экзона гена SURF1 (59% мутантных аллелей). Второй по частоте является делеция десяти нуклеотидов со вставкой двух нуклеотидов c.311_321del10insAT в 4 экзоне гена SURF1 (9% мутантных аллелей). Спектр мутаций в гене SURF1 не отличается от такового в других исследованиях, однако частоты мутаций сильно разнятся (Цыганкова П.Г. и др., 2010). Отличия обнаруживают прежде всего со странами западной Европы, Америки, и Китая.

  1. Частоты мутаций в гене SURF1. Цифрами обозначено количество мутантных аллелей.

  1. Расположение мутаций в гене SURF1. Цифрами снизу отмечены номера экзонов гена SURF1. Красным обозначены ранее не описанные мутации.

В странах западной Европы самой частой мутацией является с.311_321del10insAT (25% мутантных аллелей) (Pquignot MO., et al., 2003). В Китае определена своя уникальная мутация - Gly604Cys, обнаруженная у 22 из 25 пациентов с мутациями в гене SURF1 (Zhang Y., et al., 2007). Интересно отметить, что миссенс мутации в гене SURF1  встречаются редко; в основном мутации представляют собой небольшие делеции и вставки. Двухнуклеотидная делеция c.845_846delCT также встречается чаще всего у пациентов в Польше и Чехии. (Bhm M., et al., 2006;  Piekutowska-Abramczuk D., et al., 2008). Такое распределение частот мутаций может свидетельствовать об одинаковом накоплении мутации c.845_846delCT в славянских популяциях. «Европейская» мутация с.311_321del10insAT занимает у нас второе место (рис.5).

  1. Новые мутации в гене SURF1.

У 10 пациентов с синдромом Ли обнаружено 12 новых мутаций в гене SURF1, 3 из них в гомозиготном состоянии и 9 – в гетерозиготном. Среди выявленных мутаций 3 нонсенс замены (р.Q251X, p.L76X, p.G17X), 2 миссенс замены (703A>G (p.M235V); 584G>T (p.G195V)), 2 делеции (c.65delG, с.799_800delCT), 2 вставки (834_835insT, 554_555insA), 1 мутация сайта сплайсинга (IVS7-1G>C), и 2 крупных перестройки, затрагивающие 8 и 9 экзоны гена SURF1: дупликация 114 п.н. с делецией 2 п.н. (c.(IVS7-45_749delAG_816)dup) и дупликация 460 п.н. (c.829dup460 (IVS7-48_38*)).

  1. Особенности распределения частот мутаций в гене SURF1 у пациентов с синдромом Ли в разных странах.
  1. Разработка системы детекции частых мутаций в гене SURF1.

Как было показано, наиболее распространенными мутациями в гене SURF1 являются небольшие делеции и вставки. Разработана методика для детекции данных мутаций с помощью SSCP-анализа. (Рис.6).

  1. Спектр мутаций в мтДНК.

У 13 из 182 пациентов (7%) с СЛ обнаружены мутации в мтДНК (у 6 пациентов с классическим фенотипом СЛ (4%) и у 7 пациентов с Ли-подобным фенотипом (18%), таб.2).

У 6 пациентов обнаружены мутации в районе, кодирующем шестую субъединицу АТФ-азы (ATP6), 8993T>G у четырех из них,  8993T>С у одного и еще у одного 8839G>C. У двух пациентов обнаружены мутации в районе, кодирующем первую субъединицу I КДЦМ, НАДН-дегидрогеназы (NDI) (3945C>A, 3697G>A). Еще у трех пациентов обнаружены мутации в районе, кодирующем пятую субъединицу I КДЦМ, НАДН-дегидрогеназы (ND5) (13094T>C у двоих и 13513G>A) и у одного пациента – в районе, кодирующем шестую субъединицу НАДН-дегидрогеназы (ND6) (14441T>C) (рис.7, таб.2).

  1. Детекция частых мутаций в гене SURF1 методом SSCP. Дорожки 1-4 - фрагменты 3-4 экзонов; дорожки 5,6 – фрагменты 6-7 экзонов; дорожки 7,8 – фрагменты 8-9экзонов; дорожка 9 - маркер молекулярного веса pUC19/MspI. Образцы 3,4 – мутация с.311_321del10insAT; 6 – мутация c.574_575insCTGC; 8 – мутации c.845_846delCT и с.868insT .

У одного пациента обнаружена мутация в области тРНК лизина (m.8344A>G). Три из обнаруженных мутаций ранее описаны не были (8839G>C, 3945C>A, 14441T>C).

Только в половине случаев мутация наблюдалась в гомоплазмическом состянии.

  1. Расположение мутаций в мтДНК, обнаруженных у пациентов с синдромом Ли. Черным шрифтом обозначены названия регионов мтДНК; красным – позиции обнаруженных замен. Подчеркнуты ранее не описанные мутации в мтДНК.
  1. Новые мутации митохондриальной ДНК.

У трех неродственных пациентов с Ли-подобными фенотипами  обнаружены новые точковые замены мтДНК (m.8839G>C, m.3945C>A, m.14441T>C), приводящие к замене аминокислотного остатка в полипептидной цепи MTATP6, MTND1, MTND6 соответственно. В двух случаях материнское наследование заболевания предположено по анализу родословной. Для подтверждения патогенности мутаций проведены следующие исследования: 1. Анализ баз данных по мутациям мтДНК. Среди опубликованных данных в международных базах данных MITOMAP и mtSNP выявленных нуклеотидных позиций не обнаружено. 2. Семейный анализ накопления мутации. У всех пораженных членов семей по материнской линии гетероплазмия по мутации оказалась выше, чем у здоровых родственников.

  1. Мутации мтДНК у пациентов с синдромом Ли.

Пациент

фенотип

Замена нуклеотида

Мутация

Регион мтДНК

Гетероплазмия* в крови, %

Гетероплазмия*у матери, %

Ли-подобный

m.14441T>C

Y78Cys

ND6

100

50

Ли-подобный

m.13094T>C

V253A

ND5

70-80

НД

Синдром Ли

классический

m.13094T>C

V253A

ND5

60

<20%**

Ли-подобный

m.13513G>A

D393N

ND5

60

<20%**

Синдром Ли

классический

m.8839G>C

A105P

ATP6

100

50

Ли-подобный

m.8993T>G

L156R

ATP6

100

НД

Синдром Ли

классический

m.8993T>G

L156R

ATP6

100

НД

Синдром Ли

классический

m.8993T>G

L156R

ATP6

90

70

Ли-подобный

m.8993T>G

L156R

ATP6

100

15

Синдром Ли

классический

m.8993T>C

L156R

ATP6

90

НД

Ли-подобный

m.3945C>A

I213M

ND1

100

80

Ли-подобный

m. 3697G>A

G131S

ND1

75

НД

Синдром Ли

классический

m. 8344A>G

-

tRNAlys

100

50

Примечание: Красным цветом обозначены мутации, впервые обнаруженные в исследовании; * - здесь гетероплазмией называется процент мутантных копий мтДНК по отношению к общему числу копий мтДНК в исследованных клетках крови пациента; ** - Используемым методом ПЦР-ПДРФ мутация в крови матери не обнаружена. Чувствительность метода ~ 20%.

3. Анализ консервативности области белка проведен с использованием интернет- ресурса UniProt. Для всех выявленных замен показана высокая консервативность данного района полипептидной цепи среди млекопитающих, хордовых и насекомых.

  1. Анализ клинических, биохимических и нейрорадиологических данных в группе пациентов с подтвержденным диагнозом синдром Ли.

Клинические данные были доступны для большинства пациентов из группы синдром Ли. Проведен анализ данных пациентов с подтвержденным молекулярным дефектом с целью выяснения частоты основных проявлений СЛ у российских больных. Первыми симптомами у 14 пациентов (28%) являлись атаксия, у 12 (24%) - задержка роста, у  6 (12%) - рвота, у 5 (10%) - приступ вялости; у 4 (8%) - мышечная слабость; у двух пациентов первым был замечен нистагм, еще у двух заболевание началось остро – с отека головного мозга. Среди других ранних симптомов отмечены ограничение движения в руке, резкое прихрамывание на одну ногу, шум в голове, судороги после операции, сонливость. На рисунке 8 показана частота основных проявлений синдрома Ли у пациентов с мутациями в мтДНК и гене SURF1. Гипертрихоз присутствовал больше чем у половины пациентов с мутациями в гене SURF1 (65%). Гипертрихоз в сочетании с другими характерными для митохондриальных заболеваний клиническими симптомами (задержка психомоторного развития, птоз, лактат-ацидоз) можно использовать как критерий для направления на исследование гена SURF1.

  1. Частота основных клинических признаков при синдроме Ли. * - представлены данные только по группе пациентов с мутациями в гене SURF1. В скобках перед знаком / указано количество пациентов с данным признаком, после знака / - количество пациентов, у которых была доступна информация по данному признаку.

Измерение концентрации лактата в крови проведено у 41 пациента с СЛ. Средний показатель лактата составил 3,22мМ/л (норма до 2.1мМ/л). У пяти из них показатель оказался в норме. В виду того, что синдром Ли может наследоваться по аутосомно-рецессивному, Х-сцепленному и материнскому типам наследования, для семей без выявленного первичного генетического дефекта у пробанда трудно рассчитать риск при медико-генетическом консультировании (Михайлова С.В. и др. 2009).  Большинство случаев СЛ с мутациями в разных генах клинически неразличимы. У 6 пациентов с СЛ с мутациями в мтДНК (4 пациента с мутацией m.8993T>G; 1 пациент с мутацией m.8344A>G;  и 1 пациент с мутацией m.13094T>C) клиническая картина не отличалась от таковой у пациентов с мутациями в гене SURF1. Однако, у некоторых пациентов с теми же самыми мутациями мтДНК (m.13094T>C, m.8993T>G/C) заболевание проявлялось позднее, медленнее прогрессировало, отсутствовали признаки поражения базальных ганглиев на МРТ (Itkis Y.S., 2011). Эти случаи подтверждают, что к клиническому полиморфизму проявлений СЛ могут приводить не только мутации в разных генах, но и, вероятно, различная степень накопления  мутаций мтДНК в различных тканях, что проявляется в пороговом эффекте и степени гетероплазмии в различных тканях. Для классических митохондриальных синдромов (MELAS, MERRF) степень гетероплазмии четко коррелирует с  тяжестью заболевания (Suomalainen A ., et. al., 2003, Захарова Е.Ю. и др., 2006, Whittaker RG., et al., 2009). Однако для СЛ и Ли-подобных фенотипов невозможно предсказать тяжесть заболевания по данному параметру.


  1. Спектр и частота мутаций при болезни Альперса и МГС.

С подозрением на БА и МГС с 2005 года в лабораторию наследственных болезней обмена веществ ФГБУ «МГНЦ» РАМН направлено 55 пациентов. Всем пациентам проведен анализ частых мутаций в гене POLG методом MLPA, 20 пациентам с БА  - полный анализ гена POLG, 10 пациентам c МГС – полный анализ генов POLG, DGUOK, MPV17 (рис.9,10). Молекулярно-генетический дефект определен у  27% (11 пациентов с БА и 4 пациентов с МГС).

У пациентов с БА обнаружено 10 различных мутаций в гене POLG: p.G268A, p.L304R, p.L311P, p.A467T, p.W748S, p.T885S, p.R627Q, p.G848S, p.R807H, c.3632del12 (рис.11)). Все мутации, кроме двух (p.W748S и p.L304R), обнаружены в гетерозиготном состоянии. Две из мутаций (p.L311P, c.3632del12) ранее не описаны. У 9 из 11 пациентов один из мутантных аллелей  представлен p.A467T либо p.W748S (всего 42 % мутантных аллелей), что соответствует литературным данным о том, что данные мутации являются самыми частыми в гене POLG. Остальные мутации выявлены в единичных случаях. Патогенность вновь выявленных замен высоко вероятна. Все они обнаружены в составе компаундных гетерозигот и родители являлись гетерозиготными носителями. Для исключения других изменений в гене POLG каждому пациенту проведен полный анализ гена методом секвенирования. У одного пациента из нашей выборки оба мутантных аллеля представлены более редкими мутациями (p.R627Q, p.R807H). Полученные результаты, в общем, согласуются с данными литературы о наличии частых мутациях в гене POLG. Однако доля мутации p.W748S составляет 23% мутантных аллелей и в два раза выше доли мутации p.A467T. В странах западной Европы и США мутация p.A467T, наоборот, является самой частой (36% мутантных аллелей).  Маленький размер выборки не позволяет оценить истинные частоты и спектр мутаций в гене, поэтому при подозрении на БА или МГС рекомендуется использование следующего алгоритма: на первом этапе – тест на 7 мутаций в гене POLG с использованием разработанной MLPA-панели, которая позволяет надежно и с минимальными затратами времени провести анализ. После исключения частых мутаций необходимо проведение полного анализа гена POLG.

  1. Генетическая гетерогенность в группе митохондриальных энцефалопатий с поражением печени (БА и МГС).
  1. Анализ клинических, биохимических и нейрорадиологических данных в группе пациентов с подтвержденными диагнозами болезнь Альперса и митохондриальный гепатоцеребральный синдром.

Всего с подозрением на БА либо МГС направлено 55 пациентов. Мутации выявлены у 15 пациентов (37,5%) (11 с БА и 4 с МГС).

Анализ клинических, биохимических и нейрорадиологических данных проводился 14 пациентам, в возрасте от 1 месяца до 9 лет, направленных из различных медицинских учреждений РФ, а также из Украины и Беларуси. На рисунке 12 показана частота основных клинических проявлений в данной выборке больных.

Средний возраст начала заболевания составил 3.3 месяца. У четырех пациентов заболевание манифестировало с рождения – это пациенты из группы МГС. Первыми симптомами заболевания являлись желтушность кожи и склер, вялость, сонливость, отказ от пищи, кровотечения желудочно-кишечного тракта, дыхательные нарушения, задержка роста. В неврологическом статусе у пациентов отмечались: миоклонус эпилепсия, косоглазие, нистагм, ЧАЗН, дистония, атаксия, дизартрия, нейросенсорная тугоухость, полиневропатия, пирамидная симптоматика. На МРТ головного мозга выявлялась корково-подкорковая атрофия. На препаратах биопсии (2 пациента) выявлялось резкое нарушение дольково-балочной структуры печени, обширные участки некроза гепатоцитов. Наблюдалось гигантоклеточное перерождение гепатоцитов с глыбчатыми включениями.

У 5 пациентов выявлен лактат-ацидоз.

Рассматривая клинические данные пациентов с установленными мутациями, можно заметить, что наряду с общими признаками, такими как мышечная гипотония и задержка развития, в группе БА преобладает неврологическая симптоматика (миоклонические и генерализованные судороги), а в группе МГС преобладает патология печени (гепатопатия и цирроз печени, гипогликемия).

Схожий по клиническим проявлением с БА митохондриальный гепатоцеребральный синдром (МГС) проявляет большую гетерогенность. У двух пациентов из исследуемой выборки обнаружены мутации в гене POLG; у одного в гене DGUOK и еще у одного – в гене MPV17. Еще у 10 пациентов мутаций в данных генах обнаружить не удалось. На основе этих данных можно заключить, что существуют проблемы клинической диагностики данной группы заболеваний. В первую очередь это связано с трудностями дифференциальной диагностики и тяжестью течения заболевания. Очень эффективным при данных патологиях является тест на количественное измерение мтДНК. У всех пациентов с мутациями в генах DGUOK, MPV17 обнаруживают снижение количества копий мтДНК до 35% от нормы и ниже. Однако истощение мтДНК редко выявляется у пациентов с мутациями в гене POLG. По литературным данным (Dimmock D., et al., 2010) в большинстве случаях истощение обнаруживается только в клетках печени.

У 4 из 13 пациентов  (31%) с подозрением на синдром Пирсона обнаружена крупная делеция мтДНК (4977п.н.) -  m.8470_13446del4977. Делеция фланкируется с двух сторон 13-нуклеотидными прямыми повторами. Степень гетероплазмии в данном исследовании не определялась, так как использован метод ПЦР с праймерами, фланкирующими границы делеции (Kao S., et al., 1995). В случае делеции амплифицируется фрагмент ~ 600 п.н.

  1. Этапы молекулярно-генетических исследований в группе пациентов с БА и МГС. Синим шрифтом в кружках обозначено количество пациентов, которым проведено исследование. Красным шрифтом отмечено количество пациентов с выявленными мутациями.

  1. Расположение мутаций в гене POLG. Красным обозначены ранее не описанные мутации. Подчеркнуты самые частые мутации в гене POLG.

  1. Частота основных клинических симптомов в группе пациентов с БА (красные столбцы) и МГС (синие столбцы). АФП – повышение альфа-фетопротеина, ГИП – гипогликемия, КОАГ – коагулопатия, ЭПИ – эпи-активность на ЭЭГ, МИОКЛ – миоклонические и генерализованные судороги, ГЕПАТО – гепатопатия и/или цирроз печени, АСТ, АЛТ – повышение концентрации АСТ и АЛТ, Мыш.гипотония – мышечная гипотония, ЗПМР – задержка психомоторного развития
  1. Алгоритм лабораторной диагностики БДЦМ у детей.

На основе анализа литературы и результатов собственных исследований  разработан алгоритм ДНК-диагностики  для групп митохондриальных заболеваний, манифестирующих в детском возрасте (рис. 13). Для каждой из групп указаны частые мутации, сведения о которых получены в процессе изучения спектра мутаций в выборке больных, направленных в лабораторию наследственных болезней обмена веществ Федерального государственного бюджетного учреждения «Медико-генетический научный центр» Российской академии медицинских наук. При отрицательном тесте на частые мутации проводится полный анализ мажорных генов для каждого заболевания. Последовательность генов дана по убыванию количества описанных случаев в литературе.

Группа энцефаломиопатии. В эту группу входят заболевания с преимущественным поражением ЦНС: синдром Ли, а также болезнь Альперса (часто поражение печени при БА может протекать практически бессимптомно и провоцироваться принятием вальпроатов).

В случае классического фенотипа синдрома Ли, особенно в сочетании с гипертрихозом, следует  сначала проводить исследование «мажорного» гена SURF1: сначала SSCP тест на частые мутации, далее секвенирование 6-9 экзонов.  После полного исследования гена SURF1 либо на этапе анализа последних экзонов рекомендуется провести тест на следующие точковые мутации мтДНК: m. 8993T >G/C, m.8344A>G, m.13513A>G, m.13094T>C. Данные мутации встретились в большем количестве случаев СЛ и Ли-подобных фенотипах. И при отсутствии частых мутаций кажется целесообразным проводить анализ районов мтДНК, кодирующих субъединицы I КДЦМ (ND1-ND6) и 6-ую субъединицу АТФ-азы (ATP6), а гены митохондриальных тРНК исследовать в последнюю очередь. Данный подход существенно сократит время и экономические затраты на исследование. Анализ других ядерных генов СЛ может быть целесообразным только при наличии дополнительных лабораторных исследований, подтверждающих митохондриальную патологию.

Для случаев без выявленного первичного генетического дефекта нам представляется следующая тактика:

1.        Проведение биохимических исследований на материале мышечной биопсии. Для оптимизации диагностики нам представляется совмещение биохимических исследований с ДНК-анализом, так как при использовании разработанного алгоритма «за бортом» остаются редкие генетические формы, кроме того патогенность любой вновь выявленной мутации должна подтверждаться на биохимическом уровне. В настоящее время есть методы  тонкоигольчатой аспирационной биопсии с минимальной инвазией.  С помощью высокоразрешающей респирометрии на «Оксиграфе» можно выявлять мембранный митохондриальный потенциал, уровень продукции АТФ, дефекты отдельных комплексов дыхательной цепи, а также пируватдегидрогеназного комплекса и др. митохондриальных ферментов. Данные параметры можно определять также в культуре кожных фибробластов пациентов. Выявленный биохимический дефект, возможно, задаст нужное направление в молекулярно-генетических поисках. С помощью респирометрии возможно также исследовать ответ клеток пациента на «терапию» различными препаратами. Это особенно бывает важно при подборе доз и сочетания препаратов метаболической терапии БДЦМ. Такой метод открывает двери к индивидуальному подходу в медицине (Saada A., 2011).

2.        Проведение частичного экзомного секвенирования. С каждым днем затраты на проведение исследований на PGM (personal genome machine) уменьшаются (Haak T.B., et al., 2010, Takata A., et al., 2011, Calvo S.E., et al., 2012). Для некоторых семей, особенно в случае такого гетерогенного заболевания, как СЛ, одновременное секвенирование нескольких десятков генов, ответственных за развитие данной патологии, может быть единственным способом постановки диагноза. Методика позволяет очень точно определить мутацию в геноме пациента.

Группа гепатоэнцефалопатии.

При подозрении на митохондриальное заболевание с вовлечением  печени рекомендуем провести тест на частые мутации в гене POLG (p.W748S, p.A467T, p.L304R, p.T914P, p.G737R, p.G848S, p.P587L). С его помощью удалось выявить мутации у 22% (12/55) пациентов из данной группы. Далее, опираясь на клинические данные, следует либо продолжить исследование гена POLG (в случае болезни Альперса), либо исследовать экзоны генов DGUOK (при начале заболевания на первых днях жизни, а также в отсутствии генерализованных миоклонических судорог) и MPV17 (начало с 1 года с преобладанием поражения печени). При отрицательном результате исследования генов DGUOK и MPV17 следует продолжить исследование гена POLG (секвенирование всех экзонов гена). Данный подход основан на данных о большой генетической гетерогенности митохондриальных гепатоцеребральных синдромов.

Группа гематоэнцефалопатии. Синдром Пирсона.

Примерно у 30% пациентов с синдромом Пирсона обнаруживают в клетках крови крупную делецию мтДНК (4977п.н.) практически в гомоплазмическом состоянии. При отрицательном тесте на данную делецию рекомендовано провести поиск других крупных делеций мтДНК методом лонг-ПЦР.

Преимущества разработанного алгоритма:

  1. Алгоритм молекулярной диагностики БДЦМ у детей. * - Анализ генов проводится методом прямого  секвенирования экзонов гена и прилежащих к ним интронных областей. Последовательность генов указана по уменьшению их вклада в развитие заболевания в нашей выборке больных и по литературным данным.

1.        Разработанные ДНК-тесты позволяют в короткий срок провести исследование  мутаций, которые чаще всего встречаются у российских больных с данной патологией.

2.        Минимальные инвазивные процедуры. Исключение биохимических исследований ДЦМ позволяет в каком-то смысле подойти сразу к первичному дефекту, обходя стороной инвазивную процедуру взятия мышечной биопсии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Болезни дыхательной цепи митохондрий  - одна из самых обширных и довольно трудных для  дифференциальной диагностики групп наследственных болезней обмена веществ. Известно большое число ядерных и митохондриальных генов, изменения в которых могут приводить к БДЦМ, кроме того, все эти болезни  чрезвычайно разнообразны по своим клиническим проявлениям и характеру течения. 

В представленной работе впервые  в России проведено исследование  мутаций в основных генах БДЦМ у детей.  В рамках одного исследования не представляется возможным проанализировать все гены, поэтому выбраны гены мтДНК, а также ядерные гены SURF1, POLG , мутации в которых  вносят существенный вклад в структуру митохондриальной патологии. В результате многолетней работы  сформирована выборка больных (250 пациентов), преимущественно представленная клиническим фенотипом синдром Ли (CЛ) n=182, а также в исследование  включены пациенты с крайне редкими формами митохондриальных заболеваний – болезнью Альперса n=40 и другими митохондриальными гепатопатиями n=15. При СЛ мутации обнаружены у 32% пациентов. Наибольшее число пациентов имеют мутации в гене SURF1, кодирующем белок-сборщик IV КДЦМ. В данном гене обнаружено 12 новых мутаций, включая две крупные перестройки. Выявлена наиболее частая мутация – c.845_846delCT (59% мутантных аллелей), тестирование на которую является высокоинформативным. Эта мутация встречается с большой частотой в странах Восточной Европы и, возможно, имеет славянское происхождение. Клинические проявления этой формы болезни характеризуются ранним и подострым началом, поражением базальных ганглиев, тяжестью бульбарных нарушений и высокой частотой встречаемости гипертрихоза. По совокупности  клинических проявлений эту форму СЛ можно дифференцировать среди других БДЦМ.

Мутации мтДНК встретились у 13 пациентов  с  синдром Ли. Мутации мтДНК  обнаружены в районах, кодирующих субъединицы I КДЦМ (ND1-ND6).  Выявлено три ранее не описанных мутации в мтДНК (m.14441T>C в ND6, m.8839G>C в ATP6, m.3945C>A в ND1). Самой частой мутацией мтДНК является m.8993T>G/C в ATP6, встретившаяся у 5 пациентов (38%). Пороговый эффект мутации мтДНК индивидуален для каждой мутации и для каждого отдельного клинического случая.

Впервые в России проведены молекулярно-генетические исследования пациентам с болезнью Альперса и митохондриальным гепатоцеребральным синдромом. У 11 из 40 пациентов (27,5%) с подозрением на болезнь Альперса обнаружены мутации в гене POLG, кодирующем митохондриальную полимеразу гамма. Выявлено 10 различных мутаций в гене POLG, 2 из которых ранее не описаны (p.L311P, c.3632del12).  Двумя самыми частыми мутациями в гене POLG являются p.W748S и p.A467T (42 % мутантных аллелей).

У 4 из 15 пациентов (26%) с подозрением на митохондриальный гепатоцеребральный синдром обнаружены мутации в генах POLG (2 пациента), DGUOK (1 пациент) (Дегтярева А.В., и др., 2009) и MPV17 (1 пациент).

Сравнение клинических данных пациентов с подтвержденным молекулярно-генетическим исследованием диагнозом из двух групп -  БА и МГС – позволило сделать вывод, что для пациентов с БА более характерно преобладание неврологической симптоматики: миоклонических генерализованных судорог и эпи-активности на ЭЭГ; а у пациентов из группы МГС в клинической картине превалируют симптомы поражения печени: повышение АСТ, АЛТ, гепатомегалия, цирроз, гипогликемия, повышение альфа-фетопротеина. Выявленные особенности помогают различить две группы заболеваний на клиническом уровне.

Среди 13 пациентов с подозрением на синдром Пирсона частая крупная делеция мтДНК (4977) обнаружена в 4 случаях (31%).

Для всех исследуемых патологий разработаны быстрые и надежные тесты на частые мутации современными молекулярно-генетическими методами: SSCP, ПЦР-ПДРФ, MLPA. Тесты на частые мутации позволили выявить 82% пациентов от общего числа пациентов с обнаруженными мутациями.

Самое большое количество подтвержденных случаев приходится на долю синдрома Ли (77%). Пациенты с болезнью Альперса составляют 13%; пациенты с митохондриальным гепатоцеребральным синдромом – 5%; пациенты с синдромом Пирсона – 5% (рис.14). Для 166 пациентов (66%), направляемых в лабораторию наследственных болезней обмена ФГБУ «МГНЦ» РАМН, не удалось обнаружить молекулярного дефекта, что подтверждает чрезвычайную генетическую гетерогенность и широкий клинический полиморфизм данной группы заболеваний. При этом разработанный алгоритм лабораторной диагностики, позволяет без проведения инвазивных биохимических методов верифицировать диагноз у 1/3 пациентов, что существенно для педиатрического контингента больных. Кроме того это  позволяет  при медико-генетическом консультировании семей с большей точностью рассчитывать генетические риски и информировать семью о прогнозе заболевания и возможностях пренатальной диагностики.  При этом совершенно очевидно, что для повышения выявляемости БДЦМ у детей необходимо применение дополнительных биохимических тестов, а также разработка протоколов для молекулярной диагностики данных патологий методами секвенирования нового поколения.

  1. Фенотипический состав выборки пациентов с БДЦМ с выявленными мутациями.

ВЫВОДЫ.

  1. Сформулированы клинические и биохимические критерии включения пациентов в одну из 4 клинических групп болезней дыхательной цепи митохондрий, манифестирующих в раннем детском возрасте: синдром Ли, болезнь Альперса,  митохондриальный гепатоцеребральный синдром, синдром Пирсона) на основе анализа литературы и клинических данных 250 пациентов.
  2. Охарактеризованы спектр и доли мутаций ядерных и митохондриальных генов при самом частом митохондриальном заболевании у детей - синдроме Ли на выборке 182 больных.  Подтверждена большая генетическая гетерогенность синдрома Ли: мутации обнаружены в генах SURF1, NDUFV1 (аутосомно-рецессивное наследование; 51 пациент), PDHA1 (Х-сцепленное наследование; 1 пациент) и митохондриальной ДНК (материнское наследование; 13 пациентов).
  3. Самыми частыми при синдроме Ли являются нарушения в гене SURF1 (27% случаев).  Выявлена мажорная мутация в гене SURF1  -  c.845_846delCT (59% мутантных аллелей) и 12 ранее не описанных мутаций.
  4. Вклад мутаций митохондриальной ДНК в развитие синдрома Ли составил 7%. Самой частой мутацией митохондриальной ДНК является мутация m.T8993G/C в районе ATP6 (38% случаев). Выявлено 3 новых мутации митохондриальной ДНК (m.8839G>C, m.14441T>C, m.3945C>A), приводящих к развитию заболевания.
  5. Установлены молекулярно-генетические нарушения у  пациентов с митохондриальными гепатопатиями. У 11 пациентов с болезнью Альперса и у 2 пациентов с митохондриальным гепатоцеребральным синдромом выявлено 11 различных мутаций в гене POLG. Показано, что мутации p.W748S, p.A467T являются самыми частыми и составляют 42% мутантных аллелей. У 2 пациентов определены мутации в других генах биогенеза  митохондриальной ДНК  - DGUOK и MPV17.
  6. На основе анализа клинических данных, а также полученных результатов молекулярно-генетического исследования пациентов с младенческими и ранними детскими формами болезней дыхательной цепи митохондрий разработаны  ДНК-тесты на частые мутации и сформирован алгоритм лабораторной диагностики данной группы заболеваний.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК:

  1. Захарова Е.Ю., Повалко Н.Б., Цыганкова П.Г. Особенности ДНК-диагностики болезней дыхательной цепи митохондрий // Медицинская генетика. 2006. T.5. № 10. C. 38-43.
  2. Николаева Е. А., Яблонская М. И., Барсукова П. Г. (Цыганкова), Захарова Е. Ю., Новикова И. М., Новиков  П. В. Болезнь Лея, обусловленная мутацией гена SURF1: диагностика и подходы к терапевтической коррекции // Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2006. №2. С.27-31        
  3. Михайлова C.B., Захарова Е.Ю., Ильина Е.С., Сухоруков B.C., Балина Е.А., Лузин A.B., Цыганкова П.Г. Подострая некротизирующая энцефаломиопатия  // Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2009. Т. 54, № 6. С. 58-64.
  4. Цыганкова П.Г., Михайлова С.В., Захарова Е.Ю.,  Пичкур Н.А, Ильина Е.С.  Николаева Е.А., Руденская Г.Е., Дадали Е.Л., Колпакчи Л.М.,  Федонюк И.Д.  Матющенко Г.Н. Синдром Ли, обусловленный мутациями в гене Surf1: клинические и молекулярно-генетические особенности // Журнал неврологии и психиатрии имени Корсакова. 2010. № 1. С.25-32.
  5. Дегтярева А.В., Захарова Е.Ю., Цыганкова П.Г., Чеглецова Е.В., Готье С.В., Цырюльникова О.М. Недостаточность митохондриальной деоксигуанозинкиназы // Вестник Российского государственного медицинского университета. 2009. № 1. C.27-30

Публикации в других изданиях:

  1. Zakharova E.Y., Voskoboeva E.Y., Barsukova (Tsygankova) P.G., Il’ina E.S., Myhailova S., Fedonuk I.V. Prevalent mutations in the Surf1 gene in patients with Leigh syndrome in Russia // Eur J Hum Genet. 2005. V.13. Suppl.1. P. 277
  2. Барсукова (Цыганкова) П.Г., Захарова Е.Ю., Михайлова С.В., Ильина Е.С. «Мутации в ядерных генах, приводящие к митохондриальным заболеваниям» // Молекулярная и прикладная генетика. 2006. № 2. С.2
  3. Tsygankova P.G., Zakharova E.Y., Mikhaylova S.V., Fedonyuk I.D., Il'ina E.S., Pichkur N.A. The molecular findings in a series of Leigh syndrome patients with Surfl gene mutations in Russia. // J.Inherit. Metab.Dis. 2007. V.30. P.77
  4. Mikhaylova S.V., Zakharova E.Y., Tsygankova P.G., Kolpakhi L.M., Ilina E.S., Petrukhin A.S. Clinical spectrum of Alpers syndrome associated with mutations of the mitochondrial polymerase gamma gene // J.Inherit. Metab.Dis. 2007. V. 30. P.79
  5. Zakharova Y.,  Mihailova S.,  Tsygankova P. The molecular findings in a series of Leigh syndrome patients with Surf1 gene mutations in Russia // Mitochondrion. 2007. V.7. (6). P.416
  6. Baydakova GV, Tsygankova PG Diagnostic of mitochondrial -oxidation defects in Russia // J Inherit Metab Dis. 2008. Vol.31. Suppl.1. 39
  7. Tsygankova P., Mikhaylova S.V., Zakharova E., Kolpakchi L. Variety of POLG phenotypes and molecular findings in a series of 9 Russian patients  // Eur. J.Hum. Genet., 2009. V.15. Suppl.2. P. 347
  8. Tsygankova P.G., Zakharova E.Yu., Itkis Yu.S., Mikhailova S.V., Rudenskaya G.E., Dadali E.L., Nikolaeva E.A. Developing the algorithm for molecular diagnostics of infantile mitochondrial encephalomyopaties // Материалы международной конференции MIP2010по митохондриальной физиологии. 2010. P.70
  9. Itkis Y.S., Rudenskaya G.E., Tsygankova P.G., Zakharova E.Y., Mikhailova S.V.  Rare mitochondrial mutations in cases of Leigh disease // Материалы международной конференции MIP2010 по митохондриальной физиологии. 2010. P.73
  10. Tsygankova P.G., Zakharova E.Yu., Itkis Yu.S., Mikhailova S.V. Molecular diagnostic in patients with hepatocerebral mitochondrial encephalomyopathies // Eur J Hum Genet. 2011. V. P.471.
  11. Itkis  Y.S., Tsygankova P.G., Zakharova E.Y.,  Mikhailova S.V., Rudenskaya G.E. A family case of Leigh syndrome caused by a novel mutation in mtDNA // Eur J Hum Genet. 2011. V. P.464.
  12. Itkis Y.S., Rudenskaya G.E., Tsygankova P.G., Zakharova E.Y., Mikhailova S.V. Mitochondrial DNA mutations in cases of Leigh-like disease // Mitochondrion. 2011. V.11(4). P.647.
  13. Tsygankova P.G., Zakharova E.Yu., Nikolaeva E.A. New MPV17 mutations in a child with mitochodrial hepatoencephalopathy // J.Inherit. Metab.Dis. 2010. Vol. 33. Sup.1. P. 1-197.
  14. Цыганкова П.Г., Захарова Е.Ю.,  Михайлова С.В., Иткис Ю.С.,  Дадали Е.Л., Руденская Г.Е., Пичкур Н.А, Ильина Е.С.  Николаева Е.А., Колпакчи Л.М.,  Федонюк И.Д.  Молекулярно-генетические особенности болезни Ли // Материалы VI Съезда Российского общества медицинских генетиков / Медицинская генетика. 2010. С.191.
  15. Tsygankova P.G., Zakharova E.Yu., Itkis Yu.S., Mikhailova S.V., Rudenskaya G.E., Dadali E.L., Nikolaeva E.A., Pichkur N.A. Genetics + biochemistry. How to improve diagnostic of early forms of mitochondrial respiratory chain diseases? // Материалы международной летней школы по митохондриальной физиологии MIP-summer school. 2012. P.77.
  16. Захарова Е.Ю., Цыганкова П.Г. Митохондриальное наследование и митохондриальные  болезни. // В кн. Наследственные болезни: национальное руководство. Под ред. Н.П. Бочкова, Е.К. Гинтера, В.П. Пузырева. М. «ГЭОТАР-Медиа». 2012. С. 499-510

Список сокращений.

АТФ - аденозинтрифосфорная кислота;

БА – болезнь Альперса;

БДЦМ – болезни дыхательной цепи митохондрий;

ЗПМР – задержка психомоторного развития

КДЦМ – комплексы дыхательной цепи митохондрий;

МГС – митохондриальный гепатоцеребральный синдром;

мтДНК – митохондриальная ДНК;

НБО - наследственные болезни обмена;

ПДРФ – полиморфизм длин рестрикционных фрагментов;

СЛ – синдром Ли;

KKS - синдром Кирнса-Сейера;

MELAS - акроним по основным клиническим составляющим симптомам: митохондриальня энцефалопатия, лактат-ацидоз, инсульто-подобные эпизоды;

MERRF - акроним по основным клиническим составляющим симптомам: миоклонус-эпилепсия, рваные красные волокна;

MLPA - multiple ligase dependent probe amplification – метод мультиплексной лигаз-зависимой амплификации;

SSCP – single strand conformation polymorphism – метод анализа конформации одноцепочечной ДНК;




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.