WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

На правах рукописи




Пчелина Софья Николаевна


Молекулярно-генетические основы наследственных форм

болезни Паркинсона

03.02.07 – генетика

 

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Санкт-Петербург

2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении «Петербургский институт ядерной физики им. Б. П. Константинова» и Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова».


Защита состоится «__» _________ 2012 г. в __ часов на заседании диссертационного совета Д.212.232.12 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7/9, СПбГУ, биолого-почвенный факультет, кафедра генетики и селекции, аудитория 1.

С диссертацией можно ознакомиться в центральной научной библиотеке
им. М. Горького Санкт-Петербургского государственного университета.

Автореферат разослан  «__» __________ 2012  г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д.212.232.12

доктор биологических наук Л. А. Мамон

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ



Актуальность проблемы

Болезнь Паркинсона (БП) является распространенным нейродегенеративным заболеванием. Частота встречаемости БП среди лиц старше 60 лет составляет 1–2 %. В то же время около 17 % случаев заболевания обнаруживается до 50 лет, т. о. поражая трудоспособную часть населения.

Развитие симптомов БП (ригидность мускулатуры, тремор, брадикинезия, нарушение позы) коррелирует с гибелью дофаминергических нейронов черной субстанции мозга, приводя к снижению концентрации дофамина в стриатуме.  В цитоплазме дегенерирующих нейронов обнаруживаются специфичные белковые включения – тельца Леви. Следует отметить, что симптомы БП проявляются при гибели 60–80 % дофаминергических нейронов черной субстанции мозга человека.

В настоящее время БП относят к классу конформационных болезней мозга, т. е. к заболеваниям, в генезе которых лежит нарушение конформации
и внутриклеточного процессинга определенного белка, приводящее
к формированию белковых агрегатов, инициирующих процесс нейродегенерации. Предполагается, что в основе молекулярных механизмов БП лежит нарушение фолдинга и полимеризация белка альфа-синуклеина (SNCA), основного компонента телец Леви, приводящая к селективной гибели дофаминергических нейронов черной субстанции. Однако полностью механизм нейродегенерации при БП остается неясным. По этой причине не существует лабораторных диагностических тестов БП, и доля случаев неправильной постановки диагноза достигает 25 %. Выяснение механизма нейродегенерации при БП является важной задачей не только для понимания общего патогенеза заболевания, но и для разработки превентивной терапии. При этом одним из актуальных подходов изучения молекулярно-генетических основ БП представляется исследование моногенных форм заболевания
с известной этиологией.

Открытие локусов, ответственных за развитие наследственных форм БП,
в последнее пятнадцатилетие позволило по-новому взглянуть на проблемы этиопатогенеза и диагностики БП. Хотя в большинстве случаев БП имеет спорадический характер, у 15 % пациентов выявляется семейная форма БП, когда заболевание имеет место у нескольких родственников из одного или разных поколений. Сегодня картировано 18 локусов, ассоциированных с БП (PARK1–PARK18) (Bekris, 2010). Доказано, что мутации по крайней мере
в пяти генах определенно приводят к развитию менделирующих форм заболевания: гены альфа-синуклеина (SNCA) и обогащенной лейциновыми повторами киназы 2 (LRRK2) ассоциированы с развитием аутосомно-доминантных форм БП, а гены паркина (PARK2), DJ1, PINK1 – c аутосомно-рецессивной формой заболевания с ранним началом (Cookson, Bandmann, 2010). К генам высокого риска БП относят ген глюкоцереброзидазы (GBA) (Hardy, 2010).

Выявление молекулярной этиологии наследственных форм БП позволяет говорить о проведении ДНК-диагностики этих форм заболевания. При проведении ДНК-диагностики и последующего медико-генетического консультирования необходимо знание о спектре мутаций генов наследственных форм, характерных для данной популяции, частотах распространения данного заболевания, а также особенностях его течения. Комплексное молекулярно-генетическое исследование наследственных форм БП, с одной стороны, позволяет разработать алгоритм ДНК-диагностики наследственных форм заболевания, с другой стороны, молекулярно-генетическая характеристика наследственных форм БП впервые дает возможность создания репрезентативной группы пациентов с однородной этиологией заболевания. Такая группа пациентов может быть использована как для исследования молекулярных механизмов развития БП, так и для выявления биомаркеров развития более общих форм заболевания.

Цель исследования

Целью работы явилось молекулярно-генетическое исследование наследственных форм БП.

Задачи исследования

1. Разработать методы анализа делеций/мультипликаций гена SNCA, экзонов гена PARK2, а также точковых мутаций в гене LRRK2.

2. Выявить мутации в генах SNCA, PARK2, LRRK2, GBA у пациентов с БП.

3. Охарактеризовать клинические особенности течения наследственных форм БП, ассоциированных с мутациями в генах SNCA, PARK2, LRRK2, GBA. Выявить генетические факторы риска развития БП и оценить их влияние на возраст начала LRRK2-ассоциированной формы заболевания.

4. Разработать алгоритм молекулярно-генетической диагностики наследственных форм БП.

5. Исследовать уровень мРНК гена SNCA и уровень белка альфа-синуклеина в лимфоцитах периферической крови у пациентов с LRRK2-ассоциированной БП.

6. Оценить апоптоз лимфоцитов периферической крови у пациентов
с БП, ассоциированной с мутациями в генах LRRK2 и GBA.

Научная новизна

Данная работа, включившая молекулярно-генетический анализ генов SNCA, PARK2, LRRK2, GBA у пациентов с БП, является первым комплексным исследованием генетических основ наследственных форм БП в России. Впервые описан спектр мутаций в генах LRRK2 и PARK2 у пациентов с БП
в России. У пациентов с семейной формой БП впервые в мире описана мутация T4838С (V1613A), приводящая к развитию LRRK2-ассоциированной БП
с преобладающим тремором. Впервые в России проведено сопоставление течения заболевания у пациентов с выявленными мутациями в гене LRRK2
с пациентами БП отличной этиологии с отсутствием мутаций в этом гене. Отмечено преобладание побочных эффектов от терапии Л-ДОФА-содержащими препаратами в виде дистоний, дискинезий и психопатологии среди пациентов с БП, обусловленной мутацией G6055A (G2019S) в гене LRRK2. Впервые в России среди пациентов с БП выявлена форма заболевания, обусловленная дупликацией гена SNCA. Показано, что наличие мажорных мутаций гена GBA (L444P, N370S) повышает риск развития БП в отечественной популяции.

Впервые исследована ассоциация ОНП в генах SNCA, MAPT, PON1 и активности параоксоназы 1 с возрастом начала LRRK2-ассоциированной БП,
показано отсутствие влияния исследуемых параметров на клиническое течение LRRK2-ассоциированной БП. Впервые для отечественной популяции выявлена ассоциация аллеля G (генотипы AG и GG, rs356219) гена SNCA
и генотипа АА (rs1052553) гена MAPT с БП.

Разработаны простые методы идентификации мутаций в гене LRRK2 (G2019S, R1441C/G/H, I2020T, I2012T, V1613A) на основе ПЦР и рестрикционного анализа, идентификации мутаций, связанных с изменениями копийности гена/экзонов гена в генах SNCA и PARK2 на основе количественной ПЦР в режиме реального времени. Впервые предложена схема проведения ДНК-диагностики наследственных форм БП в России.

Впервые у пациентов с LRRK2-ассоциированной формой БП проведено исследование уровня альфа-синуклеина и мРНК гена SNCA в лимфоцитах периферической крови. Показано снижение альфа-синуклеина лимфоцитов крови у пациентов с LRRK2-ассоциированной БП по сравнению с группой пациентов со спорадической БП и контролем. Впервые проведена оценка апоптоза лимфоцитов периферической крови у пациентов с БП, ассоциированной с мутациями в генах LRRK2 и GBA и выявлено повышение уровня спонтанного апоптоза лимфоцитов в исследуемых группах. Показано стабильное увеличение уровня мРНК гена FAS у пациентов с LRRK2-ассоциированной БП.


Теоретическое и практическое значение работы

Изучение механизма нейродегенерации при моногенных формах БП, в частности при наиболее распространенной LRRK2-ассоциированной форме заболевания, позволяет ближе подойти к пониманию патогенеза спорадических форм БП. Полученные данные представляют интерес для понимания молекулярных основ патогенеза БП. Проведенные исследования позволяют предположить, что снижение уровня альфа-синуклеина лимфоцитов периферической крови характеризует особенность патогенеза только LRRK2-ассоциированной БП, в то время как повышение спонтанного апоптоза лимфоцитов является более общей характеристикой, присутствующей при различных формах заболевания.

Разработанный метод генотипирования наиболее распространенной среди семейных случаев БП мутации G6055A (G2019S) в гене LRRK2 может быть использован в клинической практике при выявлении LRRK2-ассоциированных форм БП. Также в клинической практике может быть использован предложенный алгоритм проведения ДНК-диагностики наследственных форм заболевания. Проведение ДНК-диагностики наследственных форм БП может быть полезно с целью проведения дифференциальной диагностики заболевания. Выявленные в настоящем исследовании особенности течения БП, ассоциированной с мутациями в генах LRRK2 и GBA, следует принимать во внимание при проведении медико-генетического консультирования. Проведение ДНК-диагностики пациентам с БП и членам их семей позволит осуществлять постановку на учет к невропатологу носителей мутации до начала проявления клинических симптомов заболевания.

Основные положения, выносимые на защиту

  1. Мутация G6055A (G2019S) в гене LRRK2 является наиболее распространенной причиной развития наследственных форм БП
    в Северо-Западном регионе России.
  2. В группе пациентов с БП, обусловленной мутацией G6055A (G2019S)
    в гене LRRK2, наблюдается повышенная частота побочных эффектов при применении Л-ДОФА-содержащих препаратов.
  3. Мутации гена GBA (L444P и N370S) играют важную роль в формировании предрасположенности к развитию БП. Наличие мутации L444P повышает риск развития БП в возрасте до 50 лет.
  4. Мутации в гене PARK2 не являются значимой причиной развития БП
    с началом заболевания в возрасте от 40 до 50 лет.
  5. Наличие мутаций в гене LRRK2 ассоциировано со снижением уровня белка альфа-синуклеина, повышением уровня мРНК гена FAS и усилением спонтанного апоптоза в лимфоцитах периферической крови
    у пациентов с БП.


Апробация работы

Материалы диссертации были представлены на следующих отечественных и международных конгрессах, конференциях, симпозиумах, совещаниях и школах: «Технологии генодиагностики в практическом здравоохранении» (Москва, 2002); на совещании общества «GЕО-PD» (Париж, Франция, 2005); V съезде Российского общества медицинских генетиков (Уфа, 2005); XVIII Всемирном конгрессе по неврологии (Сидней, Австралия, 2005); Международной летней школе по нейрогенетике поведения (Москва, 2005); конференции «Фундаментальные науки – медицине» (Москва, 2005); конференции «Фундаментальные науки – медицине» (Москва, 2006);
20-ом конгрессе европейской коллегии по нейропсихофармакологии (Вена, Австрия, 2007), Европейской конференции по генетике человека (Ницца, Франция, 2007); на Совещании общества «GЕО-PD» (Трондхейм, Норвегия, 2008); 12-ом конгрессе Европейской федерации неврологических ассоциаций (Мадрид, Испания, 2008); II Всемирном конгрессе по вопросам неврологии (Афины, Греция, 2008); I Национальном конгрессе (с международным участием) по болезни Паркинсона и расстройствам движения (Москва, 2008); научно-практической конференции «Молекулярно-биологические технологии в медицинской практике» (Новосибирск, 2008); V съезде Вавиловского общества генетиков и селекционеров (Москва, 2009); 9-й Международной конференции по болезням Альцгеймера и Паркинсона (Прага, Чехия, 2009); научно-практической конференции «Молекулярно-биологические технологии
в медицинской практике» (Новосибирск, 2009); 14-й международной Пущинской школе-конференции молодых ученых (Пущино, 2010); на
1-ом конгрессе «Молекулярные основы клинической медицины – возможное и реальное» (Санкт-Петербург, 2010); VI съезде Российского общества медицинских генетиков (Ростов-на-Дону, 2010); Европейском конгрессе по генетике человека (Гетеборг, Швеция, 2010); 14-ом конгрессе Европейской федерации общества неврологов (Женева, Швейцария, 2010); 15-ом конгрессе Европейской федерации неврологических ассоциаций (Будапешт, Венгрия, 2011); 24-ом конгрессе Европейской коллегии по нейропсихофармакологии (Париж, Франция, 2011), II Национальном конгрессе (с международным участием) по болезни Паркинсона и расстройствам движения (Москва, 2011).

Результаты диссертационного исследования внедрены в практику учебной и лечебной работы ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова» и ФГБУ «Научный центр неврологии» РАМН соответственно.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 57 печатных работ, из них
14 статей в журналах, рекомендованных перечнем ВАК, 1 монография, 4 главы в монографиях, 8 статей в сборниках и 30 тезисов.


Структура и объем работы

Диссертация изложена на 288 страницах машинописного текста, содержит 40 таблиц, иллюстрирована 56 рисунками и состоит из следующих разделов: введение, обзор литературы, материалы и методы исследования, результаты и обсуждение, выводы и список литературы, включающий 444 источника
(49 – на русском языке и 395 – на иностранном).


СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования

Характеристика обследованных групп

В плане реализации консультативно-диагностических мероприятий
в МКДЦ СПбГМУ им. акад. И. П. Павлова в период с 1996 по 2006 г. было обследовано 1 200 пациентов с подозрением на БП, что сделало возможным формирование репрезентативных выборок пациентов с семейной формой БП,
а также с началом заболевания до 50 лет. В исследование вошло 330 пациентов (средний возраст 63,8 ± 9,8, средний возраст начала заболевания 49,0 ± 10,9, 180 женщин и 150 мужчин) с четкой симптоматикой, установленным диагнозом БП с отсутствием других дегенеративных заболеваний головного мозга, не связанных узами родства, и 14 родственников пациентов (11 с диагнозом БП
и 3 с отсутствием заболевания). Стадии заболевания пациентов, вошедших
в исследование, соответствовали I–III степеням тяжести по Хен и Яру (Hoehn, Yarh, 1967).

Отобранная для исследования группа не является случайной выборкой пациентов. При формировании группы для последующего молекулярно-генетического исследования ставилась задача собрать группу пациентов
с отягощенным по БП анамнезом (наличие родственников с БП), а также формирование группы пациентов с ранним началом заболевания (начало до 50 лет включительно). В группу с семейной формой БП вошло 100 пробандов, имеющих отягощенный наследственный анамнез по БП с аутосомно-доминантным характером наследования. Характер наследования определялся при проведении клинико-генеалогического исследования. В группу со спорадической формой БП (с отсутствием семейного анамнеза заболевания) вошло 230 пациентов. Среди всех пациентов с БП, вошедших в исследование, раннее начало заболевания ( 50 лет) имело 85 пациентов (средний возраст 56,4 ± 7,9; средний возраст начала заболевания 44,1 ± 8,2, 50 женщин, 35 мужчин).

Контрольная группа состояла из 308 индивидуумов (средний возраст 67,7 ± 8,8), состоящих на учете в Санкт-Петербургском городском гериатрическом центре. Все члены контрольной группы проходили обследование у невролога с целью исключения диагноза БП и других нейродегенеративных заболеваний. Данная выборка является случайной и принадлежит к тому же географическому региону, что и включенная в анализ группа лиц с БП. Включенная в исследование группа пациентов не отличалась от контрольной группы по полу и возрасту.


Методы исследования

С целью исследования молекулярной этиологии наследственных форм БП нами были выбраны гены SNCA, PARK2, LRRK2, GBA и разработана стратегия поиска мутаций в этих генах у пациентов с БП (рис. 1).

Геномную ДНК выделяли из лейкоцитов периферической крови методом фенольно-хлороформной экстракции. При поиске мутаций на первом этапе проводили амплификацию интересующих фрагментов ДНК при помощи полимеразной цепной реакции (ПЦР) на термоциклерах «Терцик» (НПФ «ДНК-Технология», Россия) и iCycler (BioRad, США).

Секвенирование кодирующей области гена LRRK2 (51 экзон) проводили с использованием набора Big Dye Terminator (Applied Biosystems, Foster City, CA) на приборе ABI PRISM 3100 Genetic Analyzers (Applied Biosystems, Foster City, CA). Анализ результатов секвенирования проводился с использованием программного пакета Sequencher™ 4.14. (Gene Codes Corporation, Ann Arbor, MI) (Pchelina et al., 2008).

Оценку мультикопийности гена SNCA и делеций/мультпликаций отдельных экзонов гена PARK2 проводили методом «дозы гена» на основе количественной ПЦР в режиме реального времени (описан в разделе «Результаты исследования») (Пчелина и др., 2012). Оценку гомозиготных делеций в гене PARK2 проводили методом мультиплексной ПЦР, амплифицируя одновременно несколько фрагментов ДНК, содержащих различные экзоны гена (Hattori et al., 1998). Поиск однонуклеотидного полиморфизма (ОНП) в кодирующей области гена PARK2 был осуществлен с использованием SSCP-анализа (анализ полиморфизма конформаций однонитевой ДНК) для экзонов 2–12 (Иванова и др., 2005). Проводили электрофоретическое разделение одноцепочечных фрагментов ДНК с последующей окраской серебром (Markoff et al., 1997). Образцы с измененной подвижностью однонитевых фрагментов ДНК секвенировали в лаборатории «Хеликс», Санкт-Петербург.






Рис. 1. Стратегия поиска мутаций в генах SNCA, PARK2, LRRK2, GBA у пациентов с БП

Для выявления однонуклеотидных замен в гене LRRK2, приводящих к аминокислотным заменам R1441C/G/H, V1613A, G2019S, I2020T, I2012T, нами были разработаны методы на основе ПЦР и рестрикционного анализа (описаны в разделе «Результаты исследования»). Однонуклеотидные замены в гене GBA, приводящие к аминокислотным заменам N370S и L444P, идентифицировали методом ПЦР и рестрикционного анализа, как описано ранее (Aharon-Peretz
et al., 2004). Идентификацию ОНП в генах PON1, SNCA, MAPT проводили разработанными нами методами на основе ПЦР и рестрикционного анализа (Akhmedova (Pchelina) et al., 2001).

Уровень мРНК генов SNCA, FAS и BCL2 оценивали методом количественной ПЦР в режиме реального времени с флуоресцентными зондами TaqMan на приборах ABI7000 Prism (Applied Biosystems, США) и iCycler (BioRad, США). В качестве референсного гена использовали ген GNB2L1 (guanine nucleotide binding protein (G белок)). В экспериментах были использованы разработанные нами олигонуклеотидные праймеры и зонды, синтезированные фирмой «Синтол», Москва. Лимфоциты выделяли из периферической крови методом градиентного центрифугирования в растворе Фиколла (р = 1,077, БиоЛот, Санкт-Петербург). Из лимфоцитов выделяли тотальную РНК с использованием набора для выделения РНК AquaPure RNA Isolation Kit (Bio-Rad Laboratories, 94547, США) или RNeasy Mini Kit (Qiagen, 74104, США). кДНК  получали методом обратной транскрипции с использованием набора iScriptTM cDNA Synthesis Kit (Bio-Rad, США) или iScriptTM cDNA Synthesis Kit (Fermentas, Литва) (Усенко и др., 2012).

Уровень белка альфа-синуклеина определяли методом вестерн-блоттинга с использованием соответствующих антител (1:1000, BD Transduction Labs, США). Результаты нормировали относительно окрашивания бета-актина (1:5000, Abcam, Великобритания). Лимфоциты лизировали, количество общего белка определяли по методу Лоури с использованием соответствующего набора (Синтакон, Россия) на спектрофотометре SmartSpecTMPlus (BioRad, США). В экспериментах использовали следующие «вторичные антитела»: для альфа-синуклеина – „rabbit anti-mouse” 1:5000, Amersham Pharmacia Biotech, США; для бета-актина – „goat anti-rabbit” IgG-H&L (HRP) 1:3000, Abcam, Великобритания. Результаты идентифицировали с использованием набора LumigenTMPS-3 (GE Healthcare UK Limited, Великобритания) с использованием фотопленки KODAK BioMax. Данные вестерн-блоттинга анализировали с помощью программы  ImageJ (версия 1.38a для Windows, http://rsb.info.nih.gov/ij/) (Пчелина и др., 2010).

Активность параоксоназы 1 измеряли в плазме крови относительно субстратата параоксон (Sigma, США) на спектрофотометре SmartSpecTMPlus (BioRad, США) согласно методу, описанному ранее (Ayub et al., 1999).

При исследовании индукции апоптоза лимфоцитов периферической крови клетки ресуспендированы в культуральной среде (RPMI-1640, 10 % фетальной сыворотки, 5 мкг/мл антибиотиков (пенициллин G, стрептомицин)). Для индукции апоптоза в питательную среду добавляли 2-дезокси-D-рибозу (dRib) до конечной концентрации 10 ммоль. Клеточную суспензию распределяли
в лунки на плашке по 2  106 клеток/лунку. Клетки культивировались в СО2 – инкубаторе (5 % СО2, 37 С) в течение 48 часов. Количество клеток, вошедших в апоптоз, определяли методом проточной цитофлуорометрии
с использованием набора FITC ANNEXIN V APOPTOSIS DETECTION KITI (BD Pharmingen, США) на проточном цитометре Cytomics FС-500 (Beckman Coulter, США) (Пчелина и др., 2012).

Статистический анализ был проведен с использованием программы SPSS, версия 17.0. Для сравнения распределения генотипов между группами и проверки соответствия распределения генотипов равновесному распределению Харди–Вайнберга использовали критерий χ2. Отношение шансов (OR) рассчитывали с 95%-м доверительным интервалом (ДИ) по формуле: OR = a/b  d/c, где a и b – количество пациентов, имеющих и не имеющих мутантный аллель, c и d – количество человек контрольной группы, имеющих и не имеющих мутантный аллель, соответственно. Границы доверительного интервала вычисляли по формулам: ORmin = OR(1 – 1,96/2) и ORmax = OR(1 + 1,96/2),где 2 = ((ad – bc) – 0,5n)2  (n – 1) / (n0  n1  m0  m1); n1 = a + b; n0 = c + d; m1 = a + c; m0 = b + d; n = n1 + n0 + m1 + m0.





Сравнение полученных значений между отдельными группами предполагало использование непараметрического критерия Крускала–Уоллеса для К-независимых выборок. В случае обнаружения значимых различий проводилось последующее попарное сравнение вариационных рядов исследуемых групп с использованием непараметрического критерия Манна–Уитни для двух независимых выборок. Значения Р < 0,05 считались статистически значимыми. Средние величины приведены с указанием стандартной ошибки среднего.

Автор выражает благодарность проф. А. Ф. Якимовскому за формирование группы пациентов, вошедших в настоящее исследование, проф. С. Н. Иллариошкину, предоставившему контрольные образцы ДНК пациентов для отработки методики, сотрудникам Национального института здоровья, США (NIA NIH) А. Синглтону (A. Singleton), Д. Миллеру (D. Miller), А. Бейлиной (A. Beilina), Дж. Брас (J. Bras), К. Пайзан-Руиз (C. Paisan-Ruiz) и коллегам из Лаборатории молекулярной генетики человека ПИЯФ РАН за консультации и теоретическую помощь, а также всем пациентам, принявшим участие в исследовании.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Генетические основы наследственных форм БП

Ген LRRK2

В группе пациентов из 100 случаев БП с семейной формой заболевания выявление мутаций в гене LRRK2 осуществлялось следующим образом:
у 85 пробандов с семейной формой БП проводилось прямое секвенирование кодирующей области гена LRRK2, включающей 51 экзон, и у 15 пробандов был проведен скрининг отдельных мутаций гена LRRK2 (R1441C/G/H, V1613A, G2019S, I2020T, I2012T) предложенными нами методами на основе ПЦР и рестрикционного анализа. Скрининг указанных мутаций был также проведен в группе со спорадической формой БП (230 пациентов) и в контрольной группе (240 человек) (Пчелина и др., 2006; Pchelina et al., 2006; Pchelina et al., 2008).

При проведении прямого секвенирования экзонов гена LRRK2 у
5 пробандов (5/85, 5,9 %) в 51 экзоне гена нами была обнаружена нуклеотидная замена гуанина на аденин в положении 6055 в гетерозиготном состоянии, приводящая к замене глицина на серин в положении 2019 (G2019S).
У одного пробанда (1/85, 1,2 %) в 34 экзоне нами впервые была выявлена нуклеотидная замена тимина на цитозин в положении 4838, приводящая к замене валина на аланин в положении 1613 (V1613A) (Pchelina et al., 2008). Кроме этого, в различных экзонах гена LRRK2 нами обнаружено 15 ранее описанных однонуклеотидных замен, рассматривающихся как полиморфные варианты гена, не влияющие на развитие БП.

Для идентификации мутации G2019S нами был разработан метод на основе ПЦР с введенным сайтом рестрикции в амплифицируемый фрагмент (Pchelina et al., 2006). Результаты рестрикционного анализа визуализировали после электрофоретического разделения в УФ-свете (рис. 2).

Скрининг мутации G2019S у 15 пациентов с семейной формой БП, у 230 – со спорадической формой БП, 14 членов семей пробандов и 240 лиц контрольной группы позволил выявить мутацию у двух пробандов с семейной формой БП и у одного – со спорадической формой заболевания. Всего нами было описано семь семей (рис. 2), в которых БП обусловлена наличием мутации G2019S. Данная мутация также выявлена у одного пациента со спорадической формой БП и не обнаружена в контрольной группе. Также у одного пациента со спорадической формой БП выявлена мутация C4321T (R1441C) (Пчелина и др., 2006; Pchelina et al., 2008). Мутации I2012T, I2020T, R1441G и R1441H не обнаружены.

Рис. 2. а) Родословные семей с БП, обусловленной мутацией G2019S. Закрашенные элементы показывают членов семей с БП. Внизу элементов обозначены: генотип (m – гетерозиготное носительство мутации G2019S; n – отсутствие мутации), возраст на момент исследования и возраст начала заболевания (указан в скобках); б) хроматограмма, показывающая G6055A-замену, приводящую к аминокислотной замене G2019S; в) электрофоретическое разделение продуктов рестрикционного анализа гена LRRK2 при идентификации мутации G6055A (G2019S): 1 – маркер молекулярного веса pBR322/BsuRI, 2 – ПЦР-продукт, 3, 4 – гетерозиготное носительство мутации G6055A (G2019S), 5 – норма (Pchelina et al., 2006; Пчелина и др., 2011б)


Частота LRRK2-ассоциированной БП среди семейных форм БП составила 8 %. Наиболее распространенной являлась мутация G2019S (7 % среди семейной БП (87,5 % мутантных аллелей), 0,4 % среди спорадических форм БП). Мутации в гене LRRK2 приводят к развитию аутосомно-доминантной формы БП (Paisan-Ruiz et al., 2005). В европейских популяциях мутация G2019S обнаруживается в 5 % случаев семейной БП (75 % мутантных аллелей) и примерно в 0,5 % спорадических случаев (Giasson, Van Deerlin, 2008). Считается, что мутация R1441C является второй по частоте встречаемости и отвечает за 10 %  мутантных аллелей. В нашем исследовании мутация R1441C найдена у одного пациента (0,4 %) со спорадической формой БП. Таким образом, наиболее распространенной среди пациентов с БП в Северо-Западном регионе России является мутация G2019S с встречаемостью среди семейной формы БП – 7 %, что соответствует полученным в европейских популяциях частотам, а также данным по распространению этой мутации для г. Москвы (Шадрина и др., 2007). В некоторых изолированных популяциях, например среди арабов Северной Африки и евреев ашкенази, частота данной мутации среди семейных форм БП достигает 30–40 % (Ozelius et al., 2006; Lesage et al., 2005). В то же время мутация G2019S не обнаружена в некоторых азиатских популяциях (Fung et al., 2006; Tan et al., 2005). Интересно отметить, что все выявленные носители мутации G2019S сообщали о происхождении, связанном с евреями ашкенази, что не удивительно, принимая во внимание высокую частоту этой мутации среди данной популяции. Таким образом, из всех мутаций гена LRRK2 мутация G2019S является наиболее распространенной среди пациентов с БП и отвечает за развитие 7 % случаев семейной формы заболевания в Северо-Западном регионе России.

Выявленная нами впервые мутация Т4838С (V1613A) (рис. 3б) была обнаружена в гетерозиготном состоянии у пробанда и его сестры, также больной БП (рис. 3а), и отсутствовала в группе контроля и среди других пациентов с БП. Эта мутация расположена в функционально значимом домене LRRK2 – COR-домене (рис. 3г) и приводит к замене консервативного в эволюционном ряду аминокислотного остатка (рис. 3в). Эти результаты дают возможность предположить патогенную роль данной аминокислотной замены. Интересно, что в вышеописанном домене LRRK2 ранее была описана мутация Y1699C с клиническим проявлением, часто отличным от идиопатической БП (Zimprich
et al., 2004; Giasson, Van Deerlin, 2008). В случае мутации V1613A оба описанных нами пациента имели вариант течения БП с преобладанием тремора покоя – в их клинической картине отсутствовала ригидность скелетной мускулатуры пластического типа и брадикинезия, несмотря на длительное течение заболевания (17 и 19 лет).

Можно предположить, что мутация V1613A приводит к развитию паркинсонизма с преобладающим тремором (tremor dominant parkinsonism). Фенотипические проявления БП, обусловленной мутациями в гене LRRK2, могут быть шире, чем классическая форма.


















Рис. 3. а) Родословная семьи PD8. Внизу элементов обозначены: генотип (m – гетерозиготное носительство мутации (Т4838С) V1613A), возраст на момент исследования и возраст начала заболевания (указан в скобках); б) хроматограмма, показывающая 4838TC замену (V1613A): 1 – генотип дикого типа, 2 – гетерозиготное носительство. Приведен сиквенс антисмысловой цепи;
в) аминокислотная последовательность области LRRK2 белка, содержащей мутацию V1613A человека, а также шимпанзе, мыши и быка; г) доменная структура LRRK2 с указанием некоторых мутаций. Мутации, определенно приводящие к развитию аутосомно-доминантной формы БП, выделены жирным. Показана локализация аминокислотной замены V1613A (указана курсивом) в функционально значимом домене LRRK2 (Pchelina et al., 2008)

Клиническое течение LRRK2-ассоциированной БП

Всего различные мутации в гене LRRK2 (G2019S, V1613A и R1441C) выявлены нами у 13 пациентов с БП. Мутации G2019S и R1441C относятся к пяти мутациям (R1441C, R1441G, Y1699C, G2919S, I2020T), рассматриваемым сегодня как безусловно патогенные (Giasson, Van Deerlin, 2008). Мутация V1613A выявлена нами впервые.

Большинство пациентов имели БП с классической триадой симптомов (акинетико-ригидно-треморная форма). Исключение составили носители мутации V1613A и одна пациентка с мутацией G2019S, у которой, несмотря на длительное течение заболевания, в качестве симптомов БП проявлялись только тремор и нарушение позы (родословная PD5, рис. 1). Необходимо отметить широкий диапазон возраста начала заболевания, наблюдаемый в настоящем исследовании даже у носителей одной и той же мутации. Наблюдаемый разброс в возрасте начала заболевания у носителей мутации G2019S составил 39 лет
(от 35 до 74 лет). Сегодня  очевиден  широкий фенотипический полиморфизм внутри группы с БП, связанной с мутацией в гене LRRK2. Так, возраст начала заболевания, а также тяжесть его течения  может варьировать у носителей одной и той же мутации даже в пределах одной семьи (собственные данные (родословная PD1 на рис. 1) и результаты зарубежных исследований) (Paisan-Ruiz et al., 2005; Пчелина и др., 2011б).

Нами проведено сопоставление клинической картины заболевания (возраст начала заболевания, наличие в клинической картине заболевания различных симптомов БП, ответ на терапию Л-ДОФА-содержащими препаратами) у пациентов с LRRK2-ассоциированной БП и пациентов с БП отличной этиологии (группа пациентов, не имеющих мутаций в гене LRRK2, сопоставимая с группой LRRK2-ассоциированной БП по полу, возрасту, длительности заболевания и приему Л-ДОФА-содержащих препаратов) (Пчелина и др., 2011б). При сравнении двух вышеуказанных групп по формам заболевания и возрасту начала заболевания достоверных отличий не выявлено. Восемь из 13 пациентов с LRRK2-ассоциированной БП и 46 пациентов из группы сравнения получали терапию препаратами Л-ДОФА. Суточная доза колебалась в пределах 200–800 мг. Положительный ответ на Л-ДОФА зарегистрирован у 87,5 % пациентов с LRRK2-ассоциированной БП и у 78 %  пациентов группы сравнения, что соответствует значениям, показанным ранее (Healy et al., 2008). Все пациенты с LRRK2-ассоциированной БП с положительным ответом на терапию Л-ДОФА-содержащими препаратами являлись носителями мутации G2019S и принимали препараты Л-ДОФА более пяти лет. Слабый ответ на терапию препаратами Л-ДОФА наблюдался у пациента с мутацией V1613A. 

Таблица 1

Ответ на терапию Л-ДОФА-содержащими препаратами у пациентов
с LRRK2-ассоциированной БП и БП отличной этиологии (Пчелина и др., 2011б)

Пациенты с LRRK2-ассоциированной БП*

Пациенты с отсутствием мутаций в гене LRRK2*

Р

Хороший эффект терапии

7 из 8 (87,5 %)

35 из 42 (83,3)

0,87

Побочные эффекты

4 из 7 (57,1 %)

6 из 35 (17,1 %)

0,02

Дистонии

0

3 из 6

Дискинезии

2 из 4

2 из 6

Психопатология

2 из 4

0

* Все пациенты получали терапию препаратами Л-ДОФА более пяти лет.

При сопоставлении частот осложнений при приеме препаратов Л-ДОФА между группами сравнения (пациенты c положительным ответом на терапию
Л-ДОФА, принимающие препарат более пяти лет: 1) с мутацией G2019S и
2) с отсутствием мутаций в гене LRRK2) была выявлена повышенная частота побочных эффектов в группе с наследственной формой БП, обусловленной мутацией G2019S (OR 6,4, 95 % ДИ: 0,81–50,24, p < 0,02) (табл. 1). Повышенная частота Л-ДОФА-индуцированных дискинезий при LRRK2-ассоциированной БП была выявлена также в работах зарубежных авторов (Lesage et al., 2008; Nishioka et al., 2010). Можно заключить, что БП, обусловленная мутацией G2019S LRRK2, характеризуется повышенной частотой осложнений при проведении терапии Л-ДОФА-содержащими препаратами.


Генетические факторы риска развития БП и их влияние на возраст начала LRRK2-ассоциированной БП

Пенетрантность мутации G2019S LRRK2 не зависит от пола и составляет, по оценкам различных авторов, в возрасте до 59 лет 13–45 %, в возрасте до
69 лет – 21–85 % и в возрасте 79 лет – 74–100 % (Elbaz, 2008). Выявление генетических факторов, модифицирующих возраст начала LRRK2-ассоциированной БП позволит прогнозировать развитие заболевания у бессимптомных носителей мутаций в гене LRRK2 и имеет важное значение при проведении медико-генетического консультирования у таких пациентов.

В настоящее исследование по выявлению генетических факторов риска развития БП в отечественной популяции были включены наиболее значимые факторы риска развития БП (по результатам исследований по полногеномному анализу ассоциаций (GWAS)) (Li et al., 2012) – однонуклеотидный полиморфизм (ОНП) в генах SNCA (rs356219) и MAPT (rs1052553), а также варианты гена параоксоназы 1 (PON1), фермента, участвующего в детоксикации потенциальных нейротоксинов. При сопоставлении уровня активности параоксоназы 1 между носителями различных генотипов гена PON1 (n = 43) нами подтверждено влияние вариантов L54M и Q191R гена PON1 на активность параоксоназы 1 (Пчелина и др., 2011а), выявленное ранее (Ginsberg et al., 2009). Данные о частотах исследуемых ОНП в генах PON1, SNCA и MAPT в группе пациентов с БП и в контроле, полученные в настоящем исследовании, указаны в табл. 2. Полученное распределение генотипов в исследуемых группах соответствовало ожидаемому согласно равновесию Харди–Вайнберга.

Нами выявлена ассоциация с БП носительства аллеля M54 (rs854560) гена PON1, носительства аллеля G (rs356219) гена SNCA и генотипа AA (rs1052553) гена MAPT. Ассоциация различных вариантов ОНП генов SNCA и MAPT с БП была продемонстрирована в ряде ассоциативных исследований (Maragonjre
et al., 2006; Tobin et al., 2008; Шадрина, 2011). Ассоциация аллеля G (rs356219) гена SNCA и генотипа AA (rs1052553) гена MAPT с БП выявлена нами впервые для российской популяции. Ранее возрастание риска развития БП при наличии указанных вариантов генов SNCA и MAPT было продемонстрировано зарубежными авторами (Elbaz et al., 2011; Lill et al., 2012). В настоящее время ассоциация варианта М54 гена PON1 с повышенным риском развития БП, выявленная нами впервые в 2001 году (Akhmedova (Pchelina) et al., 2001), подтверждена в целом ряде исследований (Zintzaras et al., 2004). Наряду с генотипами на риск развития БП оказывает также снижение активности фермента параоксоназы 1 в плазме крови (Benmoyal-Segal et al., 2005; Manthripragada et al., 2010).


Таблица 2

Частоты генотипов генов-кандидатов предрасположенности к БП
в группе пациентов с БП и в контроле

Ген, ОНП,

N (БП/контроль)

БП, %

Контроль, %

P

АА

АВ

ВВ

АА

АВ

ВВ

SNCA A/G (rs356219)

224/308

38,8

47,8

13,4

50

40,9

9,1

*

MAPT A/G (rs1052553) 211/260

79,2

18,0

2,8

69,2

28,9

1,9

**

PON1 Q191R (rs 662)

117/207

60,7

34,2

5,1

51,7

40,6

7,7

НД

PON1 L54M (rs854560) 117/207

30,8

52,1

17,1

49,3

38,6

12,1

***

* OR(GG +AG vs. AA) = 1,6 [95 %CI:1.21–.10], 2 = 6,1, df = 1, p = 0,01.

** OR(AA vs AG + GG) = 1,7 [95 %CI:1.58–1.82], 2 = 5,9, df = 1, p = 0,01.

*** OR(MM + ML vs. LL) = 2,2[95 %CI:1.52–3.14], 2 = 10,5, df = 1, p = 0,001.

A обозначает наиболее распространенный аллель, В – редкий аллель, АА – гомозигота по наиболее распространенному аллелю, АВ – гетерозигота, ВВ – гомозигота по редкому аллелю. НД – недостоверно.

При выявлении генетических факторов, влияющих на возраст начала LRRK2-ассоциированной БП, пациенты с мутациями в гене LRRK2 были разделены на группы в зависимости от возраста начала заболевания (дебют до 60 лет (n = 5) и после 60 лет (n = 8)). В исследование были включены только факторы риска развития БП, значимость которых была подтверждена нами для популяции Северо-Западного региона России, а именно: ОНП генов SNCA (rs356219), MAPT (rs1052553), PON1 (M54L, rs854560). Также было оценено влияние активности фермента параоксоназы 1, кодируемого геном PON1 (Пчелина и др., 2011а). Достоверных различий в распределении исследуемых маркеров в группах сравнения не выявлено. Таким образом, показано, что варианты генов SNCA (rs356219, аллель G), MAPT (rs1052553, генотип АА), PON1 (M54L, rs854560, аллель M) повышают риск развития БП в популяции Северо-Западного региона России. Указанные генетические варианты, а также активность параоксоназы 1 не оказывают влияния на возраст начала LRRK2-ассоциированной БП.

Ген PARK2

В исследование по поиску мутаций в гене PARK2 было включено
70 пробандов с началом БП в возрасте до 50 лет (средний возраст начала заболевания ± стандартное отклонение: 42,6 ± 7,4, диапазон возраста начала заболевания 19–0 лет, из них 55 (78,6 %) пациентов имели возраст начала заболевания от 40 до 50 лет). Проведена оценка гомозиготного носительства делеций экзонов методом мультиплексной ПЦР, гетерозиготного носительства делеций/мультипликаций экзонов методом «дозы гена» на основе количественной ПЦР в режиме реального времени с использованием зондов TaqMan, а также поиск ОНП в кодирующей области гена методом SSCP-анализа и секвенирования. Разработанные нами праймеры и зонды TaqMan для проведения анализа «дозы-гена» на 11 экзонов (экзоны 2-12) гена PARK2 позволили проводить совместную амплификацию исследуемого и референсного генов в одной пробирке. В качестве референсного гена был использован однокопийный ген человека бета-глобин (ген HBB). Исследования на приборе ABI Prism 7000 (Applied Biosystems, США) с построением стандартной кривой для каждого экзона гена PARK2 и референсного гена позволяют вычислять исходную концентрацию «дозу» анализируемого образца. Значение отношения концентрации образца, полученное с использованием зонда для соответствующего экзона, нормированное на показатели, полученные для референс гена, интерпретировалась следующим образом: 0,4–0,6 – гетерозиготная делеция, 0,8–1,2 – норма (отсутствие делеции/мультипликации соответствующего экзона, 1,5 и более – гетерозиготная мультипликация экзона). Метод «дозы гена» на основе количественной ПЦР в режиме реального времени для диагностики гетерозиготного носительства делеций экзонов гена PARK2 был отработан на контрольных образцах с делецией 3 и 4 экзонов гена PARK2 в гетерозиготном состоянии трех пациентов с аутосомно-рецессивным ювенильным паркинсонизмом (AR-JP), предоставленных нам проф. С.Н. Иллариошкиным (НЦ Неврология, Москва) (Illarioshkin et al.,  2003; Shadrina
et al., 2007). В анализируемой выборке пациентов с началом БП до 50 лет из 70 человек молекулярные изменения в гене PARK2 были выявлены у 8 пациентов (табл. 3) (Иванова и др., 2005; Пчелина и др., 2012). У пациента PD39 была обнаружена миссенс-мутация С1101Т в экзоне 9 гена PARK2, сцепленная с делецией пяти нуклеотидов в интроне 8 (от –21 до –17), приводящая к замене аргинина в 334 положении белка на цистеин (R334C) в одном из функциональных доменов паркина (IRB домен).

Таблица 3

Выявленные молекулярные изменения в гене PARK2 у пациентов с БП
с началом заболевания до 50 лет (Пчелина и др., 2012б)

Пациент

Пол

Изменения в ДНК

Название мутации

Возраст/

возраст начала

Симптомы

Ответ на терапию

Л-ДОФА

1

PD39

муж.

С1101Т

R334C

59/43

А.Р.Т.

плохой

2

PD84

жен.

G821C

T240T

53/42

Т.

не лечен

3

PD66

жен.

G601A

S167N

66/50

А.Р.Т.

не лечен

4

PD90

жен.

G601A

S167N

49/46

А.Р.Т.

не лечен

5

PD17

муж.

del ex3

del ex3

65/32

А.Р.Т.

хороший

6

PD73

жен.

del ex4, ex9, G601A

del ex4, ex9, S167N

55/50

А.Т.

умеренный

7

PD97

жен.

del ex8

del ex8

47/44

А.Р.Т.

хороший

8

PD101

жен.

del ex 7

del ex 7

79/45

Т

не лечен

Примечание: Т. – тремор, А. – акинезия (брадикинезия), Р. – мышечная ригидность.

Известно, что мутации в гене PARK2 приводят к развитию аутосомно-рецессивного ювенильного паркинсонизма (AR-JP). Ранее выявленная нами мутация была описана в гомозиготном состоянии у пациентов c AR-JP и не обнаружена в контрольной группе (Lucking et al., 2000). Таким образом, данную мутацию можно рассматривать как патогенную, однако в нашем случае она была выявлена в гетерозиготном состоянии, во втором аллеле мутаций не выявлено. У трех пациентов выявлена однонуклеотидная замена G601A, приводящая к замене серина в 167 положении на аспарагин (S167N). Частота мутации в анализируемой выборке составила 4,2 % (3/70). Данный вариант был описан ранее. В настоящее время считается, что мутация S167N является полиморфным вариантом гена PARK2 и не рассматривается как функционально значимая, а носительство аллеля A601 не повышает риск развития спорадических форм БП (McInerney et al., 2003). По данным зарубежных авторов, частота этого ОНП у пациентов с БП и в контрольной группе не отличается и составляет около 4,1 % (Lucking et al., 2003; Kay et al., 2010). У одного пациента выявлен ОНП G821C, не приводящий к аминокислотной замене (T240T). Нами выявлено 4 пациента с делециями различных экзонов гена PARK2. У трех делеции различных экзонов выявлены в гетерозиготном состоянии. Отсутствие родственников пациента PD73 (делеции экзонов 4 и 9) не позволяет в рамках данного исследования установить аллельную локализацию делеций. Обнаруженные нами делеции экзонов гена PARK2 приводят к сдвигу рамки считывания и образованию укороченного белка. Очевидно, в этом случае происходит потеря функциональной активности белка, так как в С-концевом домене находятся сайты связывания паркина (убиквитин-лигаза) с другим ферментом (убиквитин-конъюгирующий фермент) комплекса, осуществляющего убиквитин-зависимый протеолиз белков в клетке.

Частота мутаций в гене PARK2 в исследуемой выборке составила 7,1 % (исключены полиморфные варианты гена, а также ОНП, не приводящий к аминокислотной замене). У большинства пациентов мутаций во втором аллеле гена не обнаружено. Нужно отметить, что возраст начала большинства пациентов исследуемой выборки варьировал в диапазоне от 40 до 50 лет. Так же, как и в нашей выборке, гетерозиготное носительство мутаций гена PARK2 у пациентов с БП с началом заболевания старше 40 лет описано ранее (Hedrich
et al., 2002; Lassage et al., 2008; Clark et al., 2006). Такие случаи представляют сложность для клинической интерпретации, так как до настоящего времени нет однозначности в ответе о связи БП и гетерозиготного носительства мутаций в гене PARK2. Ряд авторов склоняются к мнению, что гетерозиготное носительство мутаций в гене PARK2 может рассматриваться как фактор риска развития БП и приводить к более позднему проявлению заболевания (Foroud
et al., 2003; Sun et al., 2006; Khan et al., 2005). Проведенное в 2010 году широкомасштабное исследование по оценке частоты гетерозиготного носительства мутаций в гене PARK2 среди пациентов с БП и в контроле, включавшее несколько тысяч обследованных, различий не выявило (Kay et al., 2010). В сумме, полученные данные говорят о том, что гомозиготные мутации в гене PARK2 ассоциированы с развитием БП с ранним началом (ювенильные формы и начало до 30 лет), в то время как наличие мутаций в гетерозиготном состоянии не влияет на риск развития заболевания.

В настоящей работе впервые в России проведено исследование спектра мутаций в гене PARK2 у пациентов с БП со спорадической формой заболевания с ранним началом и показано, что он характеризуется разнообразием мутаций. Преимущественное выявление гетерозиготного носительства мутаций у пациентов со спорадической формой БП с началом заболевания в диапазоне от 40 до 50 лет затрудняет оценку клинической значимости выявляемых мутаций. Поскольку делеции и мультипликации отдельных экзонов гена PARK2 составляют не менее половины спектра выявляемых мутаций гена, разработка и совершенствование методов, позволяющих проводить их быструю и корректную детекцию, является крайне актуальной. Разработанный нами метод выявления делеций/мультипликаций отдельных экзонов гена PARK2 обеспечивает хорошую воспроизводимость результатов, удобен в исполнении, имеет достаточно невысокую стоимость и может быть применен для массового скрининга.

Ген SNCA

Поиск мультипликаций гена SNCA проводился у 58 пациентов с семейной формой БП с аутосомно-доминантным типом наследования методом «дозы гена» на основе количественной ПЦР в режиме реального времени с зондами TaqMan. Скрининг мультикопийности гена с использованием праймеров и зондов на 3 экзон гена показывал в одной пробе отношение количества ДНК для гена SNCA к референсному гену (ген HBB) в диапазоне от 1,4 до 1,6, что интерпретировалось как дупликация гена (в отличие от однокопийного гена – значения от 0,8 до 1,2).

Рис. 4. а) Родословная пациента с дупликацией гена SNCA. Указан возраст на момент обследования, в скобках – возраст начала заболевания; б) результаты анализа «дозы гена» для выявления мультикопийности гена SNCA (Пчелина и др., 2012б)

Для подтверждения результатов нами были разработаны праймеры и зонд TaqMan на 6 экзон гена SNCA. При проведении анализа «дозы гена» на 6 экзон гена получаемые значения составили 1,5–1,7, в отличие от пациентов с однокопийным геном SNCA. Таким образом, среди 58 пациентов с семейной формой БП нами выявлен один пациент с дупликацией гена SNCA (Пчелина и др., 2012б). Трипликации гена выявлено не было. Пациент с выявленной мутацией (мужчина, 48 лет) имеет акинетико-ригидно-треморную форму заболевания. Дебют заболевания с 38 лет. Ответ на терапию Л-ДОФА-содержащими препаратами положительный. Имеются выраженные осложнения от длительного приема данных препаратов в виде дискинезии. Со слов пациента, его бабушка по материнской линии имела дрожание конечностей и затруднения в ходьбе с 60 лет (клинически не подтвержденная БП). Интересно, что тяжесть заболевания коррелирует с числом копий гена SNCA. В отличие от трипликации, дупликация гена SNCA обладает неполной возрастзависимой пенетрантностью (Ibez et al., 2009) и может выявляться у пациентов со спорадической формой БП, что согласуется с отсутствием клинических симптомов заболевания у родителей пробанда в нашем исследовании.

Зарубежные исследования показали, что мультипликации гена SNCA являются более частой причиной развития наследственных форм БП, чем точковые мутации гена, и выявляются с частотой 1,5–1,8 % среди семейных форм БП в различных популяциях (Nishioka, 2006; Ibez et al., 2009). Анализ мультипликации гена SNCA у 61 пациента с семейной формой БП в Москве не выявил носителей мутации (Семенова и др., 2009). Суммируя полученные данные, можно сделать вывод о том, что дупликации и трипликации гена SNCA являются редкой причиной развития БП в России.

Ген GBA

Гомозиготное носительство мутаций в гене GBA приводит к развитию редкой патологии, относящейся к болезням обмена – болезни Гоше. Увеличение риска развития БП в 5-6 раз для гетерозиготных носителей мутаций в гене GBA показано для различных популяций (DePaolo et al., 2009). В ряде популяций в спектре мутаций гена GBA выявляются мажорные мутации – A1226G (N370S) и T1448C (L444P) (Velayati et al., 2010). Эти же мутации превалируют в спектре мутаций гена GBA среди пациентов с болезнью Гоше в России, составляя 45 и 23 % мутантных аллелей соответственно (Букина, 2005). В настоящем исследовании проведен скрининг мутаций L444P и N370S среди 330 пациентов с БП и 240 лиц контрольной группы. Полученные частоты указаны в табл. 4.

Нами выявлено 9 носителей мутаций гена GBA в гетерозиготном состоянии среди пациентов с БП (6 – мутации L444P и 3 – мутации N370S) и 1 носитель мутации L444P в контрольной группе (Emelyanov et al., 2011). OR развития БП для носителей мутаций L444P и N370S составил 6,7. В подгруппе пациентов с БП с ранним началом (начало заболевания до 50 лет включительно), а также среди пациентов с семейной формой БП была выявлена только мутация L444P. Риск развития семейных форм БП для носителей мутации L444P возрастал более чем в 7 раз, а риск развития БП с ранним началом – в 15 раз. В нашей выборке пациентов с БП мутация  L444P встречалась чаще, чем мутация N370S, что соответствовало результатам, полученным ранее в зарубежных исследованиях для популяций, отличных от популяции евреев ашкенази (Velayati et al., 2010).

Таблица 4

Частоты мутаций N370S и L444P у пациентов с БП и в контрольной группе (Emelyanov et al., 2011)

Пациенты с БП

(N = 330)

БП с началом заболевания

50 лет (N = 85)

Семейная форма БП

(N = 100)

Контрольная группа

(N = 240)

L444P

6 (1,8 %)

5 (5,9 %)

14,9 (2,9–77,0) p = 0,001*

3 (3,0 %)

7,4 (0,4–156,9) p = 0,044*

1 (0,4 %)

N370S

3 (0,9 %)

0

0

0

L444P+ N370S

9 (2,7 %)

6,7 (1,05–42,4) p = 0,038*

* Отношение шансов (95 % ДИ), p – значение достоверности.

Повышенный риск развития БП для носителей анализируемых мутаций в гетерозиготном состоянии был ранее выявлен в ряде популяций, включая Италию, Бразилию, Китай, а также среди евреев ашкенази (Aharon-Peretz et al., 2004; De Marco et al., 2008; Mata et al., 2008; Velayati et al., 2010). В ряде исследований детекция мутаций в гене GBA проводилась путем прямого секвенирования кодирующей области гена (Clark et al., 2007; Neumann et al., 2009; Bras et al., 2009). Во всех исследованиях, риск развития БП у носителей  мутаций в гене GBA возрастал примерно в 5 раз, что сопоставимо с 6-кратным увеличением риска развития БП, полученным нами для носителей мутаций гена GBA в настоящем исследовании. 

Клиническое течение БП, ассоциированной с мутациями в гене GBA, не отличалось от пациентов с БП с отсутствием мажорных мутаций в этом гене (также с отсутствием мутаций в гене LRRK2). В нашем исследовании частота мутации L444P была максимальна среди пациентов с началом заболевания до 50 лет. Риск развития БП с началом до 50 лет у носителей мутации L444P возрастает в 15 (!) раз. Интересно, что мутация N370S выявлена нами только у пациентов с началом заболевания в возрасте старше 50 лет. Возможно, это объясняется тем, что при аминокислотной замене N370S остаточная активность фермента глюкоцереброзидазы выше, благодаря чему этот вариант ассоциирован с мягким течением заболевания у пациентов с болезнью Гоше, в то время как вариант L444P в гомозиготном состоянии ассоциирован с тяжелой неврологической формой заболевания (Gupta et al., 2011).


Алгоритм проведения ДНК-диагностики наследственных форм БП

Настоящее исследование является одним из самых больших по объему проведенных на сегодня исследований по выявлению генетических основ развития наследственных форм БП в России. В исследование включено два гена аутосомно-доминантных форм БП (гены SNCA и LRRK2), ген аутосомно- рецессивной БП с ранним началом (ген PARK2), а также ген высокого риска развития БП – ген GBA. В ходе исследования собран банк ДНК, включающий образцы ДНК от 100 пробандов с наследственными формами БП.

Полученные нами данные дают основание предполагать, что гомозиготное носительство мутаций в гене PARK2 является редкой причиной развития спорадических случаев БП с ранним началом. Также редкой причиной развития семейных форм БП являются мультипликации гена SNCA. Исследование мутаций в этих генах при проведении ДНК-диагностики БП нецелесообразно. Нужно, однако, отметить, что в наше исследование были включены единичные пробанды с возрастом начала заболевания в интервале от 20 до 30 лет. Основываясь на данных зарубежных авторов, поиск мутаций в гене PARK2 следует включать в исследование при проведении ДНК-диагностики пациентам с ранним началом заболевания в возрасте до 30 лет (Klein, Djarmati, 2011). Мутации в гене PARK2 были ранее выявлены у отечественных пациентов с аутосомно-рецессивной ювенильной формой БП (Illarioshkin et al., 2003).















Рис. 5. Алгоритм молекулярно-генетического исследования с целью диагностики БП и проведения медико-генетического консультирования

Наиболее частой причиной развития БП в Северо-Западном регионе России являются мутации в гене LRRK2 (8 % всех случаев с семейной формой БП). При этом выявляется мажорная мутация G2019S (7 % всех случаев с семейной формой БП). В европейских странах распространенность G2019S-ассоциированной БП имеет тот же уровень и составляет 5 % (Giasson, Van Deerlin, 2008). Проведенное нами секвенирование кодирующей области гена LRRK2 показало крайне низкую частоту других мутаций гена LRRK2 среди пациентов с наследственными формами БП. Таким образом, учитывая широкое распространение мутации G2019S среди семейных форм БП в России, следует рекомендовать скрининг мутации G2019S LRRK2 среди пациентов с БП, сообщающих о положительном семейном анамнезе заболевания (рис. 5).

При проведении медико-генетического консультирования пациентов и их родственников (в том числе бессимптомных носителей мутации) следует принимать во внимание зависимую от возраста пенетрантность мутаций и выявленную в настоящем исследовании повышенную частоту осложнений при терапии препаратами Л-ДОФА. В настоящее время нет показаний по изменению схемы лечения пациента с диагнозом БП при выявлении у него мутации в гене LRRK2 (Healy et al., 2008). С другой стороны, относительная распространенность G2019S-ассоциированных форм БП среди семейных случаев заболевания (теоретическая частота данной формы БП в популяции составляет 5 случаев на 100 000 человек, что сравнимо с распространенностью другого  наследственного заболевания нервной системы – хореи Генгтингтона) впервые дает возможность исследования репрезентативных групп пациентов с однородной этиологией заболевания, что, несомненно, подчеркивает научную важность проведения ДНК-диагностики пациентам с семейной формой БП. Выделение групп риска развития БП дает неврологам шанс подбора терапии, способной отодвинуть клиническое проявления болезни. Рост числа пациентов с выявленной молекулярной этиологией (в том числе на доклинической стадии заболевания) будет способствовать развитию новых подходов к диагностике, профилактике и лечению БП.

В исследуемой выборке пациентов мутации в гене GBA распространены с частотой, сопоставимой с распространенностью мутации G2019S LRRK2 среди пациентов с семейной формой БП. В общей выборке пациентов суммарная частота мажорных мутаций гена GBA (L444P, N370S) составила 2,7 %, в то время как частота мутации L444P среди пациентов с началом заболевания до
50 лет практически достигала 7 %. Мутации в гене GBA являются значимым фактором риска развития БП во многих популяциях, повышая риск развития заболевания в 5-6 раз (Sidransky et al., 2009). В настоящем исследовании риск развития ранних форм БП у носителей мутации L444P возрастал в 15 раз! Учитывая высокие риски развития БП у носителей мутаций в гене GBA, следует рекомендовать включение скрининга мутаций в предлагаемую нами схему проведения молекулярно-генетических исследований с целью диагностики БП (рис. 5). Очевидно, что клиническое применение генетического тестирования БП поднимает ряд этических вопросов.

В настоящее время БП остается неизлечимым заболеванием. В число возможных негативных последствий генетического скрининга входят: психологический стресс, вызванный информацией, которую нельзя использовать для определенного личного выбора, трудно понять и интерпретировать; чрезмерное давление на личный выбор со стороны общества, врачей, членов семьи; неправомерное использование информации и дискриминация на основании результатов теста при использовании данных третьими сторонами, например работодателями. При проведении генетического консультирования и скрининга следует придерживаться ключевых определенных принципов медико-генетического консультирования (Ижевская, 2006).

Молекулярные характеристики лимфоцитов периферической крови пациентов с мутациями в генах LRRK2 и GBA

Уровень альфа-синуклеина лимфоцитов периферической крови
у пациентов с LRRK2-ассоциированной БП

Современные представления о нейроиммунных взаимодействиях дают возможность предположить, что лимфоциты периферической крови могут отражать нарушения обменных процессов при нейродегенеративных заболеваниях, в частности благодаря схожести путей синтеза и обмена дофамина (Cosentino et al., 1999; Marazziti et al., 2008). Простота получения биоматериала способствует росту исследований, использующих  лимфоциты периферической крови в качестве объекта исследования при изучении механизмов патогенеза нейродегенеративных заболеваний.

В настоящее время нет полного представления о физиологической роли белков, аномальная работа которых приводит к развитию наследственных форм БП. Остается также неизвестным, оказывают ли влияние мутации в генах наследственных форм БП на метаболизм альфа-синуклеина и индукцию апоптоза.

Исследование уровня мРНК гена SNCA и уровня белка альфа-синуклеина лимфоцитов периферической крови проведено в трех группах: 1) пациенты с мутациями в гене LRRK2 (БП-LRRK2); 2) пациенты со спорадической формой БП (сБП); 3) контрольная группа (контроль). Все исследуемые группы были сопоставимы по возрасту и полу. В группе пациентов со сБП были исключены мутации в гене LRRK2 и мультипликации гена SNCA. Группы  БП-LRRK2 и сБП не отличались по количеству пациентов, принимающих препараты
Л-ДОФА.

Уровень мРНК гена SNCA определяли в лимфоцитах периферической крови 7 пациентов с LRRK2-ассоциированной БП (6 – с мутацией G2019S, 1 –
c мутацией V1613A), 15 пациентов со сБП и 15 индивидуумов контрольной группы методом количественной ПЦР в режиме реального времени с зондами TaqMan. Различий в уровне экспрессии гена SNCA между группами не выявлено. Также различий не было выявлено при исследовании отдельно пациентов с мутацией G2019S. Для пациентов со сБП в ряде предыдущих исследований также не выявлено различий в уровне мРНК гена SNCA по сравнению с контролем (Tan et al., 2005; Fuchs et al., 2008).

Уровень белка альфа-синуклеина лимфоцитов периферической крови был определен у 8 пациентов с LRRK2-ассоциированной формой БП (6 – с мутацией G2019S, 2 – c мутацией V1613A), у 34 пациентов со сБП и у 23 лиц контрольной группы методом вестерн-блоттинга. На блотах наблюдали одну зону, соответствующую мономерному белку альфа-синуклеину (рис. 6). Нами выявлено достоверное снижение альфа-синуклеина лимфоцитов периферической крови в группе пациентов с БП-LRRK2, а также в группе пациентов с мутацией G2019S по сравнению как с группой со сБП, так и с контролем (рис. 7). При этом значения среднего уровня белка между группами сБП и контроля не отличались (Пчелина и др., 2010).

Рис. 6. Результат вестерн-блоттинга: 1 – носитель мутации G6055A (G2019S); 2 – пациент со сБП; 3 – индивидуум контрольной группы; 4 – рекомбинантный белок альфа-синуклеин (Пчелина и др., 2010)

Рис. 7. Относительный уровень альфа-синуклеина лимфоцитов периферической крови в исследуемых группах: БП-LRRK2 – пациенты с LRRK2-ассоциированной БП (n = 8), G2019S – пациенты с мутацией G6055A (G2019S) (n = 6), сБП – пациенты со спорадической БП (n = 34) и контрольная группа (n = 23): *р = 0,03 при сравнении со сБП, р = 0,01 при сравнении с контролем; **р = 0,02 при сравнении со сБП, р = 0,03 при сравнении с контролем (ось абсцисс – исследуемые группы; ось ординат – относительное среднее количество белка (о.е.)) (Пчелина и др., 2010)

За последние семь лет проведен ряд исследований по оценке возможности использования уровня периферического альфа-синуклеина в качестве прогностического маркера развития БП (Eller, Williams, 2011). В этой связи предпринимались попытки сопоставления уровня альфа-синуклеина клеток крови и физиологических жидкостей (СМЖ, плазма) в группах пациентов со
сБП и контроле. Аналогично полученным нами данным ряд авторов отмечал вариабельность уровня альфа-синуклеина клеток крови и отсутствие различий в уровне мономерного альфа-синуклеина между пациентами со сБП и контрольной группой (Michell et al., 2005; Fuchs et al., 2008; Brighina et al., 2010).

Нами впервые исследован уровень альфа-синуклеина у пациентов с мутациями в гене LRRK2 и показано снижение альфа-синуклеина лимфоцитов крови у данных пациентов на фоне неизмененной экспрессии гена SNCA по сравнению как с группой пациентов со сБП, так и с контрольной группой (Пчелина, 2011а). В том числе аналогичные результаты получены нами для пациентов с наиболее часто выявляемой мутацией G2019S. Ранее показана способность белка LRRK2 регулировать транскрипцию гена SNCA (Carballo-Carbajal et al., 2010). Выявленное нами снижение уровня альфа-синуклеина у пациентов с мутациями в гене LRRK2 нельзя объяснить влиянием LRRK2 на транскрипцию гена SNCA, поскольку мы не наблюдали снижения уровня мРНК гена SNCA у пациентов с LRRK2-ассоциированной БП. Полученные результаты скорее позволяют предположить изменения на посттрансляционном уровне.

LRRK2 является мультидоменной протеинкиназой. В ряде исследований показано, что мутация G2019S, локализованная в киназном домене LRRK2, повышает киназную активность LRRK2 (Smith et al., 2006, Jaleel et al., 2007). В одном исследовании продемонстрировано фосфорилирование рекомбинантного альфа-синуклеина лизатом клеток с гиперэкспрессией гена LRRK2 (Qing et al., 2009), в то время как данных о прямом участии LRRK2 в фосфорилировании альфа-синуклеина не получено. Нельзя, однако, исключить накопление фосфорилированных форм альфа-синуклеина или его агрегатов у пациентов с мутациями в гене LRRK2. Суммируя результаты зарубежных исследований и настоящей работы, можно предположить, что уровень мономерного альфа-синуклеина лимфоцитов периферической крови зависит от этиологии заболевания и не может быть использован как прогностический маркер развития БП.


Апоптоз лимфоцитов периферической крови у пациентов с БП, ассоциированной с мутациями в генах LRRK2 и GBA

С целью оценки апоптоза лимфоцитов периферической крови в группах пациентов нами был определен уровень спонтанного и индуцированного
(10 ммоль 2-дезокси-D-рибоза (dRib)) апоптоза, а также маркеров апоптоза (уровень мРНК генов FAS и BCL2). Уровень спонтанного и индуцированного апоптоза лимфоцитов периферической крови определяли у четырех пациентов с мутациями в гене LRRK2 (группа БП-LRRK2: 3 пациента с мутацией G2019S, 1 – с мутацией V1613A), у 2 пациентов с мутациями в гене GBA (БП-GBA:
1 – с мутацией L444P, 1 – с мутацией N370S), у 9 пациентов со спорадической формой БП (сБП) и в контрольной группе, состоящей из 9 человек с отсутствием неврологических заболеваний. Группа пациентов с различными формами БП не различались по доле пациентов, принимающих препараты
Л-ДОФА. Оценку апоптоза проводили на проточном цитометре путем двойного окрашивания клеток на аннексин V - FITC и пропидиум иодидом через 1, 24 и 48 часов инкубации лимфоцитов. У лиц со спорадической формой БП были исключено наличие наиболее распространенных мутаций в генах LRRK2 и GBA (мутации G2019S, R1441C/G/H, I2020T, I2012T, V1613A и L444P, N370S соответственно), а также мультипликации гена SNCA.

При оценке спонтанного апоптоза нами выявлено достоверное увеличение количества лимфоцитов, вошедших в апоптоз, во всех исследуемых группах пациентов с БП по сравнению с контролем (табл. 5).


Таблица 5 

Уровень спонтанного апоптоза лимфоцитов периферической крови
в исследуемых группах (Усенко и др., 2012)

Группа

(N)

Уровень апоптоза (%), Р*

24ч

48 ч

БП-LRRK2

(n = 4)

6,2 ± 4,5

9,9 ± 3,3

р = 0,02

10,3 ± 3,1

p = 0,03

БП-GBA

(n = 2)

10,5 ± 2,4

р = 0,03

7,1 ± 3,7

9,0 ± 0,6

сБП

(n = 9)

4,4 ± 2,4

8,9 ± 3,1

P = 0,01

8,4 ± 2,9

Контроль (n = 9)

3,3 ± 2,0

4,8 ± 2,4

6,4 ± 3,3

* Указан процент клеток, находящихся на ранних и поздних стадиях апоптоза
от общего количества клеток; р – достоверность отличий при сравнении с контролем.

У пациентов с мутациями в гене GBA усиление спонтанного апоптоза наблюдалось через 1 час, в группе пациентов с мутациями в гене LRRK2 – через 24 и 48 часов. После 24 часов инкубации лимфоцитов по сравнению с контролем нами выявлено достоверное повышение уровня спонтанного апоптоза также в группе сБП (Пчелина и др., 2012).

Рис. 8. Пример цитограмм спонтанного апоптоза лимфоцитов периферической крови через 24 часа инкубации: а) пациент с мутацией G2019S LRRK2; б) контроль. Правый нижний квадрат – клетки, находящиеся на ранних стадиях апоптоза (Annexin-V+ /PI-). Правый верхний квадрат – поздний апоптоз (Annexin-V+ /PI+) (Усенко и др., 2012)

В качестве примера на рис. 8 представлены цитограммы, полученные при исследовании спонтанного апоптоза лимфоцитов пациента с мутацией G2019S LRRK2 и индивидуума контрольной группы.

В нашем эксперименте уровень индуцированного апоптоза лимфоцитов периферической крови достоверно возрастал по всех исследованных группах по сравнению с уровнем спонтанного апоптоза (при сравнении с уровнем спонтанного апоптоза через 48 часов культивирования лимфоцитов в стандартных условиях) (p < 0,05). Однако степень индукции была различной. Уровень апоптоза возрастал: в группе БП-LRRK2 – в 3,1 раза, в группе БП-GBA – в 2,9 раза, в группе сБП – в 4,9 раза и в контрольной группе – в 6,2 раза. Таким образом, лимфоциты пациентов с наследственными формами БП (мутации в генах LRRK2 и GBA) проявляли наименьший ответ на индукцию апоптоза. При этом достоверных отличий между группами в уровне индуцированного апоптоза не наблюдали. 

Известно, что апоптоз индуцируется преимущественно через внешний (рецепторный) и внутренний (митохондриальный) пути. С целью выявления преимущественного пути активации апоптоза при наличии мутации в гене LRRK2 нами проведена оценка уровня экспрессии генов наиболее важных регуляторов апоптоза (поверхностный рецептор Fas (CD95, APO-1) и ингибитор апоптоза белка Bcl-2) у пациентов с LRRK2-ассоциированной БП. Рецептор Fas является поверхностным белком, индуцирующим гибель клеток путем связывания Fas с Fas-лигандом и активации рецепторного пути апоптоза. Bcl-2 регулирует клеточную смерть, контролируя проницаемость митохондриальной мембраны, предотвращая высвобождение цитохрома С из митохондрий и ингибируя митохондриальный путь апоптоза.

Уровень мРНК генов FAS и BCL2 был оценен в группе пациентов с мутациями в гене LRRK2 (БП-LRRK2) (5 пациентов с мутацией G2019S, 1 – с мутацией V1613A), у 6 пациентов со спорадической БП (сБП) и у 10 индивидуумов контрольной группы (контроль 1). Длительное наблюдение пациентов с LRRK2-ассоциированной БП в СПбГМУ им. акад. И. П. Павлова позволило осуществить повторный забор периферической крови у тех же пациентов с мутациями в гене LRRK2 (3 пациента с мутацией G2019S, 1 – с мутацией V1613A) и оценить  уровень мРНК гена FAS у носителей мутаций гена LRRK2 c интервалом в три года. В исследования вошла вновь сформированная контрольная группа (контроль 2), состоящая из 9 человек. Все исследуемые группы были сопоставимы по возрасту и полу. Исследования, проведенные в 2007 году, выявили повышение уровня мРНК гена FAS лимфоцитов периферической крови в группе БП-LRRK2 по сравнению как с группой сБП, так и с контрольной группой (рис. 9а). При этом изменений в уровне мРНК гена BCL2 между исследуемыми группами не наблюдалось. Повторный забор периферической венозной крови у тех же пациентов через три года и повторное измерение уровня мРНК гена FAS выявило достоверное увеличение уровня мРНК гена FAS у пациентов с LRRK2-ассоциированной БП по сравнению с контролем (рис. 9б). Таким образом, нами выявлено стабильное увеличение экспрессии гена FAS у пациентов с LRRK2-ассоциированной БП (Усенко и др., 2012).

Нами впервые проведено исследование апоптоза лимфоцитов крови у пациентов с мутациями в генах LRRK2 и GBA. Ранее повышенный апоптоз лимфоцитов был выявлен у пациентов с мутациями в гене SNCA (Battisti C.
et al., 2007). В цитируемое исследование было включено два сибса с мутацией А53Т, в группу сравнения входило пять человек с отсутствием неврологических заболеваний. Достоверные различия в количестве клеток, вошедших в апоптоз, между пациентами и контрольной группой наблюдались через 24, 48 и 72 часа при инкубации лимфоцитов как в присутствии индуктора апоптоза (10 ммоль dRib), так и без него.


Рис. 9. Уровень мРНК гена FAS лимфоцитов периферической крови в исследуемых группах: а) исследования 2007 года; б) исследования 2010 года (ось абсцисс – исследуемые группы; ось ординат – относительное среднее количество мРНК гена FAS (о.е.)) (Усенко и др., 2012)

При этом интересно наблюдение авторов о том, что индукция апоптоза происходила значительно сильнее в контроле, чем у пациентов с мутацией в гене SNCA, что полностью согласуется с полученными нами данными о менее выраженной индукции апоптоза у пациентов с мутациями в генах LRRK2 и GBA. Суммируя полученные результаты, можно сделать вывод о том, что пациенты с БП, обусловленной мутациями в генах SNCA и LRRK2, имеют повышенный уровень спонтанного апоптоза лимфоцитов, но большую «сопротивляемость» окислительному стрессу, вызванному присутствием
2-дезокси-D-рибозы.

Учитывая наблюдаемый нами повышенный уровень экспрессии гена FAS (при отсутствии изменений в экспрессии гена BCL2) и повышенный спонтанный апоптоз лимфоцитов у пациентов с LRRK2-ассоциированной формой БП, можно предположить, что мутации в гене LRRK2 приводят к предпочтительной активации внешнего пути апоптоза. Механизм влияния мутантной формы LRRK2 на жизнедеятельность и гибель клеток остается малоизученным. Изучение функций LRRK2 осложняется отсутствием представлений о физиологических субстатах этой киназы. В экспериментах
in vitro было показано, что экспрессия мутантной LRRK2 (мутация G2019S) вызывает индукцию апоптоза и гибель клеток (Smith et al., 2006). Позднее, также в исследовании in vitro, было продемонстрировано взаимодействие LRRK2 с белком FADD (Fas-associated death domain), приводящее к активации внешнего пути апоптоза (Ho et al., 2009).

Изменение маркеров апоптоза неоднократно выявлялось в лимфоцитах периферической крови у пациентов со спорадической формой БП. Так, в различных исследованиях было выявлено снижение уровня BCL-2, увеличение FAS, возрастание уровня активных каспаз 3, 8 и 9 (Blandini et al., 2003; Kim
et al., 2004). В настоящем исследовании нами получены данные об усилении спонтанного апоптоза лимфоцитов периферической крови у пациентов со спорадической формой БП по сравнению с контролем. Ранее аналогичные результаты получены в работах отечественных и зарубежных исследователей (Calopa et al., 2010; Внуков и др., 2011). Полученные нами результаты, а также данные зарубежных исследователей, свидетельствуют об усилении апоптоза лимфоцитов периферической крови при БП. Как показано в настоящем исследовании, повышенный спонтанный апоптоз лимфоцитов наблюдается при различных формах БП, т. е. не зависит от этиологии заболевания. Предполагается, что выявляемые изменения  могут отражать индукцию апоптоза в нейронах мозга. Поскольку изменение уровня апоптоза лимфоцитов крови может наблюдаться при различных заболеваниях (Григорьев и др., 2003; Варга, 2007; Rosen, Casciola-Rosen, 1999; Salmon, Gordon, 1999; Friedlander, 2003), повышение апоптоза лимфоцитов не может являться селективным маркером БП.


Заключение

Настоящее исследование направлено на изучение молекулярно-генетических основ наследственных форм БП и выявление особенностей их патогенеза. В работе была изучена частота мутаций генов наследственных форм БП (гены PARK2, SNCA и LRRK2), а также гена высокого риска развития БП, гена GBA, среди пациентов с БП Северо-Западного региона России и предложен алгоритм проведения ДНК-диагностики БП и последующего медико-генетического консультирования. Выделение групп высокого риска развития БП дает неврологам шанс подбора терапии, способной отодвинуть клинические проявления болезни, а также будет способствовать развитию новых подходов к диагностике заболевания. С другой стороны, относительная распространенность БП, ассоциированной с мутациями в генах LRRK2 и GBA, впервые дает возможность исследования репрезентативных групп пациентов с однородной этиологией заболевания, что, несомненно, подчеркивает научную важность проведения ДНК-диагностики пациентам с семейной формой БП. Выявленные нами нарушения в лимфоцитах крови у пациентов с LRRK2-ассоциированной БП могут отражать нарушение обменных процессов при данной форме заболевания.

Выводы

  1. Частота мутаций в гене LRRK2 среди семейных форм болезни Паркинсона в Северо-Западном регионе России составляет 8 %. В спектре мутаций гена LRRK2 преобладает мутация G6055A (G2019S) (85,5 % аллелей). Впервые выявленная мутация V1613A приводит к болезни Паркинсона с преобладающим тремором. Наличие мутации G6055A (G2019S) в гене LRRK2 характеризуется высокой частотой осложнений при терапии Л-ДОФА-содержащими препаратами в виде дистоний, дискинезий и психопатологии.
  2. Мутации в гене GBA (L444P и N370S) являются факторами высокого риска развития болезни Паркинсона. Наибольший эффект оказывает мутация L444P на риск развития болезни Паркинсона с началом до 50 лет.
  3. Спектр мутаций гена PARK2 у пациентов с началом болезни Паркинсона в возрасте до 50 лет характеризуется уникальностью вариантов. Мутации выявляются преимущественно в гетерозиготном состоянии, что затрудняет оценку их клинической значимости.
  4. Дупликации гена SNCA являются редкой причиной развития семейных форм болезни Паркинсона в Северо-Западном регионе России.
  5. Варианты генов SNCA (аллель G rs356219), MAPT (генотип AA rs1052553), PON1 (аллель M54, rs854560) ассоциированы с риском развития БП в Северо-Западном регионе России. Указанные варианты, а также активность параоксоназы 1 не влияют на возраст начала LRRK2-ассоциированной болезни Паркинсона.
  6. Болезнь Паркинсона, обусловленная мутациями в гене LRRK2,  характеризуется снижением уровня белка альфа-синуклеина лимфоцитов периферической крови по сравнению со спорадической формой заболевания и лицами без неврологических заболеваний при отсутствии изменений уровня мРНК гена SNCA.
  7. Повышение уровня спонтанного апоптоза является общей характеристикой лимфоцитов периферической крови пациентов с болезнью Паркинсона и выявляется как у пациентов с болезнью Паркинсона, ассоциированной с мутациями в генах LRRK2 и GBA, так и у пациентов со спорадической формой заболевания. В лимфоцитах крови пациентов с LRRK2-ассоциированной болезнью Паркинсона наблюдается стабильное повышение экспрессии гена FAS.
  8. Предлагаемый алгоритм молекулярно-генетического исследования позволяет проводить молекулярную диагностику наследственных форм болезни Паркинсона. Выявленные особенности клинического течения болезни Паркинсона, ассоциированной с мутациями в генах LRRK2 и GBA, следует учитывать при проведении медико-генетического консультирования пациентов.








Практические рекомендации

1. Для выявления наследственной аутосомно-доминантной формы болезни Паркинсона показано тестирование мутации G2019S LRRK2 у пациентов с семейной формой заболевания в качестве дополнительного диагностического теста. Молекулярно-генетическое обследование родственников пациентов с выявленной мутацией позволит выявить больных с болезнью Паркинсона на предклинической стадии заболевания.

2. При проведении медико-генетического консультирования носителей мутации G2019S LRRK2 следует принимать во внимание зависимую от возраста пациента пенетрантность этой мутации, а также повышенный риск развития осложнений при проведении терапии Л-ДОФА.

3. Для выявления больных с высоким риском развития болезни Паркинсона целесообразно проводить скрининг мажорных мутаций в гене GBA (L444P и N370S) среди пациентов с различными формами заболевания (семейные и спорадические). При выявлении мутации в гене GBA у пациента рекомендовано молекулярно-генетическое обследование родственников пациента.

4. При проведении медико-генетического консультирования у носителей мутаций в гене GBA следует учитывать большой риск развития болезни Паркинсона в возрасте до 50 лет при наличии мутации L444P.

Список публикаций по теме диссертации

Монографии, главы в монографиях

  1. Горбунова В. Н., Пчелина С. Н., Шварцман А. Л. Введение в молекулярную медицину. СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2011. 214 с.
  2. Пчелина С. Н., Якимовский А. Ф., Горбунова В. Н. Болезнь Паркинсона, паркинсонизм. В кн.: Молекулярная неврология. – Т. П. / В. Н. Горбуно-ва, Е. А. Савельева-Васильева, В. В. Красильников. СПб.: Интер-медика, 2002. С. 111–150.
  3. Пчелина С. Н. Болезнь Паркинсона, обусловленная мутациями в гене лейцинбогатой киназы 2: распространенность, диагностика, патогенез.
    В кн.: Нейродегенеративные заболевания. Фундаментальные и при-кладные аспекты / под ред. акад. М. В. Угрюмова. М.: «Наука», 2010.
    С. 153–162.
  4. Пчелина С. Н., Усенко Т. С., Боганькова Н. А., Якимовский А. Ф., Емельянов А. К., Дроздова А. С., Вавилова Т. В., Шварцман А. Л. Механизм клеточной гибели при LRRK2-ассоциированной болезни Паркинсона. В кн.: Болезнь Паркинсона и расстройства движений. Руководство для врачей / под ред. С. Н. Иллариошкина, О. С. Левина.
    М.: ЗАО «Серебряные нити», 2011. С. 33–40.
  5. Якимовский А. Ф., Иванова О. Н., Емельянов А. К., Пчелина С. Н. Особенности клинического течения болезни Паркинсона, ассоцииро-ванной с мутациями в гене LRRK2. В кн.: Болезнь Паркинсона
    и расстройства движений. Руководство для врачей / под ред. С. Н. Илла-риошкина, О. С. Левина. М.: ЗАО «Серебряные нити», 2011. С. 20–32.


Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК МОН России

  1. Akhmedova (Pchelina) S., Yakimovsky A., Schwartz E. Paraoxonase 1  Polymorphism Met-Leu 54 Is Associated with Parkinson’s Disease // J. Neurol. Sci. 2001. V. 184. P. 179–182.
  2. Пчелина С. Н., Якимовский А. Ф., Шварц Е. И. Наследственные основы болезни Паркинсона // Медицинская генетика. 2003. Т. 9. С. 411–425.
  3. Иванова О. Н., Якимовский А. Ф., Пчелина С. Н. Молекулярно-генетический анализ ранних форм болезни Паркинсона // Ученые записки СПбГМУ им. акад. И. П. Павлова. 2005. Т. XII, № 4. С. 105–106.
  4. Пчелина С. Н., Иванова О. Н., Емельянов А. К., Якимовский А. Ф., Шварцман А. Л. Мутации в гене LRRK2 у больных с болезнью Паркинсона в России // Медицинская генетика. 2006. Т. 5, № 2. С. 48–51.
  5. Pchelina S. N., Yakimovskii A. F., Ivanova O. N.,  Emelianov A. K., Zakharchuk A. H., Schwarzman A. L. G2019S LRRK2 Mutation in Familial and Sporadic Parkinson’s Disease in Russia // Mov. Disord. 2006. V. 21, № 12.
    P. 2234–2236.
  6. Pchelina S. N., Yakimovskii A. F., Emelyanov A. K., Ivanova O. N., Schwarzman A. L., Singleton A. B. Screening for LRRK2 Mutations in Patients with Parkinson's Disease in Russia: Identification of a Novel LRRK2 Variant // Eur. J. Neurol. 2008. V. 5. P. 692–696.
  7. Пчелина С. Н., Емельянов А. К., Якимовский А. Ф., Миллер Д. В., Шабалина И. Г., Дроздова А. С., Шварцман А. Л. Сниженный уровень альфа-синуклеина в лейкоцитах периферической крови у пациентов с LRRK2-ассоциированной болезнью Паркинсона // Бюллетень эксперимен-тальной биологии и медицины. 2010. Т. 150, № 12. С. 619–621.
  8. Пчелина С. Н., Дроздова А. С., Мирошникова В. И., Родыгина Т. И., Емельянов А. К., Якимовский А. Ф., Шварцман А. Л. Влияние генотипов и активности параоксоназы 1 (PON1) на возраст начала LRRK2-ассоциированной болезни Паркинсона // Ученые записки СПбГМУ
    им. акад. И. П. Павлова. 2011а. Т. XVIII, № 3. С. 31–34.
  9. Пчелина С. Н., Иванова О. Н., Емельянов А. К., Якимовский А. Ф. Клиническое течение LRRK2-ассоциированной болезни Паркинсона // Журнал неврологии и психиатрии им. С. С. Корсакова. 2011б. Т. 111,
    № 12. C. 56–62.
  10. Emelyanov A., Boukina T., Yakimovskii A., Usenko T., Drosdova A., Zakharchuk A., Andoskin P., Dubina M., Schwarzman A., Pchelina S. Glucocerebrosidase gene mutations are Аssociated with Parkinson's disease in Russia // Mov. Disord. 2012. V. 1. P. 158–159.
  11. Пчелина С. Н. Альфа-синуклеин как биомаркер болезни Паркинсона // Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2011в. Т. 6.
    С. 46–51.
  12. Усенко Т. С., Емельянов А. К., Якимовский А. Ф., Боганькова Н. А., Вавилова Т. В., Шварцман А. Л., Пчелина С. Н. Апоптоз лимфоцитов периферической крови у пациентов с LRRK2-ассоциированной формой болезни Паркинсона // Цитология. 2012. Т. 54, № 1. C. 44–48.
  13. Пчелина С. Н., Усенко Т. С., Боганькова Н. А., Якимовский А. Ф., Емельянов А. К., Вавилова Т. В., Шварцман А. Л. Повышенный спонтанный апопотоз лимфоцитов у пациентов с болезнью Паркинсона // Медицинская иммунология. 2012а. Т. 14, № 1–2. C. 149–152.
  14. Пчелина С. Н., Емельянов А. К., Дроздова А. С., Якимовский А. Ф., Шварцман А. Л. Метод «дозы гена» на основе количественной ПЦР в реальном времени для выявления мультипликаций генов SNCA и PARK2 у пациентов с болезнью Паркинсона // Ученые записки СПбГМУ
    им. акад. И. П. Павлова. 2012б. Т. XIX, № 1. C. 82–86.


Статьи в других периодических изданиях, сборниках

  1. Пчелина С. Н., Иванова О. Н., Якимовский А. Ф., Шварцман А. Л. Болезнь Паркинсона: наследственные формы, молекулярная диагности-ка // Молекулярно-биологические технологии в медицинской практике:
    сб. науч. тр. / под общ. ред. А. Б. Масленникова. Новосибирск: Альфа Виста, 2005. Выпуск 8. С. 39–67.
  2. Пчелина С. Н., Ханина Н. М., Демина Е. П., Иванова О. Н., Якимов-
    ский А. Ф. Использование метода количественной ПЦР в реальном времени для поиска гетерозиготного носительства делеций/мульти-пликаций экзонов гена PARK2 у больных с болезнью Паркинсона // Молекулярно-биологические технологии в медицинской практике: сб. науч. тр. / под общ. ред. А. Б.  Масленникова. Новосибирск: Альфа Виста, 2006. Выпуск 9. С. 49–56.
  3. Пчелина С. Н. Болезнь Паркинсона: наследственные формы, молекулярные механизмы нейродегенерации // Молекулярная генетика, биофизика и медицина сегодня: сб. науч. тр. / под общ. ред.
    В. А. Ланцова. СПб: ПИЯФ РАН. 2007. Выпуск 2. С. 189–202.
  4. Пчелина С. Н., Иванова О. Н., Емельянов А. К., Якимовский А. Ф. Болезнь Паркинсона, обусловленная мутациями в гене LRRK2 // Молекулярно-биологические технологии в медицинской практике: сб. науч. тр. / под общ. ред. А. Б. Масленникова. Новосибирск: Альфа Виста. 2008. Выпуск 12. С. 191–204.
  5. Улитина А. С., Пчелина С. Н., Дубина М. В. Молекулярно-генетическое исследование в клинической практике: диагностические возможности и этические принципы метода // Клинико-лабораторный консилиум. 2009. Т. 2, № 27. С. 25–32.
  6. Пчелина С. Н. ДНК-диагностика болезни Паркинсона: пришло ли время? // Молекулярно-биологические технологии в медицинской практике: сб. науч. тр. / под общ. ред. А. Б. Масленникова. Новосибирск: Альфа Виста, 2009. Выпуск 13. С. 164–173.
  7. Емельянов А. К., Пчелина С. Н. Альфа-синуклеин и его роль в патогенезе болезни Паркинсона // Молекулярно-биологические технологии в медицинской практике: сб. науч. тр. / под общ. ред.
    А. Б. Масленникова. Новосибирск: АртЛайн, 2010. Выпуск 14. С. 65–81.
  8. Усенко Т. С., Боганькова Н. А., Пчелина С. Н. Использование метода окрашивания на аннексин V для оценки раннего апоптоза лимфоцитов у пациентов с LRRK2-ассоциированной болезнью Паркинсона // Молекулярно-биологические технологии в медицинской практике: сб. науч. тр. / под общ. ред. А. Б. Масленникова. Новосибирск: Альфа Виста, 2010. Выпуск 15. C. 44–55.





© 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.