Введение к работе
Актуальность проблемы
Характерной чертой современной медицины является интенсивное развитие молекулярно-генетических технологий, что позволило идентифицировать большое число новых генов наследственных заболеваний человека, внедрить методы ДНК-диагностики и разработать первые подходы к генной терапии наследственных болезней (Suhr S., Gage F., 1993; McKusick V., 1994; Rosenberg R., Iannaccone S., 1995; Karpati G. et al.. 1996).
Результатом широкого внедрения молекулярно-генетических методов исследований в неврологии стало картирование на разных хромосомах свыше 150 генов наследственных заболеваний нервной системы, а также идентификация мутантных генов при более чем 70 психоневрологических заболеваниях (McKusick Y. 1994. Harding А. 1994, Rosenberg R. 1996, Bird Т. 1995, Fishbeck K.H. 1994. Mcrette С. 1994, Иллариошкин С.Н. 1998). Разработка и внедрение косвенных и прямых методов определения мутаций у больных и лиц из группы риска, последующее изучение механизмов реализации мутаций на клеточном и биохимическом уровне, а также установление белковых продуктов соответствующих генов позволят разработать новые подходы к диагностике, эффективной терапии и профилактике наследственных болезней.
Торсионная дистопия (ТД), являющаяся объектом настоящего исследования, представляет собой тяжелое генетически гетерогенное наследственное заболевание нервной системы человека, характеризующееся своеобразными гиперкииезами, изменением мышечного тонуса с формированием патологических поз, прогрессирующим течением и глубокой инвалпдизацней больных (Давиденков СИ., 1932; Маркова Н.Д., 1973, 1975. 1998;FahnS., 1988).
Автор выражает глубокую признательность за консультативную помощь при выполнении работы руководителю отдела молекулярных основ генетики чалопека ИМГ РАН доктору биол. наук, профессору С.А. Ллмборской.
С клинической точки зрения принято выделять 2 основных варианта торсионной дистопии - ригидную, дофа-зависимую дистопию (ДЗД), характеризующуюся высокой чувствительностью к малым дозам препаратов L-ДОФА (биологического предшественника нейромедиатора дофамина), и гиперкинетическую-дистоническую, дофа-независимую дистопию (ДНЗД), при которой L-ДОФА терапия не эффективна (Ткачев Р.А. и Маркова Е.Д., 1972; Маркова Е.Д., 1973, 1975; Segawa М. et al., 1971; Nygaard T.G. et al., 1988). Указанные формы ТД отличаются как по характеру неврологического синдрома, так и по основным нейрохимическим нарушениям, лежащим в основе патогенеза болезни (Rajput А.Н. et al., 1994; Nygaard T.G., 1995; Маркова Е.Д., 1989; Бархатова В.П., 1978). Выявление такого четкого фенотипического полиморфизма ТД требовало молекулярно-генетического исследования для подтверждения (или отрицания) ее генетической гетерогенности.
Картирование и идентификация основного гена ДЗД (GCH-I) в хромосомном локусе 14q22 (Nygaard T.G. et al., 1993; Ichinose H. et al., 1994), кодирующего синтез фермента ГТФ-циклогидролаза I, и выявление в нем ряда различных мутаций (Ichinose et al., 1994; Tanaka et al., 1995; Bandmann O. et al., 1996) стало поворотным моментом в изучении данной клинической формы ТД. Этими же авторами было показано, что только 50% случаев ДЗД обусловлено изменениями в кодирующей области этого гена. На данный момент в различных популяциях мира выявлено около 40 мутаций в гене GCH-I.
Ген ДНЗД (DYT I) был картирован на хромосоме 9q34 (Ozelius L. et al.. 1989). Исследование большого числа больных с ДНЗД в популяции евреев Ашкенази (где частота этой формы гораздо выше общепопуляционной) показало наличие характерного 9q-cueruiennoro гаплотипа, свидетельствующего об эффекте основателя в данной этнической
группе (Bressman S. et al., 1992). В 1997 году эта же группа исследователей показала, что мажорная del GAG в гене DYT 1, обусловливает 90% случаев возникновения фенотипа ДНЗД у больных различного этнического происхождения. В то же время, разными авторами показано существование самостоятельных генов ряда других, более редких клинических вариантов ТД (Fink J. et al., 1996; Knappskog P. et al., 1995; Fouad G. et al., 1996; Leube В., 1996; Almasy L., 1997). Следует отметить, что до настоящего исследования работ подобного рода по ТД в России не проводилось.
В настоящее время остается открытым широкий круг вопросов. В частности, не установлены взаимоотношения между характером мутаций и фенотипическими проявлениями различных форм ТД, истинная пенетрантность и экспрессивность соответствующих мутантных генов. Требует изучения сравнительный анализ мутаций в генах ТД в различных популяциях, происхождение конкретных мутаций, генетический статус спорадических случаев заболеваний. Наконец, важнейшей задачей является разработка системы медико-генетического консультирования в отягощенных семьях, основанного на прямой ДНК-диагностике.
В настоящей работе представлены результаты молекулярно-генетического анализа большого количества семей с различными формами ТД из уникальной коллекции отделения нейрогенетики НИИ неврологии РАМН.
Цель и задачи исследования
Целью настоящей работы явился клинико-генетический и мутационный анализ и разработка на этой основе методов прямой ДНК-диагностики различных форм ТД (на примере российской популяции).
В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие задачи исследования:
-
исследование гена GCH-I (хромосомная область 14q22) с целью выявления мутаций у больных с различными вариантами ДЗД;
-
исследование гена DYT I (хромосомная область 9q34) с целью выявления мутаций у больных с различными вариантами ДНЗД;
-
сопоставление характера выявленных мутаций с особенностями клинической картины изучаемых заболеваний; анализ основных клинико-генетических корреляций;
-
разработка подходов к прямой ДНК-диагностике различных форм ТД на основе полученных данных.
Научная ноаиша. Впервые в России было проведено молекулярпо-генетическое исследование большого числа семей с различными формами ТД, использующее широкий комплекс современных базовых молекулярных методов. Был проанализирован спектр мутаций у больных ДЗД в российской популяции, выявлен ряд новых мутаций, приводящих к развитию заболевания. Проанализирована взаимосвязь характера мутаций с особенностями течения и клинической картины заболевания. Изучена частота мажорной мутации del GAG в гене DYT І у больных с дофа-независимой формой ТД у лиц различного этнического происхождения в российской популяции. Впервые на примере славянской семьи показано возникновение мутации de novo.
Практическая значимость. Уточнен спектр клинических проявлений ДЗД и ДНЗД в подтвержденных ДНК-анализом случаях заболеваний. Изучена пенетрантность и фенотипическая экспрессия соответствующих генов и конкретных мутаций. Получен первый в нашей стране опыт прямой ДНК-диагностики различных форм ТД. На основании полученных результатов клинико-генетических и молекулярно-генетических исследований были разработаны принципы медико-гепетического консультирования в группе риска и в семьях больных ТД.
Основные положения, выносимые па защиту:
-
Торсионная дистония в российской популяции является генетически гетерогенной группой заболеваний, обусловленных, главным образом, мутациями в генах GCH-I (дофа-зависимая форма) и DYT I (дофа-независимая форма);
-
ДЗД в большинстве семей характеризуется наличием уникальных точковых мутаций в кодирующей области гена GCH-I; в российской популяции идентифицировано 4 новых точковых мутации данного гена и обоснована его высокая пенетрантность;
-
при ДНЗД мажорная del GAG выявляется у 100% больных в семьях евреев Ашкенази (эффект основателя); и в половине славянских семей (повторные мутации de novo);
-
указанные формы ТД характеризуются более широкой, чем считалось ранее, фенотипической экспрессией мутантного гена, что проявляется развитием как классических генерализованных, так и разнообразных локальных и стертых форм болезни, что должно учитываться при медико-генетическом консультировании.
Апробация работы. Работа апробирована и рекомендована к защите на совместном заседании сотрудников I, II, III сосудистых, ангионейрохирургического, нейрогенетического отделений, лаборатории клинической нейрофизиологии НИИ неврологии РАМН 23.10.98 г. и на совместном заседании сотрудников МГНЦ РАМН 03.11.98 г. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на IV Российском национальном конгрессе "Человек и лекарство" (Москва, 1997), на конференции "Актуальные вопросы неврологии, нейрохирургии и медицинской генетики" (Уфа, 1998), на международном симпозиуме Movement Disorders (Нью-Йорк, 1998).
2 л.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 научных работ (из них 3 в зарубежных журналах).
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 85 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов, обсуждения, выводов, библиографического указателя (включающего 106 источников) и 2 приложений. Работа иллюстрирована 6 таблицами и 15 рисунками.