Генодиагностика окулофарингеальной миодистрофии

Молекулярно-генетическое исследование, направленное на выявление в гене PABPN1 повторяющихся нуклеотидных последовательностей, количество которых коррелирует с развитием наследственного заболевания, относящегося к группе прогрессирующих мышечных дистрофий.

Состав исследования:

• Количество GCN-повторов на первой аллели
• Количество GCN-повторов на второй аллели

Синонимы русские

Определение экспансии GCN-повторов в гене PABPN1, генетическое исследование на ОФМД.

Синонимы английские

Molecular genetic testing of PABPN1, OPMD Repeat Expansion Test, PABPN1 Repeat Analysis.

Метод исследования

Полимеразная цепная реакция (ПЦР).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Венозную кровь.

Общая информация об исследовании

Окулофарингеальная миодистрофия относится к группе наследственных заболеваний, которые характеризуются прогрессирующей мышечной слабостью и атрофией. При данном заболевании избирательно поражаются мышцы век и глотки, что и обуславливает его основные клинические проявления: птоз (опущение век) и дисфагию (нарушения глотания), которая в самом начале болезни проявляется в виде увеличения времени глотания и намеренного избегания употребления сухих продуктов. При этом возраст манифестации клинических проявлений – птоза и дисфагии – в среднем 48-50 лет. По мере медленного прогрессирования заболевания появляются и другие симптомы, наиболее частыми из которых являются атрофия и слабость языка, мышц нижних и верхних конечностей, глазодвигательных и мимических мышц, а также нарушения голоса. Тяжелые случаи заболевания характеризуются более ранним развитием птоза и дисфагии – в возрасте менее 45 лет. И хотя окулофарингеальная миодистрофия в настоящее время не приводит к уменьшению продолжительности жизни, по мере прогрессирования она заметно снижает ее качество.

Наследственные болезни связаны с дефектами в генетическом аппарате клеток, который представляет собой код из последовательности нуклеотидов в двухцепочечной молекуле ДНК. ДНК человека формируется из четырех нуклеотидов: аденин (А), гуанин (G), тимин (Т) и цитозин (С). Каждая из цепочек ДНК состоит из 3 миллиардов пар нуклеотидов, поэтому, чтобы вместить такой большой объем генетической информации в ядро клетки, молекулы ДНК компактно упаковываются в специальные структуры – хромосомы. Набор всех хромосом человека представлен 23 парами, из которых 22 пары одинаковы у мужчин и женщин (такие хромосомы называются аутосомами), а одна пара различается, определяя пол, и называется соответственно, половыми хромосомами. Участок ДНК, который кодирует какой-либо один признак (или чаще всего – белок, обладающий определенной функцией), называется геном. Гены, расположенные на аутосомах, наследуются независимо от пола. В ходе эволюции в результате точечных изменений в последовательности нуклеотидов ДНК возникли разные варианты одних и тех же генов, которые называются аллели. Так, один и тот же признак – цвет глаз или волос - у разных людей проявляется по разному, благодаря тому, что кодирующие эти признаки гены имеют по несколько аллелей. Подобная вариабельность свойственна и многим другим генам. Человек получает от каждого из родителей по одному варианту (аллели) каждого гена, если они одинаковы – это называется гомозиготой, а если разные – гетерозиготой. При этом определенные аллели являются доминантными, а другие рецессивными. Признак, кодируемый доминантной аллелью, проявится у ребенка, даже если он получит его только от одного из родителей, а для проявления рецессивных аллелей необходимо их наследование от обоих. Под воздействием различных факторов в геноме могут возникать мутации – устойчивые, передаваемые по наследству изменения в последовательности нуклеотидов ДНК, которые в некоторых случаях приводят к развитию наследственных заболеваний. При этом по отношению к нормальному гену мутированные варианты также будут являться аллелями и наследоваться согласно общим закономерностям генетики.

Мутация, вызывающая окулофарингеальную миодистрофию, открыта в 1998 году, она находится в гене PABPN1, расположенном на 14-й хромосоме, и заключается в увеличении числа тринуклеотидных повторов, состоящих из гуанина, цитозина и любого другого нуклеотида. Все четыре возможных варианта такой тринуклеотидной последовательности  – GCA, GCT, GCC и GCG – кодируют одну аминокислоту – аланин, поэтому было принято решение обозначать их все как GCN. Мутация такого типа – увеличение числа копий короткой последовательности нуклеотидов – называется экспансией. Ген PABPN1 кодирует аминокислотную последовательность полиаденилат-связывающего белка – 1, и каждый GCN-повтор добавляет в нее одну молекулу аланина. Считается, что удлиненная аланиновая область белка PABPN1 обуславливает его неправильное функционирование в ходе молекулярных взаимодействий с ДНК и другими ядерными белками, однако точные патологические механизмы еще не установлены.

Мутантные аллели гена PABPN1 могут быть доминантными и рецессивными, поэтому окулофарингеальная миодистрофия существует в аутосомно-доминантной и аутосомно-рецессивной формах, которые характеризуются соответствующим типом наследования:

• Доминантные аллели имеют от 12 до 17 GCN-повторов. Соответственно, заболевание развивается у всех, кто имеет хотя бы одна из таких аллелей гена PABPN1. У человека, гомозиготного по доминантной аллели, все дети унаследуют заболевание, так как будут гетерозиготными по доминантной мутации. У гетерозиготного родителя 50% детей могут унаследовать миодистрофию. Данные закономерности справедливы только при здоровом втором родителе.

• Рецессивная аллель имеет 11 GCN-повторов. Описан только один случай аутосомно-рецессивной формы окулофарингеальной миодистрофии. Дети больного аутосомно-рецессивной формой будут гетерозиготами по рецессивной аллели, но риск того, что они заболеют, составляет менее 1%, опять же, при здоровом втором родителе.

Также необходимо отметить, что у людей, гомозиготных по доминантной аллели, заболевание протекает в более тяжелой форме, характеризуясь ранним развитием симптомов. Похожие данные существуют и в отношении пациентов, имеющих сочетание доминантного и рецессивной аллели, которое называется компаунд-гетерозиготой. Считается, что в этой ситуации рецессивная аллель действует как модификатор доминантной мутации, способствуя образованию более мутированных белков.

Диагноз "окулофарингеальная миодистрофия" базируется на трех клинических критериях (птоз, дисфагия и семейная история с наличием больных данным заболеванием) и подтверждается молекулярно-генетическим тестированием на мутацию гена PABPN1. Исследование проводится методом полимеразной цепной реакции, имеющей высокую чувствительность и специфичность. Принцип ПЦР основан на обнаружении в исследуемом материале гена PABPN1, его избирательном синтезе с образованием огромного числа копий, размер которых зависит от количества GCN-повторов.

Для чего используется исследование?

• Для подтверждения диагноза "окулофарингеальная миодистрофия" у лиц с соответствующими клиническими проявлениями и/или семейным анамнезом заболевания.

Когда назначается исследование?

• При подозрении на наличие окулофарингеальной миодистрофии у людей с характерными клиническими проявлениями;

• в рамках планирования беременности, при наличии кровных родственников (родителей, братьев и сестер), страдающих окулофарингеальной миодистрофией, и неизвестном мутационном статусе будущих родителей.

Что означают результаты?

Референсные значения

10 и менее GCN-повторов – нормальные аллели.

11 GCN-повторов – это аутосомно-рецессивная аллель (умеренное увеличение) – при гетерозиготном состоянии миодистрофия практически не развивается (риск около 1%), при гомозиготном развивается легкая форма заболевания.

12-17 GCN-повторов – это аутосомно-доминантные аллели (выраженная экспансия) – при гетерозиготном состоянии развивается классическая форма заболевания, при гомозиготном – тяжелая.

Важные замечания

• До повышения доступности генетического исследования диагноз "окулофарингеальная миодистрофия" основывался на обнаружении внутриядерных включений при биопсии мышцы. В настоящее же время биопсия мышцы показана лишь пациентам с отрицательными результатами молекулярно-генетического исследования на данную патологию.
• Если данное исследование проводится в рамках планирования беременности, по его результатам обязательно необходима консультация генетика, для их правильной интерпретации и определения возможных рисков.

Также рекомендуется

• Генетическое обследование на миотоническую дистрофию 1 типа в гене DMPK

• Генетическое обследование на миотоническую дистрофию 2 типа в гене CNBP

• Гистологическое исследование биоптатов органов и тканей (за исключением печени, почек, предстательной железы, лимфатических узлов)

• Креатинкиназа общая

• Иммуноблот при полимиозите (Мi2b, Ku, Pm-Scl100, PM-Scl75, Jo-1, SRP, PL-7, PL-12 EJ, OJ, Ro-52)

Кто назначает исследование?

Невролог, генетик, терапевт, врач общей практики.

Литература

1. Неврология: национальное руководство. Под ред. Е. И. Гусева, А. Н. Коновалова, В. И. Скворцовой, А. Б. Гехт. – М. : ГЭОТАР-Медиа, 2009. С. 836-845.

2. GeneReviews ® [Internet]. Oculopharyngeal Muscular Dystrophy. C. Trollet, T. Gidaro, P. Klein, S. Périé, G. Butler-Browne, J. L. St Guily. Initial Posting: March 8, 2001; Last Update: February 20, 2014. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1126/.