Исследование SOD1 гена при боковом амиотрофическом склерозе

Боковой амиотрофический склероз (БАС) – тяжелое нейродегенеративное заболевание, сопровождающееся гибелью центральных и периферических мотонейронов, характеризуется прогрессирующим течением. Чаще всего развитие заболевания связано с мутациями в генах SOD1 (24,0% при семейной форме БАС и 4,6% при спорадической) и C9orf72 (экспансия G₄C₂-повторов обнаружена в 1,8% случаев спорадической БАС). По данным разных исследователей, в 5-20% случаев БАС сочетается с фронтотемпоральной деменцией (ФТД). В свою очередь, у 10% пациентов при ФДТ выявляются двигательные расстройства, характерные для БАС. Наличие мутации в гене SOD1 у пациентов с подозрением на БАС позволяет отнести его в категорию "достоверного лабораторно подтвержденного БАС".

Синонимы русские

Супероксиддисмутаза 1, СОД1.

Синонимы английские

Superoxide dismutase 1.

Метод исследования

Полимеразная цепная реакция (ПЦР).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Венозную кровь.

Общая информация об исследовании

Боковой амиотрофический склероз (БАС) – неуклонно прогрессирующее и смертельное нейрогенераративное заболевание, которое сопровождается поражением центральных и периферических мотонейронов, двигательной инвалидизацией, нарушениями общения, глотания, алиментарной и дыхательной недостаточностью. Подробнее о заболевании: https://helix.ru/kb/item/1733.

Первым установленным геном, мутации в котором приводили к развитию БАС, был ген, кодирующй Ca/Zn зависимую супероксиддисмутазу 1 (SOD1). На данный момент в этом гене обнаружено более 150 мутаций, в основном миссенс, расположенных во всех 5 экзонах, а также одна рецесивная замена D90A. Мутации в данном гене обнаруживают у примерно 20% больных с семейными формами и у 1–2% со спорадическими. При этом скорость прогрессии заболевания зависит от локализации мутации, например, для больных, гомозиготных по замене D90A, характерна более медленная прогрессия заболевания, чем для больных с A4V мутацией. Кроме того, у пациентов с СОД1–БАС выявляют в первую очередь признаки поражения нижних мотонейронов. В норме локализованные в цитозоле и во внешнем митохондриальном пространстве функциональные гомодимеры белка СОД1 играют важную роль в механизмах клеточной защиты, обеспечивая дисмутацию супероксида – токсичного продукта окислительного фосфорилировния. Исходя из этого, было сделано предположение о том, что оксидативный стресс может быть ведущим патогенетическим звеном СОД1–БАС. Однако последующее открытие других генов, несущих БАС-ассоциированные мутации, выявило новые механизмы развития повреждения нейронов.

Ген SOD-1 локализован на хромосоме 21q22.1 и состоит из 5 экзонов, кодирующих металлоэнзимы с 153 аминокислотами. Основная функция SOD-1 белка – детоксикация супероксидных свободных радикалов. Cообщалось более чем о 60 различных мутациях гена SOD-1 у больных с БАС, которые в основном затрагивают экзоны и редко некодирующие области гена. Доказано, что дегенерация нейронов возникает из-за токсичности мутантного SOD-1 белка, а не из-за снижения "радикал-собирающей" активности супероксиддисмутазы. Секвенирование гена SOD-1 у больных показало гетерозиготное Т-G изменение в позиции 1513 экзона 5, который кодирует V-G замену в позиции 148 у зрелого белка. При этом генетические анализы у больных семей показали присутствие мутации и у их здоровых родственников, у которых заболевание не проявилось. Скрининг кандидатного гена-модификатора, который мог бы отвечать за ранее начало заболевания и его тяжелое течение, обнаружил дополнительную гомозиготную мутацию CNTF гена, которая не была найдена у непораженных родственников. Начало болезни регулируется состоянием аллелей в локусе CNTF. Кроме того, больные со спорадическим амиотрофическим боковым склерозом, имеющие гомозиготный дефектный ген CNTF, характеризовались значительно более ранним началом заболевания, но не имели выраженных различий в продолжительности заболевания. CNTF действует как ген-модификатор, приводящий к раннему началу заболевания у больных с БАС, имеющих SOD-1 мутацию, у больных со спорадической формой амиотрофического бокового склероза. Мутации в энзиме SOD1 лежат в основе наследственных форм ALS, но следствия таких мутаций до конца не ясны.

При семейных SOD1–ассоциированных формах БАС у больных выявляется белок SOD1 в составе убиквитинированных включений, которые локализуются в цитоплазме мотонейронов и глии передних рогов спинного мозга. С использованием электронной микроскопии были выявлены SOD1–позитивные структуры в виде покрытых гранулами фибрил диаметром от 15 до 25 нм, ассоциированные со скоплениями нейрофиламентов. Кроме того, SOD1 также был обнаружен в составе убиквитин-положительных включений и при некоторых редких спорадических формах БАС. Однако у большей части пациентов с БАС, не имеющих мутаций в гене SOD1, выявленные убиквитин-положительные включения SOD1 отрицательны, что рассматривается в качестве свидетельства существенных патогенетических различий между SOD1–формой и другими формами БАС.

Когда назначается исследование?

• Диагностика – подтверждение бокового амиотрофического склероза;
• наличие симптомов БАС и/или ФТД;
• отягощенный семейный анамнез (наличие кровных родственников, страдающих боковым амиотрофическим склерозом или фронтотемпоральной деменцией);
• дифференциальная диагностика заболеваний, дающих сходную с БАС неврологическую симптоматику.

Что означают результаты?

Референсные значения: аберрация в экзоне 1, 2, 3, 4, 5 не обнаружена.

Заболевание с мутацией в гене SOD1 наследуется по аутосомно-доминантному типу, то есть риск развития заболевания у потомков составляет 50%.

При наличии мутации в гене SOD1 средний возраст пациентов в дебюте заболевания составляет 47,6 ± 13 лет.

Дополнительные, наиболее часто встречающиеся БАС-ассоциированные генетические мутации:

• ген C90RF72 – при семейной форме БАС данная мутация обнаруживается у 20-40% пациентов, при спорадической – у 7-12% пациентов;
• ген TARDBP (TDP-43) – 5-6% больных семейной формой БАС;
• ген FUS – семейная форма БАС (около 3-5%), спорадическая – около 1%.

Также рекомендуется

[02-043] Клинический анализ крови: общий анализ, лейкоцитарная формула, СОЭ (с обязательной микроскопией мазка крови)

[42-084] Обнаружение экспансии при фронтотемпоральной деменции и боковом миотрофическом склерозе (С9orf72)

[42-080] Генодиагностика окулофарингеальной миодистрофии

[13-040] Диагностика воспалительных полирадикулоневритов (антитела к ганглиозидам асиало-GM1, GM1, GM2, GD1a, GD1b, GQ1a, GQ1b, GT1a классов IgG/IgM)

Кто назначает исследование?

Невролог, терапевт, врач общей практики.

Литература

• Molecular structure of amyotrophic lateral sclerosis in Russian population N.Yu. Abramycheva, E.V. Lysogorskaya, DOI: 10.17 650 / 2222-8721–2016-6-4-21–27.