Нейрональный цероидный липофусциноз — это семейство из по крайней мере восьми генетически отдельных нейродегенеративных лизосомальных болезней накопления , которые возникают из-за чрезмерного накопления липопигментов ( липофусцина ) в тканях организма. [1] Эти липопигменты состоят из жиров и белков . Их название происходит от корня слова «lipo-», которое является вариацией слова «lipid» , и от термина «pigment», используемого потому, что эти вещества приобретают зеленовато-желтый цвет при просмотре под ультрафиолетовым световым микроскопом. Эти липофусциновые материалы накапливаются в нейронных клетках и многих органах, включая печень , селезенку , миокард и почки.
Классическая характеристика группы нейродегенеративных лизосомных нарушений накопления, называемых нейрональными цероидными липофусцинозами (НЦЛ), заключается в прогрессирующей постоянной потере двигательных и психологических способностей с тяжелым внутриклеточным накоплением липофусцинов [2] [3], при этом в Соединенных Штатах и Северной Европе частота несколько выше — один случай на 10 000. [4] Наибольшее внимание исследователей и медицинской общественности привлекли четыре классических диагноза, отличающихся друг от друга возрастом появления симптомов, продолжительностью, ранними проявлениями, такими как слепота или судороги, и формами, которые принимает накопление липофусцина. [2]
При раннем инфантильном варианте NCL (также называемом INCL или Santavuori-Haltia) пробанды выглядят нормальными при рождении, но ранняя потеря зрения, приводящая к полной ретинальной слепоте к возрасту 2 лет, является первым признаком заболевания; к 3 годам достигается вегетативное состояние, а к 4 годам изоэлектрические энцефалограммы подтверждают смерть мозга. Поздний инфантильный вариант обычно проявляется в возрасте от 2 до 4 лет судорогами и ухудшением зрения. Максимальный возраст до смерти для позднего инфантильного варианта составляет 10–12 лет. [5] [6] [7] [8] Ювенильный NCL (JNCL, болезнь Баттена или Шпильмейера-Фогта), распространенность которого составляет один на 100 000, обычно возникает в возрасте от 4 до 10 лет; Первые симптомы включают значительную потерю зрения из-за дистрофии сетчатки с последующими судорогами, психологической дегенерацией и возможной смертью в возрасте от середины до конца 20-х или 30-х лет. [9] Взрослый вариант NCL (ANCL или болезнь Куфа ) менее изучен и обычно проявляется более легкими симптомами; однако, хотя симптомы обычно появляются около 30 лет, смерть обычно наступает через 10 лет. [1]
Все мутации, связанные с этим заболеванием, связаны с генами, участвующими в метаболизме нейронных синапсов – чаще всего с повторным использованием везикулярных белков. [ необходима цитата ]
Детские NCL, как правило, являются аутосомно-рецессивными заболеваниями; то есть они возникают только тогда, когда ребенок наследует две копии дефектного гена, по одной от каждого родителя. Когда оба родителя несут один дефектный ген , каждый из их детей сталкивается с одним шансом из четырех заболеть NCL. В то же время каждый ребенок также сталкивается с одним шансом из двух унаследовать только одну копию дефектного гена. Лица, у которых есть только один дефектный ген, известны как носители, что означает, что у них не развивается заболевание, но они могут передать ген своим собственным детям. Наиболее часто идентифицируемые мутации находятся в гене CLN3 , который расположен на коротком плече хромосомы 16 (16p12.1). Нормальная функция гена в настоящее время неизвестна, но приводит к образованию трансмембранного белка. [ необходима цитата ]
Взрослый NCL может наследоваться как аутосомно-рецессивное (Kufs) или, реже, как аутосомно-доминантное (Parry) заболевание. При аутосомно-доминантном наследовании все люди, которые наследуют одну копию гена заболевания, заболевают. В результате ни один носитель гена не является не затронутым. [ необходима цитата ]
Многие специалисты называют НКЛ коллективно болезнью Баттена. [10]
Поскольку потеря зрения часто является ранним признаком, NCL может быть впервые заподозрен во время осмотра глаз. Окулист может обнаружить потерю клеток в глазу, которая происходит при трех детских формах NCL. Однако, поскольку такая потеря клеток происходит при других заболеваниях глаз, заболевание не может быть диагностировано только по этому признаку. Часто окулист или другой врач, который подозревает NCL, может направить ребенка к неврологу, врачу, который специализируется на заболеваниях мозга и нервной системы. Чтобы диагностировать NCL, неврологу нужны история болезни пациента и информация из различных лабораторных тестов. [ необходима цитата ]
Диагностические тесты, используемые для выявления НЦЛ, включают:
Старая классификация НЦЛ делила это состояние на четыре типа (CLN1, CLN2, CLN3 и CLN4) в зависимости от возраста начала, тогда как более новые классификации разделяют его по связанному гену. [11] [12]
CLN4 (в отличие от CLN1, CLN2 и CLN3) не сопоставлен с конкретным геном.
Мутации нонсенса и сдвига рамки считывания в гене CLN1 (расположенном в 1p32 [15] [16] [17] ) всегда вызывают классическую INCL, в то время как некоторые миссенс-мутации были связаны с ANCL в дополнение к инфантильным и ювенильным формам. Мутация обычно приводит к дефицитной форме лизосомального фермента, называемого пальмитоилпротеинтиоэстераза 1 (PPT1). [18]
Дикий тип PPT1 представляет собой полипептид из 306 аминокислот , который обычно предназначен для транспортировки в лизосомы с помощью пути, опосредованного рецептором маннозо-6-фосфата (M6P). [5] [18] Здесь белок, по-видимому, функционирует в удалении остатков пальмитата путем расщепления тиоэфирных связей в s-ацилированных (или пальмитоилированных) белках, способствуя их распаду. [5] [6] Однако дефектные полипептиды не способны покинуть эндоплазматический ретикулум (ЭР), скорее всего, из-за неправильного сворачивания ; дальнейший анализ этого пути может помочь отнести INCL к категории дефицитов лизосомальных ферментов. Ген человеческого PPT показывает 91% сходства с бычьим PPT и 85% сходства с крысиным PPT ; эти данные указывают на то, что ген PPT является высококонсервативным и, вероятно, играет жизненно важную роль в клеточном метаболизме. [5] Кроме того, было показано, что накопление дефектного PPT1 в ER вызывает повышенное высвобождение Ca2+. Это событие, изменяющее гомеостаз , приводит к повышению проницаемости митохондриальной мембраны и последующей активации каспазы-9 , что в конечном итоге приводит к накоплению расщепленной и нерасщепленной поли(АДФ-рибозы)полимеразы и возможному апоптозу . [6]
Ген CLN2 кодирует белок массой 46 кДа, называемый лизосомальной трипептидилпептидазой I ( TPP1 ), который отщепляет трипептиды от концевых аминогрупп частично развернутых белков. [7] [19] Мутации этого гена обычно приводят к фенотипу LINCL. [20]
27 апреля 2017 года Управление по контролю за продуктами и лекарствами США одобрило церлипоназу альфа (Бринейру) в качестве первого специфического лечения НЦЛ. Это заместительная ферментная терапия, производимая с помощью технологии рекомбинантной ДНК . Активный ингредиент в Брйнейре, церлипоназа альфа , предназначен для замедления потери способности ходить у симптоматических педиатрических пациентов в возрасте 3 лет и старше с поздним инфантильным нейрональным цероидным липофусцинозом типа 2 (CLN2), также известным как дефицит TPP1. Брйнейра вводится в спинномозговую жидкость путем инфузии через хирургически имплантированный резервуар и катетер в голове (устройство для внутрижелудочкового доступа). [21]
Было показано, что все мутации, приводящие к ювенильному варианту NCL, происходят в гене CLN3 на 16p12; [16] из мутаций, которые, как известно, вызывают JNCL, 85% являются результатом делеции 1,02 кб с потерей аминокислот 154–438, в то время как оставшиеся 15%, по-видимому, являются результатом либо точечных мутаций, либо мутаций со сдвигом рамки считывания . [9] Ген CLN3 дикого типа кодирует белок с неизвестной функцией, [3] но исследования ортолога дрожжевого CLN3 , продукт которого называется баттенин (из-за его очевидной связи с болезнью Баттена, или JNCL), предположили, что этот белок может играть роль в гомеостазе лизосомального pH . Кроме того, недавние исследования также подразумевают роль белка в дефиците катепсина D ; Повышенная экспрессия дефектного белка, по-видимому, оказывает значительное влияние на обработку катепсина D, что позволяет предположить, что это приведет к накоплению субъединицы C АТФ-синтазы. [22] Только недавно исследования пациентов-людей показали дефицит лизосомальной аспартилпротеиназы катепсина D. [ необходима цитата ]
От 1,3 до 10% случаев приходится на взрослую форму. Возраст начала варьируется (6–62 года). Описаны два основных клинических подтипа: прогрессирующая миоклонус-эпилепсия (тип А) и деменция с двигательными нарушениями, такими как мозжечковые, экстрапирамидные признаки и дискинезия (тип В). В отличие от других НЦЛ, дегенерация сетчатки отсутствует. Патологически цероид-липофусцин накапливается в основном в нейронах и содержит субъединицу С митохондриальной АТФ-синтазы . [ необходима цитата ]
Было показано, что две независимые семьи имеют мутации в гене DNAJC5 – одна с трансверсией, а другая с делеционной мутацией. [23] Мутации происходят в домене цистеиновой цепочки, который необходим для мембранного нацеливания/связывания, пальмитоилирования и олигомеризации кодируемого белка цистеиновой цепочки белка альфа (CSPα). Мутации резко снижают сродство CSPα к мембране. Второй отчет также локализовал это заболевание в этом гене. [24]
В настоящее время ни одно общепринятое лечение не может вылечить, замедлить или остановить симптомы у большинства пациентов с NCL, но приступы можно контролировать или уменьшать с помощью противоэпилептических препаратов. Кроме того, физическая, речевая и трудовая терапия могут помочь пострадавшим пациентам сохранять функциональность как можно дольше. [ необходима цитата ] Несколько экспериментальных методов лечения находятся на стадии изучения. [ необходима цитата ]
В 2001 году сообщалось, что препарат, используемый для лечения цистиноза , редкого генетического заболевания, которое может вызвать почечную недостаточность, если его не лечить, оказался полезным при лечении инфантильной формы NCL. Предварительные результаты показывают, что препарат полностью очистил от материала хранения белые кровяные клетки первых шести пациентов, а также замедлил быструю нейродегенерацию инфантильной NCL. В настоящее время проводятся два испытания препарата для инфантильной NCL, оба с использованием Цистагона. [ необходима цитата ]
Испытание генной терапии с использованием аденоассоциированного вирусного вектора под названием AAV2CUhCLN2 началось в июне 2004 года в попытке лечения проявлений позднего инфантильного NCL. [25] Испытание проводилось Медицинским колледжем Вейля Корнельского университета [25] и спонсировалось Фондом битвы Натана. [26] В мае 2008 года сообщалось, что генная терапия, назначенная реципиентам, была «безопасной и что в среднем она значительно замедлила прогрессирование заболевания в течение 18-месячного периода наблюдения» [27] и «предполагала, что более высокие дозы и лучшая система доставки могут обеспечить большую пользу». [28]
Второе исследование генной терапии позднего детского NCL с использованием аденоассоциированного вируса, полученного от резус-макаки (вид обезьян Старого Света ), называемого AAVrh.10, началось в августе 2010 года и снова проводится Медицинским колледжем Вейля Корнелльского университета. [28] Животные модели позднего детского NCL показали, что система доставки AAVrh.10 «была намного более эффективной, обеспечивая лучшее распространение генного продукта и значительно повышая выживаемость». [28]
Третье исследование генной терапии с использованием той же системы доставки AAVrh.10 началось в 2011 году и было расширено для включения пациентов с поздним инфантильным НЦЛ с умеренными и тяжелыми нарушениями или редкими генотипами, а также использует новый метод введения, который сокращает время общей анестезии на 50% для минимизации возможных неблагоприятных побочных эффектов. [29]
Обезболивающее, доступное в нескольких европейских странах, флупиртин , как предполагалось, может замедлить прогрессирование NCL, [30] особенно в ювенильной и поздней инфантильной формах. Однако ни одно исследование не было официально поддержано в этом месте. В настоящее время препарат доступен семьям с NCL либо из Германии, либо из Duke University Medical Center в Дареме, Северная Каролина , либо из Hospital for Sick Children в Торонто . [ требуется ссылка ]
20 октября 2005 года Управление по контролю за продуктами и лекарствами одобрило клиническое исследование первой фазы нейральных стволовых клеток для лечения младенческой и поздней младенческой болезни Баттена. Последующее одобрение независимого наблюдательного совета также одобрило терапию стволовыми клетками в начале марта 2006 года. Это лечение станет первой трансплантацией фетальных стволовых клеток, проведенной на людях. Терапия разрабатывается компанией Stem Cells Inc и, по оценкам, рассчитана на шесть пациентов. Лечение должно было проводиться в Орегоне. [31]
Ювенильный NCL недавно был включен в список на сайте Федеральных клинических испытаний для проверки эффективности трансплантации костного мозга или стволовых клеток при этом состоянии. Трансплантация костного мозга была предпринята при поздней инфантильной форме NCL с неутешительными результатами; хотя трансплантация могла замедлить начало заболевания, в конечном итоге у ребенка развилась болезнь, и он умер в 1998 году. [ необходима цитата ]
Испытания эффективности трансплантации костного мозга при младенческом НЦЛ в Финляндии также оказались разочаровывающими: сообщалось лишь о небольшом замедлении заболевания. [32]
В конце 2007 года доктор Дэвид Пирс и др. сообщили, что Селлсепт , иммунодепрессант , обычно используемый при трансплантации костного мозга, может быть полезен для замедления прогрессирования ювенильного НЦЛ. [33]
27 апреля 2017 года Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) одобрило церлипоназу альфа в качестве первого специфического средства лечения НЦЛ. [21]
Частота возникновения может значительно варьироваться от типа к типу и от страны к стране. [34]
В Германии одно исследование показало заболеваемость 1,28 на 100 000. [35]
Исследование, проведенное в Италии, показало, что заболеваемость составляет 0,56 на 100 000 человек. [36]
Исследование, проведенное в Норвегии, показало, что заболеваемость составила 3,9 на 100 000 человек за период с 1978 по 1999 год, при этом в предыдущие десятилетия этот показатель был ниже. [37]
Первые вероятные случаи этого состояния были зарегистрированы в 1826 году в норвежском медицинском журнале доктором Кристианом Стенгелем, [38] [39] [40] [41], который описал 4 больных братьев и сестер в небольшом шахтерском сообществе в Норвегии. Хотя никаких патологических исследований этих детей не проводилось, клинические описания настолько лаконичны, что диагноз типа Шпильмейера-Шегрена (ювенильный) полностью оправдан. [ необходима цитата ]
Более фундаментальные наблюдения были представлены FE Batten в 1903 году [42] и Heinrich Vogt в 1905 году [43] , которые провели обширные клинико-патологические исследования нескольких семей. Ретроспективно эти работы показывают, что авторы сгруппировали вместе различные типы синдрома. Кроме того, Batten, по крайней мере в течение некоторого времени, настаивал на том, что состояние, которое он описал, отчетливо отличалось от болезни Тея-Сакса , прототипа нейронального лизосомного расстройства , теперь идентифицированного как GM2-ганглиозидоз типа A. Примерно в то же время Walther Spielmeyer сообщил о подробных исследованиях трех братьев и сестер [44] , у которых был тип Шпильмейера-Шегрена (ювенильный), что привело его к очень твердому утверждению, что это заболевание не связано с болезнью Тея-Сакса . Однако впоследствии патоморфологические исследования Кароя Шаффера заставили этих авторов изменить свое мнение до такой степени, что они переклассифицировали свои наблюдения как варианты болезни Тея-Сакса, что вызвало путаницу, длившуюся около 50 лет. [ необходима цитата ]
В 1913–14 годах Макс Бельшовский описал позднюю инфантильную форму НЦЛ. [45] Однако все формы по-прежнему считались принадлежащими к группе «семейных амавротических идиотий», прототипом которой была болезнь Тея–Сакса.
В 1931 году Торстен Шегрен , шведский психиатр и генетик, представил 115 случаев с обширной клинической и генетической документацией и пришел к выводу, что заболевание, которое теперь называется болезнью Шпильмейера-Шегрена (ювенильного типа), генетически отличается от болезни Тея-Сакса. [46]
Отступая от тщательных морфологических наблюдений Шпильмейера, Херста, Сьовалля и Эрикссона, Земан и Альперт предприняли решительные усилия, чтобы задокументировать ранее предложенную пигментную природу нейрональных отложений при определенных типах нарушений накопления. [47] Одновременно Терри и Кори [48] и Свеннерхольм [49] продемонстрировали специфическую ультраструктуру и биохимию для болезни Тея-Сакса, и эти разработки привели к четкой идентификации, а также отделению NCL от болезни Тея-Сакса Земаном и Донахью. В то время было предложено, что поздняя детская (Янски-Бильшовски), ювенильная (Шпильмейера-Фогта) и взрослая форма (Куфса) существенно отличаются от болезни Тея-Сакса в отношении химической патологии и ультраструктуры, а также отличаются от других форм сфинголипидозов . [ необходима цитата ]
Впоследствии Сантавуори и Халтиа показали, что существует инфантильная форма NCL, [50] которую Земан и Дайкен включили в тип Янского-Бельшовского. [ необходима цитата ]
{{cite book}}
: |work=
проигнорировано ( помощь ) обновление 2013более восьми вариантов NCL, которые встречаются у 1 из 12 500 человек во всем мире.
Поздний инфантильный NCL (LINCL или Янский-Бельшовский), с другой стороны, изначально проявляется как генерализованные тонико-клонические или миоклонические припадки, начинающиеся примерно в возрасте 2–3 лет; за этим следует подавленное когнитивное развитие, включая медленное обучение, задержки речи и в конечном итоге деменцию, приводящую к смерти, обычно в возрасте от 14 до 36 лет.
трансверсия
G-to-C и
переход
C-to-T
, которые преждевременно завершают
трансляцию
на аминокислоте 208 из 563 (7). Дефицит этой лизосомальной
протеазы
, таким образом, приводит к увеличению
запаса
субъединицы C.