Анемия Фанкони ( ФА ) — редкое аутосомно-рецессивное генетическое заболевание , приводящее к нарушению реакции на повреждение ДНК в пути FA/BRCA. Хотя это очень редкое заболевание, изучение этого и других синдромов недостаточности костного мозга улучшило научное понимание механизмов нормальной функции костного мозга и развития рака. Среди пораженных людей у большинства развивается рак , чаще всего острый миелоидный лейкоз (ОМЛ), МДС и опухоли печени. У 90% к 40 годам развивается апластическая анемия (неспособность вырабатывать клетки крови). Около 60–75% имеют врожденные дефекты , обычно низкий рост , аномалии кожи, рук, головы, глаз, почек и ушей, а также нарушения развития. Около 75% имеют некоторую форму эндокринной проблемы различной степени тяжести. 60% ФА — это FANC-A, 16q24.3, при котором наблюдается более позднее начало недостаточности костного мозга.
ФА является результатом генетического дефекта в кластере белков, ответственных за репарацию ДНК посредством гомологичной рекомбинации . [1] Известные гены восприимчивости к раку BRCA1 и BRCA2 также являются примерами генов ФА (FANCS и FANCD1 соответственно), а биаллельная мутация любого из двух генов обычно приводит к эмбриональной летальности , а если пробанд доносит до плода, у него развивается тяжелая форма анемии Фанкони.
Лечение андрогенами и гемопоэтическими (кровяными клетками) факторами роста может временно помочь при недостаточности костного мозга, но долгосрочное лечение заключается в пересадке костного мозга, если доступен донор. [2] Из-за генетического дефекта в восстановлении ДНК клетки людей с АФ чувствительны к препаратам, которые лечат рак путем сшивания ДНК , таким как митомицин С. Типичный возраст смерти в 2000 году составлял 30 лет. [2]
Анемия Фанкони встречается примерно у одного из 130 000 живорождений, с более высокой частотой у евреев-ашкенази и африканеров в Южной Африке. [3] Заболевание названо в честь швейцарского педиатра, который первоначально описал это расстройство, Гвидо Фанкони . [4] [5] Некоторые формы анемии Фанкони, такие как группы комплементации D1, N и S, в большинстве случаев являются эмбрионально летальными, что может объяснять редкое наблюдение этих групп комплементации. Его не следует путать с синдромом Фанкони , заболеванием почек, также названным в честь Фанкони.
FA характеризуется недостаточностью костного мозга, AML , солидными опухолями и аномалиями развития. Классические признаки включают аномальные большие пальцы, отсутствие лучевых костей, низкий рост, гиперпигментацию кожи, включая пятна цвета кофе с молоком , аномальные черты лица (треугольное лицо, микроцефалия), аномальные почки и снижение фертильности. У многих пациентов с FA (около 30%) нет никаких классических физических признаков, но анализ на хрупкость хромосом диэпоксибутана, показывающий повышенные хромосомные разрывы, может поставить диагноз. [6] Примерно у 80% пациентов с FA к 20 годам разовьется недостаточность костного мозга. [ необходима цитата ]
Первым признаком гематологической проблемы обычно являются петехии и синяки, с последующим появлением бледного вида , чувства усталости и инфекций. Поскольку макроцитоз обычно предшествует низкому количеству тромбоцитов , пациентов с типичными врожденными аномалиями, связанными с ФА, следует обследовать на предмет повышенного среднего объема эритроцитов . [7]
АФ в первую очередь является аутосомно- рецессивным генетическим заболеванием. Это означает, что для возникновения заболевания требуются два мутировавших аллеля (по одному от каждого родителя). Риск составляет 25%, что каждый последующий ребенок будет иметь АФ. Около 2% случаев АФ являются сцепленными с Х-хромосомой рецессивными, что означает, что если мать несет один мутировавший аллель анемии Фанкони на одной Х-хромосоме , существует 50% вероятность того, что у потомства мужского пола будет анемия Фанкони. [ необходима цитата ]
Ученые идентифицировали 21 ген FA или FA-подобный ген: FANCA , FANCB , FANCC , FANCD1 (BRCA2) , FANCD2 , FANCE , FANCF , FANCG , FANCI , FANCJ (BRIP1) , FANCL , FANCM , FANCN (PALB2) , FANCO (RAD51C), FANCP (SLX4) , FANCQ ( XPF), FANCS (BRCA1), FANCT (UBE2T), FANCU (XRCC2), FANCV (REV7) и FANCW (RFWD3) . FANCB является единственным исключением из FA, поскольку он аутосомно-рецессивен , так как этот ген находится на X-хромосоме. Эти гены участвуют в репарации ДНК. [ необходима цитата ]
Частота носительства среди еврейской популяции ашкенази составляет примерно один к 90. [8] Генетическое консультирование и генетическое тестирование рекомендуются семьям, которые могут быть носителями анемии Фанкони. [ необходима цитата ]
Из-за нарушения развития гематологических компонентов — лейкоцитов , эритроцитов и тромбоцитов — снижается способность организма бороться с инфекцией , доставлять кислород и образовывать тромбы . [ необходима цитата ]
Клинически гематологические аномалии являются наиболее серьезными симптомами ФА. К 40 годам у 98% пациентов с ФА развиваются некоторые типы гематологических аномалий . Однако было несколько случаев, когда пожилые пациенты умирали, так и не развив их. Симптомы появляются постепенно и часто приводят к полной недостаточности костного мозга . В то время как при рождении анализ крови обычно нормальный, макроцитоз / мегалобластная анемия , определяемая как необычно большие эритроциты, является первой обнаруженной аномалией, часто в течение первого десятилетия жизни (медианный возраст начала составляет 7 лет). В течение следующих 10 лет у более чем 50% пациентов с гематологическими аномалиями разовьется панцитопения , определяемая как аномалии в двух или более линиях клеток крови. Это контрастирует с анемией Даймонда-Блэкфана , которая поражает только эритроциты, и синдромом Швахмана-Даймонда , который в первую очередь вызывает нейтропению. Чаще всего низкое количество тромбоцитов ( тромбоцитопения ) предшествует низкому количеству нейтрофилов ( нейтропении ), причем оба встречаются с относительно одинаковой частотой. Дефицит вызывает повышенный риск кровотечения и рецидивирующих инфекций соответственно. [ необходима цитата ]
Поскольку теперь известно, что ФА влияет на репарацию ДНК, в частности на гомологичную рекомбинацию [1] , и учитывая современные знания о динамическом делении клеток в костном мозге, у пациентов повышается вероятность развития недостаточности костного мозга, миелодиспластических синдромов и острого миелоидного лейкоза (ОМЛ). [ необходима ссылка ]
МДС, ранее известные как прелейкемия, представляют собой группу неопластических заболеваний костного мозга, которые разделяют многие морфологические особенности ОМЛ, с некоторыми важными отличиями. Во-первых, процент недифференцированных клеток-предшественников, бластных клеток , всегда составляет менее 20%, при этом значительно больше дисплазии , определяемой как цитоплазматические и ядерные морфологические изменения в эритроидных , гранулоцитарных и мегакариоцитарных предшественниках, чем то, что обычно наблюдается в случаях ОМЛ. Эти изменения отражают отсроченный апоптоз или сбой запрограммированной гибели клеток . При отсутствии лечения МДС может привести к ОМЛ примерно в 30% случаев. Из-за характера патологии ФА диагноз МДС не может быть поставлен исключительно с помощью цитогенетического анализа костного мозга. Действительно, только при проведении морфологического анализа клеток костного мозга можно установить диагноз МДС. При обследовании у пациентов с ФА, страдающих МДС, будет выявлено множество клональных вариаций, появляющихся либо до, либо после МДС. Кроме того, в клетках будут выявлены хромосомные аберрации, наиболее частыми из которых являются моносомия 7 и частичные трисомии хромосомы 3q 15. Наблюдение моносомии 7 в костном мозге хорошо коррелирует с повышенным риском развития ОМЛ и с очень плохим прогнозом, смерть обычно наступает в течение 2 лет (если только не является вариантом скорейшая аллогенная трансплантация гемопоэтических клеток-предшественников ). [9]
Пациенты с FA подвержены повышенному риску развития ОМЛ, определяемому как наличие 20% или более миелоидных бластов в костном мозге или 5–20% миелоидных бластов в крови. Все подтипы ОМЛ могут встречаться при FA, за исключением промиелоцитарного. Однако наиболее распространенными подтипами являются миеломоноцитарный и острый моноцитарный. У многих пациентов с МДС заболевания переходят в ОМЛ, если они живут достаточно долго. Кроме того, риск развития ОМЛ увеличивается с началом недостаточности костного мозга. [ необходима цитата ]
Хотя риск развития МДС или ОМЛ до 20 лет составляет всего 27%, этот риск увеличивается до 43% к 30 годам и до 52% к 40 годам. Исторически, даже при трансплантации костного мозга около четверти пациентов с АФ, у которых диагностирован МДС/БАС, умирали от причин, связанных с МДС/БАС, в течение двух лет [10], хотя более поздние опубликованные данные свидетельствуют о том, что более ранняя аллогенная трансплантация гемопоэтических клеток-предшественников у детей с АФ приводит к лучшим результатам с течением времени. [11]
Последним серьезным гематологическим осложнением, связанным с FA, является недостаточность костного мозга, определяемая как неадекватная продукция клеток крови. У пациентов с FA наблюдается несколько типов недостаточности, которые обычно предшествуют МДС и ОМЛ. Обнаружение снижения показателей крови, как правило, является первым признаком, используемым для оценки необходимости лечения и возможной трансплантации. Хотя большинство пациентов с FA изначально реагируют на андрогенную терапию и гемопоэтические факторы роста , было показано, что они способствуют лейкемии, особенно у пациентов с клональными цитогенетическими аномалиями, и имеют серьезные побочные эффекты, включая аденомы печени и аденокарциномы . Единственным оставшимся лечением была бы пересадка костного мозга; однако такая операция имеет относительно низкий уровень успеха у пациентов с FA, когда донор не является родственником (30% 5-летней выживаемости). Поэтому крайне важно проводить трансплантацию от HLA-идентичного брата или сестры. Кроме того, из-за повышенной восприимчивости пациентов с ФА к хромосомным повреждениям предтрансплантационная подготовка не может включать высокие дозы радиации или иммунодепрессантов, что увеличивает вероятность развития у пациентов реакции «трансплантат против хозяина» . Если принять все меры предосторожности и пересадка костного мозга проводится в течение первого десятилетия жизни, двухлетняя вероятность выживания может достигать 89%. Однако, если пересадка проводится в возрасте старше 10 лет, двухлетняя выживаемость снижается до 54%. [ необходима цитата ]
Недавний отчет Чжана и др. исследует механизм недостаточности костного мозга в клетках FANCC-/-. [12] Они выдвигают гипотезу и успешно демонстрируют, что непрерывные циклы гипоксии-реоксигенации, такие как те, которые наблюдаются гемопоэтическими и прогениторными клетками при их миграции между гипероксической кровью и гипоксическими тканями костного мозга, приводят к преждевременному клеточному старению и, следовательно, к угнетению гемопоэтической функции. Старение, вместе с апоптозом, может представлять собой основной механизм истощения гемопоэтических клеток, происходящего при недостаточности костного мозга. [ необходима цитата ]
Существует 22 гена, ответственных за FA, [20] [21] один из них — ген восприимчивости к раку молочной железы BRCA2 . Они участвуют в распознавании и восстановлении поврежденной ДНК; генетические дефекты делают их неспособными восстанавливать ДНК. Основной комплекс FA из 8 белков обычно активируется, когда ДНК перестает реплицироваться из-за повреждения. Основной комплекс добавляет убиквитин , небольшой белок, который объединяется с BRCA2 в другом кластере для восстановления ДНК (см. Рисунок Рекомбинационная репарация двухцепочечных повреждений ДНК ). В конце процесса убиквитин удаляется. [2]
Недавние исследования показали, что восемь из этих белков, FANCA, -B, -C, -E, -F, -G, -L и -M, собираются, образуя комплекс основного белка в ядре. Согласно текущим моделям, комплекс перемещается из цитоплазмы в ядро после сигналов ядерной локализации на FANCA и FANCE. Сборка активируется репликативным стрессом, в частности повреждением ДНК , вызванным сшивающими агентами (такими как митомицин C или цисплатин) или активными формами кислорода (ROS), которые обнаруживаются белком FANCM. [22]
После сборки комплекс белкового ядра активирует белок FANCL, который действует как убиквитин-лигаза E3 и моноубиквитинирует FANCD2 [23] [24] [25] [26] и FANCI. [27] [28]
Моноубиквитинированный FANCD2, также известный как FANCD2-L, затем взаимодействует с комплексом BRCA1 / BRCA2 (см. Рисунок Рекомбинационная репарация двухцепочечных повреждений ДНК ). Подробности неизвестны, но подобные комплексы участвуют в наблюдении за геномом и связаны с различными белками, участвующими в репарации ДНК и хромосомной стабильности. [29] [30] При наличии калечащей мутации в любом белке FA в комплексе репарация ДНК становится гораздо менее эффективной, о чем свидетельствует ее реакция на повреждения, вызванные сшивающими агентами, такими как цисплатин , диэпоксибутан [31] и митомицин С. Костный мозг особенно чувствителен к этому дефекту.
В другом пути, реагирующем на ионизирующее излучение , FANCD2, как полагают, фосфорилируется белковым комплексом ATM/ATR, активируемым двухцепочечными разрывами ДНК, и принимает участие в контроле контрольной точки S-фазы. Этот путь был доказан наличием радиорезистентного синтеза ДНК , отличительного признака дефекта контрольной точки S-фазы , у пациентов с FA-D1 или FA-D2. Такой дефект легко приводит к неконтролируемой репликации клеток и также может объяснить увеличение частоты ОМЛ у этих пациентов. [ необходима цитата ]
Белки FA играют клеточную роль в аутофагии и биогенезе рибосом в дополнение к восстановлению ДНК. [21] FANCC, FANCA, FANCF, FANCL, FANCD2, BRCA1 и BRCA2 необходимы для очистки клетки от поврежденных митохондрий (процесс, называемый митофагией ). [32] [33] [34] [35] [36] BRCA1 (также известный как FANCS) взаимодействует с промотором и терминатором рибосомальной ДНК (рДНК) в ядрышке , клеточном месте, где инициируется биогенез рибосом, и необходим для транскрипции рДНК. [37] FANCI функционирует в производстве большой рибосомной субъединицы путем обработки прерибосомной РНК (пре-рРНК), транскрипции пре-рРНК с помощью RNAPI , поддержания уровней зрелой 28S рибосомной РНК (рРНК) и глобальной клеточной трансляции белков рибосомами . [20] В ядрышке FANCI находится преимущественно в деубиквитинированной форме. [20] Кроме того, FANCA требуется для поддержания нормальной морфологии ядрышка, для транскрипции пре-рРНК и глобальной клеточной трансляции. [38] FANCC, FANCD2, FANCG также необходимы для поддержания нормальной морфологии ядрышка, а FANCG также необходим для глобальной клеточной трансляции. [38] Возможно, белки FA за пределами ядрышка играют роль в биогенезе рибосом или трансляции белков, поскольку FANCI и FANCD2 были единственными белками FA, связанными с полисомами . [38] Другие наследственные синдромы недостаточности костного мозга также имеют дефекты в биогенезе рибосом или трансляции белков, включая врожденный дискератоз , анемию Даймонда-Блэкфана и синдром Швахмана-Даймонда , и, как и эти другие заболевания, FA также может быть рибосомопатией . [20] [21] [39]
У людей бесплодие является одной из характеристик индивидуумов с мутационными дефектами в генах FANC. [40] У мышей сперматогонии , прелептотенные сперматоциты и сперматоциты на мейотических стадиях лептотены, зиготены и ранней пахитены обогащены белками FANC. [40] Это открытие предполагает, что процессы рекомбинационной репарации, опосредованные белками FANC, активны во время развития зародышевых клеток, особенно во время мейоза, и что дефекты этой активности могут привести к бесплодию . [ необходима цитата ]
Микрофтальмия и микроцефалия являются частыми врожденными дефектами у пациентов с ФА. Потеря FANCA и FANCG у мышей вызывает апоптоз нейрональных предшественников как во время раннего нейрогенеза развития , так и позднее во время нейрогенеза взрослого человека. Это приводит к истощению пула нейрональных стволовых клеток с возрастом. [41] Большая часть фенотипа анемии Фанкони может быть интерпретирована как отражение преждевременного старения стволовых клеток. [41]
Первая линия терапии — андрогены и гемопоэтические факторы роста , но только 50–75% пациентов реагируют на это. Более постоянным лечением является трансплантация гемопоэтических стволовых клеток . [42] Если потенциальных доноров нет, спасителя можно зачать с помощью предимплантационной генетической диагностики (ПГД) для соответствия типу HLA реципиента . [43] [44]
У многих пациентов в конечном итоге развивается острый миелоидный лейкоз (ОМЛ). У пожилых пациентов крайне высока вероятность развития рака головы и шеи, пищевода, желудочно-кишечного тракта, вульвы и анального канала. [45] Пациенты, которым была успешно проведена трансплантация стволовых клеток и которые, таким образом, излечились от проблем с кровью, связанных с ФА, все равно должны регулярно проходить обследования, чтобы следить за признаками рака. Многие пациенты не достигают зрелого возраста. [ необходима цитата ]
Основная медицинская проблема, с которой сталкиваются пациенты с синдромом Фанкони, заключается в неспособности костного мозга вырабатывать клетки крови. Кроме того, пациенты с синдромом Фанкони обычно рождаются с различными врожденными дефектами. Значительное число пациентов с синдромом Фанкони имеют проблемы с почками, проблемы со зрением, задержку развития и другие серьезные дефекты, такие как микроцефалия (маленькая голова). [46]
{{cite book}}
: |journal=
проигнорировано ( помощь )