Спинальная и бульбарная мышечная атрофия ( СБМА ), широко известная как болезнь Кеннеди , представляет собой редкое Х-сцепленное рецессивное заболевание нижних мотонейронов , возникающее у взрослых, вызванное экспансией тринуклеотидных CAG-повторов в экзоне 1 гена андрогенного рецептора (AR), который приводит как к потере функции AR, так и к токсическому усилению функции. [2] [3]
У мужчин заболевание медленно прогрессирует в течение десятилетий с потерей бульбарных и нижних мотонейронов , мышечной денервацией и прямым поражением скелетных мышц. [4] [5] Заболевание вызывает прогрессирующую потерю мышечной массы со слабостью, фасцикуляциями и судорогами. Слабость бульбарных мышц приводит к затруднениям речи ( дизартрия ) и глотания ( дисфагия ). Женщины-носители не проявляют симптомов. Хотя лечения не существует, поддерживающее вмешательство может улучшить мобильность и уменьшить осложнения. Распространенность СБМА оценивается в 2,6:100 000 мужчин. [6]
Не существует известного лечения СБМА. [7] [8] [9] Поддерживающая терапия направлена на предотвращение осложнений заболевания и сохранение независимости.
Нервно-мышечные симптомы включают мышечную слабость и атрофию конечностей, бульбарных и дыхательных мышц, тремор, фасцикуляции, мышечные судороги, трудности с речью и глотанием, снижение или отсутствие глубоких сухожильных рефлексов и сенсорную нейропатию. Другие проявления СБМА включают нечувствительность к андрогенам (гинекомастия, эректильная дисфункция, снижение фертильности, атрофия яичек) и метаболические воздействия (резистентность к глюкозе, гиперлипидемия, жировая болезнь печени). [3] [5] [10]
У пациентов со СБМА развивается слабость конечностей, которая часто начинается в области таза или плеч в возрасте от 30 до 50 лет. [11] Мышечная сила снижается медленно, со скоростью примерно 2% в год, согласно количественной оценке мышц. [11] [12] Мышечная слабость часто начинается в проксимальных мышцах, причем большинство пациентов сначала замечают слабость в нижних конечностях. [3] [13]
Тремор, фасцикуляции и судороги являются частыми ранними симптомами СБМА. Тремор – это непроизвольное, несколько ритмичное сокращение и расслабление мышц, сопровождающееся колебаниями или подергиваниями. У пациентов со СБМА тремор чаще всего встречается в руках, но также встречается в голове, голосе и нижних конечностях и может наблюдаться за десять лет до мышечной слабости. [11] [3] Фасцикуляции , или мимолетные мышечные подергивания, видимые под кожей, представляют собой спонтанное, непроизвольное сокращение и расслабление мышц и особенно заметны на лице и языке пациентов со СБМА. Язычная атрофия возникает на более поздних стадиях заболевания, но язык может приобретать необычную форму из-за одновременной денервации и реиннервации. Судорога – это внезапное, непроизвольное, болезненное сокращение скелетных мышц, часто встречающееся при заболеваниях двигательных нейронов.
Бульбарные симптомы (слабость мышц лица и языка) обычно следуют за проявлениями в конечностях и могут начинаться с затруднений артикуляции речи ( дизартрия ), а затем затруднения глотания ( дисфагия ). [3] [5] [11] Часто встречается дизартрия с гиперназальностью из-за неполного поднятия мягкого неба, но обычно она остается относительно легкой и редко приводит к потере оральной коммуникации. [3] Признаки дисфагии включают трудности с контролем твердой пищи, жидкости или слюны во рту, кашель и удушье. По мере прогрессирования заболевания увеличивается риск аспирационной пневмонии, которая является основной причиной смерти пациентов со СБМА. [3] До половины всех пациентов испытывают ларингоспазм , неконтролируемое сокращение (спазм) голосовых связок с ощущением удушья и ощущением, что воздух не может войти или выйти из дыхательных путей в течение долгих секунд. Ларингоспазмы часто сопровождаются пронзительным дыхательным шумом ( стридором ) из-за быстрого и энергичного сокращения сфинктеров гортани. Это пугающий и чрезвычайно тревожный опыт, но он редко перерастает в длительные или серьезные эпизоды. [3]
При СБМА глубокие сухожильные рефлексы снижены или отсутствуют. Сенсорное поражение приводит к дегенерации ганглиозных клеток дорсальных корешков со снижением вибрационной чувствительности (дистально в ногах), нейропатической боли и онемению. [11] Имеются спорадические сообщения об определенных психологических особенностях (неуверенность в себе, эмоциональное уплощение и плохая концентрация), но детальное нейропсихологическое обследование 64 пациентов со СБМА не выявило никаких отклонений. [3] [14]
Потеря функции АР у пациентов со СБМА приводит к частичной нечувствительности к андрогенам, включая гинекомастию , эректильную дисфункцию , снижение либидо, бесплодие и атрофию яичек . [3] [10] У пациентов с синдромом полной нечувствительности к андрогенам симптомы СБМА не проявляются, что указывает на то, что нервно-мышечные симптомы не вызваны потерей функции АР. [11]
Гинекомастия , чрезмерное увеличение мужской груди, наблюдается примерно у трех четвертей пациентов со СБМА. Обычно это становится очевидным после полового созревания и часто является первым признаком этого заболевания. [10] Распространены эректильная дисфункция, снижение либидо, бесплодие и атрофия яичек. [15] Одним из наиболее специфичных для заболевания эндокринных показателей СБМА является индекс чувствительности к андрогенам ( лютеинизирующий гормон / тестостерон ), который повышен в 64% случаев, что указывает как на эндокринную , так и на экзокринную дисфункцию яичек. [3] [15]
У пациентов со СБМА также сообщалось о метаболических нарушениях с повышенным риском резистентности к инсулину , жировой болезни печени , гиперлипидемии и нарушений электрокардиограммы (ЭКГ). Нарушение гомеостаза глюкозы является общей чертой СБМА, и недавнее исследование выявило значительную корреляцию между резистентностью к инсулину и двигательной дисфункцией при СБМА. [11] [16] В группе из 22 пациентов со СБМА признаки жировой болезни печени были обнаружены у всех людей с помощью магнитно-резонансной спектроскопии. Во второй группе показатели магнитно-резонансной спектроскопии купола печени были увеличены у участников со СБМА по сравнению с контрольной группой того же возраста и пола. [3] [17] У пациентов со СБМА может быть более высокая частота синдрома Бругада и других нарушений электрокардиограммы (ЭКГ), которые, если их не обнаружить, могут привести к внезапной смерти. Сообщений о кардиомиопатии нет. Однако есть признаки того, что у пациентов со СБМА может быть более высокое кровяное давление и повышенный уровень общего холестерина и триглицеридов. [11] [3]
Прогрессирование мышечной слабости происходит медленно, с уменьшением мышечной силы примерно на 2% в год по данным количественного мышечного тестирования (QMT). [11] [12]
Самый обширный набор данных о прогрессировании заболевания — это исследование 223 японских пациентов, в ходе которого вехи в девяти видах повседневной деятельности (ADL) наблюдались на протяжении 20 лет. [3] [10] [11] [18] Мышечная слабость впервые наблюдалась в нижних конечностях (71%), в верхних конечностях (31%), бульбарные симптомы (11%) и лицевая слабость (2%), с у некоторых пациентов наблюдается начальная мышечная слабость одновременно в двух местах. [18] Первым был отмечен тремор рук (средний возраст: 33 года), за ним следовала мышечная слабость (медиана = 44 года), необходимость пользоваться перилами для подъема по лестнице (49 лет), дизартрия (50 лет), дисфагия (54 года), использование трости (59 лет) и пользование инвалидной коляской (61 год). [18] У двадцати одного пациента развилась пневмония (средний возраст: 62 года), и 15 из них умерли (медиана = 65 лет). Наиболее частой причиной смерти в этих случаях была пневмония и дыхательная недостаточность. [18] Возраст начала заболевания для каждой вехи значительно различался, часто от 25 до 30 лет в диапазоне от 10 до 90 процентилей. Возраст начала каждой вехи ADL сильно коррелировал с длиной повторов CAG в гене AR. Однако длина CAG-повторов не коррелировала с временными интервалами между каждой вехой ADL, что позволяет предположить, что скорость прогрессирования заболевания не коррелирует с длиной CAG-повторов. [18] Средний временной интервал между мышечной слабостью и использованием поручней составлял 5–6 лет, между слабостью и использованием трости — 9–11 лет, между слабостью и использованием инвалидной коляски — 12–13 лет, а между слабостью и смертью — 10–20 лет. годы. [18]
СБМА вызывается экспансией тринуклеотидных повторов в первом экзоне гена рецептора андрогена ( AR ). [9] [8] Ген AR , расположенный в Х-хромосоме , содержит повтор CAG, который кодирует полиглутаминовый тракт в белке рецептора андрогенов. [19] [9] Обычно количество повторов в тракте варьируется от 11 до 33; однако у пациентов со СБМА тракт содержит от 38 до 68 CAG-повторов. Расширенный ряд повторов CAG в SBMA приводит к выработке токсичного белка рецептора андрогенов с расширенным полиглутаминовым трактом , называемого полиQ-AR. Расширение повторов, вероятно, вызывает токсическое усиление функции рецепторного белка, поскольку потеря функции рецептора при синдроме нечувствительности к андрогенам не вызывает дегенерации мотонейронов. [20]
Многочисленные исследования показали, что при СБМА длина повтора CAG обратно коррелирует с возрастом появления симптомов, но не со скоростью прогрессирования заболевания. [3] [11] [21] [18] [22] Лица с более длительным расширением CAG раньше достигают этапов ADL (перила, трость, прикованность к инвалидной коляске, смерть) и в конечном итоге у них развиваются более тяжелые проявления заболевания. [8] Число повторов CAG составляет около 60% наблюдаемых изменений двигательной инвалидности, что указывает на то, что другие факторы могут играть важную роль в прогрессировании заболевания. [21]
Механизмы, приводящие к нейродегенерации при СБМА, до конца не изучены. [8] При SBMA полиQ-AR неправильно сворачивается и агрегирует , что приводит к образованию ядерных включений (NI) и диффузному накоплению AR в ядре. Эта агрегация мутантного белка зависит от присутствия тестостерона , лиганда рецептора андрогена. Женщины-носители СБМА экспрессируют полиQ-AR, как правило, бессимптомно или проявляют лишь легкие симптомы из-за более низкого уровня тестостерона . Аналогичным образом, на животных моделях кастрации SBMA резко снижается фенотип заболевания. [11] Считается, что токсичность возникает через множество клеточных механизмов, включая нарушение регуляции транскрипции, митохондриальную дисфункцию , нарушение белкового гомеостаза и клеточных сигнальных путей, а также аутофагию . [11]
СБМА является членом группы заболеваний, вызванных экспансией полиглутамина, включая болезнь Хантингтона и шесть типов спиноцеребеллярной атаксии . Общими характеристиками полиглутаминовых (или полиQ) заболеваний является накопление белков PolyQ и прогрессирующая дегенерация нервных клеток, обычно поражающая людей в более позднем возрасте. Однако разные полиQ-содержащие белки повреждают разные подмножества нейронов, что приводит к разным симптомам. [23]
СБМА традиционно считается заболеванием двигательного нейрона. Дегенерация мотонейронов наблюдается в передних рогах спинного мозга и стволе головного мозга, а электрофизиологические исследования показывают признаки дисфункции мотонейронов. Однако несколько исследований показали, что скелетные мышцы играют важную роль в патофизиологии СБМА . [24] Миогенные аномалии в мышцах пациента включают атрофические и морфологически аномальные мышечные волокна, группировку типов волокон и централизованные ядра. [11] [3] Уровни сывороточной креатинкиназы (КК) намного выше, чем можно было бы ожидать при чисто нейрогенном заболевании. [11]
В исследованиях на животных было показано, что у мышей , экспрессирующих полиглутаминовые андрогенные рецепторы во всех тканях, развивается прогрессирующая нервно-мышечная дегенерация, имитирующая СБМА. Однако когда мышам подвергли генетические манипуляции с целью экспрессии белка во всех тканях, кроме скелетных мышц, мышечная атрофия , нервно-мышечная дегенерация и выживаемость значительно улучшились. [24] Кроме того, лечение мышиных моделей SBMA антисмысловыми олигонуклеотидами, нацеленными на полиглутаминовые андрогенные рецепторы, снижало бремя заболевания при подкожном введении , хотя они не могли пересекать гематоэнцефалический барьер. [24] Однако при интратекальном введении в ЦНС болезнь не удалось спасти. [24]
СБМА — наследственный синдром , наследуемый по Х-сцепленному рецессивному типу. [4] Он передается потомству через расширенный (мутантный) повтор CAG в гене AR Х-хромосомы. Если человек с мутантным геном AR является отцом, он не может передать ген своим сыновьям. Однако он передаст мутантный ген всем дочерям. Если человек с мутантным геном — женщина, она является носителем. При наличии носителя существует 50%-ная вероятность того, что мутантный ген будет передан любому потомству, мужскому или женскому полу. [3]
Эффекты генетического основателя , вероятно, ответственны за более высокую распространенность СБМА, наблюдаемую в определенных географических регионах. [25]
Диагноз СБМА устанавливается с помощью генетического тестирования , которое идентифицирует экспансию тринуклеотидных повторов CAG в гене AR . [5] Если идентифицировано более 38 повторов CAG, это обычно считается подтверждающим SBMA. [3] Однако есть данные о снижении пенетрантности при 36–37 CAG-повторах. [26]
Не существует известного лечения СБМА. [7] [8] [9] Поддерживающая терапия направлена на предотвращение осложнений заболевания (падения, переломы, аспирация) и сохранение независимости. Ранние вмешательства включают трудотерапию для поддержания подвижности и повседневной активности . К распространенным средствам передвижения относятся трости, самокаты, инвалидные коляски с электроприводом, пандусы и лестничные подъемники. По мере прогрессирования заболевания трудности с глотанием (дисфагия) становятся более распространенными, и у пациентов повышается риск развития аспирационной пневмонии . Вмешательства в отношении глотания включают изменения в диете (регулирование текстуры и консистенции пищи), техники осанки и маневров глотания. Респираторная терапия может быть полезна для уменьшения инфекций дыхательных путей и мобилизации мокроты. [3]
Было доказано, что физические упражнения приносят различные преимущества при некоторых нервно-мышечных заболеваниях. Однако у пациентов со СБМА упражнения могут иметь как положительные, так и отрицательные последствия. [27] В исследовании с участием 8 пациентов со СБМА упражнения средней интенсивности переносились плохо, а частота упражнений была снижена до окончания программы тренировок. Было обнаружено, что уровни креатинкиназы (КК), биомаркера мышечной дегенерации, повышаются во время интенсивных физических упражнений, что указывает на первичную миопатию. [28] [29] В исследовании функциональных упражнений на дому с участием 50 пациентов со СБМА, как контрольная группа упражнений низкой интенсивности, так и контрольная группа по растяжке хорошо переносили упражнения, но не было существенной разницы в первичных и вторичных результатах между двумя группами. [11] [29] Тем не менее, анализ подгрупп действительно показал пользу для группы с низким уровнем функционирования, что позволяет предположить, что физические упражнения могут иметь значение для этих пациентов. [11] В третьем исследовании высокоинтенсивные интервальные тренировки (HIIT) менее одного часа в неделю улучшали как VO2max, так и выполняемую рабочую нагрузку, без увеличения уровня CK, самооценки усталости и боли. [27] [30] В целом, эти результаты предполагают, что программы упражнений должны быть адаптированы индивидуально, а пациентов со СБМА необходимо тщательно контролировать на наличие дезадаптивных биомаркеров (повышение уровня КК), чтобы предотвратить повреждение мышц и ухудшение фенотипов заболевания. [27]
СБМА был впервые описан в японской литературе в 1897 году Хироши Кавахарой в описании случая прогрессирующего бульбарного паралича у двух братьев. [31] [9] Информация о клиническом течении, Х-сцепленном типе наследования и ключевых патологических особенностях была позже задокументирована Уильямом Р. Кеннеди в 1968 году. [4] Начало заболевания в среднем возрасте и отсутствие симптомов у гетерозиготных женщин. Носители были дополнительно описаны Анитой Хардинг в 1982 году. [9] В 1986 году Курт Фишбек показал, что причинный ген СБМА присутствует на проксимальном плече Х-хромосомы, [31] хотя точный ген, вызывающий СБМА, еще не был установлен. были охарактеризованы. В 1991 году было обнаружено, что ген AR вовлечен в процесс заболевания и что экспансия повтора CAG в гене AR вызывает заболевание. [5]
Исследования СБМА обширны и охватывают ряд аспектов расстройства. Ниже приводится краткое изложение нескольких областей текущих исследований в SBMA:
Полиглутаминовый андрогенный рецептор не сворачивается должным образом и впоследствии образует белковые агрегаты с другими белками. Это приобретение новой функции, которую обеспечивает полиглутаминовый тракт, поскольку неполиглутаминовый расширенный андрогенный рецептор не образует эти агрегаты. [24] Было обнаружено, что несколько белков, ключевых для нормальной клеточной функции, секвестрируются [ необходимы разъяснения ] внутри этих агрегатов, включая CREB-BP , Hsp70 , Hsp40 и компоненты убиквитиновой протеасомной системы . [11] Считается, что потеря достаточного количества этих и других ключевых белков способствует патогенезу заболевания , хотя дальнейшие исследования продолжаются. [24]
После транскрипции и трансляции андрогенный рецептор модифицируется с помощью ряда посттрансляционных модификаций, включая фосфорилирование , метилирование , ацетилирование и SUMOилирование . Было обнаружено, что полиглутаминовый андрогенный рецептор имеет разные уровни некоторых посттрансляционных модификаций . [11] Кроме того, изменение уровней некоторых посттрансляционных модификаций мутантного рецептора андрогена изменило степень токсичности на клеточных и животных моделях, что позволяет предположить, что они могут стать целью дальнейших исследований и терапевтических разработок. [11]
Лейпрорелин , агонист ГнРГ , который блокирует синтез тестостерона при постоянном введении, первоначально показал свою эффективность в улучшении двигательной функции на мышиных моделях СБМА. [11] Было проведено небольшое пилотное исследование , в ходе которого пяти пациентам со СБМА давали подкожные инъекции лейпрорелина каждые четыре недели в течение шести месяцев с проведением серийной биопсии кожи мошонки. [28] Ядерное накопление полиглутаминовых андрогенных рецепторов было значительно снижено в биоптатах мошонки пациентов. Кроме того, у пациентов, получавших лейпрорелин, были снижены сывороточный КФК , маркер ухудшения состояния мышц, и уровень тестостерона . [28] Примечательно, что в этом исследовании пациенты не были рандомизированы в группы лечения или в группы плацебо-контроля . [28]
В последующем более крупном исследовании приняли участие пятьдесят пациентов со СБМА, рандомизированных для лечения лейпрорелином или плацебо . Это исследование охватывало 48 недель лечения, причем первоначально лечение проводилось каждые четыре недели. После лечения тридцать четыре пациента прошли открытое наблюдение , продолжавшееся еще девяносто шесть недель, при этом лечение продолжалось каждые двенадцать недель. [11] [10] На отметке сорок восьмой недели не было выявлено существенных различий в функциональной шкале оценки БАС , основном показателе результатов исследования, между группами, получавшими плацебо и лейпрорелин. [28] [10] Через сорок восемь недель наблюдалось улучшение при глотании бариевого контрастного маркера, что является вторичной конечной точкой исследования. [28] Кроме того, наблюдалось улучшение функциональной рейтинговой шкалы БАС на отметках 96 и 144 недель, что позволяет предположить, что может потребоваться более длительный период, чтобы увидеть эффекты лейпрорелина. [28]
Затем было проведено более крупное многоцентровое плацебо-контролируемое двойное слепое исследование , в котором приняли участие 199 пациентов со СБМА, которые были рандомизированы на лечение плацебо или лейпрорелином. Исследование длилось сорок восемь недель с лечением лейпрорелином каждые 12 недель, а основной конечной точкой было умение проглотить бариевый контрастный маркер. [28] [11] В этом исследовании не было обнаружено значительной разницы в глотании бария через сорок восемь недель. [28] [10] Также не было обнаружено различий в других показателях видеофлюорографии, что подтверждает отсутствие улучшения функции глотания в группе лечения. [28] Другие вторичные показатели, такие как количество AR-положительных клеток мошонки и уровень CK в сыворотке, значительно различались в группе лечения. [28] Хотя первичная конечная точка исследования не выявила влияния лейпрорелина на пациентов со СБМА, анализ подгрупп, проведенный на пациентах, у которых симптомы наблюдались в течение десяти лет или менее, действительно показал улучшение функции глотания, и было высказано предположение, что лечение может быть более эффективным. эффективен у пациентов, у которых симптомы проявляются в течение более коротких периодов времени или с менее запущенным заболеванием. [28]
Недавнее последующее открытое исследование сравнило тридцать шесть пациентов, получавших лейпрорелин, с контрольной группой, не получавшей лечения, в течение восьмидесяти четырех месяцев и обнаружило, что группа, получавшая лечение, демонстрировала более медленное снижение двигательной функции, чем группа, не получавшая лечения. [11] Значительно отличающиеся конечные точки этого исследования включали функциональную рейтинговую шкалу БАС, шкалу Лимб-Норрис и бульбарную шкалу Норриса. [11]
Дутастерид является ингибитором 5α-редуктазы , который блокирует превращение тестостерона в дигидротестостерон , снижая общую активацию андрогенных рецепторов. Пятьдесят пациентов были включены в рандомизированное плацебо-контролируемое исследование, продолжавшееся два года, основной конечной точкой которого была количественная оценка мышц. [28] Через два года в количественной оценке мышц между группами плацебо и дутастерида не было обнаружено существенных различий. [28] Вторичные результаты, включая глотание бария и мануальное тестирование мышц, также не выявили существенных различий между группами. [11]
IGF-1, сигнальная молекула , расположенная ниже гормона роста , имеет хорошо известные функции, способствующие росту скелетных мышц. [11] В доклинических исследованиях на мышиных моделях бокового амиотрофического склероза было показано, что IGF-1 защищает от гибели двигательных нейронов. [11] Двойное слепое плацебо-контролируемое клиническое исследование было проведено с восемнадцатью пациентами со СБМА, получавшими BVS857, миметик IGF-1, с девятью плацебо-контролем. [11] Исследование показало, что увеличение объема мышц бедра улучшило мышечную массу тела после 12 недель лечения в группе BVS857 по сравнению с плацебо. [11] Однако у одиннадцати из восемнадцати пациентов был обнаружен иммунный ответ против BVS857, а у пяти пациентов появились нейтрализующие антитела, что создает проблему для длительного лечения. [11]
В 2000 году Сюзанна, Терри Уэйт и Патрик Гриффин основали Ассоциацию болезни Кеннеди [32] [33] [34] для помощи в поиске эффективных методов лечения и лечения СБМА. Организация управляется и управляется советом директоров, состоящим исключительно из добровольцев, и насчитывает более 1600 сотрудников из более чем 50 стран. Пожертвования пациентов и их семей обеспечивают финансирование исследований (90%), образования (5%) и операционных расходов (5%). [34] KDA предоставила гранты и стипендии исследователям в США, Канаде, Великобритании, Италии и Японии для поддержки как фундаментальных исследований, так и клинических испытаний причин и потенциальных методов лечения СБМА. [35] На веб-сайте KDA говорится, что они сосредоточены на предоставлении «начальных денег» аспирантам и другим молодым исследователям, чтобы они могли начать работу над SBMA, собирая предварительные данные, которые можно использовать для поддержки более крупных предложений правительственным и благотворительным организациям. В 2022 году была учреждена стипендия KDA Уэйта-Гриффина, чтобы побудить молодых исследователей включать исследования SBMA в свои планы на будущее. [35]