Молекулярно-генетическое исследование при болезни Кеннеди (спинальная и бульбарная мышечная атрофия) (количество CAG-повторов гена AR)

Спинальная и бульбарная мышечная атрофия – (болезнь Кеннеди, БК) – наследственное Х-сцепленное медленно прогрессирующее нейромышечное заболевание, характеризующееся дегенерацией нижних двигательных нейронов и проявляющееся мышечной слабостью и атрофией, бульбарными нарушениями и фасцикуляциями. Распространенность составляет 2,5 на 100 тыс. мужчин.

В основе патогенеза болезни Кеннеди лежит экспансия CAG-тринуклеотидных повторов (цитозин-аденин-гуанин) в 1‑м экзоне гена андрогенного рецептора (androgen receptor gene, AR), локализующегося на длинном плече Х-хромосомы (Xq11‑q12).

В норме этот участок гена содержит 5–34 CAG-повторов, а в случае БК количество CAG-повторов увеличивается до 38 и более. Самая крупная из описанных в литературе экспансий у пациента с БК составила 68 CAG-повторов. Считается, что аллели, содержащие 35–37 CAG-повторов, характеризуются неполной пенетрантностью, и в этих случаях результаты ДНК-тестирования необходимо интерпретировать с учетом семейного анамнеза и клинической картины. Аллели, содержащие 38 и более CAG-повторов, характеризуются полной пенетрантностью и подтверждают диагноз БК. При БК количество CAG-повторов имеет обратную зависимость с возрастом дебюта заболевания и прямую - с тяжестью заболевания. Патогенные аллели гена AR, содержащие экспансии CAG-повторов, характеризуются нестабильностью, в результате чего количество повторов может изменяться при передаче экспансии потомкам.

Андрогенный рецептор (АР) является внутриклеточным рецептором стероидных гормонов и выполняет функцию фактора транскрипции, активируемого лигандом (тестостероном или дигидротестостероном). При отсутствии лиганда он находится в цитоплазме клетки в связанном состоянии с белками теплового шока. При наличии лиганда АР диссоциирует и перемещается в ядро, где связывается с определенными последовательностями ДНК и взаимодействует с ядерными белками, регулируя экспрессию генов-мишеней.

При БК экспансия CAG-повторов приводит к синтезу аномального белка АР с патологически удлиненным полиглутаминовым участком на N-конце молекулы. Вследствие изменения структуры белка происходит как потеря его физиологической функции, так и приобретение белком токсических свойств. Проявлениями первого являются часто встречающиеся у пациентов с БК признаки снижения чувствительности к андрогенам в виде гинекомастии, атрофии яичек и бесплодия. Однако приобретенный токсический эффект АР, по-видимому, является ведущим в патогенезе БК и проявляется нарушением его нормального взаимодействия с другими транскрипционными факторами в ядре, что приводит к нарушению транскрипции целого ряда генов. Известно, что при БК также нарушается ретроградный аксональный транспорт, что может играть роль в патогенезе дегенерации периферических двигательных нейронов. Кроме того, нарушается деградация патогенного белка, что проявляется обнаружением патологических внутриядерных включений в нейронах, а также в клетках других тканей и органов.

Считается, что БК может наблюдаться только у мужчин, в то время как низкие уровни циркулирующих андрогенов служат защитным фактором против развития заболевания у женщин. Кроме того, большинство женщин (98%) являются гетерозиготами и имеют аллели AR, содержащие различное количество CAG-тринуклеотидных повторов. Наиболее распространены аллели, содержащие от 18 до 25 повторов. Тем не менее, описаны случаи, когда гетеро- или гомозиготная экспансия CAG-повторов в гене AR приводила к появлению легкой симптоматики у лиц женского пола (крампи, легкая мышечная слабость, небольшое повышение креатинфосфокиназы).

Заболевание дебютирует у мужчин в возрасте от 30 до 60 лет. Часто первым проявлением БК является симптоматика, обусловленная сниженной чувствительностью к андрогенам – гинекомастия, атрофия яичек, бесплодие. В клинической картине также имеют место проявления дегенерации нижних двигательных нейронов – мышечная слабость, бульбарные нарушения, фасцикуляции, крампи, тремор, сниженные сухожильные рефлексы. Болезнь Кеннеди является медленно прогрессирующим заболеванием, около трети больных нуждаются в инвалидном кресле спустя 20 лет от дебюта заболевания.

 Интерпретация

Диагностика болезни Кеннеди основана на выявлении экспансии тринуклеотидных CAG-повторов в 1‑м экзоне гена андрогенного рецептора (AR), локализующегося на длинном плече Х-хромосомы. Болезнь Кеннеди наследуется рецессивно, сцеплено с Х-хромосомой, то есть имеется 100% риск передачи экспансии от больного отца к каждой дочери, а также 50% риск наследования экспансии от матери-носителя. В случае наследования материнской патологической экспансии БК проявится только у лиц мужского пола, дочери будут являться носителями. Для БК характерен феномен антиципации - утяжеление клинических проявлений заболевания из поколения в поколение в пределах одной родословной (более ранняя манифестация, быстрое прогрессирование и появление более тяжелых симптомов). Размер экспансии коррелирует с тяжестью симптоматики и уровнем пенетрантности. Между количеством CAG-повторов и временем первых проявлений заболевания имеется обратная зависимость. К примеру, описан ранний дебют БК (в возрасте 8-15 лет) и быстрая прогрессия заболевания у пациентов с аллелью, содержащей 50-54 CAG-повторов.

Наличие экспансии тринуклеотидных CAG-повторов в гене AR проводится с помощью метода фрагментного анализа в соответствии с рекомендациями European Molecular Genetics Quality Network от 2010 года.

Критерии оценки CAG -повторов по результатам фрагментного анализа