Наличие гомозиготной делеции экзона 7 в гене SMN1, характерной для спинальной мышечной атрофии, ассоциированной с геном SMN1

Спинальная мышечная атрофия - 5q входит в генетически гетерогенную группу спинальных мышечных атрофий и является среди них наиболее распространенной формой (около 95%). 5q-СМА представляет собой прогрессирующее врожденное нейромышечное заболевание, обусловленное дегенерацией периферических двигательных нейронов в спинном мозге и проявляющееся гипотонией, мышечной атрофией и слабостью проксимальных групп мышц. В зависимости от тяжести заболевания и возраста манифестации выделяют несколько клинических форм: СМА I (болезнь Верднига-Гоффмана), CMA II (болезнь Дубовица), CMA III (Кугельберга-Веландер), CMA IV (взрослая СМА). Распространенность заболевания составляет 1 на 6–10 тыс. новорожденных. Частота носительства оценивается от 1:50 до 1:70 в популяции.

В основе патогенеза лежат мутации гена SMN1, который картирован на длинном плече 5 хромосомы и кодирует белок SMN (survival motor neuron - белок выживаемости моторных нейронов). Причиной 5q-СМА могут быть как гомозиготные, так и гетерозиготные делеции SMN1. При гомозиготной делеции ген SMN1 отсутствует полностью, в случае гетерозиготной происходит делеция данного гена лишь на одной аллели, а также появляются патогенные точечные мутации на другой. Крайне редко данное заболевание обусловлено двумя минорными компаундными гетерозиготными мутациями без делеций.

Ген SMN2 является неактивной копией SMN1, поскольку с данного гена синтезируется лишь небольшое количество функционального белка выживаемости моторных нейронов. Мутации в данном гене не приводят к развитию 5q-СМА, однако ген SMN2 считается основным модифицирующим фактором течения спинальной мышечной атрофии. Количество копий SMN2 обратно пропорционально тяжести заболевания: большее количество копий данного гена ассоциировано с менее выраженными клиническими симптомами 5q-СМА. Влияние данного гена на фенотип заболевания связано с образованием большей концентрации белка SMN по мере увеличения числа копий SMN2, что компенсирует дефицит белка с гена SMN1. Известно, что количество копий гена SMN2 в популяции варьирует от 1 до 6. При наличии 5 копий SMN2 достигается пороговая концентрация белка SMN, необходимая для нормального функционирования моторных нейронов. Так у пациентов со спинальной мышечной атрофией и наличием 5 копий гена SMN2 симптоматика вовсе отсутствует. Тем не менее, количество копий гена SMN2 не всегда коррелирует с тяжестью заболевания, поскольку на количество белка SMN влияет множество факторов, в том числе, не ассоциированных с геном SMN.

Клинические проявления спинальной мышечной атрофии могут сильно варьировать по тяжести от появления тяжелой мышечной атрофии с рождения и высоким риском летального исхода в младенческом возрасте до медленно прогрессирующей мышечной слабости и миодистрофии во взрослом возрасте. Большой вклад в фенотип заболевание вносит количество копий гена SMN2: увеличенное количество копий гена SMN2 приводит к более мягкому течению заболевания. Однако корреляция между количеством копий SMN2 и тяжестью и фенотипом заболевания не абсолютна.

    Интерпретация

Диагностика 5q-СМА в первую очередь основана на выявлении делеции экзонов 7 или 7-8 гена SMN1, располагающегося на длинном плече 5 хромосомы и кодирующего белок выживаемости моторных нейронов. «Золотым стандартом» молекулярно-генетического исследования при 5q-СМА является метод количественного MLPA-анализа (Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification).

При выявлении гомозиготной делеции (отсутствие обеих копий гена SMN1) диагноз 5q-СМА является подтвержденным.

При наличии одной копии гена SMN1 подтверждается носительство делеции и существует риск передачи делеции потомкам. Заболевание наследуется аутосомно-рецессивно, поэтому риск рождения ребенка с 5q-СМА составляет 25% в случае, когда оба родителя являются носителями делеции. Однако в редких случаях (около 2%) встречается спорадическое возникновение мутаций. Делеции экзона 7 de novo, как правило, возникают лишь на одной аллели SMN1. Таким образом, развитие 5q-СМА становится возможным даже в случае, когда носителем является только один из родителей, а у ребенка возникает мутация de novo на второй аллели. Кроме того, возможно так называемое «2+0» носительство, при котором оба гена SMN1 располагаются на одной хромосоме. В таком случае при проведении количественного анализа не будет выявлено носительство делеции, однако также имеется риск передачи делеции потомству.

При наличии одной копии гена SMN1 и характерной для 5q-СМА симптоматики следует проводить следующий этап диагностики 5q-СМА - секвенирование оставшейся копии SMN1. При наличии на второй аллели точечной мутации состояние расценивается как компаунд-гетерозиготное, и диагноз 5q-СМА также является подтвержденным.

Если присутствуют две полные копии SMN1, то диагноз 5q-СМА крайне маловероятен, однако ген SMN1 следует секвенировать, если есть типичный фенотип или семейная история 5q-СМА.

При подтвержденном генетическом диагнозе 5q-СМА рекомендуется определение числа копий гена SMN2 для определения прогноза течения заболевания, а также для определения показаний к началу патогенетической терапии. В описываемом тест количество копий гена SMN2 проводится параллельно с определением копий гена SMN1.   

1. Владыкина А.В., Назаров В.Д., Краснов В.С., Королева Е.И., Федорова П.А., Мошникова А.Н., Мазинг А.В., Лапин С.В., Эмануэль В.Л., Руденко Д.И., Стучевская Ф.Р., Затаковенко С.М., Павлова Т.А., Алексеева Т.М., Голдобин В.В. Исследование диагностической значимости тяжелых цепей нейрофиламентов в цереброспинальной жидкости при боковом амиотрофическом склерозе. Анналы клинической и экспериментальной неврологии 2021
2. Алексеева Т.М., Стучевская Т.Р., Демешонок В.С. Боковой амиотрофический склероз: механизмы патогенеза и новые подходы к фармакотерапии (обзор литературы). Нервно-мышечные болезни 2018
3. P. Masrori and P. Van Damme. Amyotrophic lateral sclerosis: a clinical review. European Journal of Neurology 2020, 27: 1918–1929
4. Nick S. Verber, Stephanie R. Shepheard, Matilde Sassani, Harry E. McDonough, Sophie A. Moore, James J. P. Alix, Iain D. Wilkinson, Tom M. Jenkins and Pamela J. Shaw. Biomarkers in Motor Neuron Disease: A State of the Art Review. Front. Neurol., 03 April 2019.
5. Сычева А.М., Назаров В.Д., Лапин С.В. и др. Оптимизация преаналитического этапа обработки материаладля проведения гистохимического исследования биоптатов скелетной мышцы в диагностике нервно-мышечных заболеваний. Нервно-мышечные болезни 2019