Молекулярно-генетическое исследование при атаксии Фридрейха (количество тринуклеотидных повторов гена FXN)

Атаксия Фридрейха – это аутосомно-рецессивное дегенеративное заболевание, являющееся одной из наиболее часто встречающихся форм наследственных атаксий. Ген атаксии Фридрейха картирован на длинном плече 9-й хромосомы в локусе 9q13-21.1.
Распространенность заболевания в европейских популяциях составляет 2-5 случаев на 100000 населения, а частота гетерозиготного носительства патогенных вариантов – 1 на 85 человек.
Наследование заболевания аутосомно-рецессивное, то есть больные дети рождаются у родителей, которые не имеют симптомов заболевания, но являются носителями аберрантного гена. Мужчины и женщины заболевают с одинаковой частотой.
В 95-98% случаев заболевание вызвано гомозиготной экспансией кодона GAA в 1 интроне гена FXN, кодирующего белок фратаксин. В остальных случаях больные являются компаунд-гетерозиготами: на одной аллели отмечается экспансия, другая же несет точечную аберрацию или делецию. Предполагается, что значительное увеличение GAA-триплетов в 1-м интроне гена FXN приводит к нарушению созревания первичного транскрипта, препятствуя вырезанию интрона из зрелой мРНК, что в свою очередь блокирует трансляцию и снижает синтез нормального фратаксина.
Атаксия Фридрейха относится к группе болезней, характеризующихся поражением функции митохондриального аппарата. Фратаксин в норме обеспечивает регуляцию транспорта железа в митохондриях, и снижение синтеза фратаксина до 5-20% от исходного уровня ведет к накоплению железа в митохондриях, нарушению образования железо-сернистых комплексов, необходимых для синтеза АТФ, повышению количества свободных радикалов и снижению способности митохондрий эффективно осуществлять окислительное фосфорилирование. Результатом этого является уменьшение синтеза АТФ и развитие необратимого повреждения клетки в условиях энергетического дефицита.
В норме наиболее высокая экспрессия фратаксина характерна для сердца, спинного мозга, скелетной мускулатуры, поджелудочной железы и печени, поэтому следствием его недостаточности является дегенерация задних канатиков и задних корешков спинного мозга, атрофия спиноцеребеллярных трактов. В миокарде обнаруживают гипертрофию кардиомиоцитов и жировую дистрофию, в поджелудочной железе – уменьшение числа островков Лангерганса.
Заболевание обычно дебютирует на 1-2 десятилетии жизни и отличается медленной прогрессией. Приблизительно у 25 % пациентов наблюдается атипичное течение заболевания, возникающее после 60 лет и протекающее с сохранением сухожильных рефлексов. Классическая болезнь Фридрейха представляет собой сочетание типичных неврологических и экстраневральных проявлений, таким образом, его можно считать системным заболеванием.

• Неврологические проявления: атаксия, нарушение координации, саккады, мышечная слабость, дизартрия, дисфагия, нарушение вибрационной и проприоцептивной чувствительности, нарушение слуха, парезы и амиотрофии, полное исчезновение сухожильных рефлексов;
• Сердечно-сосудистые проявления: гипертрофическая кардиомиопатия, аритмия;
• Костно-мышечные проявления: кифосколиоз, деформация стоп («стопа Фридрейха»);
• Эндокринологические проявления: сахарный диабет, низкий рост, гипогонадизм;
• Офтальмологические проявления: атрофия зрительного нерва и снижение остроты зрения.

При использовании МРТ обнаруживают истончение спинного мозга, атрофию продолговатого мозга, а также атрофию червя, полушарий мозжечка и верхних мозжечковых ножек на поздних стадиях заболевания. Изменений сигнала в веществе больших полушарий не определяется.

Интерпретация

В основе ДНК-диагностики лежит непосредственное обнаружение экспансии тринуклеотидных GAA-повторов в соответствующем участке гена FXN.
Наследование аутосомно-рецессивное, а степень выраженности кинических проявлений зависит от размера экспансии. Также характерен феномен антиципации - утяжеление клинических проявлений заболевания из поколения в поколение в пределах одной родословной (более ранняя манифестация, быстрое прогрессирование, появление более тяжелых симптомов).
В норме в гене FXN отмечается от 5 до 33 повторов GAA. При количестве повторов 34-44 вероятность развития атаксии Фридрейха менее 1%. При количестве GAA-тринуклеотидных повторов более 66 на обеих хромосомах диагноз «атаксия Фридрейха» считается подтвержденным.
Наличие экспансии определяется с помощью методов ПЦР-тройных повторов и фрагментного анализа, в соответствии с рекомендациями European Molecular Genetics Quality Network от 2010.

Критерии оценки GAA-повторов по результатам фрагментного анализа

Количество повторов	Диагностический тест	Прогностический тест	Риск развития у детей
5-33	Атаксия Фридрейха исключена	Заболевание не разовьется	Невысокий риск развития
34-44	Атаксия Фридрейха очень маловероятна	Маловероятно, что заболевание разовьется	Невысокий риск развития
45-65	Атаксия Фридрейха  маловероятна	Может быть снижена пенетрантность	Повышен риск развития у потомства
66-1700	Диагноз подтвержден	Заболевание разовьется	Повышен риск развития у потомства