8.3. заболевания, развивающиеся по законам менделя

8.3. заболевания, развивающиеся по законам менделя

Изучая моногибридное скрещивание растений, Г.Мендель установил единообразие особей первого поколения после скрещивания гомозиготных родителей (1-й закон), а также установил явления доминантности (в современном представлении: активного подавления со стороны доминантного гена аллельной пары экспрессии, или проявления другого гена этой пары) и рецессивности (неактивного состояния, не проявляющего себя гена). Далее, он постулировал (2-й) закон расщепления, согласно которому после скрещивания потомков двух гомозиготных родителей в следующем поколении происходит закономерное расщепление по генотипу в соотношении 1:2:1, в то время как расщепление по фенотипу зависит от взаимодействия аллелей. Изучая сочетания признаков потомства, полученного в результате простых или сложных скрещиваний, Г.Мендель не только обосновал доктрину о независимом сочетании признаков (независимом наследовании), но и выяснил природу комбинативной изменчивости. Его учение — менделизм — составило первоначальное ядро классической генетики.

К настоящему времени количество заболеваний, развивающихся по законам классической генетики и имеющих у человека признанный нозологический и классификационный статус, превышает 4500. Установлено, что каждый индивидуум является носителем от 5 до 8 «вредных» генов. К счастью, большинство из них рецессивны и потому не имеют серьезных последствий для фенотипа. Около 80—85 \% таких мутаций имеют семейную природу. Все остальные изменения представляют собой новые мутации, приобретенные в течение жизни человека.

Некоторые аутосомные мутации имеют частичную экспрессию у гетерозигот (у организмов с двумя разными аллелями одного гена: доминантным и рецессивным) и полную — у гомозигот (имеющих идентичные аллели одного гена). Так, серповидно-клеточная анемия развивается при замещении нормального гемоглобина (НЬА) на гемоглобин S (HbS). Если человек гомозиготен по отношению к мутантному гену, весь его гемоглобин превращается в атипичный тип S. Это заболевание развивается даже при пониженном атмосферном давлении кислорода, т.е. имеются серповидная деформация всех эритроцитов и гемолитическая анемия. У гетерозигот только часть гемоглобина занята типом HbS (остальная — занята НЬА), поэтому серповидная деформация и, возможно, гемолиз эритроцитов встречаются лишь в ситуациях, связанных с пребыванием при низком давлении кислорода. Такие изменения относят к серповидно-клеточной аномалии или гетерозиготной форме S-гемоглобино-патии, в отличие от выраженной серповидно-клеточной анемии.

Несмотря на то что экспрессию гена обычно описывают как доминантную или рецессивную, в некоторых случаях у гетерозигот находят в состоянии полной экспрессии оба аллеля генной пары. Это состояние называют кодоминантностью. Гисто-совместимость и взаимодействие антигенов групп крови дают хорошие примеры кодоминантного наследования.

Один мутантный ген может приводить ко многим терминальным (концевым) изменениям, составляющим понятие плейотропии (способности гена влиять более чем на один признак, каждый из которых может быть не связан с другими). И наоборот, мутации в нескольких локусах могут вызывать ту же аномалию (генетическая гетерогенность). Серповидно-клеточная анемия может служить примером плейотропии. При этом наследственном заболевании не только точковая мутация приводит к образованию HbS, что предрасполагает к гемолизу, но и измененные эритроциты обнаруживают тенденцию к формированию стаза в мелких сосудах (но не тромба). В свою очередь стаз из деформированных эритроцитов способствует развитию фиброза селезенки и костного мозга, а также инфарктов. Все эти вторичные поражения органов связаны с первичным дефектом синтеза гемоглобина. В то же время, полная детская глухота, явно гомогенное заболевание, связана с любым из 16 различных типов аутосомных рецессивных мутаций. Выявление генетической гетерогенности важно не только для генетической трактовки состояния, но и для понимания патогенеза ряда заболеваний, в том числе таких как сахарный диабет.

Виды передачи заболеваний, связанных с одним геном. Мутации, в которые вовлечен один ген, сопровождают обычно один из трех видов наследования: аутосомно-доминантный, аутосом-но-рецессивный и связанный с Х-хромосомой.

Аутосомн о-д оминантные заболевания обнаруживаются в гетерозиготном состоянии, поэтому по крайней мере один родитель при этом имеет генные изменения. Поражаются родители обоих полов, и оба пола передают заболевание. Если лицо с указанным заболеванием женится или выходит замуж за человека, не имеющего данных изменений, то каждый их ребенок имеет один шанс из двух (50 \%) заболеть. Кроме этого, аутосомно-доминантные заболевания характеризуются следующим

Всякий раз, когда заходит речь об этой группе заболеваний, находятся несколько больных, у которых родители не имеют такой патологии. Такие пациенты заболевают вследствие новых мутаций в яйцеклетке или сперматозоиде их родителей. Братья и сестры этих лиц остаются не только не пораженными, но и не подверженными повышенному риску. Количество больных с такой патологией, полученной именно при новых мутациях, связано с воздействием аутосомно-доминантного заболевания на репродуктивную способность. Если это заболевание заметно уменьшает возможность репродукции, то большинство новых генетических заболеваний является следствием новых мутаций. Последние зачастую встречаются в зародышевых клетках пожилых отцов.

Клинические признаки могут быть видоизменены с помощью сниженной пенетрантности (пенетрантность — частота и вероятность проявления гена) и различной экспрессивности гена. Некоторые лица наследуют мутантный ген, но изменения фенотипически не проявляются. Это и есть снижение пенетрантности. Последняя выражается математическим способом: так, пятидесятипроцентная пенетрантность указывает, что 50 \% носителей соответствующего гена экспрессируют болезнь. Факторы, влияющие на пенетрантность, остаются пока неизвестными. В отличие от пенетрантности, если заболевание обнаруживается у всех лиц-носителей мутантного гена, но выражено у них по-разному, такой тип относят к различной экспрессивности. Примером могут служить варьирующие признаки нейрофиб-роматоза: от коричневатых пятен на коже до множественных внутрикожных опухолей и деформаций костей.

Во многих случаях заболевание проявляется поздно, иногда, как при болезни Хантингтона, первые его симптомы обнаруживаются по окончании активной взрослой жизни.

При аутосомно-доминантных заболеваниях в процесс обычно вовлечены две главные категории неферментных белков: протеины, участвующие в регуляции сложных метаболических механизмов, часто подчиненные контролю обратной связи, например, мембранные рецепторы и транспортные белки, и важнейшие структурные белки, такие как коллаген, компоненты цитоскелета мембран эритроцитов (спектрин). Поскольку до 50 \% утраты ферментной активности может компенсироваться, мутации генов, кодирующих ферментные белки, как правило, не проявляются при аутосомно-доминантном варианте наследования. Механизмы, при которых потеря одного нормального аллеля дает начало тяжелым изменениям фенотипа, не нашли пока полного объяснения.

В некоторых случаях, особенно когда ген кодирует одну субъединицу мультимерного белка, например коллагена, продукт мутантного аллеля может препятствовать функции нормального белка. Это видно на примере II типа несовершенного остеогенеза (идиопатического остеопсатироза). При этом аутосомно-доминантном заболевании имеется миссенс-мутация гена, кодирующего цепь а-l коллагена I типа. Полагают, что 50 \% цепей а-1 у гетерозигот мутантны. Поскольку каждая молекула коллагена представляет собой спиральный тример (молекулу, образованную тремя менее сложными идентичными молекулами), составленный из двух цепей а-1 и одной цепи а-2, случайная связь нормальной и мутантной цепей а-1 с нормальными цепями а-2 формирует три варианта молекул коллагена I типа: нормальный, т.е. не содержащий мутантной цепи а-1; с одной мутантной цепью а-1; с двумя мутантными цепями а-1. Указанные три формы встречаются в соотношении 1:2:1. Таким образом, 75 \% всех тройных спиралей коллагена содержат мутантную цепь. Эти тримеры плохо поддаются сборке и преждевременно расщепляются. В итоге возникает выраженная недостаточность коллагена и тяжелые скелетные поражения. В этом примере мутантный аллель называется доминантно-негативным, ибо снижает функцию нормальных аллелей.

В табл. 8.2 приведены наиболее частые аутосомно-доми-нантные заболевания.

Аутосомн о-р ецессивные заболевания составляют самую большую группу заболеваний, развивающихся по законам Менделя. Поскольку они возникают только тогда, когда оба аллеля данного локуса гена являются мутантными, эти заболевания характеризуются следующими признаками: аномалия не обязательно поражает родителей, но может встречаться у братьев или сестер; братья и сестры имеют один шанс из четырех быть вовлеченными (иными словами, риск повторения достигает 25 \% при каждом рождении); если мутантный ген встречается в популяции с низкой частотой, есть большая вероятность, что пробанд (родоначальник) рожден в единокровном или родственном браке. Большинство аутосомно-рецессивных заболеваний характеризуется следующими признаками. Часто встречается выраженное снижение пенетрантности. В этом случае новые мутации клинически определяют редко. Поскольку индивидуум с новой мутацией является бессимптомной гетеро-зиготой, могут смениться несколько поколений, прежде чем потомки вступят в брак с гетерозиготами и произведут детей с выраженными клиническими признаками. Во многих случаях в ходе мутации изменяются ферментные белки. У гетерозигот синтезируются в равных количествах нормальные и мутантные белки. Естественный порог сохранности обеспечивает нормальную функцию тех клеток, которые сохраняют половину своих обычных составных частей.

Аутосомно-рецессивные заболевания включают в себя почти все врожденные нарушения метаболизма. Наиболее распространенные заболевания перечислены в табл. 8.3.

Заболевания, связанные с Х-х ромосомой, почти все рецессивны. Единственным геном, с уверенностью отнесенным к Y-хромосоме, является ген, детерминирующий (определяющий) формирование яичек.

Рецессивное наследование, связанное с Х-хромосомой, представлено небольшим количеством болезней хорошо очерченных клинически. В большинстве случаев Y-хромосома не гомологична с Х-хромосомой, и поэтому мутантные гены X не имеют пары с аллелями в Y. Таким образом, мужчина с Х-связанными мутантными генами относится к гемизиготам (обладающим лишь одним аллелем указанного гена), а само Х-связанное рецессивное наследование бывает только у мужчин. Пораженный отец не передает заболевание своим сыновьям, однако передает его любой из дочерей. Сыновья от гетерозиготных женщин, разумеется, имеют в половине случаев шанс на получение мутантного гена. Женщины-гетерозиготы обычно не имеют полного изменения фенотипа из-за наличия спаренного нормального аллеля. По причине случайной инактивации одной из Х-хромо

сом у женщин последние все же могут обладать различными количествами клеток с активной мутантной Х-хромосомой. Поэтому следует иметь в виду отдаленную возможность для нормального аллеля стать инактивированным в большинстве клеток, что приводит к полному проявлению у женщин гетерозиготных Х-связанных заболеваний. Гораздо чаще нормальный аллель теряет активность лишь в некоторых клетках, и потому у гетерозиготной женщины заболевание проявляется лишь частично. Примером может служить дефицит глюкозо-6-фосфатде-гидрогеназы. Передающийся на Х-хромосому, этот ферментный дефицит, который предрасполагает к гемолизу эритроцитов у больных, принимающих определенные виды лекарственных препаратов, выражен только у мужчин. У женщин же какая-то часть эритроцитов может быть произведена клетками костного мозга, в которых имеется инактивированный нормальный аллель. Такие эритроциты точно так же подвержены риску гемолиза, как и их аналоги у гемизиготных мужчин. Таким образом, женщины — не просто носители указанной аномалии, они еще и чувствительны к гемолитическим реакциям, вызванным лекарственными средствами. Поскольку количество пораженных эритроцитов у гетерозиготных женщин зависит от случайной инактивации одной из Х-хромосом, гемолитическая реакция у этих женщин почти всегда менее тяжелая, нежели у гемизиготных мужчин. Важнейшие рецессивные заболевания, связанные с Х-хромосомой, представлены в табл. 8.4.

Доминантное наследование, связанное с Х-хромосомой, реализуется в немногочисленных заболеваниях, которые передаются от пораженных гетерозиготных женщин половине рожденных сыновей и половине дочерей, а от пораженных отцов — всем дочерям, в то время как сыновья остаются интактными, если мать не имеет изменений в Х-хромосоме.

Биохимические и молекулярные основы заболеваний, связанных с одним геном. Указанные заболевания (менделевы болезни), развивающиеся в результате изменений в каком-либо одном гене, способны приводить к формированию ненормального белка или уменьшению выхода генного продукта. Фенотипичес-кий дефект, возникающий при мутации, связан непосредственно с измененным протеином, кодированным мутантным геном, или же непрямым путем через взаимодействие мутантного белка с другими нормальными протеинами. Например, все формы уже упоминавшихся (см. табл. 8.2) синдромов Элерса—Данлоса связаны с нарушениями строения коллагена. При некоторых из этих форм (тип IV) имеется мутация в одном из генов коллагена, а при других (тип VI) — коллагеновые гены нормальны, но имеется мутация гена, кодирующего лизилгидроксилазу — фермент, необходимый для перекрестного связывания коллагена. У таких больных дефекты коллагена вторичны по отношению к недостаточности лизилгидроксилазы.

При заболеваниях, связанных с одним геном, может быть поражен любой тип белка (табл. 8.5). Вид наследования болезни соотносится с разновидностью белка, пораженного при мутации. Различают следующие механизмы развития заболеваний: ферментные повреждения и их последствия, дефекты мембранных рецепторов и транспортных систем, изменения в структуре, функции или количестве неферментных белков, мутации, приводящие к необычным реакциям на лекарственные препараты.

Продолжение табл. 8.5

Тип белка/ функция

Субстрат

Молекулярное поражение

Заболевание

Рецептор

Транспорт кислорода

Ионов

Структурный внеклеточный

мембранный

Ингибитор фермента

Гемостаз

Рецептор л и по протеина низкой плотности

Рецептор витамина D

Гемоглобин

Регулятор трансмембранной проводимости при муко-висцидозе

Коллаген

Фибриллин Дистрофии

Спектрин, анкирин или протеин 4,1

сц-антитрип-син

Фактор VIII

Делеции, точковые мутации: снижение синтеза, транспорта к плазмолемме или связывания с липопротеином низкой плотности

Точковые мутации: отсутствие нормального сигнала

Делеции: уменьшенное количество

Дефектный проиессинг мРНК: уменьшенное количество

Точковые мутации: ненормальная структура Делеции и другие мутации

Делеции или точковые мутации (уменьшенное количество нормального коллагена или нормальные количества мутантного коллагена)

Точковые мутации Делеция с уменьшением синтеза

Гетерогенный механизм

Миссенс-мутации с уменьшением секреции из печени в сыворотку крови

Делеции, инсерции, нонсенс-мутации и др.: уменьшенный синтез или дефектный фактор VIII

Семейная гипер-холестеринемия

Рахит, устойчивый к витамину D

а-талассемия

р-талассемия

Серповидно-клеточная анемия Муковисцидоз

Несовершенный остеогенез

Синдром Марфана Мышечные дистрофии Дюшенна и Беккера

Наследственный сфероцитоз

Эмфизема; болезни печени

Гемофилия А

Ферментные повреждения и их последствия. Мутации способны приводить к синтезу поврежденного фермента со сниженной активностью или к уменьшению количества нормального энзима. В любом случае последствием является блокада метаболизма. На схеме 8.5 дан пример ферментной реакции, в которой субстрат С превращается с помощью внутриклеточных

Поб2

Обозначения: С субстрат, КП конечный продукт, Суб промежуточные субстанции, Ф — ферменты Поб продукты побочных путей

энзимов Ф,, Ф2 и Ф3 в конечный продукт (КП) через промежуточные субстанции Суб! и Суб2. На этой схеме КП обеспечивает контроль с помощью механизма обратной связи за ферментом Ф|. Существует и второстепенный путь, на котором производятся небольшие количества побочных продуктов Поб, и Поб2 (по R.S.Cotran, V.Kumar, T.Collins, 1998). Биохимические последствия ферментного повреждения такой реакции могут встречаться в трех вариантах.

Накопление субстрата зависит от блокирующего сайта и может сопровождаться накоплением одной или обеих промежуточных субстанций (Суб). Повышенная концентрация Суб2 способна стимулировать второстепенный путь и приводить к избытку Поб, и Поб2. В этих случаях может наступить повреждение ткани, если предшественник, промежуточные субстанции или продукты альтернативных второстепенных путей (Поб) в высоких концентрациях токсичны для ткани. Например, при га-лактоземии (наследственном нарушении углеводного обмена) недостаточность галактозо-1-фосфатуридилтрансферазы сопровождается накоплением галактозы с последующим повреждением ткани. А дефицит фенилаланингидроксилазы реализуется в аккумуляции фенилаланина. Избыточное накопление сложных субстратов в лизосомах, обусловленное недостатком расщепляющих ферментов, вызывает развитие группы болезней, относимых, как правило, к лизосомным болезням накопления.

Блокада метаболизма и уменьшение количества конечного продукта, необходимого для нормальной функции (следствие повреждения фермента). Например, отсутствие тирозиназы, необходимой для биосинтеза меланина из его предшественника тирозина, способно привести к недостатку меланина, что в свою очередь выражается в альбинизме. Если конечный продукт является ингибитором обратной связи, тормозящим ферменты ранних реакций (на схеме 8.5 показано, что КП ингибирует Ф,), его недостаток может закончиться перепродукцией промежуточных субстанций (Суб) и их катаболических производных, часть из которых в высоких концентрациях способна вызвать повреждение. Наиболее характерным примером такого заболевания является синдром Леша—Нихана (M.Lesch, M.L.Nyhan; наследственный дефицит гипоксантинфосфорибозилтрансфера-зы) с умственной отсталостью и др.

Слабость инактивации субстрата, повреждающего ткань, хорошо иллюстрируется картиной недостаточности а,-антитрипсина. У больных с наследственным недостатком сывороточного а,-антитрипсина не происходит инактивация эластазы нейтрофилов в легочной ткани. Бесконтрольная активность этой протеазы выражается деструкцией эластина межальвеолярных перегородок, что в свою очередь заканчивается эмфиземой легких.

Дефекты рецепторов и системы транспор-т а. Многие биологически активные вещества транспортируются через плазмолемму. Как правило, это достигается с помощью одного из двух механизмов — рецептор-опосредованного эндо-цитоза или с помощью транспортного белка. Генетический дефект в рецептор-опосредованной транспортной системе встречается при семейной гиперхолестеринемии. У таких больных снижение синтеза или функции рецепторов липопротеидов низкой плотности сопровождается их недостаточным поступлением в клетки и вторичным избыточным синтезом холестерина при помощи сложных промежуточных механизмов. При муковисци-дозе (наследственное кистозно-фиброзное перерождение поджелудочной железы, легких и др.) оказывается пораженной система, переносящая ионы хлора в потовых железах, легких и поджелудочной железе. По не вполне понятным причинам ослабление транспорта ионов хлора выражается в серьезном повреждении ткани указанных органов.

Изменения в структуре, функции или количестве неферментных белков. Генетические дефекты, приводящие к изменениям структурных белков, нередко связаны с распространенными вторичными воздействиями, например, при серповидно-клеточной анемии. Действительно, все гемоглобинопатии, одной из которых является упомянутая анемия, характеризуются повреждениями структуры молекулы глобина (белка). В противоположность гемоглобино-патиям, группа талассемий связана с мутациями в глобиновых генах, изменяющих количество синтезируемых цепей этого белка. Талассемий связаны с уменьшением количества структурно нормальных аи р-глобиновых цепей. Другие примеры генетического поражения структурных белков включают в себя изменения в коллагене, спектрине и дистрофине, дающие начало упомянутому выше несовершенному остеогенезу, наследственному сфероцитозу и мышечным дистрофиям.

Генетически обусловленные неблагоприятные реакции на лекарственные средства. Определенные генетически детерминированные виды ферментной недостаточности выявляются лишь после того, как пораженный человек примет соответствующий лекарственный препарат. Этот особый раздел генетики, названный в последние годы фармакогенетикой, заключает в себе немало клинически важных сведений. Классическим примером лекарственно-зависимого процесса у лиц с соответствующим генетическим дефектом является повреждение при дефиците глюкозо-6-фосфатде-гидрогеназы. В нормальных условиях дефицит этого фермента не приводит к болезни, однако прием, например, противомалярийного препарата примахина заканчивается развитием тяжелой гемолитической анемии.

Заболевания, связанные с дефектами структурных белков. Синдром Марфана (B.J.A.Marfan). При этом заболевании поражается соединительная ткань. Преимущественная локализация изменений: скелет, глаза и сердечнососудистая система. У больных длинные и тонкие конечности, особенно удлиняются пальцы (паучья кисть). От 70 до 85 \% наблюдений относятся к семейной патологии, наследуется по аутосомно-доминантному типу. Остальные случаи трактуют как спорадические и обусловленные новыми мутациями.

Наиболее ярким признаком синдрома Марфана являются скелетные нарушения. Больной человек, как правило, очень высок, имеет необычайно длинные конечности и пальцы кистей и стоп. Из-за того что высокий рост связан в основном с длинными ногами, все возрастные, расовые и половые соотношения длины туловиша и нижних конечностей сильно уменьшены. Суставные связки на верхних и нижних конечностях дряблы и создают впечатления двойных суставов. В типичном случае большие пальцы рук легко выворачиваются назад к запястью. Голова имеет долихоцефалическую форму (с преобладанием продольных размеров над поперечными) с более выпуклыми лобными буграми и выступающими надбровными дугами. Кроме перечисленного, для синдрома характерны деформации позвоночника по типу кифоза (искривление, направленное назад), сколиоза (искривление во фронтальной плоскости), ротации или смещения грудных или поясничных позвонков. В классическом случае грудная клетка деформирована по типу либо pectus excavatum (глубоко вогнутая грудина), либо «голубиной груди».

Поражения глаз проявляются по-разному. Наиболее характерным является билатеральный подвывих или дислокация (наружу и вверх) хрусталика — ectopia lentis (смещение хрусталика из стекловидной ямки). Такая патология настолько не свойственна лицам, не имеющим генетической аномалии, о которой

Рис. 8.3. Четырехстворчатый клапан аорты при синдроме Марфана.

идет речь, что при билатеральной эктопии хрусталика должно сразу возникнуть предположение о синдроме Марфана.

Конечно, самыми опасными являются поражения сердечнососудистой системы (рис.8.3). Двумя наиболее частыми их вариантами являются пролабирование (выпадение, выбухание) створок митрального клапана, а также дилатация восходящей части дуги аорты вследствие кистозного медионекроза (некроз средней оболочки аорты, перерождающийся в кистозные полости). Последний вариант имеет большее значение, так как при нем гистологические изменения media совершенно идентичны тем, что бывают в ней при medionecrosis cystica другой этиологии. Утрата механической роли средней оболочки приводит к прогрессивному расширению аортального отверстия (клапанного кольца) и восходящей части дуги аорты. Все это заканчивается тяжелой аортальной недостаточностью. Ослабление media предрасполагает и к разрыву внутренней оболочки сосуда, что дает толчок к образованию интрамуральной гематомы, расслаивающей оболочки аорты. Когда расслаивание распространяется дистальнее или чуть проксимальнее, гематома может вызвать разрыв сосудистой стенки. Такое осложнение служит причиной смерти 30—45 \% больных с синдромом Марфана.

Что касается пролабирования митрального клапана, то, несмотря на более частые его находки по сравнению с поражениями аорты, по своему клиническому значению он уступает указанным поражениям. Отсутствие поддерживающей роли соединительной ткани выражается в том, что створки клапана становятся мягкими, волнистыми и создают так называемый висящий клапан. Изменения в этом клапане наряду с удлинением хордальных нитей нередко дают начало митральной регургита-ции (забрасыванию крови в левое предсердие при систоле желудочков). Сходные изменения могут затронуть трехстворчатый, реже аортальный клапаны. Роль сердечной недостаточности в танатогенезе (динамика изменений в процессе умирания) не так велика, как роль разрывов аорты при расслаивающих дефектах. Вероятность клинического распознавания упомянутых поражений сердца и аорты сильно повышается при применении эхо-кардиографии.

Это наиболее типичные признаки синдрома Марфана, однако клинико-морфологическая характеристика этого генетического заболевания значительно богаче. У больных с выраженными изменениями глазных яблок или сердечно-сосудистой системы отмечают обычно небольшие скелетные нарушения и наоборот. Разница в клиническом проявлении синдрома может наблюдаться в пределах одной семьи, но межсемейные различия встречаются чаще и выступают сильнее. Варьирующие проявления синдрома Марфана, возможно, объясняются генетической гетерогенностью, при которой разные мутации реализуются в сходных фенотипах.

Долгое время природа марфановского гена и кодируемого им белка оставалась неизвестной. В 1991 г. выяснилось, что синдром развивается в результате мутации гена фибриллина. Последний представляет собой гликопротеин, вырабатываемый фибробластами и накапливающийся в чистом виде либо в соединении с другими белками для формирования микрофибриллярной сети во внеклеточном матриксе. Волокна этой сети служат остовом для отложения эластина и трактуются как существенный компонент эластической системы. Микрофибриллярные структуры в организме распространены широко, но особенно обильны в аорте, связках и реснитчатых зонулах, поддерживающих хрусталик.

Таким образом, данные молекулярной биологии свидетельствуют о первичном этиологическом значении фибриллина для синдрома Марфана. В иммуногистохимических работах показаны отклонения от нормального строения или же недостаточное содержание этого белка в дерме соответствующих больных. Фибробласты дермы не синтезируют в культуре ткани нормальных количеств фибриллина либо же делают это медленно. В некоторых случаях такой фибриллин плохо встраивается во внеклеточный матрикс. Локус, отвечающий за развитие синдрома, картирован в позиции 15q21.1. У больных со спорадическими формами синдрома Марфана обнаружены точковые мутации гена фибриллина.

Все современные исследования свидетельствуют о мутации указанного гена на хромосоме 15 в качестве первопричины синдрома. Варьирующее проявление синдрома может быть объяснено аллельными мутациями в одном и том же локусе. При дальнейшем изучении разных семей можно установить частоту и количество таких мутаций. До этого прямая генетическая диагностика синдрома Марфана не осуществима. Однако досимп-томное его распознавание все же возможно с помощью анализа полиморфизма длины фрагмента рестрикции (фрагмента ДНК, искусственно разорванной с помощью ферментов).

Синдромы Элерса — Данлоса (E.Ehlers; H.A.Danlos) охватывают клинически и генетически неоднородную группу заболеваний, в основе которых лежат некоторые дефекты структуры или синтеза коллагена. По сути дела они относятся к той же категории, что и упоминавшийся ранее несовершенный остео-генез.

Тип наследования включает в себя все менделевы варианты. Это и не удивительно, так как синтез коллагена — процесс сложный. Он может нарушаться при генетических ошибках, поражающих любой из многочисленных структурных коллагено-вых генов, или при мутациях, вовлекающих гены, которые кодируют ферменты, необходимые для посттранскрипционных модификаций коллагена. Поскольку изменения коллагена имеют основное значение в патогенезе синдрома, необходимо кратко остановиться на строении и синтезе коллагена. Известны по крайней мере 12 генетически отчетливых типов коллагена, распределенных по тканям довольно характерно. Клиническую разнородность и варианты передачи синдрома Элерса— Данлоса можно объяснить при оценке вовлечения в процесс того или другого типа коллагена и природы молекулярного повреждения.

На основе клинических признаков и вариантов наследования выделяют минимум 10 форм синдрома. Вначале суммируем важнейшие признаки, свойственные большинству форм, а затем сопоставим некоторые из них с молекулярными дефектами в структуре и синтезе коллагена

При большинстве форм синдрома Элерса—Данлоса поражаются ткани, богатые коллагеном. Поскольку измененным волокнам коллагена не достает адекватного предела прочности на разрыв, кожа становится слишком растяжимой, ломкой, чувствительной к травме, а суставы слишком подвижными. Минимальные повреждения кожи создают разрывы, а любое хирургическое вмешательство выполняется с огромным трудом из-за невозможности стянуть кожу в конце операции. В суставах возникают гротескные искривления, например такой изгиб большого пальца кисти, при котором он касается предплечья, или же такое разгибание коленного сустава, при котором образуется вывернутый прямой угол. Полагают, что носители указанной патологии имеют какую-то одну форму синдрома. Однако возможны серьезные осложнения: разрыв толстой кишки и крупных артерий (IV тип), хрупкость глазного яблока с разрывами роговицы и отслойкой сетчатки (VI тип), диафрагмальные грыжи (I тип)

О биохимических и молекулярных основах изменений при синдроме Элерса—Данлоса известно немного. Лучше других охарактеризован VI тип — самая частая аутосомно-рецессивная форма синдрома. Эта форма связана со снижением активности лизилгидроксилазы, необходимой для гидроксилирования (окисление с помощью двух атомов кислорода) остатков лизина (незаменимая аминокислота, содержащаяся почти во всех белках) в ходе синтеза коллагена. Поскольку гидроксилизин важен для перекрестного связывания волокон коллагена, недостаточность лизилгидроксилазы приводит к синтезу коллагена без нормальной стабильной структуры. Причем при этой форме синдрома поражается коллаген только I и III типов, а гидрокси-лирование коллагена II, IV и V типов происходит нормально.

Теперь о типе IVсиндрома Элерса—Данлоса, которая связана с нарушением структуры коллагена III типа. Эта форма генетически гетерогенна, так как она связана по крайней мере с тремя отдельными мутациями структурных генов указанного коллагена: делецией, мутацией сплайсинга РНК и точковыми мутациями. Некоторые из них поражают синтез цепей про-а, коллагена III типа, другие — секрецию проколлагена, третьи — приводят к синтезу измененного по строению коллагена III типа. Ряд мутантных аллелей ведут себя как доминантно-негативные и поэтому реализуются в виде очень тяжелых воздействий на фенотип. Поскольку IV тип синдрома Элерса—Данлоса вызван мутациями скорее структурного, а не ферментного белка, характерен аутосомно-доминантный тип наследования. Из-за обилия коллагена III типа в сосудах и кишечнике нарушения в строении этого коллагена сопровождаются тяжелыми последствиями, например спонтанными разрывами этих органов.

В основе патогенеза VII типа синдрома Элерса—Данлоса лежит превращение проколлагена I типа в коллаген. Эта ступень в синтезе коллагена включает в себя расщепление некол-лагеновых белков на терминалах N и С молекулы проколлагена и выполняется пептидазами, специфичными к каждому терминалу. Нарушение превращения проколлагена в коллаген связано с мутациями, поражающими один из двух генов коллагена I типа (ctj или а2). В результате формируются аномальные по строению цепи про-а, и про-а2, устойчивые к расщеплению N-терминальных пептидов. У больных с одним мутантным ал-лелем отмечается дефект у 50 \% цепей коллагена I типа, но так как эти цепи мешают формированию нормальных спиралей коллагена, у гетерозигот развивается заболевание.

При типе IX синдрома Элерса—Данлоса незначительные количества меди обусловливают повреждение соединительной ткани. Первичный дефект при этой форме затрагивает метаболизм меди. У больных повышается содержание меди в клетках, но количество этого элемента и церулоплазмина (плазменного металлопротеина, содержащего медь) в сыворотке крови остается низким. Молекулярные основы аномального распределения меди неизвестны, но в результате уменьшается активность зависимого от меди фермента лизилоксидазы, важного для перекрестного связывания волокон коллагена и эластина. Поскольку гены, регулирующие метаболизм меди, картированы на X-хромосоме, эта форма синдрома в отличие от большинства других наследуется как Х-связанная рецессивная аномалия.

Таким образом, общим для синдрома Элерса—Данлоса являются нарушения в структуре коллагена, которые отличаются большой неоднородностью. На молекулярном уровне выявлены разнообразные дефекты, варьирующие от мутаций структурных коллагеновых генов до мутаций ферментных генов, ответственных за посттранскрипционные модификации мРНК. Такая молекулярная гетерогенность выражается в клинической неоднородности синдрома Элерса—Данлоса, которому присущи несколько видов наследования.

Заболевания, связанные с дефектами в рецепторних белках. Характерным примером такого заболевания является семейная гиперхолестеринемия, которая является следствием мутации гена, кодирующего рецептор для липопротеина низкой плотности (ЛПНП), участвующего в транспорте и метаболизме холестерина (или холестерола, одного из стеринов, содержащегося во всех тканях; нарушение обмена холестерина лежит в основе атеросклероза — отложения липидов в стенку артерий и формирования фиброзных бляшек). В результате рецепторных нарушений происходит утрата контроля за обратной связью, возрастает уровень холестерина. Это вызывает развитие преждевременного атеросклероза, который в свою очередь сильно повышает риск развития инфаркта миокарда.

Семейная гиперхолестеринемия является самым частым мен-делевым заболеванием. Гетерозиготы с одним мутантным геном, появляющиеся в примерном соотношении: один на каждые 500 нормальных лиц, имеют от рождения двухили трехкратное превышение уровня плазменного холестерина. Во взрослом состоянии у них образуются ксантомы сухожилий (скопление холестерина и поглощающих его макрофагов), а также преждевременный атеросклероз. Гомозиготы с удвоением мутантного гена поражаются гораздо тяжелее. Уровень плазменного холестерина у них в 5—6 раз выше нормы. Такие больные имеют ксантомы кожи и уже в раннем возрасте — атеросклероз артерий сердца, головного мозга, конечностей. Инфаркт миокарда возникает у них иногда в возрасте до 20 лет. Многочисленные исследования показали, что семейная гиперхол естери-немия встречается у 3—6 \% лиц, переживших инфаркт миокарда.

Для понимания механизмов развития этого заболевания следует кратко остановиться на нормальном метаболизме и транспорте холестерина. Примерно 7 \% общего объема холестерина циркулирует в плазме крови, преимущественно в форме ЛПНП. Уровень плазменного холестерина зависит от его синтеза и катаболизма, решающую роль в котором играет печень. Первой ступенью весьма сложной череды событий является секреция гепатоцитами в кровоток липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП). Частицы ЛПОНП богаты триглицеридами, несмотря на то, что содержат в меньшем количестве эфиры холестерина. Когда эти частицы достигают капилляров жировой или мышечной ткани, они расщепляются с помощью липопротеи-новой липазы. При этом удаляется большинство триглицеридов. Молекула, получающаяся в результате и названная липопротеи-ном промежуточной плотности (ЛППП), бедна триглицеридами, но богата эфирами холестерина. Она удерживает два из трех апопротеинов (белки, входящие в состав липопротеинов) — В-100 и Е, имеющихся в первоначальной частице ЛПОНП. После того как часть ЛППП проникает через эндотелий капилляров в жировую клетчатку или мышцы, частицы ЛППП проходят один из двух возможных путей. Первый путь: примерно 50 \% новообразованных частиц быстро поглощаются печенью с помощью рецептор-опосредованного транспорта. Рецепторы, отвечающие за связывание ЛППП с плазмолеммой гепатоцитов, распознают каждый из апопротеинов: В-100 и Е. Тем не менее из-за участия в печеночном клиренсе (очищение в печени) ЛПНП их называют рецепторами ЛПНП. Внутри гепатоцитов ЛППП восстанавливается, образуя ЛПОНП. Второй путь: частицы ЛППП, не поглощенные печенью, подвергаются дальнейшим метаболическим превращениям, в ходе которых удаляются большинство из оставшихся триглицеридов и апопротеин Е, и они становятся богатыми холестерином частицами ЛПНП. Следует подчеркнуть, что ЛППП — непосредственный и главный источник ЛПНП плазмы. Существует два механизма удаления ЛПНП из плазмы: один опосредован процессом, зависимым от рецепторов ЛПНП, а другой — системой, независимой от этого рецептора. Несмотря на то что многие типы клеток (фибробласты, лимфоциты, гладкомышечные клетки, гепатоциты и клетки коры надпочечников) обладают близкородственными ЛПНП рецепторами, примерно 70 \% этих липидов плазмы подвергается клиренсу в печени посредством довольно сложного транспортного процесса.

На начальной ступени ЛПНП связываются с рецепторами поверхности любой из упомянутых клеток. Рецепторы находятся в виде скоплений в специализированных зонах плазмолеммы (покрытые ямки). После того как связывание завершается, ямки, содержащие ЛПНП, связанные с рецептором, втягиваются в цитоплазму и поглощаются для формирования покрытых пузырьков. Последние передвигаются в цитоплазме для слияния с лизосомами. В ходе слияния ЛПНП освобождаются от рецепторов, которые, находясь в мелких пузырьках, возвращаются к плазмолемме. В лизосомах молекулы ЛПНП подвергаются ферментному расщеплению; апопротеиновая часть гидролизуется до аминокислот, в то время как эфиры холестерина распадаются до свободного холестерина, который через мембрану лизосом проникает в цитоплазму. Там он используется для синтеза мембран и регуляции гомеостаза холестерина. Под воздействием освобожденного внутриклеточного холестерина развиваются три не связанных друг с другом процесса. Во-первых, освобожденный холестерин подавляет синтез холестерина в клетке с помощью торможения активности фермента З-гидрокси-З-метилглу-тарил — КоА-редуктазы, который существует для ограничения уровня синтеза (КоА — это кофермент, т.е. дополнительная группа, легко отделяемая от апофермента, представляющего полипептидную часть фермента). Во-вторых, холестерин активирует фермент ацил-КоА: ацилтрансферазу холестерина, поддерживающую этерификацию (образование сложного эфира) и сохранение избытка холестерина. В-третьих, освобожденный холестерин подавляет синтез рецепторов ЛПНП, защищая клетку от избыточного накопления этого липида.

Семейная гиперхолестеринемия развивается в результате мутации гена, определяющего существование рецептора для ЛПНП. Гетерозиготы с такой патологией обладают лишь половиной нормального числа близкородственных рецепторов ЛПНП, ибо у них только один нормальный ген. Как результат этого дефекта транспорта, с помощью рецепторзависимых систем ослабляется катаболизм ЛПНП, и уровень плазменных ЛПНП возрастает примерно вдвое. У гомозигот нет нормальных рецепторов ЛПНП на-клетках, и уровень этих циркулирующих липопротеинов гораздо выше. В дополнение к нарушенному клиренсу ЛПНП синтез последних повышен и у гетеро-, и у гомозигот. Механизм такого повышения, способствующего развитию гиперхолестеринемии, тоже связан с отсутствием рецепторов ЛПНП. Причем ЛППП — непосредственный предшественник плазменных ЛПНП — использует те же рецепторы (апопро-теина В-100 и Е) для своего транспорта в печень. При семейной гиперхолестеринемии ослабленный транспорт ЛППП в печень приводит к накоплению ЛППП — предшественников плазменных ЛПНП плазмы.

Второй механизм удаления ЛПНП из плазмы связан с транспортом этих липопротеинов без участия соответствующих рецепторов с помощью клеток системы мононуклеарных фагоцитов. Моноциты и макрофаги обладают рецепторами к химически измененным ЛПНП, например ацетилированным или окисленным. В норме количество этих липопротеинов уступает ли-попротеинам, связанным с рецепторзависимыми механизмами. Несмотря на наличие гиперхолестеринемии, заметно возрастает транспорт холестерина, переносимого ЛПНП независимого от их рецепторов в клетки системы мононуклеарных фагоцитов и сосудистой стенки. Именно это является причиной появления ксантом и может содействовать развитию преждевременного атеросклероза.

Молекулярно-генетические механизмы семейной гиперхолестеринемии чрезвычайно сложны. Ген рецептора ЛПНП, находящийся на хромосоме 19, очень велик. Он содержит 18 экзо-нов и 5 доменов, расположенных на расстоянии в 45 kb. Известны по крайней мере 35 мутаций, включающих инсерции, делеции, миссенси нонсенс-мутации и вовлекающих каждый из пяти доменов. Мутации 1-го класса наиболее распространены и приводят к полному прекращению синтеза рецепторного белка (аннулированный аллель). Мутации 2-го класса сопровождаются кодированием рецепторных белков, накапливающихся в эн-доплазматической сети, поскольку они не могут быть транспортированы к комплексу Гольджи (аллели транспортной недостаточности). Мутации 3-го класса поражают ЛПНП-связующий домен рецептора. Кодированные белки достигают клеточной поверхности, но не связываются с ЛППП или же делают это не полностью (аллели недостаточности связывания). При мутациях 4-го класса кодируются белки, которые синтезируются и переносятся к поверхности клеток. Они нормально связываются с ЛПНП, но не собираются в покрытых ямках, поэтому связанные липопротеины не втягиваются в цитоплазму.

Открытие решающей роли рецепторов ЛПЧП в гомеостазе холестерина привело к появлению лекарственных препаратов, которые снижают уровень плазменного холестерина путем увеличения числа рецепторов. Такой подход позволяет снижать содержание холестерина в плазме не только у больных с гетерозиготной семейной гиперхолестеринемией, но и с более частыми негенетическими формами гиперхолестеринемии.

Заболевания, связанные с дефектами ферментов. Болезни лизосомального накопления. Лизосомы — ключевой компонент во внутриклеточном пищеварении. Они содержат гидролитические ферменты, имеющие два особых свойства. Во-первых, ферменты действуют в кислой среде лизосом, а во-вторых, составляют особую категорию секреторных белков. Последние в отличие от большинства других белков предназначены для секреции не во внеклеточные жидкости, а во внутриклеточные органеллы. Для этого необходима их специальная обработка в комплексе Гольджи (пластинчатом комплексе). Подобно всем другим секреторным белкам

ферменты лизосом, или кислые гидролазы, синтезируются в эндоплазматической сети и транспортируются в комплекс Гольджи. Здесь они претерпевают посттрансляционные изменения. Наиболее важным из них является прикрепление маннозы-6-фосфата к боковым цепям олигосахарида. Остатки фосфорили-рованной маннозы можно рассматривать как адресную метку, распознаваемую специфическими рецепторами, которые находятся на внутренней поверхности мембран комплекса Гольджи. Лизосомальные ферменты связываются с этими рецепторами и, таким образом, отделяются от других секреторных белков внутри комплекса Гольджи. Постепенно мелкие транспортные пузырьки, содержащие ферменты, связанные с рецепторами, освобождаются из комплекса Гольджи и отправляются для слияния с лизосомами. Таким образом, ферменты прибывают к месту своего внутриклеточного нахождения, а пузырьки возвращаются в комплекс Гольджи.

Лизосомальные кислые гидролазы катализируют расщепление различных сложных макромолекул. Последние могут образовываться в результате метаболического кругооборота внутриклеточных органелл (аутофагии) или попадать в клетку при фагоцитозе (гетерофагии). При наследственной недостаточности лизосомальных ферментов происходит неполный катаболизм их субстрата, что сопровождается накоплением в лизосомах частично расщепленных нерастворимых метаболитов. Заполняясь такими не полностью расщепленными макромолекулами, лизосомы увеличиваются в размерах и количестве, что препятствует нормальному фукционированию клетки. Так возникают болезни лизосомального накопления.

Когда в 1963 г. эти болезни были открыты, то предположили, что это результат мутаций, приводящих к снижению синтеза ферментов лизосом. Однако в последние два десятилетия были выявлены и другие причины (по R.S.Cotran, V.Kumar, T.Collins, 1998). Перечислим важнейшие. Во-первых, происходит синтез каталитически неактивного белка, который иммунологически дает перекрестную реакцию с нормальным ферментом. Поэтому при иммунном анализе уровень ферментов остается нормальным. Во-вторых, возникают дефекты в посттрансляционной обработке ферментного белка, включающие недостаточность прикрепления маннозо-6-фосфатного маркера, отсутствие которого не дает ферменту следовать своим обычным путем в лизосому. Вместо этого, энзим секретируется клеткой наружу. В-третьих, обнаруживается дефицит активатора фермента или протектора (предохранителя) белка. В-четвертых, выявляется отсутствие белка-активатора субстрата (лизосомальных ферментов). В некоторых случаях белки, реагирующие с субстратом для облегчения его гидролиза, оказываются поврежденными. В-пятых, имеет место отсутствие транспортного белка, необходимого для выхода переваренного материала из лизосом. Таким образом.

13. Пальцев, т. 1.

385

болезни лизосомального накопления могут быть связаны с отсутствием любого белка, необходимого для нормального функционирования лизосом.

Выделяют по меньшей мере 7 обособленных групп болезней лизосомального накопления (табл. 8.6). Распределение накапливаемого материала и отсюда поражение того или иного органа определяются двумя взаимосвязанными факторами: местом, в котором расщепляется наибольшая часть материала, и той органной локализацией, при которой в норме осуществляется наибольшая часть расщепления. Например, головной мозг богат ганглиозидами (сиалогликолипидами), и следовательно, дефектный гидролиз ганглиозидов, который встречается при обеих формах ганглиозидоза (Gm, и Gm2), первично приводит к накоплению указанных субстанций в нейронах и соответствующей неврологической симптоматике. Дефекты расщепления му-кополисахаридов могут возникать практически в каждом органе, ибо эти вещества широко распространены в организме. Поскольку в клетках мононуклеарной фагоцитарной системы находится особенно много лизосом, и они участвуют в расщеплении разнообразных субстратов, органы с богатым содержанием фагоцитов — такие как селезенка и печень — увеличиваются в объеме при некоторых болезнях лизосомального накопления. Постоянно расширяющееся количество указанных болезней-сгруппировано с учетом биохимической природы накапливаемого метаболита. Группы эти следующие: гликогенозы, сфинго-липидозы (липидозы), мукополисахаридозы и муколипидозы (см. табл. 8.6). Среди множества гликогенозов лишь один является следствием лизосомальной ферментной недостаточности.

Продолжение табл. 8.6

Болезнь

Вид недостающего фермента

Накапливающийся метаболит

Сульфатидозы

Метахроматическая лсйкодистрофия Мультисульфатазная недостаточность

Болезнь Краббе Болезнь Фабри Болезнь Гоше Болезнь Нимана—Пика

Мукополисахарцдозы

MPS I Н (Хурлер) MPS II (Хантер)

Арилсульфатаза А

Арилсульфатазы А, В. С; стероидсульфатаза, иду-ронат-сульфатаза, гепа-paH-N-сульфатаза Галактозилцерамидаза ос-галактозидаза А Глюкоцереброзидаза Сфингомиелиназа

а Lидурон идаза

L-идуроносульфатсульфатаза

Сульфатид

Сульфатид, стероид-сульфат, гепаран-суль-фат, дерматан-сульфат

Галактоцереброзид Церамид-тригексозид Глюкоцереброзид Сфингомиелин

Дерматан-сульфат, гепаран-сульфат

Муколипидозы (ML)

I-клеточная болезнь и полидистрофия псевдо-хурлеровского типа

Недостаточность фос-форилируюших ферментов, существенных для формирования маркера распознавания маннозо-6-фосфата; кислые гидролазы, имеющие маркер распознавания, не могут быть нацелены на лизосо-мы, а выделяются во внеклеточное пространство

Мукополисахариды, гликолипиды

Другие виды накопления сложных углеводов

Фукозидоз

Маннозидоз

Аспартилгликозамину-рия

Другие болезни лизосо-мального накопления

Болезнь Волмана

Недостаточность кислого фосфата а-Фукозидаза

а-Маннозидаза

Аспартилгликозамина-мид гидролаза

Кислая липаза

Лизосомальная кислая фосфатаза

Фукозосодержащие сфинголипиды и фрагменты гликопро-теина

Маннозосодержащие

олигосахариды

Аспартил-2-дезокси2-ацетоамидогликозиламин

Эфиры холестерина, триглицериды Фосфатные эфиры

13*

387

Болезнь Тея — Сакса (W.Tay, B.P.Sachs; ранняя детская амавротическая идиотия; более точно — ганглиозидоз Gm2: недостаточность субъединицы а-гексозаминидазы). Ганглиози-дозы Gm2 составляют группу из трех болезней лизосомального накопления, развивающихся из-за неспособности клеток ката-болизировать ганглиозиды Gm2. Для расщепления последних нужны три полипептида, которые кодируются в трех отдельных локусах. Фенотипические последствия мутаций, поражающих эти локусы, в известной степени сходны, поскольку формируются в результате накопления ганглиозидов. Однако ферментные дефекты, лежащие в основе каждого из них, различны. Болезнь Тея—Сакса, самая частая форма ганглиозидозов Gm2, связана с мутацией, поражающей локус а-субъединицы на хромосоме 15 и вызывающей тяжелую недостаточность гексозами-нидазы А. Эта болезнь особенно распространена среди тех евреев, которые имеют восточно-европейское происхождение (евреи ашкенази). Уровень носительства в указанной этнической группе составляет 1 на 30.

Гексозаминидаза А отсутствует фактически во всех тканях, включая лейкоциты и плазму крови. Поэтому ганглиозиды Gm2 могут накапливаться чуть ли не повсеместно (в сердце, печени, селезенке и др.), однако ведущие клинические признаки формирует вовлечение в этот процесс нейронов центральной и вегетативной нервной системы, а также сетчатки глаза. Под микроскопом в цитоплазме нейронов определяются вакуоли, представляющие собой сильно растянутые лизосомы, заполненные ганглиозидами. Окраска на жир (Суданом III или IV) дает положительный эффект (соответственно оранжево-красный или черный цвет). При электронной микроскопии выделяют несколько типов цитоплазматических включений. Наиболее заметными являются включения внутри лизосом концентрических мембранных структур, напоминающих на разрезе луковицу. Через определенное время в ткани мозга наблюдается прогрессивная деструкция нейронов, пролиферация микроглии и накопление сложных липидов в макрофагах. Сходный процесс развивается в нейронах мозжечка, базальных ганглиев, стволовой части мозга, спинного мозга, спинальных ганглиев, а также в нейронах вегетативной нервной системы. Ганглиозные клетки сетчатки тоже набухают и содержат ганглиозиды Gm2, что видно, в частности, по краям желтого пятна. В результате в зоне желтого пятна появляется вишнево-красное пятно, подчеркивающее нормальный цвет собственно сосудистой оболочки глаза, который контрастирует с бледностью набухших ганглиоз-ных клеток в пораженной части сетчатки. Это характерно и для болезни Тея—Сакса, и для других болезней накопления, пора-жаюших нейроны.

В упомянутом локусе а-субъединицы идентифицировано несколько аллелей, каждый из которых связан с какой-либо степенью ферментной недостаточности и определенными клиническими проявлениями. При наиболее выраженной недостаточности гексозаминидазы А пораженные дети при рождении выглядят нормальными, но с 6-месячного возраста у них развиваются симптомы заболевания: неуклонное прогрессирование двигательных и психических нарушений, начинающееся с двигательной дискоординированности, инертности, дряблости мускулатуры и продолжающееся в виде слепоты и все возрастающей деменции (слабоумия). По прошествии 1—2 лет возникает блок вегетативной нервной системы, и у ребенка не старше 3 лет наступает смерть.

Дородовое распознавание и определение носительства возможны при соответствующем ферментном анализе и исследовании ДНК. Признаки двух других форм ганглиозидоза Gm2 — болезни Сендхоффа (K.Sandhoff), возникающей при дефекте р-субъединицы, и недостаточности активатора Gm2 — сходны с таковыми болезни Тея—Сакса.

Болезнь Нимана — Пика (ANiemann, L.Pick) охватывает группу признаков, неоднородных с клинической, биохимической и генетической точек зрения. В то же время объединяющим является накопление в лизосомах сфингомиелина (сфингомиелины — сложные липиды, содержащиеся в разных тканях, главным образом в нервной) и холестерина. Больных подразделяют на две группы: имеющих недостаточность сфин-гомиелиназы (по типу А или В) — фермента, расщепляющего сфингомиелин, — и тех, у кого активность этого фермента нормальна или почти нормальна (типы С и D). При последних типах имеется первичное нарушение внутриклеточной этерифи-кации (формирования сложного эфира) холестерина и его транспорта. Однако дефектный генный продукт, ответственный за такое нарушение, пока не найден. Все типы болезни встречаются редко, но тип А, сопровождающийся недостаточностью сфингомиелиназы, преобладает. На него приходится 75—80 \% всех наблюдений болезни Нимана—Пика. Он отличается тяжелым поражением младенцев и характеризуется распространенными неврологическими изменениями, выраженными накоплениями в органах сфингомиелина, прогрессивными истощением и слабостью. Как правило, дети погибают в течение первых трех лет жизни. Прежде чем перейти к рассмотрению типа А, следует отметить, что гораздо более редкий тип В отличается тем, что у больных имеется органомегалия (гигантизм органов), но отсутствуют изменения в центральной нервной системе. Такие больные обычно доживают до зрелого возраста.

При классическом младенческом типе А болезни Нимана— Пика обнаруживается почти полная недостаточность сфингомиелиназы. В норме сфингомиелин — повсеместный компонент плазмолеммы и мембран клеточных органелл. Поэтому недостаток фермента блокирует расщепление липида и приводит к

О і 23456789 10 Рис. 8.4. Спленомегалия при болезни Нимана—Пика.

его прогрессивному накоплению в лизосомах, в частности принадлежащих клеткам мононуклеарной фагоцитарной системы. Пораженные клетки увеличиваются до 90 мкм из-за растяжения лизосом, содержащих массы сфингомиелина и холестерина. Бесчисленные и относительно мономорфные вакуоли придают цитоплазме пенистый вид и хорошо окрашиваются реактивами, выявляющими жир. Под электронным микроскопом видно, что вакуоли представляют собой заполненные каким-либо материалом вторичные лизосомы, зачастую содержащие мембранозные цитоплазматические тельца, напоминающие концентрические пластинчатые фигуры миелина. Иногда силуэты лизосом обретают вид палисадов из параллельных пластин, формирующих так называемые тельца зебры.

Перегруженные липидами пенистые клетки фагоцитарного типа в изобилии встречаются в селезенке, печени, лимфатических узлах, костном мозге, небных миндалинах, желудочно-кишечном тракте и легких. Селезенка может сильно увеличиваться, иногда ее масса возрастает в 10 раз (рис. 8.4). В то же время выраженной гепатомегалии нет. Повсеместно в организме обнаруживаются умеренно или сильно увеличенные лимфатические узлы. Все перечисленные органы на разрезе бледнее обычного, что объясняется массивными накоплениями сфингомиелина. Специального упоминания достойны изменения в головном мозге и глазах. Извилины мозга сморщены, борозды расширены. Под микроскопом определяется диффузное вовлечение в процесс нейронов во всех отделах нервной системы. Бросаются в глаза вакуолизация и баллонизация нейронов, приводящая местами к их гибели и утрате вещества головного мозга. У одной трети — половины больных обнаруживаются вишнево-красные пятна на сетчатке, сходные с теми, какие бывают при болезни Тея—Сакса (см. ранее). Их происхождение такое же.

Клинические признаки заболевания появляются уже при рождении, но обязательно — в 6-месячном возрасте. Живот у младенцев выступает из-за увеличения селезенки. Накопление сфингомиелина и холестерина в дермальных макрофагах может сопровождаться формированием подкожных ксантом. С появлением симптоматики постепенно развиваются прогрессивное отставание в развитии, рвота, повышение температуры тела, генерализованная лимфаденопатия (вовлечение лимфатических узлов) и возрастающее снижение психомоторных функций (сознательно управляемых движений). На первом или втором году жизни наступает смерть.

Диагностика основывается на биохимическом анализе активности сфингомиелиназы в материале биоптатов, полученных из печени или костного мозга. Ген сфингомиелиназы клонирован, поэтому пациенты с типами А и В болезни Нимана—Пика, а также соответствующие носители могут быть выявлены при анализах проб ДНК.

Болезнь Гоше (Ph.Ch.E.Gaucher) — аутосомно-рецес-сивное заболевание, связанное с мутацией локуса глюкоцереб-розидазы в позиции lq21. Пораженный ген кодирует указанный фермент, который в норме расщепляет глюкозный остаток це-рамида. В результате глюкоцереброзид накапливается главным образом в фагоцитах, но в некоторых своих формах — в центральной нервной системе. Глюкоцереброзиды непрерывно образуются при катаболизме гликолипидов, производных плазмо-леммы стареющих лейкоцитов и эритроцитов. Различают три клинических типа болезни Гоше. Самым частым из них, составляющим до 99 \% наблюдений, является I тип, называемый еще хронической «ненейронопатией» (формой, при которой не затрагиваются нейроны). При этом типе сохранение глюкоцереб-розидов ограничено мононуклеарными фагоцитами (без участия головного мозга). Доминируют поражения селезенки и скелета, встречается I тип главным образом у евреев европейцев. У больных обычно уменьшен, но все же определим уровень активности глюкоцереброзидазы. Продолжительность жизни таких лиц несколько снижена.

Острая нейронопатия, или II тип, выражается в поражении головного мозга в младенчестве. Этнической предрасположенности к этому типу не отмечено. Активность глюкоцереброзидазы в тканях практически не определяется. Возникает гепатоспленомегалия, но ведущими являются изменения в центральной нервной системе, приводящие к ранней смерти. Различают еще III тип, являющийся как бы промежуточным между I и II типами болезни Гоше. Такие больные выявляются в юношеском возрасте. С одной стороны, у них возникают системные поражения, характерные для I типа, а с другой — прогрессирующие изменения в центральной нервной системе, начинающиеся обычно во второй или третьей декадах жизни. Все эти характерные формы наблюдаются внутри отдельных семей и происходят из-за разных аллельных мутаций структурных генов, кодирующих глюкоцереброзидазу.

При всех формах болезни Гоше в разных тканях можно встретить фагоциты с массами глюкоцереброзидов в цитоплазме. Раздутые макрофаги с липидами, известные как клетки Гоше, обнаруживаются в селезенке, печени, костном мозге, лимфатических узлах, небных миндалинах, тимусе, пейеровых бляшках кишечника. Сходные макрофаги определяются также в межальвеолярных перегородках и альвеолах легких. В отличие от клеток с липидными массами клетки Гоше редко бывают ва-куолизированными. Вместо этого они содержат в цитоплазме фибриллярные структуры, напоминающие сильно скомканную тончайшую бумагу. Эти крупные клетки достигают подчас диаметра в 100 мкм и обладают одним (или более) темным эксцентрически лежащим ядром. Они интенсивно окрашиваются в мали