Врожденные аномалии метаболизма (inborn errors of metabolism)


Врожденные аномалии метаболизма (inborn errors of metabolism)

Врожденные аномалии метаболизма (ВАМ) представляют собой расстройства промежуточных обменных процессов, вызванные дефектом отдельного гена. Первонач. возникающие вследствие мутации (т. е. нарушений в ДНК), они передаются по наследству в соответствии с классическими законами Менделя.

Фенилкетонурия (ФКУ) известна более всего, но мн. др. ВАМ тж имеют серьезные психол. последствия. В книге «Менделевское наследование у человека» (Mendelian inheritance in man) Мак-Казик приводит св. 300 ВАМ; постоянно выявляются новые типы расстройств. Из приблизительно 200 энзимных дефектов около 80% являются аутосомно рецессивными, остальные — аутосомно доминантными или сцепленными с Х-хромосомой. Помимо этого, в св. 100 типах неэнзимных белковых дефектов примерно 90% б. или м. ровно разделены на аутосомно доминантные или рецессивные; остальные являются рецессивными дефектами, сцепленными с Х-хромосомой. Хотя каждый из этих типов встречается редко, все они в целом обусловливают эффект ВАМ в 1:1000 новорожденных.

Основные проблемы

ВАМ представляют интерес в силу, по меньшей мере, семи независимых друг от друга причин: 1) многие из них вызывают тяжелые психол. и поведенческие нарушения, включая задержку умственного развития, судорожный синдром и нарушения моторики вследствие патологического вмешательства в процесс развития ЦНС. Примерно 30% лиц с ВАМ подвергаются риску поражения ЦНС. Такие эффекты присущи фенилкетонурии, болезни кленового сиропа в моче, галактоземии и мукополисахаридозам (напр., синдром Херлера, синдром Шейе и сцепленный с Х-хромосомой синдром Хантера). Помимо умственной отсталости, сцепленный с Х-хромосомой синдром Леш-Найхена сопровождается стойкой склонностью больного к нанесению себе укусов, что приводит к серьезным самоповреждениям; 2) диетотерапия, рекомендуемая при неск. ВАМ, может вызвать проблемы в семье (связанные с чрезмерной нагрузкой на ее членов) в период развития больного ребенка; 3) диетотерапия при нек-рых ВАМ дает лишь частичный результат: больные, прошедшие курс лечения, демонстрируют сниженный интеллект и/или специфические расстройства научения; 4) женщины, получающие специфическую для ВАМ диету во время беременности, все же не в состоянии усвоить определенные вещества. Потребление нормальной пищи во время беременности может вызвать серьезные нарушения у плода; 5) определенные ВАМ неизменно завершаются летальным исходом, оставляя родителей в состоянии тяжелого дистресса, к-рое требует психол. консультирования; 6) в силу обусловленности менделевскими законами, эти расстройства, составляющие проблему больных, их родителей и родственников, могут потребовать генетического консультирования; 7) недавние исслед. этих расстройств привели к «лавине новой информации» о метаболических, молекулярных и генетических особенностях мн. ВАМ. Вместе с новыми знаниями пришли и новые методы диагностики и лечения.

Генетика: основные положения

В норме у человека имеется 23 пары хромосом, 22 пары аутосом и 1 пара половых хромосом. Во время мейоза (процесс формирования герминальных клеток — сперматозоидов и яйцеклеток) каждая пара разделяется т. о., что сперматозоиды составляют 23Х или 23Y, а яйцеклетки 23Х. Во время половой рекомбинации, когда сперматозоид и яйцеклетка соединяются, восстанавливается полный набор — 46ХХ (женский) или 46ХY (мужской). Ряд признаков, в т. ч. ВАМ, определяются отдельными генами, различные формы генов (аллели) обусловливают вариации этих признаков. Индивидуум, унаследовавший одну и ту же аллель по двум хромосомам, является гомозиготным, при наследовании двух различных аллелей — гетерозиготным. Для нек-рых признаков один ген будет доминантным и выраженным вне зависимости от вклада др. гена. В таких случаях индивидуумы, гомозиготные по доминантному гену или гетерозиготные, будут демонстрировать одну и ту же форму признака; альтернативная форма будет выражена лишь у тех индивидуумов, к-рые являются гомозиготными по рецессивному признаку. Сцепленные с Х-хромосомой рецессивные признаки, когда соотв. гены локализованы на половых хромосомах, могут быть выражены более часто, или даже исключительно, у мужчин. Гетерозиготные женщины имеют доминантный ген на одной Х-хромосоме, к-рая будет подавлять рецессивный ген на др. Х-хромосоме; мужчины могут не иметь парный ген на Y-хромосоме, что делает возможным выражение рецессивного гена на одиночной Х-хромосоме.

Такие расстройства, как ВАМ, определяемые доминантным геном на аутосоме, наз. аутосомно-доминантными (АД); определяемые парой рецессивных аутосомных генов — аутосомно-рецессивными (АР), а определяемые рецессивным геном на Х-хромосоме и выраженные преим. у мужчин наз. рецессивными, сцепленными с Х-хромосомой (РХ). В том, что касается наследования, АД-признак будет выражен вне зависимости от парного гена. Т. о., гетерозиготный индивидуум, пораженный АД-расстройством, имеет вероятность передачи расстройства потомству в 50%. Женщина, являющаяся гетерозиготным носителем РХ-расстройства, тж имеет 50% вероятность передачи расстройства своим сыновьям. АР-расстройство обычно появляется в семейной линии у потомства двух гетерозиготных носителей, имеющих 25% вероятность получить ребенка, к-рый является гомозиготным по рецессивному признаку.

Ряд др. факторов, не описываемых здесь (кодоминантность, пенетрантность и переменная экспрессивность), осложняют генетику признаков, связанных с отдельным геном. Кроме того, расстройство, в особенности доминантное, может внезапно появиться в семейной линии в результате мутации гена. Наконец, исслед. в области молекулярной генетики продемонстрировали, что расстройства, вызванные отдельным геном, могут возникать в результате различных мутаций в одном или разных локусах — явление, наз. генетической гетерогенностью. Неск. расстройств имеют АР-, АД- и РХ- формы. В нек-рых случаях индивидуумы, гомозиготные по АР-расстройству, могут иметь различные патологические аллели, унаследованные от каждого родителя и ведущие к генетически детерминирующим комбинациям. Такие комбинации наблюдаются при нек-рых ВАМ, включая фенилкетонурию, галактоземию и синдром Шейе. Наконец, индивидуумы, гетерозиготные по к.-л. аутосомно-рецессивному ВАМ, могут демонстрировать симптомы, в особенности в нек-рых условиях окружающей среды. Эти и др. факторы указывают на то, что доминантные и рецессивные расстройства правильнее всего рассматривать как крайние полюса на едином континууме, а не как отдельные образования. Более полную информ. о генетических эффектах можно найти в монографии Beauder et al. или в учебниках по мед. генетике.

Обнаружение и диагноз

Для неск. ВАМ предложены скрининговые тесты новорожденных. В большинстве штатов США предписывается тестирование на гиперфенилалемии (ФКУ и связанные с этим расстройства), болезнь кленового сиропа в моче, галактоземию и др. расстройства. Разработаны, но широко не применяются скрининговые тесты, специфические для таких расстройств, как синдром Леш-Найхена и тироксинемия.

Мн. ВАМ сопровождаются острыми, угрожающими жизни симптомами в младенческом возрасте. Это рвота, понос, желтуха, летаргия и кома, судороги и необычный запах тела и выделений. При др. ВАМ начало может быть более медленным, с постепенным появлением симптомов в младенческом периоде. Часто встречается задержка развития, увеличение селезенки или печени, огрубление черт лица, сниженный вес и необычный запах тела. Многие из этих симптомов, как острые, так и подострые, наблюдаются и при др. расстройствах, осложняя диагностику. Их наличие вызывает необходимость использования метаболических и разного рода количественных методик для специфической идентификации ВАМ.

Лечение

Эффективное лечение включает чрезвычайные меры, отклоняющие развитие ребенка от предопределенного патологического пути. Традиционно терапия основывается на модификации диеты и возмещении конечного продукта, к-рый оказывается дефицитарным вследствие нарушений метаболизма. Однако углубление понимания патофизиологии мн. ВАМ и успехи молекулярной генетики ведут к появлению новых терапевтических подходов. Приведем более подробные сведения об этом.

Лечение на уровне метаболитов

Целью нек-рых подходов является избежать влияния аномального энзима путем диетического или фармакологического лечения. Ограничение субстрата в диете снижает количество вещества, к-рое не может быть усвоено и накапливается за метаболическим барьером. Напр., лечение ФКУ предполагает диету, бедную содержанием фенилаланина, к-рая снижает накопление токсических фенилкетонов. Эта терапия является классическим примером генетически-средового взаимодействия и модификации цепи обменных реакций с помощью нового средового фактора — специальной диеты. Нек-рые ВАМ с успехом лечатся путем устранения определенного типа пищи из диеты. Так, диета, свободная от галактозы, с использованием детских смесей, не включающих лактозу, предотвращает появление задержки умственного развития и бельма, являющихся следствием галактоземии.

Манипуляции с диетой не излечивают расстройство, невозможность правильно усваивать вещество у больных сохраняется. Обычно такие пациенты по окончании периода развития переводятся со специальной диеты на нормальную пищу. Это приводит к тяжелой пренатальной патологии у потомства пораженных расстройством женщин. Поскольку женщины потребляют нормальную пищу, к-рую они не в состоянии правильно усваивать во время беременности, продуцируется токсическое вещество, поступающее в кровеносную систему зародыша-плода, вызывая пренатальную смерть или задержку умственного развития и др. тяжелые нарушения ЦНС. Т. о., генетическое расстройство у матери приводит к патологическому пренатальному средовому воздействию на потомство. Наиболее известным примером такого эффекта является фенилкетонурия у матери, однако его можно ожидать и при галактоземии и др. ВАМ, леченных диетой во время периода развития. Степень, до к-рой при возвращении к специальной диете у пораженных женщин снижается пренатальное патологическое воздействие на потомство, зависит от типа расстройства и времени возвращения к диете.

Необходимый продукт метаболизма, дефицит к-рого вызывается блокадой обменных процессов, может возмещаться фармакологически. Профилактика кретинизма, являющегося следствием блокады продукции тироксина, осуществляется заменой тиреоидного гормона. При др. подходах используются снижение накопления метаболитов и ингибиторы обменных процессов.

Лечение на уровне дисфункционального протеина

При усилении ферментативной активности вводится требуемый кофактор, содействующий активности дефицитарного энзима. При нек-рых ВАМ, вызываемых неферментативным дефицитом протеина, эффективным является прямая замена мутантного протеина; попытки прямой замены при лечении таких ферментативно обусловленных расстройств, как болезни Тея-Сакса, оказываются гораздо менее успешными. В нек-рых случаях нормальное функционирование достигается добавлением белковых подгрупп, модифицирующих мутантный протеин.

Трансплантация органов

Трансплантация органов предоставляет возможность замещения органа, не поставляющего необходимый протеин, тем, к-рый в состоянии это делать.

Генная инженерия

Технология рекомбинирования ДНК и новая информ. о специфической локализации генов, обусловливающих расстройства, полученная в рамках проекта «Геном человека», предоставляет возможность устранения дефектного гена с заменой его на нормальный ген.

См. также Генетика поведения, Девиантное созревание, Доминантные и рецессивные гены, Наследственные болезни, Наследуемость

Р. Т. Браун


.


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.