Пероксисомные заболевания

ПЕРОКСИСОМНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ

Пероксисомные болезни (ПБ) приставляют собой от­крытую в 70-х г г. группу разновидностей патологии об­мена клеточных органелл. К классу патологии клеточных органелл относятся также лнзосомиые и мнтохондриальные болезни.

Пероксисомы представляют собой круглые или овальные органеллы с электронноплотным матриксом, окруженные одной мембраной. Они содержат ферменты, которые используют кислород для окисления различных субстратов, продуцируя перекись водорода. Большинство известных ферментов пероксисом является оксидазами, пероксисомам приписываются как анаболические, так и катаболическне функции. Нарушения этих функций вызывают измене­ния биосинтеза плазмогенов. Плазмогены — это уникаль­ный класс глицеролипидов, содержащих в составе моле­кулы 1,2-ненасыщенный длинноцепочечный спирт, соеди­ненный простой эфирной связью с глицерином фоефолипида, Плазмогены составляют от 5% до 20% фосфолипидов в большинстве клеток млекопитающих, особенно бо­гата ими нервная ткань. Пероксисомная патология мо­жет быть обусловлена изменением синтеза желчных ки­слот и холестерина, нарушением окисления жирных кислот с очень длинными цепями (ЖКОДЦ), жирных ки­слот с разветвленной цепью, дикарбоновых кислот и полиненасыщенных жирных кислот, L -пипеколовой и фитановой кислот.

В отличие от митохондрий пероксисомы не содержат ДНК и должны импортировать составлявшие их белки. Количе­ство, размеры и форма пероксисом варьируют в различных типах клеток. В организме человека наибольшее количество пероксисрм определяется в печени и почках. В других тканях, включая мозг и кожу, пероксисомы малочисленны и меньшего размера.

По крайней мере 17 заболеваний человека связаны с дисфункцией пероксисом, 15 из них имеют неврологическую сим­птоматику. Практически все манифестируют в раннем детском возрасте. Тип наследования большинства ПБ — аутосомно-рецессивный.

Таблица 1

Классификация пероксисомных болезней

1ДГАФ-АТ — дигидроксиацетонфосфат-ацилтрансферраза, 2ДГАФ-синтетаза — дигидроксиацетонфосфат-сннтетаза, 2ТГХК-КоА-оксидаза — тритидрохолеста- новой кислоты коэнзим А оксидаза.

В настоящее время ПБ классифицированы соглас­но биохимическому дефекту (табл. 1).Окончательная классификация ПБ станет возможной после детального молекулярного анализа этой патологии.

К ПБ с комплексным нарушением функций пероксисом относят­ся классический синдром Цельвегера (СЦ), неонатальная адренолейкодистрофия (АЛД), инфантильная форма бо­лезни Рефсума (ИБР), цельвегероподобный синдром. Сте­пень тяжести клинических проявлений при комплексном нарушении функции пероксисом сильно варьирует. Наиболее тяже­ло протекает классический СЦ, самое легкое течение от­мечается при ИБР, а АЛД занимает промежуточное поло­жение. Различия касаются времени манифестации, тя­жести поражения нервной системы и продолжительности жизни. У всех больных с ПБ данной подгруппы отмечает­ся энцефалопатия, ретинопатия или катаракта и нейросенсорное снижение слуха. У больных с ИБР могут отмечать­ся значительные нарушения пищеварительной системы, гепатомегалия, гипохолестеринемия, необходимость кормления через зонд в первые б мес жизни.

У больных с классическим СЦ отмечаются типичные черепно-лицевые дизморфии (брахицефалия, плоский за­тылок, высокий лоб, одутловатое плоское лицо, сглажен­ные надбровные дуги, гипертелоризм, эпикант, монголо­идный разрез глаз, микрогнатия, грубая задержка психомоторного развития, выраженная мышечная гипотония, гипорефлексия, судороги, нистагм, глазные аномалия (катаракта, глаукома, помутнение роговицы), кисты почек, точечная хондродисплазия, гепатомегалия, пороки сердца и головного мозга. Часто встречаются аномалии подовых органов и пороки развития конечностей. Вскоре после ро­ждения появляются судорожные припадки и геморрагиче­ский синдром. Эти больные обычно не живут более 1 года. При большей продолжительности жизни пациенты стар­шего возраста уже не имеют типичных для СЦ черепно- лицевых признаков. Лабораторные исследования при СЦ выявляют отсутствие или снижение числа и уменьшение параметров пероксисом в клетках печени.

Если при СЦ на первый план выступают симптомы, являющиеся следствием нарушенного морфогенеза (лице­вой дизморфизм, нарушение миграции нейронов, почечные кисты), то при АЛД домнпнруют приэнаки дегенерации ЦНС, проявляющиеся демиелинизацией головного мозга.

В единственном описании аутопсии больного с ИБР не отмечено ни аномалий развития коры, ни гетеротопий белого вещества головного мозга нли мозжечка . Характерно более доброкачественное течение, продолжи­тельность жизни 1,5-2 года.

У 2 больных с цельвегероподобным синдромом выявле­ны клинические и биохимические проявления, характер­ные для классического СЦ, однако в отличие от СЦ клет­ки печени у них содержали морфологически нормальные пероксисомы, Появляются сообщения о всё большем количестве больных с « легкими вариантами СЦ».

Комплексные дисфункции пероксисом при всех этих заболеваниях проявляются накоплением метаболитов желчных ки­слот, ЖКОДЦ, пипеколовой и фитановой кислот и вы­раженным нарушением биосинтеза плазмогенов. Помимо этого, у больных с ПБ этой подгруппы может выявляться повышение уровня трансаминаз, связанного билирубина и. некоторых факторов свортывания крови, гипохолестери- немия.

Классическая ризомелическая точечная хондродисплаэия (РТХ) — аутосомно-рецессивпое заболевание, харак­теризующееся отставанием в росте, диспропорциональ­ным укорочением конечностей преимущественно за счет проксимальных отделов (плечевые и бедренные костн), точечной минерализацией костей (из-за нарушенного энхондрального окостенения) на рентгенограммах, множе­ственными контрактурами суставов, микроцефалией. Ли­цо больных плоское с запавшей переносицей, антимонголоидным разрезом глаз; часто наблюдается катаракта, ихтиозоформная дисплазия кожи и алопеция. Рентгенологи­чески выявляются оссификация вентральной и дорсальной части позвонков, исчезающая после 2-летнего возраста, симметричное укорочение и деформация метафизов пле­чевой и бедренной костей. Большинство больных умирает на первом году жизни.

Структура пероксисом при РТХ остается неизменной в фибробластах, в клетках печени может быть уменьшение числа или отсутствие пероксисом, а также увеличение их размеров. Хефлер отмечает 3 нарушения функции пероксисом при классической РТХ: нарушение биосинтеза плазмогена вследствие дефицита ДГАФ и. алкилирующей ДГАФ- синтетазы; нарушение окисления фитановой кислоты; на- рушепие стимуляции зрелой формы тиолаэы пероксисом аналогич­но тому, как это происходит при СЦ, но без накопления ЖКОДЦ. Согласно последним исследованиям, полагают, что при РТХ S-окисление в пероксисомах не нарушено, а клиниче­ская симптоматика обусловлена изменённым транспортом белков в пероксисомах.

Для РТХ, как и для всех ПБ вследствие генерализо­ванных нарушений пероксисом, характерна гетерогенность и отсутствие корреляции между фенотипом и генотипом. Так описан вариант заболевания с отсутствием риэомелического укорочения конечностей при наличии других типичных для РТХ проявлений. При РТХ предполагается воз­можность мутации, по-крайней мере, в 2 различных генах.

Точечная ризомелическая хондродисплазня вследствие изолированного дефицита ДГАФ или алкилирующей ДГАФ-синтетазы относится к ПБ с единичным дефици­том фермента.

Х-сцепленная адренолейкодистрофия (Х-АЛД) — од­на из самых частых ПБ.Основной молекулярный дефект  заключается преимущественно в нарушении транспорта ЖКОДЦ-КоА-синтетаэы. Клиническая симптомати­ка характеризуется выраженной вариабельностью. Форма детского возраста Х-АЛД является наиболее ча­стой и отличается очень тяжелыми проявлениями. Неврологическая симптоматика манифестирует обычно между 5-м и 10-м годами жизни, приводя к вегетативному состоянию (полная обездвиженность, отсутствие речи, слу­ха и зрения, питание через зонд) и смертельному исходу в течение нескольких лет. Ранние симптомы — ухудшение  успеваемости в школе, эмоциональная лабильность, нару­шение концентрации внимания. Затем развиваются нару­шения зрения (сужение нолей, снижение остроты, атрофия зрительных нервов) и слуха, тетрапарез. Судороги обычно появляются па поздней стадии заболевания. Прогрессиру­ющая демиелинизация ЦНС ассоциируется с воспалитель­ными процессами в тканях мозга. Вторая частая форма Х-АЛД — это форма с началом во взрослом возрасте и длительным течением. У больных отмечается прогресси­рующий парапареэ и дисфункция тазовых органов вслед­ствие поражения спинного мозга. При обеих формах Х-АЛД могут выявляться симптомы надпочёчниковой недостаточ­ности, проявляющиеся одновременно, или вслед за невро­логической симптоматикой.

Выделяют также подростковую форму Х-АЛД, цере­бральную форму взрослых, болезнь Аддисона без невро­логических симптомов (но с характерной биохимической картиной Х-АЛД). Различные фенотипические варианты встречаются у больных в пределах одной родословной.

Основной биохимический дефект при Х-АЛД заключа­ется в накоплении ЖКОДЦ вследствие нарушения про­цессов бета-окисления в пероксисомах. Пероксисомы печени микроскопически не из­менены. У женщин — гетерозиготных носительниц гена Х-АЛД — могут развиваться неврологические симптомы, напоминающие хроническое непрогрессирующее пораже­ние спинного мозга.

Псевдонеонатальная АЛД отличается отсутствием дизморфических признаков, ранним началом судорог, вы­раженной задержкой психомоторного раэвнтия. Клиниче­ские проявления аналогичны наблюдаемым при АЛД. Ми­кроскопически пероксисомы клеток печени увеличены; при нормальном уровне желчных и пристановой кислот отмечается изолированное накопление ЖКОДЦ в результате дефици­та ацил-КоА-оксидазы, что демонстрируется иммуноблотинговым анализом. У 2 больных выявлена большая делеция гена ацил-КоА-оксидазы.

Клинические проявления при псевдо-Цельвегера син­дроме включают все типичные клинические и патоморфологические проявления СЦ: лицевые особенности, гете­ротропию нейронов, кисты кортикального слоя почек. Однако в отличие от СЦ пероксисомы гепатоцитов увеличены и представлены в достаточном количестве. Биохимически опре­деляется дефицит тиолазы пероксисом, приводящий к повышению уровня ЖКОДЦ и метаболитов желчных кислот. Больные умирают к концу первого года жизни.

Ди- и тригидроксихолестанемия — форма ПБ с накоп­лением ди- и тригидроксихолестановой кислоты без повы­шения ЖКОДЦ, ассоциированная с пристановой ацидемией. Отмечается клиническая и биохимическая гетерогенность.

У больных с периода новорожденности отмечалась неврологическая симптоматика, задержка психомоторно­го развития, лицевые дизморфии и гепатомегалия, тяже­лая печеночная недостаточность. У некоторых больных клинические проявления отсутствовали до 18 мес., но затем раэвились атаксия, гипотония, арефлексия, нарушение слуха, умеренная умственная отсталость. Гиперпипеколовая ацидемия получила свое название еще до выделения группы ПБ па основании выявляемого у пациентов высокого уровня пипеколовой кислоты. У больных имелось сочетание симптомов генерализованного поражения пероксисом и синдрома Жуберта (изменения печени, нарушения дыхания, дисплазия червя мозжечка). Фенотип больных сходен с таковым при СЦ, погибают в возрасте до 3 лет.

Классическая болезнь Рефсума (болезнь накопления фитановой кислоты) характеризуется пигментным ре­тинитом, периферической полиневропатней, мозжечковой атаксией, высокой концентрацией белка в спинномозговой жидкости. Менее постоянными признаками являются нейросенсорная глухота, аносмня, нхтиоз, аномалия разви­тия скелета и сердца. При классической болезни Рефсума (БР) отсутствуют умственная отсталость, гепатомегалия и дизморфии. Возраст манифестации варьирует от дет­ского до 50 лет. При этом в крови различных тканях организма накапливается фитановая кислота вследствие недостаточности гидроксилазы фитановой кислоты.

Глютаровая ацидурия, тип 3, описана лишь у 1 боль­ной девочки с затруднениями при кормлении, рвотой по­сле приема пищи, задержкой развития с рождения. От­мечалась повышенная экскреция с мочой глютаровой ки­слоты. Предполагают дефицит пероксисомпой глютарат- КоА-оксидаэы.

Гипероксалурия(тип1)- аутосомно-рецессивное заболевание, характеризующееся нефролитиазом и нефрокальцинозом, приводящим к ранней (до 20 лет) почечной недо­статочности. Описаны артриты и атриовентрикулярная блокада. Отмпчается дефицит аланина: глиокесилат-аминотрансферразы.

Акаталазия — аутосомно-рсцессивное заболевание, являющееся следствием нарушения активности каталазы, в частности в эритроцитах. Относительно доброкаче­ственное заболевание, проявляющееся изъязвлением и вос­палением слизистой оболочки ротовой полости.

За исключением Х-АЛД и некоторых случаев тригидроксхолестанемии, все ПБ с неврологической симпто­матикой манифестируют в периоде новорожденности. Сте­пень клинических проявлений тесно коррелирует с возрас­том начала заболевания (табл. 2).

В периоде новорожденности в клинической картине до­минируют выраженная гипотония и черепно-лицевые дизморфии, у больных старше 6 мес — психомоторная за­держка, нарушения зрения и слуха, судороги и затруд­нения при кормлении. Таким больным строго показано полное офтальмологическое обследование, включая элек- троретинограмму. При ПБ часто отмечаются пигмент­ный ретинин, катаракта. Дифференциальный диагноз ПБ и митохондриальной патологии на клиническом уровне может быть крайне затруднен. Существенным отличном ПБ является отсутствие при них метаболического ацидоза и/или лактатной ацедемии.

В таблице 3 перечислены тесты, используемые дл| диагностики ПБ. Биохимический скрининг позволяет выявить только экскрецию пипеколовой кислоты. При 8 Из 15 ПБ с неврологическими проявлениями отмечается накопление ЖКОДЦ, что доказывает необходимость проведения анализа ЖКОДЦ в первую очередь. Обязательны также исследования уровней фитановой кислоты и мета­болитов желчных кислот.

Клинические проявления РТХ и БР столь специфичны, что их диагностика представляет меньшие труд­ности. С целью выяснения не является ли накопление ЖКОДЦ в плазме результатом дефекта синтеза пероксисом или одного из ферментов пероксисомного бетта-окисления, иссле­дуется концентрация плазмогена я иммуноблотинг белков пероксисомного бета-окисления.

Все ПБ могут быть идентифицированы пренатально на материале биоптата хориона или амниотических клеток посредством измерения содержания ЖКОДЦ и/или анализа синтеза плазмогенов. На сего­дняшний день определение гетерозиготного носительства возможно только для Х-АЛД посредством определения концентрации ЖКОДЦ или анализа сцепления молеку­лярного зонда с мутантным локусом.

Таблица 2

Клинические проявления пероксисомных болезней с неврологической симптоматикой в различном возрасте.

Таблица 3

Лабораторная диагностика пероксисомных болезней.

Говоря о лечении ПБ, необходимо отметить, что при БР диетотерапия с низким содержанием фитиновой кисло­ты в комбинации, в ряде случаев, с плазмаферезом сни­жает уровень фитановой кислоты в плазме и приводят к улучшению состояния больного.

При Х-АЛД также пытались нормализовать содержа­ние ЖКОДЦ в плазме с помощью диеты с ограничени­ем ЖКОДЦ и назначения мононенасыщенных жирных ки­слот (олеиновая и эруковая). Однако положительный ре­зультат не был получен до настоящего времени. Также не сделано окончательного заключения об успешности пе­ресадки костного мозга. При ПБ с комплексными дефек­тами пероксисом предпринимались попытки назначения больным гексадеканоевой кислоты.

ПБ служат удобной моделью для изучения патогене­тических механизмов, приводящих к формированию ме­таболических эмбриопатий и/или тяжелых неврологиче­ских нарушений. Изучение механизмов должно проводить­ся комплексно с использованием клинических, биологиче­ских, патоморфологических.и генетических маркеров. Нерешенными для клинициста проблемами остаются взаи­мосвязи между разными фенотипами, различием в вовлечении органов в патологический процесс и тяжестью неврологической дисфункции.