Введение к работе
Актуальность проблемы. Проблема нарушений нервно-психического развития у детей носит медико-социальный характер в связи с высокой распространённостью патологии. Частота умеренной и тяжелой умственной отсталости (IQ менее 50) в популяции составляет 0,3 - 0,5 %, а при учете легких форм (IQ равен от 50 до 70) она достигает 1,5 - 3 % [Stevenson et al., 2000; Leonard, Wen, 2002]. В Российской Федерации доля детей-инвалидов вследствие нервно-психических расстройств составляет 22,5 % [Шарапова и др., 2007]. Принято считать, что от 25 до 45 % всех случаев умственной отсталости - это генетически обусловленные состояния [Вельтищев, 2000; Frints, 2002; Ropers, Hamel, 2005]. В настоящее время известно более тысячи наследственных болезней, сопровождающихся недоразвитием интеллекта, среди которых особое место занимают заболевания, сцепленные с хромосомой Х [McKusick, 2000].
Х-сцепленная умственная отсталость (XLMR- X-linked mental retardation) представляет собой клинически и генетически гетерогенную группу наследственных заболеваний, обусловленных мутациями, локализованными на хромосоме Х, приводящими к нарушению интеллектуального развития. Суммарная частота данных заболеваний варьирует от 1:1000 до 1,8:1000 в общей популяции [Chiurazzi et al., 2001; Ropers, 2008]. Х-сцепленная умственная отсталость ведет к глубокой инвалидности вследствие тяжелого поражения центральной нервной системы.
До настоящего времени не исследован удельный вес XLMR среди болезней детского возраста, приводящих к нарушению интеллекта. Несмотря на большое число работ, посвящённых клиническим аспектам патологии, недостаточно разработаны критерии её дифференциальной диагностики среди недифференцированных форм умственной отсталости. Следует отметить, что лишь ограниченному числу Х- сцепленных форм умственной отсталости свойственны чётко очерченные симптомокомплексы, что ведёт к трудностям их идентификации. Так, клинический диагноз наиболее частой формы XLMR (1:2500 - 1:6000 мальчиков) - синдрома умственной отсталости, сцепленной с ломкой хромосомой Х (FRAXA), - подтверждается молекулярными методами только в 3,8 % случаев [Stevenson, Schwartz, 2009]. Это отчасти связано с отсутствием корректных количественных методов для оценки экспрессивности клинических признаков синдрома FRAXA. Создание систем оценки клинических симптомов этого и других заболеваний позволит не только повышать эффективность диагностики, но и выявлять корреляцию генотипа и фенотипа, а также прогнозировать на их основе тяжесть течения заболевания у детей.
Одной из причин трудностей исследования X-сцепленной умственной отсталости является её генетическая гетерогенность. Группа заболеваний, классифицируемых как Х-сцепленная умственная отсталость, насчитывает более 200 моногенных нозологических форм. Идентифицировано около 100 генов хромосомы Х, мутации в которых ведут к нарушениям интеллекта [Ворсанова и др., 2008; Gecz et al., 2009]. Внедрение в практику новейших технологий - метафазной сравнительной геномной гибридизации и серийной сравнительной геномной гибридизации, позволило выявить микроделеции и микродупликации хромосомы Х не менее чем в 13% случаев недифференцированной Х-сцепленной умственной отсталости [Юров и др., 2010; Froyen et al., 2007; Bauters et al., 2008a]. Открытие того факта, что XLMR может быть обусловлена нарушением дозы Х-сцепленных генов, вызванным микроаномалиями хромосомы Х [Gecz et al., 2009; Vandewalle et al., 2009], расширило границы понятия «Х- сцепленная умственная отсталость», позволило выделить новые нозологические формы, как, например, синдром микродупликации Xq28 [Van Esch et al., 2005]. Однако взаимосвязь субмикроскопических аномалий хромосомы Х с определённым фенотипом остается сложной для интерпретации и недостаточно изученной [Bauters et al., 2008a].
Исследования, выполненные в последние годы, указывают на связь Х-сцепленных заболеваний, сопровождающихся умственной отсталостью, с эпигенетическим феноменом неравной инактивации хромосомы Х [Юров и др., 2007; Migeon, 2008; 0rstavik, 2009]. Однако остается малоизученным значение анализа инактивации хромосомы Х для диагностики асимптоматического носительства XLMR и повышения эффективности медико-генетического консультирования семей с целью предупреждения повторного рождения больных детей.
Отсутствие достаточных сведений о патогенезе заболеваний данной группы затрудняет разработку способов их терапевтической коррекции. Создание генно- инженерных форм ферментов для их клинического применения, например при мукополисахаридозе II типа, открыли новую эру ферментозамещающей терапии наследственных болезней [Семячкина, Новиков, 2004; Muenzer et al., 2011]. Обнаружение нарушений процессов клеточной биоэнергетики при ряде форм XLMR повысило эффективность симптоматической коррекции, в частности синдрома Ретта [Ellaway et al., 2001; Харабадзе и др., 2002].
Таким образом, становится очевидным, что на современном этапе развития медицинской генетики и педиатрии необходимы комплексные клинико-генетические исследования для решения проблем диагностики Х-сцепленных форм умственной отсталости, адекватного прогноза течения заболеваний, эффективного медико- генетического консультирования и поиска путей терапевтической коррекции соматических и нервно-психических расстройств при данной патологии.
Цель исследования. Разработать систему ранней диагностики, медико- генетического консультирования и подходов к терапевтической коррекции Х- сцепленных форм умственной отсталости у детей на основе молекулярно-генетического и молекулярно-цитогенетического анализа клинического полиморфизма различных форм патологии и исследования инактивации хромосомы Х.
Задачи исследования:
-
Установить удельный вес Х-сцепленной умственной отсталости среди заболеваний, сопровождающихся нарушениями нервно-психического развития детей по данным специализированных клиник.
-
Разработать клинические критерии диагностики Х-сцепленных форм умственной отсталости, на основе которых создать шкалы количественной балльной оценки тяжести клинических признаков для наиболее частых форм патологии (синдромы Ретта и умственной отсталости, сцепленной с ломкой хромосомой Х).
-
Определить спектр мутаций Х-сцепленных генов (MECP2 и FMR1) и аномалий хромосомы Х и оценить их вклад в развитие Х-сцепленных форм умственной отсталости у детей.
-
Определить роль инактивации хромосомы Х в клиническом полиморфизме Х- сцепленных форм умственной отсталости и её значение для повышения эффективности диагностики и медико-генетического консультирования семей с данной патологией.
-
На основе анализа клинико-генетического полиморфизма Х-сцепленной умственной отсталости и вклада генетических и эпигенетических (тип и позиция мутации, особенности Х-инактивации) факторов в формирование ее фенотипических
проявлений разработать систему прогнозирования тяжести течения заболеваний у детей.
-
Разработать алгоритм диагностики Х-сцепленных заболеваний, сопровождающихся умственной отсталостью, среди ее недифференцированных форм.
-
Оценить эффективность дифференцированных комплексов терапевтической коррекции нарушений соматического статуса и нервно-психического развития при различных формах Х-сцепленной умственной отсталости у детей - при синдромах Хантера, Ретта, умственной отсталости, сцепленной с ломкой хромосомой Х, адренолейкодистрофии.
Научная новизна. Впервые определен удельный вес (6,54%) Х-сцепленных форм умственной отсталости в структуре заболеваний, сопровождающихся нарушениями психического развития, по данным специализированных клиник.
Научно обоснована разработка оригинальных шкал для объективной количественной оценки тяжести клинических проявлений у детей с частыми формами Х-сцепленной умственной отсталости (синдромы Ретта и умственной отсталости, сцепленной с ломкой хромосомой Х).
Показано, что эпигенетический феномен неравной инактивации хромосомы Х отражает процесс селекции клеток у гетерозигот по Х-сцепленным мутациям, который является одним из общих звеньев патогенеза заболеваний данной группы.
Определен вклад неравной инактивации хромосомы Х в клинический полиморфизм различных заболеваний и установлена её роль как значимого диагностического маркёра Х-сцепленной умственной отсталости.
Научно обоснована система прогнозирования тяжести течения заболевания у детей с X-сцепленными формами умственной отсталости, основанная на анализе вклада генетических и эпигенетических факторов (типа и позиции мутации, особенностей инактивации хромосомы Х) в развитие клинических проявлений различных заболеваний данной группы.
Практическая значимость. Разработана система балльной количественной оценки тяжести течения Х-сцепленных заболеваний, сопровождающихся умственной отсталостью, которая может использоваться для выявления корреляции генотипа и фенотипа и оценки эффективности методов терапевтической коррекции этой патологии.
Внедрение анализа инактивации хромосомы Х значительно повысило эффективность диагностики Х-сцепленной умственной отсталости и выявления её асимптоматического носительства при медико-генетическом консультировании семей с данной патологией.
Разработан алгоритм диагностики Х-сцепленной умственной отсталости, включающий постадийное применение клинико-генеалогического анализа, молекулярно-генетических исследований мутаций генов хромосомы Х, комплекса молекулярно-цитогенетических методов диагностики (в том числе методов флюоресцентной гибридизации in situ (FISH), метафазной и серийной сравнительной геномной гибридизации) и анализа инактивации хромосомы Х. Разработанный алгоритм значительно повышает эффективность выявления Х-сцепленной умственной отсталости среди её недифференцированных форм.
Показана целесообразность использования медикаментозных (энерготропные препараты, витамины группы B и антиоксиданты, ферментозамещающая терапия, масло Лоренцо) и немедикаментозных средств (лазеропунктуры) для терапевтической коррекции нарушений соматического статуса и нервно-психического развития детей с различными формами Х-сцепленной умственной отсталости (синдромы Ретта, умственной отсталости, сцепленной с ломкой хромосомой Х, Хантера и адренолейкодистрофия).
Основные положения, выносимые на защиту.
-
-
Х-сцепленная умственная отсталость (XLMR) имеет удельный вес среди недифференцированных форм нарушений интеллекта, равный 6,54 % по данным специализированных клиник.
-
Использование разработанных систем балльной количественной оценки тяжести клинических проявлений и современных молекулярно-генетических методов повышает эффективность выявления больных с синдромом умственной отсталости, сцепленной с ломкой хромосомой Х (FRAXA) с 3,8% до 40% и синдрома Ретта - с 70 до 89% среди детей с недифференцированными формами нарушений интеллекта.
-
Достоверным лабораторным критерием Х-сцепленной умственной отсталости служит неравная инактивация хромосомы Х. Обнаружение феномена неравной инактивации хромосомы Х повышает эффективность диагностики X-сцепленных форм умственной
отсталости, прогнозирования степени тяжести течения заболевания и выявления носительниц Х-сцепленных мутаций в семьях с данной патологией.
-
-
Установленная зависимость фенотипа детей от генетических (тип и позиция мутации в гене MECP2, число тринуклеотидных повторов в гене FMR1) и эпигенетических факторов (инактивация хромосомы Х) позволяет на их основе прогнозировать тяжесть течения заболеваний.
-
Разработанный в настоящем исследовании диагностический алгоритм, включающий комплекс современных молекулярно-генетических (анализ мутаций Х-сцепленных генов, инактивации хромосомы Х,) и молекулярно-цитогенетических методов исследования (флюоресцентная гибридизация in situ, метафазная и серийная сравнительная геномная гибридизация), позволяет с высокой эффективностью выявлять среди недифференцированных форм нарушений психического развития моногенные формы X-сцепленной умственной отсталости и заболевания, обусловленные субмикроскопическими аномалиями хромосомы Х, в том числе не обнаруживаемые ранее цитогенетическими методами.
-
Внедрение в клиническую практику новых генно-инженерных лекарственных средств улучшает соматический и нервно-психический статус больных с Х-сцепленной формой умственной отсталости - мукополисахаридозом II типа (синдром Хантера).
Решение поставленных задач осуществлялось в отделении наследственных заболеваний с нарушением психики у детей (руководитель - доктор медицинских наук, профессор П.В.Новиков) и лаборатории молекулярной цитогенетики нервно- психических заболеваний (руководитель - доктор биологических наук, профессор С.Г.Ворсанова) ФГБУ «МНИИ педиатрии и детской хирургии» Минздравсоцразвития России (директор - доктор медицинских наук, профессор А.Д.Царегородцев), а также в лаборатории цитогенетики и геномики психических заболеваний (руководитель - доктор биологических наук, профессор Ю.Б.Юров) Научного центра психического здоровья РАМН (директор - академик РАМН А.С.Тиганов), при поддержке научно- образовательного центра Нейробиологической диагностики наследственных психических заболеваний детей и подростков (руководитель - доктор биологических наук Н.Л.Горбачевская) Московского городского психолого-педагогического университета (ректор - академик РАО В. В. Рубцов).
Внедрение в практику. Результаты диссертационной работы внедрены в практическую работу ФГБУ «МНИИ педиатрии и детской хирургии» Минздравсоцразвития России, Научного центра психического здоровья РАМН, Московского городского психолого-педагогического университета.
Основные положения работы вошли в Методические рекомендации, утвержденные Минздравсоцразвития России и используются в медико-генетических и лечебно- профилактических учреждениях. Материалы диссертации применяются в учебном процессе на кафедрах медицинской генетики Российской медицинской академии последипломного образования и клинической психологии раннего детства Московского психолого-педагогического университета, а также при подготовке ординаторов в ФГБУ «МНИИ педиатрии и детской хирургии» Минздравсоцразвития России.
Апробация работы. Материалы и основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: II, III, IV, V, VII, VII, VIII, ІХ и Х конгрессах «Современные технологии в педиатрии и детской хирургии» (Москва, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011); на всемирных конгрессах по синдрому Ретта (Гётеборг, Швеция,1996; Каруизава, Япония, 2000; Париж, Франция, 2008; на Европейском съезде участников проектов INTAS (Киев, Украина, 2007; на конференциях Европейской цитогенетической ассоциации (ЕСА): (Болонья, Италия, 2003; Стокгольм, Швеция, 2009; на конференциях Европейского общества генетики человека (Ницца, Франция, 2007; Барселона, Испания, 2008; Амстердам, Голландия, 2011); на IX, XI, XII и XVI съездах педиатров России (Москва, 2005, 2007, 2008, 2009); на IV, V и VI съездах Российского общества медицинских генетиков (Курск, 2000; Уфа, 2005; Ростов-на-Дону, 2010); на международной конференции по синдрому Ретта (Казань, 2011), а также на многочисленных научных семинарах в различных научно-исследовательских учреждениях России.
Публикации по теме работы. По теме диссертации опубликовано 7 глав в монографиях, 19 оригинальных и 3 обзорные статьи в рецензируемых отечественных и международных научных журналах, 4 статьи в сборниках, а также 69 тезисов в материалах отечественных и зарубежных конференций (всего 102 работы).
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 354 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, собственных наблюдений (8 глав), заключения, выводов, практических рекомендаций, указателя
литературы, который включает 56 работ отечественных и 445 - иностранных авторов. Работа иллюстрирована 65 рисунками и 73 таблицами.
Похожие диссертации на Х-сцепленная умственная отсталость у детей: клинико-генетическая и эпигенетическая характеристика
-
-
