Автор: Зохар Аргов
Аннотация
Данная работа еще не завершена, т.к. на сегодняшний день не существует утвержденной терапии для миопатии, вызванной мутациями в гене GNE. Также пока не полностью выявлены причины, по которым дефекты в гене GNE приводят к системному заболеванию мышц у человека. Тем не менее, в докладе Гаэтано Конте 2013 года я предпринял попытку рассказать о достижениях нескольких исследовательских лабораторий и клинических институтов в изучении этой редкой формы миопатии.
Введение
Данная статья представляет собой обзор истории и текущего статуса редкой формы миопатии за 35 лет моей работы в области нейромускулярных патологий, включавшей все этапы от клинического наблюдения до экспериментальной терапии. После окончания аспирантуры при поддержке ВОЗ в Ньюкаселе, в лаборатории по изучению мышечной дистрофии под руководством проф. Джона Уолтона и проф. Фрэнка Масталии я стал практикующим врачом-неврологом. Вскоре после моего возвращения в конце 1979 года меня пригласили для консультации по случаю госпитализации 60-тилетнего мужчины. Я застал его сидящим в кресле-каталке в коридоре больницы, он играл со своей маленькой дочерью: вытягивал ноги вперед, а она каталась верхом на голеностопах. Этот случай был очень необычен для пациента с прогрессирующей миопатией, ведь такая нагрузка требует достаточной прочности квадрицепса (как правило, эта мышца поражается первой при большинстве мышечных дистрофий и приобретенных миопатий).
К 1982 году я наблюдал уже 9 пациентов с данным редким синдромом миопатии, щадящей квадрицепс. Все они были евреями иранского (персидского) происхождения. Все девятеро страдали приобретенной миопатией с небольшим увеличением содержания креатинфосфокиназы (КФК) в крови. По результатам биопсии, у всех больных разное количество мышечных волокон содержали вакуоли в оправе. Заболевание было названо мной щадящей квадрицепс миопатией (QSM- quadriceps sparing myopathy). Статья о нем была опубликована в специальном выпуске в честь перевода проф. Джона Уолтона из Ньюкасла в Оксфорд в 1982 году, а затем, в 1984 году, в Journal of Neurological Science. К тому времени мной были собраны данные 27 пациентов с этим синдромом (опубликованы в качестве приложения к статье). Несколько сообщений о схожих случаях появлялись в иностранных изданиях в течение следующих 20-ти лет.
Щадящая квадрицепс миопатия (QSM) получила название «наследственная миопатия с включениями» (IBM - Inclusion Body Myopathy) из-за сходных гистологических характеристик со спорадическим миозитом с включениями. Понимание того, что это не только редкая форма, но и четко выраженное генетическое заболевание, пришло в результате совместной работы со Стеллой Митрани-Розенбаум, сотрудничество с которой продолжается вот уже 20 лет. К 1995 году она проследила связь щадящей квадрицепс миопатии у персидских евреев с хромосомой 9. Было принято решение о внеочередном съезде в Наполи в 1996 году, где группа экспертов со всего мира определила диагностические показатели данной рецессивной формы, которые были опубликованы в специальном выпуске Acta Myologica.
В 2001 году аспирант лаборатории проф. Митрани-Розенбаум Ирис Эйзенберг определила мутации в гене GNE, кодирующем нацетил – глюкозамин- эпимеразу/N-ацетил маннозамин- киназу, в качестве дефектов, вызывающих заболевание. Сцепленные данные и выявленные позднее генные дефекты помогли определить, что расстройство, ранее описанное в Японии как дистальная миопатия с обрамленными вакуолями (DMRV - distal myopathy with rimmed vacuoles) или миопатия Нонака, фактически является тем же заболеванием. Ассоциация исследователей, изучающих различные аспекты данного заболевания, недавно приняла решение объединить эти виды миопатий под общим названием GNE - миопатия. В данной статье рассматриваются некоторые родственные GNE- миопатии состояния и их перспективы.
Клинические признаки GNE - миопатии
Клинические признаки заболевания соответствуют первоначальному описанию. Первые признаки проявляются, как правило, на третьем десятке жизни, однако известно несколько случаев дебюта заболевания в раннем подростковом возрасте, а также на пятом десятке жизни. Для большинства пациентов начало заболевания характеризуется дистальной слабостью в ногах (отвислая стопа). Как правило, болезнь прогрессирует медленно, распространяясь на проксимальную мускулатуру и мышцы верхних конечностей. Однако пациенты могут сохранять способность самостоятельно передвигаться за счет силы бедер в течение многих лет.
Решающим фактором ранней потери способности передвигаться является слабость квадрицепса. Несмотря на то, что большинство пациентов сохраняет форму квадрицепса в течение нескольких десятилетий, около 5 % уже на ранних стадиях болезни испытывают слабость этой мышцы в различной степени. Вместе с тем, редкий клинический паттерн прочного квадрицепса при обширном поражении других мышц ног, является лучшим диагностическим признаком при GNE – миопатии и не встречается при других нейромускулярных расстройствах. Такая необычная клиническая картина начала заболевания в проксимальной мускулатуре нижних конечностей, а также верхних конечностей, стабильно ассоциируется с частичным или полным сохранением квадрицепса. Причины сохранения квадрицепса остаются одной из загадок данного заболевания. Понимание данного процесса может способствовать в разработке будущего лечения.
Генетические признаки GNE – миопатии
На сегодняшний день известно несколько десятков мутаций гена GNE, ассоциированных с данным видом миопатии. Очевидная корреляция между фенотипом и генотипом заболевания не выявлена, тем не менее, у гетерозиготных пациентов из Японии заболевание имеет тенденцию к более тяжелому течению. Это наблюдение нуждается в подтверждении для пациентов из других стран. Тем не менее, имеются значимые генетические данные, основанные на историях болезни пациентов с рецессивной миопатией. Хотя мутации могут встречаться в самых различных экзонах гена GNE, большинство из них составляют миссенс-мутации. Большинство пациентов, за исключением нескольких этнических групп (см. Эпидемиология), являются сложными гетерозиготными носителями двух миссенс-мутаций или комбинированных миссенс- и нонсенс-мутаций. Сообщений о пациентах с двумя нонсенс-мутациями до сих пор не поступало.
Выключение гена GNE (генный нокаут) является смертельным для мышей, и также, предположительно, для человека. Я придерживаюсь мнения, что две нонсенс - мутации GNE вызывают совершенно другое заболевание, поражающее не только мышцы, однако эта гипотеза требует подтверждения. Еще одна загадка GNE-миопатии – это случай гомозиготного пациента с распространенной у персидских евреев мутацией, у которого миопатия не проявилась к 78 годам, при этом заболевание присутствует у других членов его семьи. В настоящее время мы исследуем этот необычный случай рецессивного заболевания, чтобы лучше понять патогенез и найти эффективное лечение.
Эпидемиология заболевания
Наибольшую этническую группу среди больных GNE-миопатией составляют евреи, происходящих из Ирана и соседних стран Ближнего Востока. Все они являются гомозиготными носителями специфической мутации гена GNE (M743T, согласно новой номенклатуре). С учетом 150 пациентов в Израиле и около 50-70 в других странах (в основном, в США), распространенность заболевания в этой этнической группе составляет 1:1500, при этом частота носительства аллельного варианта оценивается как 1:20-30. В Японии зарегистрировано сходное количество пациентов, однако среди более обширной и смешанной популяции, при этом общий уровень распространенности заболевания ниже. Наиболее распространены 2 мутации, которые считаются мутациями-основателями, при этом многие пациенты являются сложными гетерозиготными носителями этих мутаций или их комбинаций с другими мутациями.
Данная ситуация, при которой редкая форма миопатии наиболее распространена в двух странах и эпидемиология мутаций в них настолько различается, весьма необычна. Возможно, в странах, где впервые описаны случаи данного заболевания, оно лучше диагностируется. Случаи GNE-миопатии также были зарегистрированы в других странах Азии и Европы и заболевание, несомненно, распространено во всем мире, поэтому диагностика может быть не единственной причиной отличий эпидемиологии. Стоит отметить, что в Северной Америки случаев заболевания не зарегистрировано, что также может быть обусловлено недостатками в осведомленности или методах диагностики. Оценка общей популяции пациентов во всем мире затруднительна. В настоящее время лишь несколько случаев зарегистрировано в Китае и Индии. Однако GNE-миопатию следует продолжать рассматривать в качестве редкого заболевания, которым страдает от нескольких сотен до нескольких тысяч пациентов.
Патофизиология заболевания
Ген GNE кодирует бифункциональный энзим, участвующий в синтезе сиаловой кислоты. Поэтому заболевание можно рассматривать в качестве «метаболической миопатии» с пониженным производством сиаловой кислоты (гипосиалилирование). Вместе с этим, подводя итоги биохимических исследований данного вида миопатии, мы сталкиваемся с другими загадками. Активность гена GNE у пациентов снижается лишь частично, от 30 до 60 %. Не предполагается, что такое снижение активности может вызывать клиническое проявление «классической» метаболической миопатии. Исследования общего сиалилирования мышц показали, что его снижение слабо выражено у одних пациентов и сильнее у других. Поиски специфического мышечного гликоконъюгата (белка или липида) не выявили ключевой гипосиалилированный метаболит, определяющий патолофизиологию заболевания.
Исследователи из лаборатории Хадассы по изучению наследственной миопатии долгое время работали над определением ранее неизвестных функций GNE, которые могут частично составлять патофизиологию данного заболевания. В ходе исследований были определены некоторые функции, однако процесс, благодаря которому дефекты в GNE приводят к заболеванию мышц остается не до конца изученными. Я полагаю, что недостаток нормальных генов GNE в мышцах способствует дегенеративному процессу при GNE – миопатии, и не только метаболическим путем.
Была предпринята попытка воссоздать модель GNE - миопатии на мышах, однако она оказалась недостаточно представительной для людей. Попытка разработать модель заболевания с распространенной ближневосточной мутацией на мышах привела к летальным исходам в раннем возрасте (несколько дней) в связи с нарушением функции почек. Еще одной загадкой является то, что исследователям удалось вывести поколение мышей, гомозиготных по этой мутации, у которых заболевания почек или мышц не проявились после более 12 месяцев жизни. По какой причине удалось избежать заболевания и является ли это защитным эффектом у старшего поколения гомозиготных по этой мутации мышей, в настоящее время не известно. Очевидно, что ответ на эти вопросы поможет в разработке будущей терапии.
Нельзя не принимать во внимание роль гипосиалилирования при дефектах GNE. В описанной выше модели, а также трансгенной модели для распространенной в Японии мутации D176V (согласно современной номенклатуре D207V), разработанной в токийской лаборатории, в качестве лечения может применяться сиаловая кислотой или ее метаболические предшественниками, при этом наблюдается значительное улучшение. Данные наблюдения закладывают фундамент для настоящих и будущий исследований.
Лечение GNE – миопатии
В настоящее время не существует утвержденной эффективной терапии при GNE – миопатии. Тем не менее, компанией Ultragenyx Pharmaceutical были проведены значимые исследования при участии пациентов, в основе которых лежит предположение о том, что снижение выработки сиаловой кислоты является главным фактором развития миопатии. Всего 46 пациентов в течение 24 недель проходили лечение сиаловой кислотой в виде перорального препаратом пролонгированного действия (SA-ER). Предварительные результаты показали, что уровень свободной сиаловой кислоты в сыворотке крови увеличился вдвое. Наблюдалось статистически значимое замедление прогрессирования слабости верхних конечностей за короткий периода лечения.
Результаты 48-недельного лечения препаратом SAER до сих пор продолжают изучаться. Также было завершено исследование первой фазы с метаболическими препаратами (ManNAc). Проведение исследования 2 фазы находится на рассмотрении в Национальном институте здоровья США. Будут ли данные метаболические изменения, «обходящие» дефект, достаточными, чтобы остановить прогрессирование болезни или восстановить мышечные функции? На данном этапе однозначного ответа на этот вопрос нет, но исследования продолжаются.
Если в действительности нехватка здоровых генов в мышцах играет решающую роль в прогрессировании заболевания, в качестве лечения должна быть применена генная терапия. Лаборатория нашего института под руководством проф. Митрани-Розенбаум, прилагает много усилий по разработке подобной терапии, используя вирусы для доставки генов в мышцы. Была разработана модель, основанная на GNE AAV8 дикого типа человека, регулируемая стимулятором мышечной креатинкиназы (МКК). Данная модель вводилась здоровым мышам внутривенно и выделяла устойчивый внутримышечный GNE mRNA человека. Исследование экспериментальной модели на японских трансгенных мышах с целью выяснить, способна ли данная модель предотвратить или повернуть вспять развитие миопатии, в настоящее время продолжается.
