Мутация гена муковисцидоз отравление лекарствами. B-Муковисцидоз

Муковисцидоз относится к группе распространенных врожденных заболеваний, при которых качество и продолжительность жизни напрямую зависят от своевременности установления диагноза и постоянного активного лечения. Поэтому очень важно, чтобы родители имели представление о его основных клинических проявлениях.

Что такое муковисцидоз

Муковисцидоз, или хронический цистический (кистозный) фиброз – тяжелое наследственное заболевание, при котором нарушены функции всех желез, вырабатывающих различные виды секрета. Вследствие этого медленно, но неуклонно, развивается поражение всех органов, особенно желудочно-кишечного тракта и бронхо-легочной системы.

Густая, обильная, вязкая слизь бронхиальных желез уменьшает и затем закупоривает просвет бронхов , заполняет альвеолы, вызывая даже на фоне лечения частые воспаления легких и бронхиты, прогрессирующую дыхательную недостаточность.

Нарушение физико-химических свойств секретов пищеварительных желез на протяжении всего желудочно-кишечного тракта приводит к выраженной ферментативной недостаточности , а также к образованию кист в поджелудочной железе. В результате у пациента, не способного полноценно переваривать и усваивать пищу, постепенно развивается тяжелая дистрофия.

Из-за повышенного выделения с секретом потовых желез ионов натрия и хлора отмечается обезвоживание , а значит, еще большее сгущение отделяемого всех экскреторных желез, скопление его в выводных протоках, их закупорка с развитием кист и разрастанием рубцовой ткани (склерозом). Это еще больше снижает функцию всех органов.

Клинические проявления муковисцидоза

1. Со стороны органов дыхания: возникающий еще в младенчестве сухой навязчивый кашель, перерастающий во влажный, со свистящими сухими и разными по звучанию влажными хрипами. Для детей, у которых поражение легких преобладает в клинической картине заболевания, очень характерны многократные обструктивные бронхиты и повторяющиеся пневмонии уже на первом году жизни. Буквально каждая острая вирусная инфекция сопровождается легочными осложнениями с дыхательной недостаточностью.

Постепенно появляется и нарастает участие вспомогательных мышц (межреберных, шейных, передней брюшной стенки) при вдохе и выдохе, сохраняясь и в покое. Закупорка густой слизью мелких бронхов приводит к образованию участков перераздутых легких, чередующихся со спавшимися дольками, замещенными соединительной тканью и более не участвующими в газообмене. В результате из-за кислородного голодания больной не переносит возрастные физические нагрузки, быстро устает.

Типично быстрое развитие хронического аденоидита, тонзиллита, полипозного синусита.

2. Со стороны органов пищеварения: у двух из пяти больных кишечной формой детей муковисцидоз проявляется уже в периоде новорожденности в виде возникающей на вторые-третьи сутки жизни мекониальной кишечной непроходимости. Вязкий первородный стул вызывает скопление газов в кишечнике, срыгивания и рвоту, нарастающую интоксикацию и обезвоживание, вздутие живота. В некоторых случаях при угрозе разрыва кишки (перфорации) или при присоединении перитонита малышам требуется экстренная хирургическая помощь.

Из-за повышенной вязкости слюны у пациентов наблюдается сухость губ и слизистой оболочки полости рта, затрудненное глотание. При этом ребенок много употребляет жидкости.

Недостаточность пищеварительных ферментов желудочно-кишечного тракта у детей, находящихся на грудном вскармливании, можно заподозрить лишь по неустойчивому стулу. Запоры у них чередуются с обильным частым стулом, обязательно с повышенным отхождением газов. После введения прикормов и при постепенном переходе на «взрослый» тип питания клинические симптомы становятся все более выраженными. Это жидкий жирный стул, зловонные газы, вздутый живот, недостаточная прибавка в весе на фоне качественного обильного питания, неуклонное снижение аппетита.

Затрудненное отхождение вязкого пищеварительного секрета из поджелудочной железы вызывает ее кистозное склерозирование, что нарушает переваривание жиров из пищи и в некоторых случаях приводит к развитию сахарного диабета.

Низкая скорость выделения густой желчи является причиной формирования калькулезного холецистита, увеличения размеров и цирроза печени.

3. Со стороны кожи: типичный признак муковисцидоза – очень соленый пот из-за повышенного содержания в нем ионов натрия и хлора. Быстро развивающаяся поливитаминная и белковая дистрофия проявляются серой бледностью, дряблостью и сухостью кожи. Как правило, ярко виден рисунок подкожных кровеносных сосудов.

В зависимости от того, поражение каких органов преобладает в клинической картине заболевания, муковисцидоз может протекать в виде кишечной, легочной или смешанной формы, меконеальной кишечной непроходимости, стертых (слабо выраженных) и атипичных форм. Но во всех случаях диагностируются патологические изменения во всем организме.

Как устанавливается диагноз муковисцидоз

У новорожденных исследуется сухая капля крови на количественное содержание в ней иммунореактивного трипсина. С помощью этого метода только производится отбор группы риска по выявлению муковисцидоза. Если при повторном обследовании получается положительный результат, ребенку делают потовую пробу.

Потовый тест, выполненный не менее трех раз, должен подтвердить высокое содержание ионов хлора и натрия в навеске пота.

Типичным для муковисцидоза считается высокое содержание жиров и жирных кислот в копрограмме.

Молекулярно-генетическое исследование околоплодных вод в сроке после 18 недель беременности обладает 96% точностью.

Лечение муковисцидоза

На сегодняшний день способов полного излечения от этого тяжелого недуга не существует. Используется целый комплекс мер, затормаживающих прогрессирование патологического процесса и улучшающих самочувствие больного. Обязательно применяются:

  • вибрационный массаж грудной клетки и дыхательная гимнастика для улучшения отхождения густой слизи;
  • лекарственные препараты, уменьшающие вязкость мокроты и способствующие ее отхождению. Это трипсин, ацетилцистеин, сода, растительные и синтетические отхаркивающие средства в виде ингаляций и для приема внутрь;
  • вдыхание кислорода при развитии легочной недостаточности;
  • диета с повышенным содержанием полноценных растительных и животных белков, соли и с ограничением жиров, трудно усвояемых продуктов, углеводов;
  • постоянный прием больших доз пищеварительных ферментов под контролем копрограммы, чтобы по возможности добиться нормализации переваривающей функции органов желудочно-кишечного тракта;
  • терапия присоединяющихся симптомов поражения различных органов.

Осложнения муковисцидоза

  1. Острый перитонит из-за прободения стенки кишки.
  2. Частые пневмонии с развитием абцессов в легких.
  3. Деформация концевых фаланг пальцев по типу «барабанных палочек».
  4. Общая тяжелая дистрофия с замедлением физического развития.
  5. Из-за кислородного голодания — постоянный астенический синдром, снижение школьной успеваемости, замедление развития процессов мышления и памяти.
  6. Прогрессирующая легочно-сердечная недостаточность.
  7. Синдром холестаза (кожный зуд, желтушное прокрашивание кожи).
  8. Цирроз и фиброз печени с развитием синдрома портальной гипертензии.
  9. Смерть в детском, юном и молодом возрасте на фоне декомпенсации деятельности сердца, выраженной легочной гипоксии, тяжелой пневмонии, фиброза печени, тяжелой недостаточности функции поджелудочной железы и истощения. Продолжительность жизни пациентов в России редко превышает 30 лет.

Распространенность муковисцидоза

Каждый двадцатый житель планеты является гетерозиготным носителем генов, отвечающих за формирование муковисцидоза. Это значит, что они здоровы, никаких патологических изменений в их организме не происходит. Болезнь развивается лишь в том случае, когда оба родителя передают своему ребенку дефектный наследственный материал. Вероятность рождения такого гомозиготного носителя генов муковисцидоза равна 25%, что с точки зрения науки генетики считается очень высоким риском. В итоге в странах, где внедрено сплошное скрининговое обследование новорожденных и младенцев первого года жизни, болезнь регистрируется во всех социальных прослойках с частотой 1:2000 детей.

Теоретически в семьях, где есть больной муковисцидозом, до 75% родственников могут являться гетерозиготными носителями патологических генов. Поэтому в таких случаях необходимо очень внимательно подойти к вопросу создания семьи, планирования потомства, генетического скрининга на ранних сроках беременности и вскоре после родов.

– тяжелое врожденное заболевание, проявляющееся поражением тканей и нарушением секреторной деятельности экзокринных желез, а также функциональными расстройствами, прежде всего, со стороны дыхательной и пищеварительной систем. Отдельно выделяют легочную форму муковисцидоза. Кроме нее встречаются кишечная, смешанная, атипичная формы и меконивая непроходимость кишечника. Легочной муковисцидоз проявляется в детском возрасте приступообразным кашлем с густой мокротой, обструктивным синдромом повторными затяжными бронхитами и пневмониями, прогрессирующим расстройством дыхательной функции, приводящим к деформации грудной клетки и признакам хронической гипоксии. Диагноз устанавливается по данным анамнеза, рентгенографии легких, бронхоскопии и бронхографии, спирометрии, молекулярно-генетического тестирования.

МКБ-10

E84 Кистозный фиброз

Общие сведения

– тяжелое врожденное заболевание, проявляющееся поражением тканей и нарушением секреторной деятельности экзокринных желез, а также функциональными расстройствами, прежде всего, со стороны дыхательной и пищеварительной систем.

Изменения при муковисцидозе затрагивают поджелудочную железу, печень, потовые, слюнные железы, кишечник, бронхолегочную систему. Заболевание наследственное, с аутосомно-рецессивным наследованием (от обоих родителей-носителей мутантного гена). Нарушения в органах при муковисцидозе возникают уже во внутриутробную фазу развития, а с возрастом пациента прогрессивно нарастают. Чем раньше проявился муковисцидоз, тем тяжелее течение заболевания, и тем серьезнее может быть его прогноз. В связи с хроническим течением патологического процесса, пациентам с муковисцидозом необходимо постоянное лечение и наблюдение специалиста.

Причины и механизм развития муковисцидоза

В развитии муковисцидоза ведущими являются три основных момента: поражение желез внешней секреции, изменения со стороны соединительной ткани, водно-электролитные нарушения. Причиной муковисцидоза служит генная мутация, в результате которой нарушается строение и функции белка МВТР (трансмембранного регулятора муковисцидоза), участвующего в водно-электролитном обмене эпителия, выстилающего бронхопульмональную систему, поджелудочную железу, печень, желудочно-кишечный тракт, органы репродуктивной системы.

При муковисцидозе изменяются физико-химические свойства секрета экзокринных желез (слизи, слезной жидкости, пота): он становится густым, с повышенным содержанием электролитов и белка, практически не эвакуируется из выводных протоков. Задержка вязкого секрета в протоках вызывает их расширение и формирование мелких кист, в наибольшей степени бронхолегочной и пищеварительной системах.

Электролитные нарушения связаны с высокой концентрацией кальция, натрия и хлора в секретах. Застой слизи приводит к атрофии (усыханию) железистой ткани и прогрессирующему фиброзу (постепенному замещению ткани железы - соединительной тканью), раннему появлению склеротических изменений в органах. Осложняет положение развитие гнойного воспаления в случае вторичного инфицирования.

Поражение бронхолегочной системы при муковисцидозе происходит вследствие затруднения отхождения мокроты (вязкая слизь, нарушение функции мерцательного эпителия), развития мукостаза (застоя слизи) и хронического воспаления. Нарушение проходимости мелких бронхов и бронхиол лежит в основе патологических изменений органов дыхания при муковисцидозе. Бронхиальные железы со слизисто – гнойным содержимым, увеличиваясь в размерах, выпячиваются и перекрывают просвет бронхов. Формируются мешотчатые, цилиндрические и «каплевидные» бронхоэктазы, образуются эмфизематозные участки легкого, при полной обтурации бронхов мокротой – зоны ателектаза , склеротические изменения ткани легкого (диффузный пневмосклероз).

При муковисцидозе патологические изменения в бронхах и легких осложняются присоединением бактериальной инфекции (золотистого стафилококка, синегнойной палочки), абсцедированием (абсцесс легкого), развитием деструктивных изменений. Это связано с нарушениями в системе местного иммунитета (снижение уровня антител, интерферона, фагоцитарной активности, изменение функционального состояния эпителия бронхов).

Кроме бронхолегочной системы при муковисцидозе отмечается поражение желудка, кишечника, поджелудочной железы, печени.

Клинические формы муковисцидоза

Муковисцидоз характеризуется многообразием проявлений, которые зависят от выраженности изменений в тех или иных органах (железах внешней секреции), наличия осложнений, возраста пациента. Встречаются следующие формы муковисцидоза:

  • легочная (муковисцидоз легких);
  • кишечная;
  • смешанная (поражаются одновременно органы дыхания и пищеварительный тракт);
  • мекониевая непроходимость кишечника ;
  • атипичные формы, связанные с изолированными поражениями отдельных желез внешней секреции (цирротическая, отечно – анемическая), а также стертые формы.

Деление муковисцидоза на формы условно, так как при преимущественном поражении респираторного тракта наблюдаются и нарушения органов пищеварения, а при кишечной форме развиваются изменения со стороны бронхолегочной системы.

Главным фактором риска в развитии муковисцидоза является наследственность (передача дефекта белка МВТР - муковисцидозного трансмембранного регулятора). Начальные проявления муковисцидоза наблюдаются обычно в самом раннем периоде жизни ребенка: в 70 % случаев обнаружение происходит в первые 2 года жизни, в более старшем возрасте гораздо реже.

Легочная (респираторная) форма муковисцидоза

Респираторная форма муковисцидоза проявляется в раннем возрасте и характеризуется бледностью кожного покрова, вялостью, слабостью, малой прибавкой в весе при нормальном аппетите, частыми ОРВИ . У детей наблюдается постоянный приступообразный, коклюшеподобный кашель с густой слизисто – гнойной мокротой, повторные затяжные (всегда двухсторонние) пневмонии и бронхиты , с выраженным обструктивным синдромом. Дыхание жесткое, прослушиваются сухие и влажные хрипы, при обструкции бронхов - сухие свистящие хрипы. Существует вероятность развития инфекционно-зависимой бронхиальной астмы .

Нарушения дыхательной функции могут неуклонно прогрессировать, вызывая частые обострения, нарастание гипоксии, симптомов легочной (одышка в состоянии покоя, цианоз) и сердечной недостаточности (тахикардия , «легочное сердце », отеки). Возникает деформация грудной клетки (килевидная , бочкообразная или воронкообразная), изменение ногтей в виде часовых стекол и концевых фаланг пальцев по форме барабанных палочек. При длительном течении муковисцидоза у детей обнаруживается воспаление носоглотки: хронический синусит, тонзиллит , полипы и аденоиды . При значительных нарушениях функции внешнего дыхания наблюдается сдвиг в кислотно-щелочном равновесии в сторону ацидоза.

Если легочная симптоматика сочетается с внелегочными проявлениями, то говорят о смешанной форме муковисцидоза. Она характеризуется тяжелым течением, встречается чаще других, сочетает в себе легочные и кишечные симптомы заболевания. С первых дней жизни наблюдаются тяжелые повторные пневмонии и бронхиты затяжного характера, постоянный кашель, расстройство пищеварения.

Критерием тяжести течения муковисцидоза принято считать характер и степень поражения респираторного тракта. В связи с этим критерием при муковисцидозе выделяют четыре стадии поражения дыхательной системы:

  • I стадия характеризуется непостоянными функциональными изменениями: сухим кашлем без мокроты, незначительной или умеренной одышкой при физической нагрузке.
  • II стадия связана с развитием хронического бронхита и проявляется кашлем с отделением мокроты, умеренной одышкой, усиливающейся при напряжении, деформацией фаланг пальцев рук, влажными хрипами, выслушивающимися на фоне жесткого дыхания.
  • III стадия сопряжена с прогрессированием поражений бронхопульмональной системы и развитием осложнений (ограниченного пневмосклероза и диффузного пневмофиброза, кист, бронхоэктазов, выраженной дыхательной и сердечной недостаточности по правожелудочковому типу («лёгочное сердце»).
  • IV стадия характеризуется тяжелой сердечно - легочной недостаточностью, приводящей к летальному исходу.

Осложнения муковисцидоза

Диагностика муковисцидоза

Своевременно поставленный диагноз при муковисцидозе очень важен в плане прогноза жизни больного ребенка. Легочную форму муковисцидоза дифференцируют с обструктивным бронхитом , коклюшем , хронической пневмонией иного генеза, бронхиальной астмой; кишечную форму - с нарушениями кишечного всасывания, возникающими при целиакии, энтеропатии , дисбактериозе кишечника, дисахаридазной недостаточности.

Постановка диагноза муковисцидоза предусматривает:

  • Изучение семейно-наследственного анамнеза, ранних признаков заболевания, клинических проявлений;
  • Общий анализ крови и мочи;
  • Копрограмму - исследование кала на наличие и содержание жира, клетчатки, мышечных волокон, крахмала (определяет степень ферментативных нарушений желез пищеварительного тракта);
  • Микробиологическое исследование мокроты;
  • Бронхографию (обнаруживает наличие характерных «каплевидных» бронхоэктазов, пороков бронхов)
  • Бронхоскопию (выявляет присутствие в бронхах густой и вязкой мокроты в виде нитей);
  • Рентгенография легких (выявляет инфильтративные и склеротические изменения в бронхах и легких);
  • Спирометрию (определяет функциональное состояние легких путем измерения объема и скорости выдыхаемого воздуха);
  • Потовый тест - исследование электролитов пота - основной и наиболее информативный анализ на муковисцидоз (позволяет выявить высокое содержание ионов хлора и натрия в поте пациента с муковисцидозом);
  • Молекулярно-генетическое тестирование (анализ крови или образцов ДНК на наличие мутаций гена муковисцидоза);
  • Пренатальную диагностику - обследование новорожденных на генетические и врожденные заболевания.

Лечение муковисцидоза

Поскольку муковисцидоза, как заболевания наследственного характера, нельзя избежать, то своевременное диагностирование и компенсирующая терапия приобретают первостепенное значение. Чем раньше начато адекватное лечение муковисцидоза, тем больше шансов выжить появляется у больного ребенка.

Интенсивная терапия при муковисцидозе проводится пациентам с дыхательной недостаточностью II-III степени, деструкцией легких, декомпенсацией «легочного сердца», кровохарканьем. Хирургическое вмешательство показано при тяжелых формах кишечной непроходимости, подозрении на перитонит, легочном кровотечении.

Лечение муковисцидоза большей частью симптоматическое, направлено на восстановление функций дыхательного и желудочно-кишечного тракта, проводится на протяжении всей жизни пациента. При преобладании кишечной формы муковисцидоза назначается диета с высоким содержанием протеинов (мясо, рыба, творог, яйца), с ограничением углеводов и жиров (можно только легко усваиваемые). Исключается грубая клетчатка, при лактазной недостаточности – молоко. Необходимо всегда подсаливать пищу, потреблять повышенное количество жидкости (особенно в жаркое время года), принимать витамины.

Заместительная терапия при кишечной форме муковисцидоза включает в себя прием препаратов, содержащих пищеварительные ферменты: панкреатин и др. (дозировка зависит от тяжести поражения, назначается индивидуально). Об эффективности лечения судят по нормализации стула, исчезновению болей, отсутствию нейтрального жира в кале, нормализации веса. Для снижения вязкости пищеварительных секретов и улучшения их оттока назначают ацетилцистеин.

Лечение легочной формы муковисцидоза направлено на снижение вызкости мокроты и восстановление проходимости бронхов, устранение инфекционно-воспалительного процесса. Назначают муколитические средства (ацетилцистеин) в виде аэрозолей или ингаляций , иногда ингаляции с ферментными препаратами (химотрипсин, фибринолизин) ежедневно в течение всей жизни. Параллельно с физиолечением применяют лечебную физкультуру , вибрационный массаж грудной клетки, позиционный (постуральный) дренаж. С лечебной целью проводят бронхоскопическую санацию бронхиального дерева с использованием муколитических средств (бронхоальвеолярный лаваж).

При наличии острых проявлений пневмонии, бронхита проводят антибактериальную терапию. Также используют метаболические препараты, улучшающие питание миокарда: кокарбоксилазу, калия оротат, применяют глюкокортикоиды, сердечные гликозиды.

Пациенты с муковисцидозом подлежат диспансерному наблюдению пульмонолога и участкового терапевта . Родственники или родители ребенка обучаются приемам вибрационного массажа, правилам ухода за больным. Вопрос о проведении профилактических прививок детям, страдающим муковисцидозом, решается индивидуально.

Дети с легкими формами муковисцидоза получают санаторное лечение. Пребывание детей, больных муковисцидозом, в дошкольных учреждениях лучше исключить. Возможность посещения школы зависит от состояния ребенка, но ему определяется дополнительный день отдыха в течение учебной недели, время на лечение и обследование, освобождение от экзаменационных испытаний.

Прогноз и профилактика муковисцидоза

Прогноз муковисцидоза крайне серьезен и определяется тяжестью заболевания (в особенности, легочного синдрома), временем появления первых симптомов, своевременностью диагностики, адекватностью лечения. Наблюдается большой процент летальных исходов (особенно у больных детей 1-го года жизни). Чем раньше у ребенка диагностирован муковисцидоз, начата целенаправленная терапия, тем вероятнее благоприятное течение. За последние годы средняя продолжительность жизни пациентов, страдающих муковисцидозом, увеличилась и в развитых странах составляет 40 лет.

Большое значение имеют вопросы планирования семьи, медико-генетическое консультирование пар, в которых есть больные муковисцидозом, диспансеризация больных этим тяжелым недугом.

Муковисцидоз (кистозный фиброз) — наследственное заболевание, которое вызывается мутацией гена трансмембранного регулятора муковисцидоза. Проявляется в системном поражении желез внешней секреции и сопровождается тяжелыми нарушениями функций желудочно-кишечного тракта, органов дыхания и ряда других органов и систем.

МКБ-10 E84
МКБ-9 277.0
DiseasesDB 3347
MedlinePlus 000107
eMedicine ped/535
OMIM 219700
MeSH D003550

Общие сведения

Первое упоминание заболевания относится к 1905 г.- в это время австрийским врачом Карлом Ландштейнером при описании кистозных изменений поджелудочной железы при мекониальной непроходимости у двух детей высказывается мысль о взаимосвязи этих явлений.

Заболевание подробно описала, выделила как самостоятельную нозологическую единицу и доказала ее наследственный характер американский патологоанатом Дороти Андерсон в 1938 г.

Название «муковисцидоз» (от лат. Mucus — слизь, viscus — вязкий) в 1946 году предложила использовать Сидни Фарбер, американский .

Частота распространения широко варьирует в различных этнических группах. Наиболее часто муковисцидоз встречается в Европе (в среднем 1:2000 - 1:2500), но заболевание зарегистрировано у представителей всех рас. Частота муковисцидоза у коренного населения Африки и Японии составляет 1:100000. В России в среднем распространенность заболевания составляет 1:10000.

Пол ребенка не влияет на частоту заболевания.

Наследование происходит по аутосомно-рецессивному типу. У носителей одного дефектного гена (аллели) муковисцидоз не проявляется. Если оба родителя — носители мутировавшего гена, риск рождения больного муковисцидозом ребенка составляет 25 %.

В Европе каждый 30-й житель — носитель дефектного гена.

Формы

В зависимости от места локализации поражения муковисцидоз разделяют на:

  • Легочную (респираторную) форму заболевания (15-20% от всех случаев). Проявляется признаками поражения дыхательного аппарата вследствие скопления большого количества вязкой трудноотделяемой мокроты в мелких и средних бронхах.
  • Кишечную форму (5% от всех случаев). Проявляется в нарушении переваривания и усвоения пищи, повышенной жажде.
  • Смешанную форму (легочно-кишечную, на долю которой приходится 75-80% случаев). Поскольку данная форма сочетает клинические признаки респираторной и кишечной форм муковисцидоза, ей свойственно более тяжелое течение заболевания и вариативность его проявлений.

Отдельно выделяется мекониевая непроходимость, при которой в результате пониженной активности ферментов поджелудочной железы и недостаточной выработке жидкой части секрета клетками кишечного эпителия прилипший к стенке кишечника меконий (первородный кал) закупоривает просвет и вызывает кишечную непроходимость.

Встречаются также обусловленные разновидностями мутаций гена CFTR:

  • атипичные формы, которые проявляются в изолированных поражениях желез внутренней секреции (цирротическая, отечно – анемическая);
  • стертые формы, выявляющиеся обычно случайно, поскольку протекают аналогично другим заболеваниям и диагностируются как цирроз печени, синусит, хронические обструктивные болезни легких, рецидивирующий бронхит и мужское бесплодие.

Причины развития

Муковисцидоз вызван мутациями расположенного на длинном плече 7-й хромосомы гена CFTR. Данный ген встречается у многих животных (коровы, мыши и др.). Он содержит около 250 000 пар нуклеотидов и состоит из 27 экзонов.

Кодируемый данным геном и отвечающий за транспорт ионов хлора и натрия через клеточную мембрану белок располагается в основном в клетках эпителия дыхательных путей, кишечника, поджелудочной железы, слюнных и потовых желез.

Сам ген CFTR был выявлен в 1989 году, и уже к настоящему времени обнаружено около 2000 вариантов его мутаций и 200 полиморфизмов (вариабельных участков в последовательности ДНК).
У представителей европейской расы наиболее часто встречается мутация F508del. Максимальное количество случаев данной мутации зарегистрировано в Великобритании и Дании (85%), а минимальное – среди населения Ближнего Востока (до 30%).

Некоторые мутации часто встречаются у представителей определенных этнических групп:

  • в Германии — мутация 2143delT;
  • в Исландии — мутация Y122X;
  • у евреев-ашкенази — W1282X.

В России 52% мутаций, вызывающих муковисцидоз, приходится на мутацию F508del, 6,3 % — на мутацию CFTRdele2,3(21kb), 2,7% — на мутацию W1282X. Встречаются также такие типы мутации, как N1303K, 2143delT, G542X, 2184insA, 3849+10kbC-T, R334W и S1196X, но их частота не превышает 2,4%.

Тяжесть заболевания зависит от типа мутации, ее локализации в определенном регионе и специфики ее воздействия на функцию и структуру кодируемого белка. Тяжелым течением болезни и наличием сопутствующих осложнений и внешнесекреторной недостаточности поджелудочной железы отличаются мутации F508del, CFTRdele2,3(21kb), W1282X, N1303K и G542X.

К тяжелым случаям муковисцидоза относится и заболевание, вызванное мутацией DF508, G551D, R553X, 1677delTA, 621+1G-A и 1717-1G-A.

В более легкой форме протекает муковисцидоз, вызванный мутациями R117H, 3849+10kbC-T, R 374P, T338I, G551S.

При мутациях G85E, R334W и 5T тяжесть течения заболевания варьируется.

К мутациям, блокирующим синтез белка, относятся мутации G542Х, W1282Х, R553X, 621+1G-T, 2143delT, 1677delTA.

Мутации, вызывающие нарушение посттрансляционной модификации белков и их превращение в зрелую РНК (процессинг), включают мутации DelF508, dI507, S549I, S549R, N1303K.

Выявлены также мутации:

  • нарушающие регуляцию белка (G551D, G1244E, S1255P);
  • снижающие проводимость ионов хлора (R334W, R347P, R117H);
  • снижающие уровень белка или нормальной РНК (3849+10kbC-T, A455E, 5T, 1811+1,6kbA-G).

В результате мутации строение и функции белка CFTR нарушаются, поэтому секрет эндокринных желез (пот, слизь, слюна) становится густым и вязким. Содержание белка и электролитов в секрете повышается, концентрация натрия, кальция и хлора увеличивается, а эвакуация секрета из выводных протоков значительно затрудняется.

В результате задержки густого секрета протоки расширяются и формируются мелкие кисты.

Постоянный застой слизи (мукостаз) вызывает атрофию железистой ткани и ее постепенное замещение соединительной тканью (фиброз), развиваются ранние склеротические изменения в органах. При вторичном инфицировании заболевание осложняется гнойным воспалением.

Патогенез

Муковисцидоз вызывается неспособностью дефектного белка полноценно выполнять свои функции.
В результате нарушений функций белка в клетках постепенно накапливается повышенное количество ионов хлора и меняется электрический потенциал клетки.

Смена электрического потенциала вызывает поступление в клетку ионов натрия. Избыток ионов натрия провоцирует усиленное всасывание воды из околоклеточного пространства, а недостаток воды в околоклеточном пространстве обуславливает сгущение секрета экзокринных желез.

При затрудненной эвакуации густого секрета в первую очередь поражаются бронхолегочная и пищеварительная системы.

Нарушение проходимости мелких бронхов и бронхиол приводит к развитию хронического воспаления и разрушению соединительнотканного каркаса. Дальнейшее развитие заболевания сопровождается формированием мешотчатых, цилиндрических и «каплевидных» бронхоэктазов (расширение бронхов) и эмфизематозных (раздутых) участков легкого.

Бронхоэктазы с одинаковой частотой наблюдаются в верхних и нижних долях легких. В большинстве случаев не выявляются у детей на первом месяце жизни, но уже к 6-му месяцу наблюдаются в 58% случаев, а после полугода – в 100 % случаев. В этом возрасте в бронхах обнаруживаются различные изменения (катаральный или диффузный бронхит, эндобронхит).

Бронхиальный эпителий в некоторых местах слущивается, наблюдаются очаги гиперплазии бокаловидных клеток и плоскоклеточной метаплазии.

При полной закупорке мокротой бронхов образуются зоны спадения доли легкого (ателектаз), а также склеротические изменения легочной ткани (развивается диффузный пневмосклероз). Во всех слоях стенок бронха присутствует инфильтрация лимфоцитами, нейтрофилами и плазматическими клетками.

Устья слизистых бронхиальных желез расширяются, в них выявляются гнойные пробки, а в просветах бронхоэктазов присутствует большое количество фибрина, распадающиеся лейкоциты, некротизированный бронхиальный эпителий и колонии кокков. Мышечный слой атрофирован, а стенки бронхоэктазов истончены.

В случае присоединения бактериальной инфекции на фоне нарушения иммунитета начинается абсцедирование и развиваются деструктивные изменения (синегнойная палочка высевается в 30 % случаев). При скоплении пенистых клеток и эозинофильных масс с включением липидов благодаря нарушению гомеостаза происходит развитие вторичного липопротеоноза.

К 24 годам пневмония выявляется в 82 % случаев.

Продолжительность жизни при муковисцидозе зависит от состояния бронхолегочной системы, поскольку у больного благодаря прогрессирующему изменению сосудов малого круга кровообращения постепенно снижается количество кислорода в крови и увеличиваются и расширяются правые отделы сердца (развивается «легочное сердце»).

Наблюдаются и другие изменения в области сердца. У больных выявляют:

  • миокардиодистрофию (нарушение метаболизма сердечной мышцы) с интерстициальным склерозом;
  • очаги миксоматоза миокарда;
  • истончение мышечных волокон;
  • отсутствие местами поперечной исчерченности;
  • склеротические очаги (интерстициальный склероз) в области сосудов;
  • умеренное набухание эндотелия сосудов;
  • кардиодистрофию, выраженную в разной степени.

Возможен клапанный и пристеночный эндокардит.

При сгущении секрета поджелудочной железы закупорка ее протоков часто происходит еще в период внутриутробного развития. В таких случаях вырабатываемые этой железой в нормальном количестве панкреатические ферменты не способны достичь двенадцатиперстной кишки, поэтому они накапливаются и вызывают распад ткани в самой железе. К концу первого месяца жизни поджелудочная железа таких больных является скоплением фиброзной ткани и кист.

Киста возникает в результате расширения междольковых и внутридольковых проток и уплощения и атрофирования эпителия. Внутри долек и между ними наблюдается разрастание соединительной ткани и ее инфильтрация нейтрофилами и лимфогистиоцитарными элементами. Развивается также гиперплазия островкового аппарата, атрофирование паренхимы железы и жировое перерождение ткани.

Эпителий кишечника становится уплощенным и включает повышенное количество бокаловидных клеток, а в криптах присутствует скопление слизи. Слизистая оболочка инфильтрирована лимфоидными клетками с включением нейтрофилов.

Мутации, которые сопровождаются снижением проводимость ионов хлора или уровня белка или нормальной РНК, вызывают медленное развитие хронического панкреатита при относительной сохранности функции поджелудочной железы на протяжении длительного времени.

Муковисцидоз у новорожденных в 20% случаев приводит к закупорке густым меконием дистальных отделов тонкой кишки.

В отдельных случаях заболевание сопровождается длительной неонатальной желтухой, которая вызывается вязкостью желчи и повышенным образованием билирубина.

Практически у всех больных наблюдается уплотнение соединительной ткани и рубцовые изменения в печени (фиброз). В 5-10 % случаев патология прогрессирует и вызывает билиарный цирроз и портальную гипертензию.

Также в печени выявляют наличие:

  • очаговой или диффузной жировой и белковой дистрофии клеток;
  • застоя желчи в междольковых желчных протоках;
  • лимфогистиоцитарных инфильтратов в междольковых прослойках.

Муковисцидоз сопровождается аномалией функции потовых желез — концентрация натрия и хлора в секрете повышена, и количество соли превышает норму приблизительно в 5 раз. Эта патология наблюдается в течение всей жизни больного, поэтому жаркий климат людям, страдающим муковисцидозом, противопоказан (повышается риск получить тепловой удар, возможны судороги вследствие развития метаболического алкалоза).

Симптомы

Муковисцидоз в большинстве случаев проявляется до годовалого возраста.

В 10% случаев симптомы заболевания (мекониевая непроходимость кишечника или мекониальный илеус) обнаруживаются при ультразвуковом исследовании еще в период внутриутробного развития во 2-3 триместре.

У части детей кишечная непроходимость обнаруживается в первые дни жизни. Признаками мекониального илеуса являются:

  • отсутствие физиологического выделения мекония;
  • вздутие живота;
  • беспокойство;
  • срыгивания;
  • рвота, при которой в рвотных массах обнаруживается присутствие желчи.

На протяжении двух дней состояние ребенка ухудшается — появляется бледность и сухость кожных покровов, снижается тургор тканей, появляется вялость и адинамия. Развивается обезвоживание и нарастает интоксикация. В некоторых случаях возможно развитие осложнения (перфорация кишечника и перитонит).

Кишечный муковисцидоз проявляется в большинстве случаев после введения прикорма или искусственного вскармливания благодаря недостаточности панкреатических ферментов. Симптомами данной формы заболевания являются:

  • вздутие живота;
  • частые дефекации
  • значительно увеличенное выделение кала;
  • зловонность и светлый цвет кала, присутствие в нем значительного количества жира.

Возможно выпадение прямой кишки при высаживании на горшок (наблюдается у 10-20% больных).

Часто присутствует ощущение сухости во рту, возникающее из-за вязкости слюны, поэтому прием сухой пищи затруднен, и в процессе еды больные вынуждены в большом количестве употреблять жидкость.

Аппетит на начальных этапах может быть повышен или соответствовать норме, но благодаря нарушениям пищеварения впоследствии развивается гиповитаминоз и гипотрофия. В процессе развития заболевания присоединяются признаки цирроза и холестатического гепатита (повышенная утомляемость, похудание, желтуха, потемнение мочи, нарушения поведения и сознания, боли в животе и др.).

Муковисцидоз легких благодаря гиперпродукции в бронхолегочной системе вязкого секрета вызывает обструктивный синдром, который проявляется:

  • удлинением выдоха;
  • появлением свистящего шумного дыхания;
  • приступами удушья;
  • участием в дыхательном акте вспомогательной мускулатуры.

Возможен малопродуктивный кашель.

Инфекционно-воспалительный процесс носит хронический рецидивирующий характер. Наблюдаются осложнения в виде гнойно-обструктивного бронхита и тяжелых пневмоний со склонностью к абсцедированию.

Симптомами легочной формы заболевания являются:

  • бледно-землистый оттенок кожи;
  • вызванная недостаточным кровоснабжением синюшная окраска кожи;
  • наличие одышки в состоянии покоя;
  • бочкообразная деформация грудной клетки;
  • деформация пальцев рук (концевые фаланги напоминают барабанные палочки) и ногтей (напоминают часовые стекла);
  • пониженная двигательная активность;
  • снижение аппетита;
  • низкая масса тела.

при муковисцидозе.

Бронхиальное содержимое обычно включает синегнойную палочку, золотистый стафилококк и гемофильную палочку. Флора может проявлять устойчивость к антибиотикам.

Легочная форма оканчивается летальным исходом в связи с тяжелой дыхательной и сердечной недостаточностью.

Признаки муковисцидоза при смешанной форме включают симптомы кишечной и легочной форм.
Стертые формы заболевания диагностируются обычно в зрелом возрасте, поскольку особые разновидности мутаций в гене CFTR вызывают более легкое течение болезни, а ее симптомы совпадают с симптомами синусита, рецидивирующего бронхита, хронических обструктивных болезней легких, цирроза печени или мужского бесплодия.

Муковисцидоз у взрослых часто вызывает бесплодие. У 97 % мужчин, больных муковисцидозом, выявляется врожденное отсутствие, атрофия или обструкция семенного канатика, а у большинства страдающих муковисцидозом женщин наблюдается снижение фертильности из-за повышенной вязкости слизи цервикального канала. При этом у части женщин детородная функция сохраняется. Также иногда встречаются мутации гена CFTR у мужчин, не имеющих признаков муковисцидоза (следствием мутации в 80% таких случаев является аплазия семявыносящего протока).

На умственном развитии муковисцидоз не сказывается. Тяжесть течения заболевания и его прогноз зависят от сроков манифестации болезни – чем позже проявились первые симптомы, тем легче протекает заболевание и тем благоприятнее прогноз.

Поскольку муковисцидоз благодаря большому количеству вариантов мутаций отличается полиморфизмом клинических проявлений, тяжесть заболевания оценивают по состоянию бронхолегочной системы. Выделяются 4 стадии:

  • 1-я, для которой характерны непостоянные функциональные изменения, сухой кашель без отделения мокроты, незначительная или умеренная одышка при физических нагрузках. Длительность первой стадии может достигать 10 лет.
  • 2-я стадия, для которой свойственно развитие хронического бронхита, наличие кашля, сопровождающегося отделением мокроты, умеренная в покое и усиливающаяся при напряжении одышка, деформация концевых фаланг пальцев. При выслушивании выявляется наличие жесткого дыхания с влажными, «трескучими» хрипами. Данная стадия длится от 2 до 15 лет.
  • 3-я стадия, на которой возникают осложнения и прогрессирует патологический процесс в бронхолегочной системе. Происходит формирование бронхоэктазов, зон диффузного пневмофиброза и ограниченного пневмосклероза, кист. Наблюдается сердечная недостаточность (правожелудочковый тип) и выраженная дыхательная недостаточность. Продолжительность стадии составляет от 3 до 5 лет.
  • 4-я стадия, для которой характерна тяжелая кардио-респираторная недостаточность, оканчивающаяся летальным исходом в течение нескольких месяцев.

Диагностика

Диагноз «муковисцидоз» основан на:

  • опорно-диагностических признаках, включающих семейный анамнез, срок манифестации заболевания, его прогрессирующее течение, наличие характерного поражения пищеварительной и бронхолегочной системы, проблемы с деторождением (наличие бесплодия или сниженная фертильность);
  • данных основных лабораторных методов диагностики;
  • ДНК-диагностике.

К лабораторным методам, позволяющим выявить муковисцидоз у детей, относятся:

  • ИРТ (тест на фермент поджелудочной железы иммунореактивный трипсин), который информативен у новорожденных только в течение первого месяца жизни. Благодаря данному тесту определяется уровень содержания этого фермента в крови. У новорожденных при муковисцидозе уровень иммунореактивного трипсина повышен в 5-10 раз. Тест может дать ложноположительные результаты при наличии у ребенка глубокой недоношенности, множественных врожденных пороков развития (МВПР) или асфиксии в родах.
  • Потовый тест, который проводится по методу Гибсона-Кука. Метод заключается во введении в кожу при помощи слабого электрического тока ионофореза пилокарпина (препарат, стимулирующий потовые железы). Пот в количестве минимум 100 гр. собирается, взвешивается, после чего определяется концентрация в нем ионов натрия и хлора. При наличии потовых анализаторов использование метода упрощается. В норме концентрация в секрете потовых желез натрия и хлора не превышает 40 ммоль/л. При наличии у ребенка адреногенитального синдрома, ВИЧ-инфекции, гипогаммаглобулинемии, гипотиреоза, семейного , гликогеноза 2-го типа, дефицита глюкозо-6-фосфатазы, или Клайнфельтера, мукополисахаридоза, нефрогенного несахарного диабета, псевдогипоальдостеронизма, фруктозидоза или цеалкии тест может быть ложноположительным, а при лечении некоторыми антибиотиками – ложноотрицательным.
  • NPD-тест, который заключается в измерении трансэпителиальной разности назальных электрических потенциалов. Норма разности потенциалов — от -5 mV до -40 mV.

Наиболее точно диагностировать муковисцидоз помогает ДНК-диагностика. Для исследования обычно используются:

  • Жидкая кровь, которая в количестве около 1 мл помещается в пробирку с антикоагулянтом (гепарин использовать недопустимо).
  • Высушенное при комнатной температуре пятно крови диаметром около 2 см, расположенное на марле или бумажном фильтре. Образцы можно исследовать в течение нескольких лет.
  • Гистологические образцы, которые используются для проведения анализа у умершего.

Возможно использование:

  • Прямой диагностики, позволяющей выявить конкретную мутацию в определенном гене.
  • Косвенной диагностики, при которой анализируется наследование сцепленных с геном заболевания генетических маркеров. Возможно только при наличии в семье больного муковисцидозом ребенка, поскольку установить молекулярный маркер возможно только по анализу его ДНК.

В большинстве случаев для исследования используется метод ПЦР (полимеразной цепной реакции). Самые распространенные типы мутаций в гене CFTR выявляются при помощи специально разработанных диагностикумов, позволяющих одновременно выявлять несколько мутаций.

Диагностировать муковисцидоз помогают также инструментальные методы обследования:

  • рентгенография, позволяющая выявить наличие характерных изменений в легких (инфильтрацию, эмфизему, расширение корней легких, деформацию легочного рисунка);
  • бронхография, которая помогает выявить снижение числа разветвлений бронхов, обрывы их заполнения, наличие цилиндрических или смешанных бронхоэктазов;
  • бронхоскопия, при помощи которой можно выявить наличие высоковязкого слизисто-гнойного секрета и диффузного гнойного эндобронхита;
  • спирография, позволяющая обнаружить наличие нарушений функций внешнего дыхания по обструктивно-рестриктивному типу;
  • копрограмма, которая позволяет выявить наличие большого количества неперевариваемого жира.

Муковисцидоз также диагностируется при помощи исследования дуоденального содержимого, которое помогает выявить в дуоденальном соке снижение количества ферментов или их отсутствие.

Экзокринную функцию поджелудочной железы оценивают при помощи теста на наличие в кале панкреатической эластазы 1(E1). Муковисцидоз проявляется значительным снижением содержания эластазы 1 (умеренное снижение свидетельствует о наличии хронического панкреатита, опухоли поджелудочной железы, холелитиаза или диабета).

Муковисцидоз можно также выявить при помощи пренатальной диагностики. Образцы ДНК выделяются на 9-14 неделе беременности из биоптата ворсин хориона. При более поздних сроках обращения семьи для диагностики используют амниотическую жидкость (16-21 недели) или полученную путем кордоцентеза кровь плода (после 21 недели).

Пренатальная диагностика проводится при наличии мутаций у обоих родителей или при гомозиготности имеющегося в семье больного ребенка. Рекомендуется пренатальная диагностика и при наличии мутаций только у одного родителя. Выявленная у плода аналогичная мутация требует дифференциации между гомозиготной инактивацией гена и бессимптомным гетерозиготным носительством. Для дифференциальной диагностики на 17-18 неделе проводится биохимическое исследование амниотической жидкости на активность аминопептидазы, гамма-глютамилтранспептидазы и кишечной формы щелочной фосфотазы (муковисцидоз отличается снижением количества данных кишечных ферментов).

Если мутации гена CFTR не удается выявить, а больной муковисцидозом ребенок уже умер, обследование плода проводится при помощи биохимических методов, так как пренатальная молекулярно-генетическая диагностика считается в таком случае неинформативной.

Лечение

Муковисцидоз у детей предпочтительнее лечить в специализированных центрах, поскольку больные нуждаются в комплексной медицинской помощи, включающей помощь врачей, кинезитерапевтов и социальных работников.

Поскольку муковисцидоз как генетическое заболевание неизлечим, целью терапии является поддержание образа жизни, максимально совпадающего с образом жизни здоровых детей. Больные муковисцидозом нуждаются в:

  • обеспечении адекватного, богатого белками и без ограничения в количестве жиров, диетического питания;
  • контроле над респираторными инфекциями;
  • ферментотерапии с использованием препаратов поджелудочной железы;
  • муколитической терапии, направленной на торможение образования бронхиального секрета и его разжижение;
  • антимикробной и противовоспалительной терапии;
  • витаминотерапии;
  • своевременном лечении осложнений.

Для лечения синдрома мальабсорбции (потери поступающих в пищеварительный тракт питательных веществ), обусловленного недостаточностью ферментов поджелудочной железы, применяют панкреатические ферменты в виде микрогранул (Креон 10000, Креон 25000). Препараты применяются во время еды, а доза подбирается индивидуально.

Поскольку недостаточность поджелудочной железы при муковисцидозе полностью не корректируется, о достаточности дозы свидетельствует нормализация характера стула и его частоты, а также лабораторные данные (в копрограмме не обнаруживается стеаторея и креаторея, в липидограмме нормализуется концентрация триглицеридов).

Респираторный муковисцидоз требует применения:

  • Муколитической терапии, которая включает использование тиолов, способных эффективно разжижать бронхиальный секрет. Применяется перорально, внутривенно или ингаляционно, N-ацетилцистеин, обладающий не только муколитическим, но и антиоксидантным эффектом. Эффективны ингаляции через маску с использованием рекомбинантной человеческой ДНК-азы (Пульмозим, Дорназа альфа). Хорошо разжижают и эвакуируют мокроту ингаляции с гипертоническим раствором хлорида натрия (7%).
  • Кинезитерапии. Для очищения от патологического секрета бронхиального дерева и предотвращения инфекционного поражения легких используется постуральный дренаж, аутогенный дренаж, перкуссия и клопфмассаж (заключается в вибрации грудной клетки). Применяется также активный цикл дыхания, ПЕП-маски и дыхательные упражнения с использованием флаттера.
  • Антибиотикотерапии. Препарат выбирается в зависимости от вида выделенных из бронхиального секрета микроорганизмов и результатами лабораторных тестов на чувствительность к антибиотикам. Поскольку применение различных схем антибиотикотерапии предупреждает или задерживает развитие хронической инфекции бронхолегочной системы, антибиотики применяются длительное время и могут назначаться в профилактических целях.

Для лечения синегнойной инфекции антибиотики обычно вводятся внутривенно.
Критерием для отмены антибиотикотерапии является возврат основных симптомов обострения к исходному для данного пациента состоянию.

Муковисцидоз является противопоказанием к применению противокашлевых препаратов.

Эффективное лечение прогрессирующего поражения печени при муковисцидозе в настоящее время не разработано. Обычно больным при начальных признаках поражения печени назначается урсодеоксихолевая кислота в дозе не менее 15-30 мг/кг/сут.

Поскольку на повреждении легочной ткани сказывается чрезмерный иммунный ответ организма, в качестве противовоспалительной терапии используются макролиды, нестероидные противовоспалительные средства и системные и местные глюкокортикоиды.

Муковисцидоз – заболевание, при котором больной нуждается в регулярных детальных обследованиях, включающих исследование функции внешнего дыхания, копрограмму, антропометрию, общие анализы мочи и крови. Раз в год проводят рентгенографию грудной клетки, ЭхоКГ и УЗИ органов брюшной полости, определяют костный возраст, делают иммунологический и биохимический анализы крови.

Нашли ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Версия для печати

Protein synthesis. Detail showing protein synthesis using messenger RNA created during DNA transcription.

Муковисцидоз – наследственное заболевание, при котором нарушается работа CFTR белка, который отвечает за транспорт ионов хлора в клетках. Заболевание вызвано мутацией в гене, находящемся в 7й хромосоме. Известно около 1000 различных мутаций этого гена, которые приводят к различным изменениям в белке CFTR: к полному его отсутствию, уменьшению количества, изменению структуры и функции, и, соответственно, обуславливают различное течение заболевания. Подробнее о видах мутаций при МВ и их проявлениях расскажем в это статье.

Синтез белка в клетке

Белок – органическая молекула, состоящая из длинной цепочки аминокислотных остатков, и сворачивающаяся определенным образом. Нарушение последовательности аминокислотных остатков в цепочке приводит к неправильному сворачиванию белка и нарушению его функции.

Синтез белка в клетке многоступенчатый сложный процесс, основную роль в котором играет молекула ДНК. Отрезок ДНК, содержащий информацию о структуре одного белка, называют геном. Молекула ДНК содержит несколько сотен генов.

Информация о последовательности аминокислотных остатков в белковой цепочке записана в ДНК в виде определенно сочетающихся нуклеотидов. Каждой аминокислоте белка соответствует участок цепи ДНК из трех рядом стоящих нуклеотидов. Всего в ДНК 4 вида нуклеотидов: пуриновые - аденин (А), гунин (Г) и пиримидиновые - цитозин (Ц) тимин (Т),.

Поскольку ДНК находится в ядре клетки, а синтез белка происходит в цитоплазме, существует посредник, передающий информацию с ДНК на рибосомы. Таким посредником является и-РНК (информационная РНК):

Можно выделить основные этапы синтеза белка:

  1. Первый этап - синтез матричной РНК (мРНК) происходит в ядре, в процессе которого информация, содержащаяся в гене ДНК, переписывается на и-РНК. Этот процесс называется транскрипцией (от лат. «транскриптик» - переписывание).
  2. На втором этапе происходит соединение аминокислот с молекулами т-РНК (транспортной РНК), которые состоят из трех нуклеотидов.
  3. Третий этап - это процесс непосредственного синтеза полипептидных связей, называемый трансляцией. Этап происходит в рибосомах.
  4. На четвертом этапе происходит образование вторичной (спиральной) и третичной (глобулярной) структуры белка, то есть формирование окончательной структуры белка.
  5. ПК белку присоединяются цепочки сахаров, которые важны для правильного функционирования. Белок транспортируется к месту выполнения им своей функции.

Схематично эти этапы показаны на рисунке.

Ниже показана рибосома (зеленая), ползущая по РНК (синяя), и постепенно появляющаяся аминокислотная цепочка (желтая).

Protein synthesis. Computer artwork of protein being synthesized by a ribosome. Ribosomes are protein particles that are found in cell cytoplasm. Each ribosome has a large and a small subunit. Messenger ribonucleic acid (mRNA, purple) passes between the two subunits and provides the instructions for the assembly of a protein (polypeptide) chain (yellow) from amino acids. The mRNA originates in the cell’s nucleus, and is a copy of the information coded in DNA (deoxyribonucleic acid). The process of protein synthesis from mRNA in ribosomes is known as translation. Different sequences of mRNA produce different proteins.

Итак, в ДНК в последовательности нуклеотидов закодирована информация о структуре будущего белка. Поэтому любое изменение (мутация) в гене (участке ДНК) приводит к изменениям в синтезируемом белке.

Какие существуют классы мутация?

Мутации при МВ подразделяют на 6 классов.

Мутации, при которых нарушается синтез мРНК. В результате появляется дефектная, короткая мРНК, и белок CFTR не синтезируется или синтезируется короткий, не полный белок, который не функционирует.

Происходит нарушение формирования вторичной и третичной структуры синтезированного белка и такой белок не достигает мембраны клетки, где должен находиться, а распадается по пути к ней, в цитоплазме. Самая распространенная мутация при муковисцидозе, F508del, относится к этому классу.

В результате мутаций III класса нарушается работа регуляторных доменов CFTR (см подробнее ). На клеточной мембране образуется нормальное количество нефункционального белка CFTR.

IV класс мутаций – уменьшается транспорт хлоридов через ионный канал из за слишком быстрого его закрытия. Однако частично каналы работают, то есть сохраняется остаточная функция белка. Мутации IV и последующих классов относят к более «легким».

Класс V мутации приводят к уменьшению количества нормальной мРНК и нормального белка из за нарушений процесса созревания мРНК.

Класс VI. . Некоторые мутации могут нарушать регуляторное действие, которое CFTR оказывает на другие ионные каналы клетки (например, на натриевый канал).

На рисунке показаны 6 классов мутаций при МВ

Мутации в гене муковисцидоза имеют различия по частоте встречаемости (самая частая мутация – F508del) и по распределению в различных популяциях. Например,W1282X чаще встречается у евреев-ашкенази, 2143delT в Германии, Y122X в Исландии, T338I в Сардинии, а 2183AA>G и R1162X в Северо-восточной Италии. В целом, во всем мире лишь небольшое число мутаций встречаются чаще, чем в 0,1% случаев.

В России наиболее часто встречаются следующие МВ мутации:

Процентный состав мутаций в российской популяции [Петрова Н.В.]

Мутация Относительная частота встречаемости
F508del 55,9%
CFTRdele2,3(21kb) 6,9%
2143delT 2,0%
W1282X 1,8%
3849+10kbC>T 1,8%
2184insA 1,7%
N1303K G542X 1,5%
91677delTA 1,4%
R334W 0,8%
L138ins 3821delT 394delTT 0,5%
S1196X 0,4%
3944delTG 0,3%
604insA 621+1G>T 2789+5G>A 2183AA>G 0,2%
R347P
R1162X
1898-1G>A
W1282R
3667insTCAA
D572N
K598ins
3120+1G>A
G480C
R668C del ex4-10 		0,06%
не идентифицированные 21,2%

Разделение часто встречающихся мутаций по классам

Нарушение синтеза белка

Нарушение процессинга или транспорта

Нарушение регуляции

Снижение проводимости

Снижение уровня нормальных молекул белка или РНК

Изменение свойств регуляции других ионных каналов
G542X F508del G551D R334W 3849+10kbCAT G551D
W1282X N1303K G1244E R347P A455E
R553X I507del S1255P R117H IVS8(5T)
621+1CAT S549I D1270N L206W 1811+1,6kbAAG
2143delT S549R , D836Y 2789+5GRA
1677delTA R1066C P205S 3272+26GRA
711+1GRT M1137V
1609delCA I1139V
R1162X M1140
1717-8GRA D1152H
1782delA D1154G
Q890X
1898+3ARG
CFTRdele19
936delTA
Y122X

Генотип и фенотип

В целом, мутации I-III классов вызывают более серьезные нарушения функции CFTR-белка, чем мутации IV или V классов. У пациентов, у которых обе мутации относятся к I-III классам, наблюдается выраженное поражение поджелудочной железы, нарушение питания, высокая частота встречаемости мекониального илеуса, МЗСД, более раннее и тяжелое проявление нарушений легочной функции, высокий уровень хлоридов пота.

Мутации IV-V классов обычно сопровождаются более легкой формой поражения легких, функция поджелудочной железы достаточная.

При сочетании мутаций IV-V и I-III классов доминирующее влияние на фенотип оказывают мутации IV-V классов. То есть «Мягкие» мутации обладают доминантным эффектом. У пациентов с двумя «мягкими» мутациями частично сохранена функция CFTR белка. В результате сохраняется функция ПЖ, нормальные или пограничные значения хлоридов пота, долго сохраняется легочная функция. Такой вариант МВ часто называют атипичным. При наличии двух «мягких» мутаций может наблюдаться лишь один из признаков МВ: полипы носа, частые синуситы, рецидивирующий панкреатит, цирроз печени, портальная гипертензия, признаки бронхоэктазов, обструктивная азооспермия, мекониальный илеус, астма, задержка роста, аллергический бронхолегочный аспергиллез, диффузный панбронхиолит, псевдо-Баттер синдром. При наличии этих признаков рекомендовано обследование на МВ в специализированном медико-генетическом центре и регулярное наблюдение врачей.

Наиболее четкая взаимосвязь между генотипом и клиническими проявлениями МВ наблюдается только для патологии поджелудочной железы. Для легочной патологии взаимосвязь между генотипом и фенотипом гораздо менее выражена. Обнаружен целый ряд генов – модификаторов иммунного ответа, которые влияют на выраженность поражения легких при МВ. Наличие этих генов, их влияние на формирование иммунного ответа, на восприимчивость к P aerugenosa, а также влияние факторов внешней среды (курение, воздействие аллергенов, правильность назначаемой терапии) объясняет разное протекание МВ у носителей одинаковых мутаций и даже у членов одной семьи.

Генотип и нарушение функции поджелудочной железы

При мутациях I-III классов функция ПЖ нарушена, при мутациях IV-V классов функция ПЖ остается достаточной. Сочетание мутаций I-III и IV-V классов достаточно для сохранения функции ПЖ на компенсированном уровне. Однако с возрастом и в этом случае можно развиваться недостаточность ПЖ, а также рецидивирующий острый и хронический панкреатиты.

Влияние мутаций гена МВ на функцию поджелудочной железы [Петрова Н.В.;G. Castellani et al.]

Достаточная функция поджелудочной железы, «мягкие» мутации Выраженное поражение поджелудочной железы, «тяжелые» мутации
3272-26A>G
3849+10kbC>T
711+3A>G
A455E
D110H
D1152H
D1270N
D565G
G178R
G576A
K598ins
L138ins
L206W
R117C
R117H
R334W
R347P
R347P
R352Q
R668C
V232D 		l507del;
R1162X;
1078delT
1609delCA
1677delTA;
1717-1G>A;
1811+1.6kbA>G
1898+1G>A
1898+5G>T
2143delT
2183AA>G
2184delA;
2184insA;
2751+2T>A
2789+5G>A
2869insG
296+1G>C
3120+1G>A
3659delC
3667insTCAA;
3821delT;
Y122X
3905insT
3944delTG
394delTT;
604insA;
621+1G>T;
711+1G>T
CFTRdele2,3(21kb);
E822X
F508del;
G542X;
G551D;
G85E;
K710X
N1303K;
Q890X
R1066C
R1070Q-S466X
R1158X
R553X;
R560T;
S1196X;
S549N
W122X;
W1282X;
W496X

Генотип МВ и поражение легких

При мутациях I-III классов скорость снижения функции легких выше, чем при мутациях IV-V классов.

Замечено, что больные МВ, гомозиготы по мутации F508del, и гетерозиготные по мутациям F508del и мутациям в регионах гена, кодирующих нуклеотид-связывающие домены (NBF), более чувствительны к инфекции P.aeruginosa. Все МВ больные, гомозиготные по F508del мутации, имеют тяжелые поражения легких.

Кроме того, обнаружено, что у МВ больных, имеющих мягкие мутации и сохранную функцию поджелудочной железы, наблюдается менее тяжелое поражение легких и риск колонизации P.aeruginosa у них ниже, что предполагает взаимосвязь между проявлением нарушений функции поджелудочной железы и функцией легких. Однако по данным других авторов характер поражения легких, в отличие от характера поражения поджелудочной железы, впрямую не зависит от CFTR генотипа.

Другие проявления МВ

При мутациях I-III классов чаще встречаются и более выражены такие проявления муковисидоза, как поражение печени, мекониальный илеус, синдром дистальной интерстициальной обструкции, муковисцидоззависимый сахарный диабет. Однако не доказаны связи между конкретной мутацией и развитием этих осложнений.

Мужское бесплодие. Обструктивная азооспермия наблюдается почти у всех мужчин с МВ и связана с врожденным двусторонним отсутствием семявыносящих протоков. Фертильные мужчины с МВ обычно являются носителями мутации 3849+10kbC>T.

Специфическая терапия при разных типах мутаций

В настоящее время ведется активный поиск препаратов, которые смогут восстановить нормальный синтез и работу CFTR белка.

Выделяют 3 основных группы веществ

  1. Корректоры – при мутациях II класса помогают белку образовать правильную структуру и попасть в мембрану клетки: 4-фенилбутират/генистин, аналог силденафила-КМ11060, куркумин, VX-809, битазол (корректор 29).
  2. Потенциаторы – восстанавливают работу хлорного канала (мутации III IV классов): генистин; VX-770.
  3. Вещества, способствующие правильному синтезу мРНК (мутации I класса): аминогликозиды, аталурен (PTC124)
  4. Стимуляторы, действующие на альтернативные хлорные каналы: duramycin.

Все исследования находятся на разных стадиях, и только для мутации G551D (VI класс) препарат Kalydeco, разработанный компанией Vertex, в 2012 году получил одобрение FDA и применяется для лечения.

Этой же компанией ведется испытание комбинации Kalydeco и препарата с условным названием V890. Разработчики сообщили о существенном улучшении функции легких при применении этих препаратов у пациентов, гомозиготных по наиболее распространенной мутации F508del (). Ведутся исследования возможности использования куркумина (растительного препарата) в качестве корректора при мутациях II класса.

Для мутаций I класса G542X, Y122X и R553X, при которых синтезируется дефектная мРНК, показано, что при применении аминогликозидных антибиотиков (гентамицина) наблюдается синтез полноцепочечных мРНК и образование некоторых количеств нормального CFTR белка. Однако применение этих антибиотиков вызывает значительнные побочные эффекты. Ведутся поиски менее токсичных аналогов.

Более успешными являются исследования использования нового вещества аталурена у пациентов с мутациями I класса. Разработка находится на 3 фазе (клинические испытания), и в июне 2012 г PTC Therapeutics (компания-разработчик) объявила о достоверных улучшениях функции легких при применении данного препарата.

Итак, выделены 6 классов мутаций при МВ, с различным механизмом нарушения функции CFTR белка. Понимание причин развития патологического процесса при разных классах мутаций позволяет вести разработки специфических для каждого класса мутаций лекарств.

Прослеживается четкая взаимосвязь генотипа и поражения ПЖ. На тип протекания легочной патологии оказывают значительное влияние гены-регуляторы иммунного ответа, потому очевидной связи между генотипом и нарушением функции легких не обнаружено.

Возможно атипичное протекание МВ с преобладанием лишь одного из симптомов. При наличии даже одного из симптомов МВ важно провести диагностическое обследование для своевременное назначения адекватной терапии, которая позволит предотвратить развитие с возрастом тяжелых поражений органов.

Литература:

Капранов Н.И., Каширская Н.Ю., Шерман В.Д.и др. Муковисцидоз. Современные достижения и актуальные проблемы. Методические рекомендации. М., 2011.

Н.И. Капранов, Каширская Н.Ю., Петрова Н.В Муковисцидоз. Достижения и проблемы на современном этапе

J. Hull and A. Thomson Contribution of genetic factors other than CFTR to disease severity in cystic fibrosis

Salvatore F , Scudiero O , Castaldo G . Genotype-phenotype correlation in cystic fibrosis: the role of modifier genes.

Ronald L. Gibson , Jane L. Burns and Bonnie W. Ramsey . Pathophysiology and Management of Pulmonary Infections in Cystic Fibrosis

J de Gracia, F Mata, A A ґ lvarez, T Casals, S Gatner, M Vendrell, D de la Rosa, L Guarner,

E Hermosilla. Genotype-phenotype correlation for pulmonary function in cystic fibrosis

. . Isabelle Sermet-Gaudelus , Michel Renouil , Anne Fajac , Laure Bidou et al. In vitro prediction of stop-codon suppression by intravenous gentamicin in patients with cystic fibrosis: a pilot study

Rebecca K Rowntree and Ann Harris The phenotypic consequence of CFTR mutation. Review

Т. Гембицкая, А. Черменский, Е. Бойцова Муковисцидоз сегодня: достижения и проблемы, перспективы этиопатогенетической терапии

Муковисцидоз (МВ , синоним - кистофиброз поджелудочной железы )- наследственное заболевание, при котором поражаются экзокринные железы организма. К экзокринным железам относятся железы бронхолегочной системы, поджелудочная железа, печень, потовые, слюнные железы, железы кишечника, половые железы. Симптомы муковисцидоза связаны с тем, что секреты этих желез становятся вязкими, густыми, из-за чего их выделение затруднено. В легких из-за вязкого, часто гнойного секрета (мокроты), трудноотделяемого и скапливающегося в бронхах, довольно быстро (иногда уже в первые месяцы жизни), развиваются воспалительные процессы - повторные бронхиты и/или пневмонии с постепенным формированием хронического бронхолегочного процесса. У детей отмечается постоянный раздражающий (коклюшеподобный) кашель, одышка. Из-за недостатка ферментов поджелудочной железы у детей, больных муковисцидозом плохо переваривается пища, поэтому они отстают в весе, у них обильный, жирный, зловонный стул, плохо смывающийся с пеленок или с горшка. Из-за плохо отделяемой желчи у некоторых детей развивается цирроз печени, могут сформироваться камни в желчном пузыре. Мамы замечают соленый привкус кожи малыша, что связано с повышенной потерей ионов натрия и хлора с потом. Встречаются дети с преимущественным поражением либо легких (легочная форма), либо желудочно-кишечного тракта (кишечная форма), но чаще всего наблюдается смешанная форма муковисцидоза.
Если врач заподозрил муковисцидоз, он направит пациента на потовую пробу - диагностический критерий заболевания, основанный на определении концентрации ионов хлора. У ребенка, больного муковисцидозом, этот показатель обычно в несколько раз выше нормы. При сомнительном результате потовая проба проводится повторно. Кроме этого, возможно проведение генетического анализа. Это важно не только для подтверждения диагноза, но и для дородовой диагностики при последующих беременностях.
Данные о частоте муковисцидоза вариабельны, в среднем она составляет 1: 5000 новорожденных. муковисцидоз наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Это означает, что муковисцидоз возникает у ребенка, который получил по гену с мутацией от обоих родителей - и от мамы, и от папы. Муковисцидоз одинаково часто встречается у мальчиков и у девочек.
Муковисцидоз связан с мутацией в гене CFTR (CYSTIC FIBROSIS TRANSMEMBRANE CONDUCTANCE REGULATOR , или МВТР -трансмембранный регулятор муковисцидоза ). Этот ген локализован на длинном плече хромосомы 7(7q31.2). В настоящее время описано более полутора тысяч различных мутаций в этом гене, однако лишь несколько из них встречаются с частотой более 1%. Самой распространенной мутацией является Del F508 (делеция 3 нуклеотидов, кодирующих фенилаланин в положении 508). Доля ее в России составляет около 55% среди всех мутаций при муковисцидозе.

В Центре Молекулярной Генетики проводится определение 30 наиболее частых мутаций в гене CFTR: CFTRdele2,3 (del21kb), F508del, I507del, 1677delTA, 2143delT, 2184insA, 394delTT, 3821delT, G542X, W1282X, N1303K, L138ins, R334W, 3849+10kbC>T, 604insA, 3944 delGT, S1196X, 621+1g>t, E92K, 3272-26A>G, 4015delA, 4022insT, W1282R, 2789+5G>A, 3272-16 T>A, S466X, 1898+1 G>A, 3120+1G>A, R347P, S945L.

Также проводится поиск мутаций в кодирующей последовательности гена CFTR методом прямого автоматического секвенирования и поиск крупных делеций/дупликаций в гене методом MLPA.

Обширные делеции (инсерции) составляют 1-3% всех мутаций в гене CFTR. Крупные делеции (инсерции) локализуются в основном в области 2-3 и 20 экзонов, эти перестройки являются редкими, за исключением CFTRdele2,3 (del21kb) - второй по частоте мутации в славянской популяции (регистрация которой проводится среди 30 частых мутаций в гене CFTR). Поиск других крупных перестроек в гене CFTR (анализ числа копий гена CFTR) в Центре Молекулярной Генетики проводится методом количественной мультиплексной лигазной реакции с последующей амплификацией (MLPA-PCR-анализ).

Нами разработаны . Наборы предназначены для использования в диагностических лабораториях молекулярно-генетического профиля.

При проведении пренатальной (дородовой) ДНК-диагностики в отношении конкретного заболевания, имеет смысл на уже имеющемся плодном материале провести диагностику частых анеуплоидий (синдромы Дауна, Эдвардса, Шерешевского-Тернера и др), пункт 54.1 . Актуальность данного исследования обусловлена высокой суммарной частотой анеуплоидий - около 1 на 300 новорожденных, и отсутствием необходимости повторного забора плодного материала.