Генетические заболевания : Заболевания сцепленные с Х хромосомой

   Это заболевание поражает примерно 1 человека из 4000, то есть - это наиболее распространенный тип мышечной дистрофии. Обычно на МДД болеют только мужчины, хотя женщины могут иногда быть носителями заболевания. Если же отец болен МДД, а мать является носителем, или тоже больна, то в таком случае на мышечную дистрофию Дюшенна может заболеть женщина. Расстройство возникает в связи с мутацией в гене дистрофин, который у людей расположен на Х-хромосоме (Xp21). Ген дистрофин кодирует деятельность белка дистрофина, который является важной структурной составляющей мышечной ткани. Дистрофин обеспечивает структурную устойчивость дистрофин-ассоциированного-гликопротеинового комплекса (ДАГ комплекса), расположенного на клеточной мембране.

    Симптомы заболевания обычно появляются у детей мужского пола до 5 лет и могут проявиться в раннем детстве. Первыми признаками болезни являются прогрессирующая проксимальная слабость мышц ног и таза, связанная с потерей мышечной массы. Постепенно эта слабость распространяется на руки, шею и другие части тела. Ранние признаки расстройства могут также включать псевдогипертрофию (увеличение икроножных мышц и дельтовидных мышц), низкую выносливость и трудности при стоянии без посторонней помощи, как правило, человек также не может самостоятельно подняться. В процессе прогрессирования заболевания мышечная ткань постепенно заменяется жировой и фиброзной тканями (как следствие развивается фиброз). Для помощи при ходьбе, в возрасте 10 лет может быть необходимым применение специальных подтяжек, но большинство пациентов уже старше 12 лет не могут передвигаться без инвалидной коляски.

   Позже возникают следующие признаки расстройства: аномалии развития костей, которые приводят к деформации скелета, в том числе к искривлению позвоночника.

    В связи с прогрессивным ухудшением работы мышц, особь теряет возможность двигаться, что в конечном счете, может быть причиной паралича. Относительно отклонений в психическом развитии, то их наличие зависит от каждого конкретного случая, но если определенные отклонения и присутствуют, то они несущественно влияют на развитие ребенка, ведь со временем нарушение не прогрессирует. Средняя продолжительность жизни больных МДД варьирует от подросткового возраста до 20 - 30 лет. Известны случаи, когда больные  доживали до 40 лет, но, к сожалению, такие случаи являются скорее исключением.

     Распространенность

     Мышечная дистрофия Дюшенна возникает в связи с мутациями в гене дистрофин, который расположен на Х-хромосоме. В связи с этим, ДМД встречается у 1 человека на 4000 новорожденных мужского пола. Мутации в гене дистрофин могут быть унаследованы или возникают спонтанно во время зародышевой линии передачи.

    Эпоним

    Заболевание названо в честь французского невропатолога Жульема Бенджамина Аманда Дюшенна (Guillaume Benjamin Amand Duchenne), который впервые описал это заболевание в 1861 году.

      Патогенез

      Мышечная дистрофия Дюшенна обусловлена мутацией в гене дистрофин, локус которого Xp21. Дистрофин отвечает за соединение цитоскелета каждого мышечного волокна с основной базальной пластинкой (внеклеточного матрикса) через белковый комплекс, который состоит из многих субъединиц. Отсутствие дистрофина приводит к проникновению избыточного кальция в сарколему (клеточную мембрану). Как следствие изменения этих сигнальных путей, вода наполняет митохондрии, которые после этого разрываются. При дистрофии скелетных мышц, митохондриальная дисфункция приводит к усилению стресса вызванного цитозольным-кальциевым сигналом и усилению производства стресс-индуцированных активных форм кислорода (АФК). В этом сложном каскадном комплексе, который включает в себя несколько реакций еще до сих пор не понятно до конца, почему из-за повреждения сарколеммы увеличиваются проявления окислительного стресса, который в итоге приводит к смерти клетки. Мышечные волокна подвергаются некрозу и, наконец, происходит замена мышечной ткани жировой, а также соединительной.

    Симптомы

    Основным симптомом мышечной дистрофии Дюшенна - является мышечная слабость, которая в первую очередь связана с атрофией мышц, а именно скелетной мышечной ткани. В первую очередь атрофируются мышцы бедер, таза, плеч и икроножные мышцы. Мышечная слабость возникает также в руках, шее и других частях тела, но обычно не так рано, как в нижней части тела. Икры часто увеличены. Обычно симптомы появляются в возрасте до 6 лет, но могут впервые проявиться еще в раннем детстве.

     Другие физические симптомы расстройства:
 - неуклюжая (тяжелая) походка, шаги или бег (как правило, пациенты, ходят на пальцах (на носочках), через повышенный тонус икроножных мышц). Кроме того, такая манера ходить, является своеобразной адаптацией к постепенной потере функций колен;
- больные часто падают;
- постоянная усталость;
- у больного возникают трудности при осуществлении таких двигательных навыков как бег или скачки;
- усиление поясничного лордоза, которое приводит к атрофии (уменьшение размеров) мышц сгибателей бедра. Она влияет, в общем, как на осанку, так и на манеру ходить и бегать, в частности;
- мышечные контрактуры, которые существенно уменьшают функциональность ахилового и подколенного сухожилия, поскольку количество мышечных волокон уменьшаются и возникает фиброз мышц;
- прогрессирование трудности при ходьбе;
- деформация мышечных волокон;
- дсевдогипертрофия (увеличение) языка и икроножных мышц, вызванная заменой мышечной ткани жировой и соединительной;
- повышенный риск нейроповеденческого расстройства (такого как синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), расстройства аутистического спектра), трудности с учебой (дислексия) и не прогрессирующие отклонения в определенных когнитивных функциях (в частности, таких как краткосрочная словесная память), которые, как считают ученые, возникают из-за отсутствия или нарушения функционирования дистрофина в мозге;
- возможная потеря способности ходить (обычно в возрасте до 12 лет);
- скелетные деформации (в некоторых случаях возникает сколиоз);

     Признаки и тестирования

     Как уже было сказано, атрофия мышц при МДД начинается в виде мышечной слабости в ногах и тазовом поясе, затем переходит к мышцам плеч и шеи, после чего, повреждает мышцы рук и дыхательные мышцы. Важным видимым признаком в начале развития заболевания является увеличение икроножных мышц (псевдогипертрофии). Распространенным явлением есть кардиомиопатия, но развитие сердечной недостаточности или аритмии (заболевания связаны с нарушениями ритма сердца, последовательности и силы сокращений сердечной мышцы) встречаются довольно редко.
 
   - наличие симптома Говерса отражает более тяжелые нарушения мышц нижних конечностей. Можно говорить о наличии симптомов, в случае, если ребенок помогает себе встать с помощью рук: сначала, ребенок становится на четвереньки (опираясь на пол ногами и руками), а затем, держась руками за ноги, контролирует направление своего движения;
   - больные МДД дети, часто устают быстрее и имеют меньше силы, чем их сверстники;
  - очень высокий уровень креатин-киназы (КФК-ММ) в крови тоже может стать показателем развития и прогрессирования заболевания;
  - при проведении электромиографии (ЭМГ) видно, что слабость организма вызвана повреждением мышечной ткани, а не повреждением нервной проводимости;
  - генетическое тестирование может выявить генетические нарушения в гене Xp21;
 - мышечная биопсия с последующим гистологическим, иммуногистохимическим или имуноблотинговим исследованием) или генетическое тестирование (с помощью анализа крови), подтверждает отсутствие дистрофин.

      ДНК-тест

      Мышечно-специфическая изоформа гена дистрофина состоит из 79 экзонов. Тестирование ДНК и их анализ, как правило, позволяют определить тип мутации экзона или определить какие экзоны повреждены. Анализ ДНК в большинстве случаев подтверждает предварительную диагностику другими методами.

     Биопсия мышц

     Если при анализе ДНК никаких мутаций не обнаруживается, то возможно проведение мышечной биопсии. Для этой процедуры с помощью специального инструмента берут маленький образец мышечной ткани и, использовав специальный краситель, определяют наличие /отсутствие в мышечной ткани дистрофина. Полное отсутствие белка указывает на наличие этого заболевания.

    За последние несколько лет ДНК-тесты были существенно усовершенствованы, на сегодня они проявляют больше мутаций и поэтому мышечную биопсию для подтверждения МДД сейчас используют все реже.

      Пренатальное тестирование

       Если один или оба родителя являются "носителями" этого заболевания, то существует риск того, что их еще не народившийся ребенок будет поражен этим расстройством. Для определения того, будет будущий ребенок больным МДД, используют методы пренатальной диагностики. На сегодня эти методы доступны только для определения некоторых нервно-мышечных расстройств. Различные пренатальные тесты могут проводиться примерно на 11 недели беременности.

    Исследование с помощью биопсии хориона (CVS) можно проводить на 11-14 неделях, амниоцентез можно использовать после 15 недели, забор крови плода возможен примерно на 18 неделе. Родители должны внимательно изучить все возможные методы и, возможно, с помощью генетического консультанта выбрать наиболее оптимальный для себя вариант. Если тестирование будет осуществлено на ранних сроках беременности, то это позволит досрочно прекратить беременность, в случае наличия заболевания у плода, однако, при применении таких методов, увеличивается риск выкидыша при последующих беременностях, чем при тех методах, которые применяются позже (около 2% , по сравнению с 0,5%).

     Лечение

    Никаких известных эффективных препаратов для лечения мышечной дистрофии Дюшенна, не существует. Хотя согласно последним исследованиям стволовых клеток существуют перспективные векторы, которые могут заменить поврежденные мышечные ткани. Однако, на данном этапе лечения, как правило, симптоматическое и направлено на улучшение качества жизни больного человека.

      Оно включает в себя:

- употребление таких кортикостероидов как преднизолон и дефлазакорт для увеличения энергии и сил и облегчения тяжести некоторых симптомов;
- рандомизированные контролируемые исследования показывают, что использование бета 2-агонистов увеличивает мышечную силу, но не замедляет процесс прогрессирования заболевания. Время контроля за людьми, которые употребляли бета 2-агонисты составляет около 12 месяцев, следовательно, результаты этих испытаний не могут быть экстраполированы на больший период времени;
- рекомендуется умеренная физическая активность, разрешается заниматься плаванием. Бездействие (например, постельный режим) может усилить прогрессирование заболевания;
-  для поддержания мышечной силы, гибкости и функциональности суставов важна физиотерапия;
- использование ортопедических приспособлений (например, инвалидных колясок) может улучшить способность больного двигаться и самостоятельно обеспечивать свои потребности. Использование так называемых съемных стяжек, фиксирующих голень во время сна позволяет отложить начало контрактур (ограничение движений суставов).
- по мере прогрессирования заболевания необходимым становится использование специальных респираторных механизмов, позволяющих обеспечить нормальный процесс дыхания.

    Центром по контролю и профилактике заболеваний (Centers for Disease Control and Prevention (CDC)) были разработаны общие многопрофильные стандарты (принципы) помощи больным МДД. Эти принципы были опубликованы в двух частях в журнале The Lancet Neurology в 2010 году. (Http://www.treat-nmd.eu/patients/DMD/dmd-care).

      Прогноз

      Мышечная дистрофия Дюшенна повреждает все скелетные мышцы, мышцы сердца и дыхательные мышцы (на более поздних стадиях). Больные МДД, как правило, живут только к подростковому возрасту или умирают в возрасте 30-40 лет. Последние достижения в области медицины, позволяют надеяться на увеличение продолжительности жизни больных этим расстройством.

     Иногда (но очень редко) особи с МДД доживали до 40-50 лет, но лишь с помощью использования надлежащего дополнительного оборудования (инвалидных колясок и кроваток), вентиляционной поддержки дыхания (с помощью трахеостомии или специальной дыхательной трубки), очистки дыхательных путей и принятие необходимых сердечных препаратов. Кроме того, для увеличения продолжительности жизни необходимо на ранних этапах заболевания спланировать механизм ухода за больным на более поздних этапах.

     Физиотерапия

    Физиотерапия при МДД в основном направлена на больных детей и на развитие их максимального физического потенциала. Цель физиотерапии состоит в следующем:

 - минимизировать развитие контрактур и деформаций путем разработки соответствующей программы для сохранения эластичности мышц, а также возможна разработка программы физических упражнений;

 - предусмотреть и минимизировать появление вторичных физических осложнений;

 - контролировать дыхательные функции и предоставление информации относительно того, какие техники и методы дыхательных упражнений необходимо применять, чтобы очистить дыхательные пути от выделений;

 - проходить еженедельные или ежемесячные курсы массажа, для того чтобы облегчить негативные ощущения и боль, которые возникают при заболевании.

 

 

   Использование современных аппаратов искусственной вентиляции легких, которые доставляют регулируемый объем (количество) воздуха в легкие человека, особенно важно это для людей, страдающих от дыхательных проблем, возникающих в процессе развития мышечной дистрофии. Применение этих механизмов при заболевании МДД можно начать в подростковом возрасте, когда дыхательные мышцы начинают повреждаться. Однако, известны случаи, когда даже в возрасте 20 лет, больные не нуждались в использовании таких аппаратов.

    Если жизненная емкость легких упала ниже 40% от нормы, то эти респираторы могут использоваться во время сна, ведь именно в это время заболевший может больше всего пострадать от гиповентиляции.

 

    Гиповентиляция во время сна определяется тщательным исследованием истории этого расстройства сна, путем проведения оксиметрии и измерением количества углекислого газа в капиллярной крови. Для вентиляции необходимым может быть проведение процедуры интубации или трахеотомии трубки, через которые воздух непосредственно доставляется в легкие, однако, для некоторых людей вполне достаточно того воздуха, который поступает при использовании специальной маски.

 

     Если жизненная емкость легких продолжает снижаться и составляет менее 30% от нормы, то необходимым становится увеличение продолжительности использования аппарата искусственной вентиляции легких (эта продолжительность должна увеличиваться, по мере необходимости). Трахеотомическая трубка может использоваться как в дневное время, так и во время сна, однако возможна также ситуация, когда достаточным является и количество воздуха, поступающего через дыхательную маску. Аппарат искусственной вентиляции легких легко помещается на вентиляторном лотке снизу или сзади инвалидной коляски, для большей портативности этот механизм можно обеспечить специальной энергетической батареей.

 

     Проводимые исследования

    Для выявления лекарств, которые бы позволили смягчить последствия действия МДД или же вообще вылечить ее сегодня ведутся весьма перспективные исследования. Существует много направлений этих исследований, особенно стоит отметить лечения стволовыми клетками, технологию пропуска-экзонов, аналоговую активацию и генную замену. Другим направлением исследований является поддерживающая терапия, которая направлена  на разработку лекарств, которая бы предотвратить развитие и прогрессирование болезни.

 

    Ученые считают, что стволовые клетки, выделенные из мышц (клетки-сателлиты) имеют способность превращаться в миоциты. При непосредственном введении в мышцы животных, они не могут распространяться по всему организму. И для того, чтобы такая терапия была эффективной, необходимо осуществлять инъекции в каждую мышцу через каждые 2 мм. Этот недостаток лечебной процедуры можно исправить, использовав другие, мультипотентные стволовые клетки, которые называются перициты. Они расположены в кровеносных сосудах скелетных мышц.

    Эти клетки можно ввести в организм системно и усваиваются они организмом путем попадания в кровоток. Попав, в сосудистую сетку перициты сливаются, образуя миотубулы. Это означает, что они могут быть введены артериально, далее они попадают через стенки сосудов в мышцы. Эти данные свидетельствуют о наличии потенциала для проведения клеточной терапии МДД. Небольшое количество перицитов может быть получена из организма человека, затем они могут быть выращены искусственным путем и введены в кровоток после чего, как считают исследователи, существует вероятность того, что они могут найти «свой путь» к пораженным мышцам.

 

     Регулирования экспрессии утрофина для лечения МДД представляет большой интерес, поскольку именно этот ген является ближайшим эндогенным аналогом дистрофина в геноме человека. Этот ген короче и расположен у человека на 6 хромосоме. Исследователи в настоящее время сфокусированы на понимании регулирования за свое выражение в клетках. Еще ранее стало известно, что активация утрофину может частично компенсировать недостаток дистрофин в мышечных клетках. Последние лабораторные исследования утрофину показали существенное улучшение роста мышц у мышей с ДМД. Дальнейшие исследования, которые будут проводиться с участием людей могут дать ответ на вопрос относительно того, действительно активация утрофину у людей больных МДД повысит качество и продолжительность их жизни.

 

 

     В 1990 году Ингленд и др. (England et al) заметили, что у пациентов с легкой формой мышечной дистрофии Веккер (mild Beckers muscular dystrophy) не хватает 46% генетического материала, с помощью которого кодируется область гена дистрофин. Эта функциональная, но усеченная форма гена натолкнула ученых на мысль, что короткие участки дистрофин, также могут быть полезными при лечении заболевания.

 

Примерно в тот же период времени Коле и др. (Kole et al.) Обнаружили модификацию процесса сплайсинга, возникающая вследствие охвата пре-мРНК (pre-mRNA) антисенсових олигонуклеотидов (AONs). Эти нуклеотиды были использованы для коррекции нарушений сплайсинга в клетках, полученных от лиц, больных бета-талассемией и использованы для исследования их действия при лечении МДД, спинальной мышечной атрофии, синдрома Хатчинсона-Гилфорда и других заболеваний.

 

   Для лечения лиц больных МДД, использование AONs, согласно исследованиям может быть очень перспективным. Например, МДД может возникать в результате изменений мРНК, вызванных сдвигом рамки считывания (например, делеции, вставки или сплайс-мутаций). Предполагается, что в случае если заболевание вызвано, этими нарушениями, то оно может быть излечено путем восстановления последовательности мРНК, то есть возвращение рамки считывания на нужное место. Для того чтобы это сделать необходимо, чтобы AON-и помогли выявить определенные регионы пре-мРНК, которые бы помогли замаскировать распознавания Сплайсосома экзона или экзонов.

    И хотя использование AON-ов - может быть достаточно перспективным, но одной из основных проблем является их постоянное возвращение в мышцы. Методы постоянного системного поступления на сегодня испытываются на людях.

 

     Кроме того, исследуются также новые методы, которые бы позволили обойти все недостатки выше описанной процедуры. Эта терапия состоит в изменении U7 малой ядерной РНК в 5 положении еще до трансляции РНК в целевых регионах пре-мРНК. Этот метод действует на мышах, пораженных МДД.