Генетические аспекты первичной гипероксалурии: эпидемиология, этиология, патогенез и клинические проявления

10.09.2019
6

ФГАОУ ВО «Первый МГМУ им. И.М. Сеченова» Минздрава РФ (Сеченовский университет), Москва; ГБУЗ «Московский клинический научно-практический центр им. А.С. Логинова ДЗМ», Москва

Мочекаменная болезнь (МКБ) является одним из наиболее широко распространенных и склонных к рецидивированию хронических заболеваний. Большой вклад в этиологию заболевания вносят генетические факторы. И хотя основная доля случаев МКБ имеет мультифакториальную природу, на сегодняшний день известно уже более 80 моногенных форм этой патологии. Хорошо известно, что у большинства пациентов с МКБ (80%) преобладают кальциевые конкременты, которые в 85–90% случаев представляют собой оксалатно-кальциевые уролиты. В клинической практике определенные трудности представляет диагностика случаев МКБ, обусловленных гипероксалурией, вследствие многообразия ее форм. Гипероксалурию можно подразделить на два основных вида: первичную гипероксалурию (наследственно обусловленную) и вторичную гипероксалурию (возникающую на фоне влияния различных факторов внешней среды).

Первичная гипероксалурия (ПГ) – группа редких наследственных метаболических заболеваний с аутосомно-рецессивным типом наследования, характеризующаяся гиперпродукцией и чрезмерным выделением оксалатов с мочой, что приводит к быстрому развитию мочекаменной болезни (МКБ) и хронической болезни почек. Причиной развития ПГ является нарушение функции генов, ответственных за метаболизм оксалатов. В зависимости от того, в каком гене произошла мутация, выделяют три типа ПГ. При ПГ 1-го типа описаны мутации гена AGXT, при ПГ 2-го типа и ПГ 3-го типа – мутации в генах GRHPR и HOGA1 соответственно. Все типы ПГ отличаются возрастом манифестации, степенью тяжести клинических проявлений и подходами к лечению.

Впервые сообщение о ПГ было сделано Lepoutre C. в 1925 г., когда он описал клинический случай с многочисленными отложениями оксалата в почках у ребенка. В 1955 г. Dunn H.G. предложил термин «оксалоз» для обозначения состояния, при котором формируются отложения оксалата в органах и тканях при развитии хронической болезни почек (ХБП). В 1957 г. Archer H.E. с соавторами впервые определили различие между первичной и вторичной гипероксалурией и предложили термин «первичная гипер­оксалурия» для описания нефрокальциноза, возникающего в раннем детстве. Danpure C.J. и Jennings P. в 1986 г. установили, что в клетках печени больных ПГ 1-го типа полностью отсутствует фермент аланин-глиоксилатаминотрансфераза (АГТ). Далее, в 1990 г., эти авторы установили, что мутации гена AGXT являются причиной дефицита фермента АГТ, приводящей к развитию ПГ 1-го типа. ПГ 2-го типа впервые была описана в 1968 г. как L-глицериновая ацидурия. Однако идентифицировать ген GRHPR, связанный с ПГ 2-го типа, удалось только в 1999 г. ПГ 3-го типа впервые описана в 2010 г., когда Belostotsky R. с соавт. выявили мутации в гене HOGA1 у пациентов с МКБ.

В 2008 г. был создан европейский консорциум по гипероксалурии (OxalEurope), в который вошли восемь европейских стран: Франция, Германия, Италия, Нидерланды, Польша, Испания, Швеция и Великобритания. В результате работы данного консорциума была создана база данных пациентов с ПГ, в которой представлена клиническая, генетическая и биохимическая информация о более чем 526 больных ПГ. Однако оценка частоты ПГ достаточно сложна, поскольку большинство случаев заболевания выявляются поздно или не выявляются при жизни пациента. К сожалению, точные данные о частоте ПГ в России отсутствуют, до сих пор описаны лишь единичные клинические случаи. Однако по данным эпидемиологического исследования, проведенного в 70–80-х гг. прошлого столетия (с охватом более 100 тыс. детей в 13 регионах России от Ленинграда до Владивостока), оксалатно-кальциевая кристаллурия составила 14:10 000 детской популяции.

Этиология и патогенез. Первичная гипероксалурия 1-го типа является наиболее тяжелой формой и встречается чаще остальных. Наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Как уже отмечалось, ПГ 1-го типа обусловлена мутациями в гене AGXT. Ген AGXT расположен на хромосоме 2p37.3 и состоит из 11 экзонов. В данном гене описано более 150 мутаций, приводящих к развитию гипероксалурии с различной остаточной активностью фермента (АГТ). Около 75% описанных мутаций этого гена являются точковыми мутациями. Из них предположительно 73 миссенс-мутации, 19 нонсенс-мутаций и около 18 однонуклеотидных заменов, влияющих на консенсусные последовательности сайта сплайсинга. Остальные 25% мутаций представлены делециями и дупликациями короткого плеча хромосомы.

Наиболее распространенной в европейских и северо-американских популяциях является мутация c.508G>A (p.Gly170Arg) гена AGXT, которая выявляется в 25–40% случаев ПГ 1-го типа. Мутация c.508G>A (p.Gly170Arg) гена AGXT в гомозиготном состоянии связана с ответом на лечение пиридоксином, позже подобный эффект был выявлен для мутаций c.454T>A (p.Phe152Ile) и c.731T>C (p.Ile244Thr) этого гена. Мутация c.731T>C (p.Ile244Thr) является второй наиболее распространенной мутацией в гене AGXT и выявляется примерно у 9% пациентов с ПГ 1-го типа. Остальные миссенс-мутации в гене AGXT встречаются гораздо реже.

Исследования Coulter-Mackie M.B. показали, что мутация c.731T>C (p.Ile244Thr) гена AGXT чаще встречается у людей, имеющих испанское или северо-африканское происхождение, также частота этой мутации высока среди популяции Канарских островов. Еще одной частой мутацией гена AGXT является мутация c.33_34insC (p.Lys12fs), которая имеет аллельную частоту около 13% среди всех аллелей ПГ 1-го типа в различных популяциях.

Таким образом, ПГ 1-го типа развивается вследствие возникновения мутаций гена AGXT, приводящих к снижению активности фермента АГТ, кофактором которого является пиридоксаль-фосфат, локализованного в пероксисомах гепатоцитов. АГТ метаболизирует глиоксилат, образующийся в процессе метаболизма гликольадегидов, в глицин и пируват. При нарушении работы АГТ происходит накопление глиоксилата, который превращается в оксалат, посредством оксидазы гидроксикислот-1 в пероксисоме и лактатдегидрогеназы (ЛДГ) в цитозоле гепатоцита. Поскольку у млекопитающих оксалат не связывается с белками и не растворяется, он выводится в неизменном виде почечными клубочками и частично канальцами. Повреждение ткани почек связано с тем, что кристаллы оксалата, образуясь в почечных канальцах, становятся субстратом для агрегации кристаллов, выделяемых с мочой и центром роста камней. Прикрепляясь к эпителиальным клеткам канальцев почек, кристаллы оксалата вызывают воспалительную реакцию, дегенеративные изменения и фиброз почечных тканей, с течением времени приводя к развитию хронической болезни почек. При развитии почечной недостаточности кристаллы оксалата кальция начинают накапливаться во внутренних органах, приводя к системному оксалозу.

Первичная гипероксалурия 2-го типа (L-глицеровая ацидурия) возникает вследствие мутаций в гене GRHPR, которые приводят к дефициту фермента глиоксилатредуктазы/гидроксипируватредуктазы. Ген GRHPR расположен в центромерной области хромосомы 9 (9p13.2) и состоит из девяти экзонов. На данный момент описано около 30 мутаций гена GRHPR. Практически все мутации, описанные при первичной гипероксалурии 2-го типа, непосредственно влияют на кодирование или сплайсинг. Наиболее распространенной является мутация c.103delG (p.Asp35Thrfs*11) в экзоне 2 гена GRHPR. Эта мутация составляет примерно 40% случаев ПГ 2-го типа и приводит к сдвигу рамки считывания с формированием преждевременного стоп-кодона. Cregeen D.P. с соавторами в своем исследовании сообщили, что данная мутация также была наиболее частой, в их когорте обследуемых обнаружили в 37% случаев. Она была выявлена у 58% пациентов кавказского происхождения, но ее не удалось выявить ни у одного пациента азиатского происхождения. В этом исследовании было показано, что частота небольших делеций и инсерций в гене GRHPR выше, чем предполагалось раннее. В 2014 г. Fu Y. с соавторами описали новую мутацию гена GRHPR–c.694delC (p.Gln232Argfs*3), которая приводила к формированию укороченной белковой молекулы с отсутствующей каталитической активностью. В этом же исследовании были обнаружены два генных варианта в 5?-UTR c.-4G>A и c.-3C>T, которые вводят новый сайт трансляции, приводящий к сдвигу рамки считывания.

Мутации гена GRHPR приводят к дефициту фермента глиоксилатредуктазы, функционирующего, в основном, в цитозоле гепатоцитов. При нарушении функции данного фермента происходит накопление глиоксилата и гидроксипирувата, которые превращаются в оксалат и L-глицерат с помощью ЛДГ. При данной форме гипероксалурии оксалаты накапливаются в меньшем количестве и реже приводят к развитию терминальной почечной недостаточности, чем при ПГ 1-го типа.

Первичная гипероксалурия 3-го типа. Первичная гипероксалурия 3-го типа связана с мутациями, нарушающими функцию гена HOGA1. Данный ген расположен в районе 10q24.2 хромосомы 10 и состоит из 7 экзонов. Кодируемая им 4-OH-2-оксоглутаратальдолаза (ГОГ) преимущественно синтезируется в митохондриях гепатоцитов и клеток почек. Данный митохондриальный фермент участвует в метаболическом пути гидроксипролина и катализирует конечную реакцию – расщепление 4-гидрокси-2-оксоглутаратадопирувата и глиоксилата. Мутации в гене HOGA1 приводят к накоплению ГОГ в крови, печени и выделению с мочой у пациентов ПГ 3-го типа.

По данным литературы, в гене HOGA1 описано 26 патогенных вариантов мутаций, ответственных за развитие первичной гипероксалурии 3-го типа. В основном, это миссенс-мутации и делеции со сдвигом рамки считывания, которые приводят к укорочению конечной молекулы белка, нарушению фолдинга, утрате стабильности молекулы и последующей целенаправленной деградации. Из них две наиболее распространенных мутации гена HOGA1 – c.700+5G>T и c.944_946del (p.Glu315del) встречаются у более 70% пациентов с ПГ 3-го типа, при этом мутация c.700+5G>T составляет около 60% всех случаев. Мутация c.944_946del (p.Glu315del) гена HOGA1 часто встречается у евреев-ашкенази. В 2016 г. M’dimegh S. с соавторами сообщили, что в тунисской популяции у трех пациентов с ПГ 3-го типа были выявлены мутации c.569C>T (р.Pro190Leu) и c.860G>T (p.Gly287Val) в гене HOGA1. Выявленный у тунисского пациента патогенный вариант мутации c.569C>T (р.Pro190Leu) этого гена в гомозиготном состоянии был характерен только для жителей арабских стран, таких как Ливан, в связи с чем исследователи предположили, что арабская природа данной мутации связана с исторической миграцией населения. Также были опубликованы данные о двух ранее не описанных мутациях в гене HOGA1, выявленных у ребенка из Китая. Первая мутация c.834_834+1GG>TT – замена двух пар оснований последнего нуклеотида 6 экзона и первого нуклеотида 6 интрона, что приводит к нарушению сплайсинга и пропуску 6 экзона. Вторая мутация c.834G>A представляет собой синонимичную замену, нарушающую процесс плайсинга.

Состав и морфология камней при ПГ. Обследование пациентов с ПГ 1-го типа показало, что камни, в основном, состоят из моногидрата оксалата кальция (CaOx), иногда с примесью дигидрата CaOx. В некоторых случаях возможно сочетание оксалата кальция и фосфата кальция. В 2008 г. Daudon М. с соавторами опубликовали данные исследования камней 74 пациентов с ПГ 1-го типа. Авторы пришли к заключению, что при ПГ 1-го типа образуются камни с характерной морфологией, которая включает белую или бледно-желтую поверхность и рыхлую, неорганизованную внутреннюю структуру, в то время как камни, состоящие из моногидрата кальция, имеют темно-коричневую поверхность и компактно организованную, в виде лучей, внутреннюю структуру, которая состоит из органического ядра и кристаллической мантии. Jacob D.E. с соавторами получили данные, отличные от результатов Daudon М. Они обнаружили, что у пациентов без лечения основным компонентом камней является дигидрат оксалата кальция, причем камни при ПГ 3-го типа могут быть неоднородны по внешнему виду и составу. В таких камнях дигидрат CaOx образует рыхлые агрегаты, и демонстрирует большую вариацию в размере кристаллов, а моногидрат CaOx встречается только в междоузлиях кристаллов или в виде угловых кристаллов, связывающих между собой молекулы дигидрата CaOx. Моногидрат оксалата кальция был основным компонентом камней у пациентов, находящихся на лечении цитратом в сочетании с витамином B6 или магнием. Замещение дигидрата моногидратом CaOx связано с тем, что дигидрат имеет более высокую растворимость и термодинамически менее стабилен, поэтому заменяется термодинамически более стабильным моногидратом CaOx.

Клиническая характеристика ПГ. Среди форм ПГ существует значительная вариабельность клинической симптоматики, возраста манифестации и скорости прогрессирования ХБП. Самым частым клиническим проявлением первичной гипероксалурии является мочекаменная болезнь, которая наблюдается у 90% пациентов на момент установления диагноза. У значительной части пациентов диагноз устанавливается уже на стадии терминальной почечной недостаточности, у некоторых из них гипероксалурия диагностируется только после рецидива нефрокальциноза аллотрансплантата почек.

Первичная гипероксалурия 1-го типа. При ПГ 1-го типа средний возраст манифестации заболевания составляет 5 лет (диапазон с первого месяца жизни до шестого десятилетия), а средний возраст смерти – 21 год. В случае манифестации ПГ 1-го типа в первые месяцы жизни у пациентов развиваются признаки уремии: слабость, вялость, тошнота, рвота, бледность. При инструментальном обследовании может быть выявлен нефрокальциноз или в тяжелых случаях системный оксалоз. У 65% пациентов симптомы гипероксалурии проявились до 10 лет, а у 85% пациентов до 20 лет. Более чем у 50% больных ХБП развивается к 25 годам жизни, а 28% из них требуется заместительная почечная терапия (диализ/трансплантация почки) уже к 15 годам. При прогрессировании ХПБ почек и достижении критического уровня оксалата в плазме, кристаллы оксалата кальция начинают накапливаться в различных тканях: сердце, суставах, костях, коже, мягких тканях и сетчатке. Данное осложнение носит название системного оксалоза, который возникает в результате снижения скорости клубочковой фильтрации (СКФ), что приводит к накоплению оксалата в плазме крови в концентрациях, превышающих пороговый уровень насыщения и осаждению оксалата в тканях с развитием в них воспалительных реакций. Осаждение кристаллов оксалата прежде всего происходит в тканях, богатых кровеносными сосудами. В литературе описаны случаи поражения глаз, главным образом сетчатки, цилиарного тела и глазных мышц, костей с развитием боли в костях, патологических переломов и костных деформаций, в тяжелых случаях формируются субпериостальные тофусы. Поражение костного мозга приводит к развитию вторичной анемии, резистентной к лечению эритропоэтином, в некоторых случаях может развиваться панцитопения. Отложения кристаллов в пульпе зубов, альвеолярных отростках приводит к зубной боли и гиподонтии. При развитии системного оксалоза патологический процесс также затрагивает сердечно-сосудистую систему. У пациентов могут наблюдаться гипертрофия миокарда и кардиомиопатия, приводящие к развитию сердечной недостаточности, а отложение оксалатных депозитов может также приводить к нарушению деполяризации кардиомиоцитов и нарушению проводимости сердечной мышцы с развитием фибрилляции желудочков. Помимо этого происходит развитие эндотелиальной дисфункции за счет отложения оксалатов в просвете сосудов и повреждения сосудистой стенки, приводя к микроциркуляторным нарушениям. В литературе описано несколько случаев ишемических инсультов, вызванных нарушением микроциркуляции и тромбоэмболией кристаллами оксалата кальция. К осложнениям оксалоза в результате эндотелиальной дисфункции также относятся кожные проявления в виде акроцианоза, булл и некротических язв дистальных отделов конечностей c развитием фиброза тканей. Поражение нервной системы при оксалозе чаще проявляется в виде периферической полинейропатии. В качестве осложнения системного оксалоза со стороны эндокринной системы описано развитие гиперкальциемии и гипотиреоза. Кроме того, для этого типа гипероксалурии характерна высокая смертность в раннем возрасте.

Первичная гипероксалурия 2-го типа. Первичные гипероксалурии 1-го и 2-го типов практически не отличаются ни по возрасту манифестации, ни по уровню оксалата в плазме, поэтому очень сложно провести дифференциальную диагностику. Манифестация заболевания происходит чаще всего в детском возрасте и, как правило, первым проявлением является мочекаменная болезнь. В отличие от ПГ 1-го типа, при ПГ 2-го типа пациенты имеют более длительную продолжительность жизни, и терминальная стадия ХБП и оксалоз развиваются в более старшем возрасте.

Первичная гипероксалурия 3-го типа. ПГ 3-го типа встречается реже и характеризуется более легкой клинической картиной, характеризующейся нефролитиазом в зрелом возрасте, не прогрессирующим до ХБП. ПГ 3-го типа чаще всего манифестирует в детском возрасте. Первым проявлением заболевания в ряде случаев является мочекаменная болезнь, гематурия, почечная колика, мочевая инфекция. Большинство пациентов с ПГ 3-го типа имеют нормальную скорость клубочковой фильтрации (СКФ) и терминальная стадия ХБП не развивается, однако описаны случаи с нарушением функции почек и снижением СКФ у пациентов при наличии сочетания мутаций в обоих аллелях гена HOGA1 с гетерозиготным носительством мутации в гене AGXT. Системный оксалоз при данной форме не описан.

Заключение. Первичная гипероксалурия характеризуется широкой клинической гетерогенностью, различным возрастом манифестации и отсутствием строгой генно-фенотипической корреляции. Настороженность профильных специалистов, особенно педиатров, и ранняя молекулярно-генетическая диагностика необходимы для быстрой постановки клинического диагноза и выбора оптимальной тактики лечения пациента. Знание молекулярных механизмов, лежащих в основе патогенеза МКБ, позволяет разработать новые более эффективные методы лечения и метафилактики. Кроме этого, на основе уже накопленных знаний о патогенезе проходят испытания ряда новых методов патогенетической терапии: фермент-заместительная, субстрат-редуцирующая и этиологическая терапия – генотерапия с применением вирус-ассоциированных векторов.

Нет комментариев

Комментариев: 0

Вы не можете оставлять комментарии
Пожалуйста, авторизуйтесь