Роль мутации THSD1 (белка тромбоспондина типа 1, содержащего домен 1) в патогенезе разрыва аневризмы внутричерепной артерии и субарахноидального кровоизлияния

Предпосылки и цель исследования. Разрыв аневризмы внутричерепной артерии (АВЧ) является ведущей причиной развития субарахноидального кровоизлияния. Цель настоящего исследования заключалась в выявлении специфического гена, мутация которого приводит к развитию данной патологии. Методы. В исследование зачислили более 500 пробандов и 100 семей с АВЧ и провели их клиническое обследование. Выполнили полноэкзомное секвенирование в большой семье, выявив сегрегацию мутации THSD1 (белка тромбоспондина типа 1, содержащего домен 1). THSD1 секвенировали у других пробандов и лиц контрольной группы. Результаты исследований потери функции THSD1 у рыбок данио и мышей использовали для анализа in vivo, а функциональные исследования выполнили с использованием модели с эндотелиальными клетками in vitro. Результаты. Была выявлена нонсенс-мутация в THSD1, сегрегированная у 9 лиц (3 с субарахноидальным кровоизлиянием и 6 с неразорвавшимися АВЧ) и отсутствовавшая у 13 членов семьи без АВЧ (оценка по шкале LOD 4,69).­ При тагетированном секвенировании THSD1 выявили мутации у 8 из 507 не находящихся в родстве пробандов с АВЧ, в т.ч. у 3 с субарахноидальным кровоизлиянием (1,6%, 95% доверительный интервал от 0,8 до 3,1%). Эти мутации/редкие варианты THSD1 часто встречались в нашей выборке пациентов с АВЧ по сравнению с 89 040 хромосомами из базы данных ExoME Aggregation Consortium (ExAC) (р<0,0001). У рыбок данио и мышей потеря функции THSD1 была причиной развития церебрального кровоизлияния (в субарахноидальном пространстве у мышей) и повышения уровня смертности. Механистически, потеря функции THSD1 приводила к нарушению фокальной адгезии эндотелиальных клеток к базальной мембране. Эти дефекты адгезии можно предотвратить за счет экспрессии THSD1 дикого типа, но не мутантного THSD1, выявленного у пациентов с АВЧ. Выводы. В настоящей работе выявили мутации THSD1 у пациентов со спорадическими АВЧ и семейным анамнезом заболевания и продемонстрировали, что потеря функции THSD1 приводит к развитию церебральных кровоизлияний в двух моделях у животных. Этот вывод позволяет по-новому взглянуть на патогенез развития АВЧ и субарахноидального кровоизлияния и понять функции THSD1, к которым относится и адгезия эндотелиальных клеток к внеклеточному матриксу.

Аневризма внутричерепной артерии (АВЧ) представляет собой зону истончения стенки церебральной артерии, которая способна аномально растягиваться и разрываться с последующим развитием субарахноидального кровоизлияния (САК). Распространенность АВЧ среди взрослого населения составляет ≈3% [1]. Общая годовая заболеваемость САК в развитых странах составляет ≈10 на 100 000 [2]. Только в Соединенных Штатах насчитывается около 30 000 случаев аневризматических САК в год [2, 3]. Несмотря на достижения в области лечения аневризм, уровень смертности в результате разрыва аневризмы остается высокой, и среди выживших высок процент лиц с тяжелым неврологическим дефицитом [4–8]. Значимыми факторами риска развития АВЧ или САК являются семейный анамнез, женский пол, курение, артериальная гипертензия и чрезмерное употребление алкоголя [8, 9].

В подгруппе пациентов в патогенезе АВЧ определенную роль играют генетические факторы. Известно, что у 7–20% пациентов есть семейный анамнез заболевания, и у родственников первой степени родства повышен риск развития АВЧ независимо от этнической принадлежности [10–16]. Кроме того, наличие генетического синдрома, аутосомно-доминантного поликистоза почек (АДПКП) предрасполагает к образованию АВЧ (хотя у подавляющего большинство пациентов с семейным анамнезом и спорадическими АВЧ нет АДПКП или других специфических синдромов) [17]. Почти во всех случаях причиной АДПКП являются мутации полицстина 1 (PKD1) или полицстина 2 (PKD2), обладающие целым рядом функций, от формирования механосенсора, регулирующего внутриклеточное содержание кальция, до участия в фокальной адгезии к внеклеточному матриксу.

У большинства пациентов формирование АВЧ является спорадическим, без семейного анамнеза. Кроме того, варианты высокого риска в подгруппе семей могут быть гетерогенными. По этой причине при использовании популяционных подходов, основанных на исследованиях полногеномной ассоциации, удалось выявить только локусы низкого риска [18, 19]. В исследованиях полногеномной ассоциации часто пропускают редкие варианты с выраженным влиянием на развитие заболевания.

Спонтанные САК часто, но не всегда, развиваются по причине разрыва АВЧ [20]. В исследовании Nordic twin study показали, что коэффициент наследуемости САК составляет 41% (95% доверительный интервал [ДИ] от 23,7 до 55,5%). Тем не менее подавляющее большинство близнецов были дискордантными по статусу САК [21]. При наличии САК у ≥2 родственников первой степени родства, отношение шансов для развития САК составляет 51,0 (95% ДИ от 8,56 до 111,7) [22]. J. Mackey и соавт.[23] недавно привели данные своего исследования с участием 21 пары близнецов, в которой по меньшей мере у одного была АВЧ, и оба близнеца из пары согласились принять участие в исследовании. У 11 из 12 однояйцевых близнецов были АВЧ независимо от различий в факторах риска (курение и артериальная гипертензия), в то время как среди дизиготных близнецов только у 5 из 9 выявили АВЧ, что свидетельствует о роли генетических факторов, по крайней мере, в некоторых случаях АВЧ.

В исследованиях по изучению семейного анамнеза, по резуль­татам анализов отдельных семей или сиблинговых пар с АВЧ, наметили несколько локусов предрасположенности к заболеванию. Однако не было выявлено мутаций, вызывающих развитие АВЧ, несмотря на предпринятые в последнее время попытки, такие как проведение многоцентрового исследования Familial Intracranial Aneurysm Study [24]. В настоящей работе мы привели данные о выявлении мутации THSD1 (белка тромбоспондина типа 1, содержащего домен 1) при семейных и спорадических случаях АВЧ и с использованием культуры клеток и моделей на животных предоставили доказательства того, что мутации THSD1 способствуют развитию АВЧ и субарахноидального кровоизлияния.

МЕТОДЫ

Подробная информация представлена в дополнительных данных on-line.

Участники исследования

Начиная с 2000 г., пациентам с АВЧ, проходившим лечение в Университете штата Техас в Хьюстоне или в клинике Brigham and Women’s Hospital, проводили тщательное фенотипирование и скрининг для выявления других членов семьи с аналогичным заболеванием. Комиссии по биомедицинской этике обоих клиник одобрили проведение настоящего исследования, и все участники исследования дали письменное информированное согласие. Зачислили более 500 пробандов и 100 семей с АВЧ и получили их образцы ДНК.

Лица с семейным анамнезом прошли генетическое консультирование, отслеживание родословных с изучением медицинской документации и скрининг членов семьи без АВЧ с использованием магнитно-резонансной ангиографии (МРА) головного мозга. В качестве подтверждения наличия АВЧ у пациента использовали данные медицинской документации или положительные результаты МРА-скрининга. Исключили всех лиц с веретенообразными расширениями сосудов, обусловленными атеросклерозом или острой диссекцией, эктазией артерий, фиброзно-мышечной дисплазией, другими аномалиями сосудов головного мозга и с диагностированным или предполаг...

Т. Сантиаго-Сим, К. Фанг, М.Л. Хеннесси, С.В. Налбах, С.К. ДеПалма, М.С. Ли, С.К. Гринвей, Б. МакДоноуг, Г.В. Гергенроедер, К.Дж. Патек, С.М. Колосимо, К.Дж. Куалманн, Дж.П. Хаган, Д.М. Милевикз, К.А. МакРае, С.М. Димеки, К.Е. Сеидман, Дж.Г. Сеидман, Д.Г. Ким