Описание исследования
В данном тесте проводится исследование мутации гена CYP21OHB с целью диагностики адреногенитального синдрома.
Гены – это сегменты ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), содержащие информацию для кодирования определенных белков, которые функционируют в клетках организма. Гены находятся в хромосомах, расположенных в ядре клетки. Одна хромосома содержит сотни тысяч генов. В зависимости от кодируемого белка, гены имеют разные размеры.
ДНК – это клеточный генетический материал, который содержится в ядрах, а также митохондриях клеток (сферических или эллипсоидных органеллах, осуществляющих преобразование питательных веществ в полезную энергию с использованием молекул кислорода). ДНК представляет собой длинную полимерную (состоящую из мономерных, соединенных между собой звеньев) молекулу, имеющую форму двойной спирали и напоминающую винтовую лестницу. Нити ДНК состоят из молекул сахара (дезоксирибозы) и фосфатов, скрепленные между собой парами из четырех молекул, образующих как бы «ступени» лестницы. В ступенях посредством водородной связи попарно соединяются основания (аденин с тимином, гуанин – с цитозином). Ген представляет собой упорядоченную последовательность таких оснований, которые осуществляют кодировку строительного материала белков – аминокислот (основания упорядочены в группы по три в каждой (триплеты)). Например, последовательность гуанин-тимин-тимин кодирует добавление 2-амино-3-метилбутановой кислоты (валина), гуанин-цитозин-тимин – 2-аминопропановой кислоты (аланина).
Преобразование и считывание генетической информации происходит в результате двух процессов – транскрипции и трансляции. Транскрипция – процесс преобразования информации, закодированной в ДНК, в РНК (рибонуклеиновую кислоту). РНК структурой похожа на ДНК, она также состоит из длинной цепи оснований и содержит кодированную триплетами информацию. Разница между двумя кислотами заключается в замене основания ДНК тимин на основание РНК урацил.
При транскрипции происходит раскрытие и раскручивание части двойной спирали ДНК. Одна из ее нитей выступает в роли матрицы для образования комплементарной (дополнительной) нити РНК. Комплементарная нить получила название информационной РНК (и-РНК). Она отделяется от ДНК, и, выходя за пределы ядра, попадает в цитоплазму (полужидкую среду, заполняющую всю клетку, кроме ядра). В цитоплазме и-РНК соединяется со структурным элементом клетки, осуществляющим продукцию белка – рибосомой.
Процесс трансляции представляет собой передачу рибосоме кода и-РНК, полученного от ДНК, сообщающего ей последовательность и тип связываемых друг с другом аминокислот. Доставку аминокислот в рибосому осуществляют транспортные РНК (т-РНК) – каждая молекула т-РНК доставляет по одной аминокислоте.
Воспроизведение клеток в организме происходит путем деления материнской на две дочерние, каждая из которых должна получить полный набор содержащейся в ДНК генетической информации. Для этого молекула ДНК материнской клетки должна в процессе деления воспроизвести свою копию. Этот процесс называется репликация. Данный процесс аналогичен транскрипции, с той разницей, что вся молекула ДНК раскручивается, а ее нити разделяются. После этого основания каждой нити связываются со свободно перемещающимися неподалёку комплементарными азотистыми основаниями, образуя пары А (аденин) с Т (тимином) и Г (гуанин) с Ц (цитозином). После завершения процесса получается две идентичные двуниточные молекулы ДНК.
Процесс репликации не застрахован от ошибок. Для их предотвращения в клетках заложена опция «проверочного считывания», которая позволяет убедиться в правильности составления пар. Кроме того, клетка обладает химическими механизмами ремонта скопированной с ошибкой ДНК. Однако участие в синтезе белка огромного количества пар оснований и сложность процесса его производства, не позволяет исправить все ошибки.
Причина возникновения ошибок может быть очевидной – например, воздействие внешних факторов (лекарственных препаратов, облучения, вирусов) или неизвестной. У большинства людей достаточно часто наблюдается присутствие в ДНК незначительных ошибок, которые в дальнейшем не оказывают влияния на последующее копирование генов. Но известны случаи, когда последующие копии генов также содержат подобные ошибки. Повторяющаяся в последующих копиях гена ошибка называется мутацией.
Мутации могут быть врожденные и приобретенные. Врожденные мутации – это те, которые передаются по наследству. Передаваться могут только те мутации, которые затрагивают клетки, участвующие в репродуктивном процессе (яйцеклетку или сперматозоиды). Мутации не репродуктивных клеток могут впоследствии вызвать перерождение мутировавших клеток в злокачественные, но не передаются потомкам.
Мутации могут быть «семейными» или уникальными для определенного человека, поражать малые или большие сегменты ДНК. Размер и расположение мутировавшего гена определяет тяжесть последствий ошибки. Ее влияние может быть практически незаметным. Некоторые мутации, вызывающие нарушение последовательности аминокислот в белке или уменьшение синтезируемого белка, могут привести к изменению или полному отсутствию его функциональности. Отсутствие или нефункциональность белка может стать причиной значительных нарушений в организме, а в некоторых случаях даже способна привести к летальному исходу.
Адреногенитальный синдром (врожденная дисфункция коры надпочечников (ВДКН), врожденная гиперплазия коры надпочечников (ВГКН)) – это группа генетических патологий, наследуемых по аутосомно-рецессивному типу (т. е. «дефектный» ген унаследован от обоих родителей и при этом не содержится в половых (Х и Y) хромосомах). Причиной этих заболеваний является нарушение работы ферментов, отвечающих за продукцию гормонов коры надпочечников. В подавляющем большинстве (практически в 90-95%) случаев патология обусловлена генетическими ошибками в гене CYP21A2, который кодирует фермент 21-гидроксилазу. Этот фермент является основным в каскаде реакций продукции кортизола и альдостерона – гормонов, вырабатываемых корой надпочечников. Снижение активности 21-гидроксилазы вызывает сбой в продукции 11-дезоксикортизола из 17-гидроксипрогестерона. Это нарушение тянет за собой целую цепь других отклонений:
- вследствие дефицита 11-дезоксикортизола снижается выработка кортизола и альдостерона;
- повышается уровень адренокортикотропного гормона (АКТГ), вырабатываемого передней долей гипофиза и отвечающего за продукцию и секрецию коры надпочечников;
- кора надпочечников разрастается и выделяет избыточное количество надпочечниковых андрогенов – мужских половых гормонов, чем и обусловливается клиническая картина некоторых разновидностей врожденной гиперплазии коры надпочечников.
Тяжесть патологии определяется характером мутаций в гене CYP21OHB и вызванного ими недостатка продукции 21-гидроксилазы.
Адреногенитальный синдром (АГС) может иметь классическую или неклассическую форму. Классическая форма отличается более тяжелым течением. Ее распространенность составляет 1 случай на 10-15 тысяч новорожденных детей. Классическая форма врожденной дисфункции коры надпочечников, в свою очередь, подразделяется на простую вирильную (неполный дефицит 21-гидроксилазы) и сольтеряющую. По степени тяжести, обусловленной типом нарушения активности 21-гидроксилазы, АГС делится на:
- тяжелый – сольтеряющая форма;
- средний – простая вирильная форма;
- легкий – неклассическая (постпубертатная) форма.
Классическая вирильная форма андрогенитального синдрома обусловлена избыточной продукцией мужских половых гормонов (при этом синтез альдостерона остается практически в пределах нормы). У девочек вирильная форма АГС диагностируется сразу после рождения, поскольку характеризуется гетеросексуальным типом наружных половых органов:
- гипертрофированным клитором;
- большими половыми губами по типу мошонки;
- урогенитальным синусом (слиянием влагалища с уретрой в общий канал, открывающийся в промежность, что обусловлено неполным разделением мочеиспускательного канала и влагалища во внутриутробном периоде).
У новорожденных мальчиков явные признаки патологии отсутствуют и могут быть выявлены только при проведении неонатального скрининга (массового обследования новорожденных на наследственные заболевания).
У детей обоих полов, начиная с 2-4 лет, отмечается появление дополнительных признаков АГС:
- лобок и подмышки покрываются волосом;
- развивается мускулатура скелета;
- голос становится более грубым;
- на лице и туловище появляется юношеская угревая сыпь;
- фигура становится подобной мужской (маскулинизируется).
Период полового созревания у девочек с синдромом характеризуется отсутствием роста молочных желез и менструации. Кроме того происходит преждевременная дифференцировка скелета и закрытие зон роста, следствием чего является низкий рост.
Клиническая картина сольтеряющей формы дефицита 21-гидроксилазы обусловлена, прежде всего, интенсивной потерей с мочой ионов натрия, что приводит к его дефициту и избытку калия. Следствием этого является развитие тахикардии (аритмии, при которой частота сердцебиения превышает 90 ударов в минуту), снижение артериального давления с возможным развитием гиповолемического шока. В самых тяжелых случаях избыток калия может привести к остановке сердца. Кроме того, с первых дней жизни у детей с сольтеряющей формой 21-гидроксилазной недостаточности наблюдаются симптомы надпочечной недостаточности:
- срыгивания, в дальнейшем переходящие в рвоту;
- понос (не всегда);
- быстрая потеря веса;
- признаки дегидратации (обезвоживание организма вследствие преобладания потери воды над ее поступлением);
- нарушение микроциркуляции (транспорта биологических жидкостей на тканевом уровне, основным видом которого является транспорт клеток крови и веществ к тканям и от тканей).
Наиболее частой формой адреногенитального синдрома является неклассический вариант. Он составляет 0,1-0,2% всей популяции, а в некоторых группах населения может достигать 2%. Поскольку дефицит 21-гидролазы при этой форме синдрома относительный, то симптомы патологии проявляются, как правило, в подростковый период. У детей с АГС наблюдается:
- ранее вторичное оволосение (появление лобковых волос);
- опережение сверстников в росте и костном возрасте (дифференцировке скелета).
У девочек подросткового возраста могу наблюдаться:
- гирсутизм (избыточный рост волос по мужскому типу);
- олигоменорея (нарушение, при котором между менструальными циклами наблюдаются значительные перерывы);
- акне (угри);
- нарушение менструального цикла (первая менструация может быть либо ранней, либо пойти с задержкой)
В более взрослом возрасте у женщин может отмечаться наличие:
- оволосения по мужскому типу;
- алопеции (патологического полного или частичного выпадения волос);
- акне (прыщей, угревой сыпи);
- нарушения в регулярности менструации с тенденцией к задержкам;
- ановуляции (постоянного отсутствия овуляции у женщины репродуктивного возраста, приводящего к бесплодию);
- невынашивания беременности (по имеющимся данным наблюдается у 25% женщин с мутировавшим геном);
- бесплодия.
У мужчин избыток андрогенов вследствие генной мутации может стать причиной:
- снижения потенции;
- нарушения развития мужских половых клеток – сперматозоидов (сперматогенеза);
- в дальнейшем – потери репродуктивной функции (импотенции).
При неклассической форме адреногенитального синдрома функция 21-гидроксилазы частично сохраняется, поэтому исследование 17-гидроксипрогестрона (17-ОПГ) может дать ложноотрицательный результат. Поэтому для точной диагностики необходимо проведение генетического исследования, являющегося более точным способом подтверждения диагноза.
Проведение генетического исследование на наличие мутации в гене CYP21OHB прежде всего показано:
a) при привычном невынашивании беременности;
b) при диагнозе «замершая эмбриональная беременность»;
c) при синдроме поликистозных яичников неустановленной этиологии;
d) в период полового созревания при наличии симптомов неклассической формы ВДКН:
- олигоменореи (редких месячных);
- гирсутизма (оволосения по мужскому типу);
- угревой сыпи;
- интерсексуального типа телосложения (с признаками мужского и женского пола);
e) для дифференциальной диагностики у девочек младшего возраста между вирилизацией наружных гениталий вследствие врожденного дефекта коры надпочечников и идиопатической врожденной вирилизацией наружных гениталий;
f) при наличии признаков преждевременного полового созревания по мужскому типу у детей в возрасте 2–4 года для дифференциальной диагностики между вирильной формой ВДКН и:
- надпочечниковой недостаточностью;
- гермафродитизмом, вызванным другими причинами;
- преждевременным половым созреванием иного генеза;
- опухолью надпочечников, продуцирующей андрогены.
