ALGORITHMS FOR THE DIFFERENTIAL DIAGNOSTICS OF MONOGENIC DISEASES OF THE CORNEA

Abstract

The results of investigations into clinical polymorphism and genetic heterogeneity of hereditary diseases of the cornea are presented with special reference to the algorithms for differential diagnostics of this group of pathologies. The practical significance of molecular genetic research is discussed.

Full Text

Патология роговицы — группа инвалидизирую- щих заболеваний, характеризующихся значительным разнообразием этиологических и клинических форм. Однако до настоящего времени в РФ не определена доля генетически обусловленных заболеваний рого- вицы в общей этиологической структуре этой пато- логии, недостаточно изучены спектр мутаций, приво- дящий к моногенным формам дистрофий и, как след- ствие этого, не определены клинические критерии дифференциальной диагностики клинико-генетиче- ского вариантов заболевания. Большинство авторов изучают клинические особен- ности наследственных заболеваний роговицы (НЗР), в том числе и стромальных [1—4]. Среди пациентов офтальмологических стационаров пациенты с этой формой заболевания составляют 7,7% от общего числа больных с патологией роговицы, среди них 43,2% име- ют решетчатые дистрофии. Ю.Ф. Майчук и соавт. от- мечают важность точного определения нозологической формы НЗР для разработки ранней адекватной тактики лечения различных ее форм [3]. Уделяется большое вни- мание созданию этиопатогенетической классификации наследственных дистрофий роговицы [5, 6]. За рубежом широко проводятся изучения спектра мутаций приводя- щих к появлению этой патологии [7, 8]. В Украине про- водят молекулярно-генетические исследования пациен- тов со стромальными формами дистрофий роговицы. Авторы отмечают важность определения генетического варианта для уточнения нозологической формы и меди- ко-генетического консультирования [7]. Следует отметить, что 79% клинико-генетиче- ских форм НЗР наследуются аутосомно-доминантно, генетический риск для последующих поколений со- ставляет 50% и большая часть нозологических форм заболевания приводит к инвалидности в возрасте до 20 лет. В тоже время мало изучены тактика, результа- ты хирургического лечения и профилактики НЗР. Это значительно повышает актуальность прове- дения клинико-молекулярно-генетических исследо- ваний НЗР для разработки методов профилактики и лечения, обусловливает необходимость точной диа- гностики клинико-генетического варианта с исполь- зованием методов ДНК-анализа с целью проведения дородовой диагностики. Следует отметить, что значительное количество нозологических форм НЗР может протекать бессим- птомно на первых этапах патологического процесса, что затрудняет определение возраста появления НЗР. Считаем целесообразным обратить внимание детских офтальмологов на все формы НЗР. Цель работы — создать алгоритм дифференци- альной диагностики и разработать тактику выбора прямой ДНК-диагностики НЗР для определения так- тики хирургического лечения и пренатальной диагно- стики этого заболевания. Материал и методы. Для достижения поставленной цели нами проведен анализ собственных наблюдений и данных литературы о генетической гетерогенности, клиническом полиморфизме и особенностях этиопато- генеза отдельных генетических вариантов НЗР. Результаты и обсуждение. В результате анализа клинического полиморфизма и генетической гетеро- генности НЗР можно выделить 27 нозологических форм моногенных заболеваний и врожденных поро- ков развития, представленных 49 генетическими ва- риантами. Определена хромосомная локализация 31 гена, ответственного за возникновение этой группы патологии, 18 из которых идентифицированы. Уста- новлены белковые продукты экспрессии выявленных генов и определены их функции. Одни из них являют- ся тканеспецифическими и, экспрессируясь в различ- ных слоях роговицы, формируют ее структуру, другие выполняют транспортные или специфические фер- ментативные функции, третьи, являясь транскрипци- онными факторами, участвуют в формировании раз- личных органов и тканей в эмбриогенезе или входят в состав соединительнотканных структур глаза. Таким образом, наследственная патология роговицы, представленная дистрофиями, эктазиями и врожденны- ми пороками развития — это группа заболеваний, эти- ологическая диагностика которых вызывает значитель- ные трудности у офтальмологов и врачей генетиков. В настоящее время известно около 35 клинико-ге- нетических форм наследственных дистрофических заболеваний роговицы, которые характеризуются зна- чительным клиническим полиморфизмом и генетиче- ской гетерогенностью. Описаны 3 типа наследования НЗР: аутосомно-до- минантный, аутосомно-рецессивный и Х-сцепленный рецессивный. К настоящему времени картировано 24 гена, мутации в которых приводят к НЗР. На схеме представлен алгоритм диагностики НЗР, в которых мы выделили 3 группы. Две группы имеют по одной патологии. Так, эктазии роговицы представлены передним кератоконусом, к возникновению которого приводят мутации в гене VSX1, а, так называемый «рецидивирующий кератит», является заболеванием из группы аллельных вариантов, обусловленных мутациями в гене PAX6. Наиболее многочисленной группой являются дистрофии роговицы, которые включают 3 подгруппы. Выделяют передние, заднии и стромальные дистрофии роговицы. Для определения алгоритма молекулярно-генетического анализа ведущее значение имеют особенности локализации патологического процесса. Так, при передних и задних дистрофиях рого- 42 вицы необходимо определить поражен ли только эпи- телиальный или эндотелиальный слой или мембрана Бруха, а также определить наличие «отека Маумени». Как видно из схемы, эти патологии обусловлены му- тациями в различных генах. При диагностике стро- мальных дистрофий роговицы в первую очередь не- обходимо определить возраст начала патологического процесса. Возникновение врожденной патологии по- казано только при наличии мутаций в гене DCN. При возникновении дистрофии роговицы после периода ее нормального функционирования определение гена («приобретенные»), в котором должен быть проведен поиск мутаций, основан на анализе формы помутне- ния. Показано, что появление зернистой, амилоидной, решетчатой, кристалловидной и хлопьевидной форм обусловлено мутациями в различных генах. Показательным является выбор клинико-генетиче- ского варианта НЗР в русской семье К. Офтальмологическое обследование как больных, так и здоровых членов семьи проводилось офтальмо- логом на базе ФГБУ «МНТК «Микрохирургия глаза им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава России, а выбор клинико-генетического варианта заболевания и поиск мутаций в соответствующих генах — в ФГБУ «Меди- ко-генетический научный центр» РАМН. У одного из двух монозиготных близнецов в воз- расте 1 года появилось покраснениe глаз и ребенок находился на лечении по поводу вирусного конъюн- ктивита. В возрасте 1 года 5 мес было замечено сни- жение центральной остроты зрения на оба глаза и впервые обнаружена дистрофия роговицы обоих глаз. Российская педиатрическая офтальмология, №2, 2013 У его брата в возрасте 1 года 8 мес при профилак- тическом осмотре установлена дистрофия роговицы обоих глаз. При обследовании у 2 сибсов определяет- ся диффузное помутнение роговицы в виде «матового стекла» разной степени тяжести. В результате сопоставления особенностей клини- ческих проявлений, возраста манифестации заболева- ния и данных клинико-генетических корреляций для дифференциальной диагностики выбраны 4 клинико- генетических варианта НЗР: врожденная стромальная дистрофия, эндотелиальная дистрофия Фукса 1 тип и 4 тип и эндотелиальная дистрофия, «отек Маумени». Таким образом, в группу дифференциальной диагно- стики вошли как стромальные, так и эндотелиальные формы дистрофии роговицы. Нами определены наиболее вероятные гены, мута- ции в которых могли быть причиной появления забо- левания в этой семье: в генах COL8A2 эндотелиаль- ной дистрофии роговицы Фукса 4 типа или SLC4A11 «отек Маумени» тип 2. Методом прямого автомати- ческого секвенирования проведено исследование об- разца ДНК пациента с целью поиска мутаций в этих генах в Центре Молекулярной Генетики (ген. дирек- тор доктор биол. наук, проф. А.В. Поляков). Выявлены 2, ранее не описанные мутации в ге- не SLC4A11 замены в экзонах 13 и 14, приводящие к аминокислотным заменам Ser532Leu и Ser609Pro соответственно. При исследовании 100 здоровых контролей (200 хромосом данные замены не обнару- жены). Это позволяет предположить, что данные из- менения являются патологическими мутациями, при- водящими к дистрофии роговицы. Продукт гена SLC4A11 контролирует транспорт би- карбоната натрия через клеточную мембрану, регулируя РН внутриклеточной среды. В мировой литературе опи- сано 8 мутаций, 5 из которых миссенс (Arg755Gln,Ser4 89Leu,Gln464Asp,Arg869Cys,Arg869His), одна нонсенс (Arg869ter) и одна представлена сочетанием делеции и инсерции в сплайсинг-акцепторном сайте интрона 15. Таким образом, у пациентов установлена эндотели- альная дистрофия роговицы Маумени тип 2, которая наследуется аутосомно-рецессивно, характеризуется врожденным помутнением роговицы, с развитием васкулярной атрофии эндотелия. Типично появление отека эндотелия роговицы на первых месяцах жизни ребенка, затем развивается диффузное помутнение стромы. Глаукома возникает в подростковом возрас- те как осложнение. Таким детям ошибочно ставится диагноз кератоувеита или врожденной глаукомы. В возрасте 30 лет возможно появление сфероидаль- ной дегенерации, атрофии передней стромы, нерегу- лярного помутнения ее, атрофии эпителия роговицы в центре, субэпителиального фиброза, кальцификатов в роговице как правило нет. В возрасте старше 50 лет появляется вторичная васкулярная глаукома. Врожден- ных пороков развития переднего отрезка глаза нет. Эта форма дистрофии роговицы возникает в результа- те врожденной аномалии развития эндотелия роговицы. Четвертый вариант дистрофии роговицы Фукса обусловлен мутациями также в гене SLC4A11, возни- кает в более позднем возрасте — до 5 лет, но имеет аутосомно-доминантный тип наследования. Гисто- логически определяются нерегулярные и многоядер- ные клетки эндотелия с пониженной или нормальной плотностью. Фибриллярные изменения десцеметовой мембраны более характерны для аутосомно-доми- нантного типа наследования. В этом случае выявля- ется утолщение передних слоев базальной мембраны. С помощью клинико-молекулярно-генетических исследований в семье К. установлена одна из форм врожденной эндотелиальной дистрофии — аутосом- но-рецессивная эндотелиальная дистрофия рого- вицы, «отек Маумени», вызванная мутацией в гене SLC4A11.Это позволило определить тактику хирур- гического лечения, клинический и генетический про- гноз. В данной семье возможна пренатальная диагно- стика дистрофии роговицы. Выводы 1. Разработан алгоритм клинико-молекулярно-ге- нетической диагностики различных генетических ва- риантов НЗР, в основу которого положены различия в особенностях клинических проявлений и частоты их встречаемости. 2. Использование этих алгоритмов в практической работе врачей офтальмологов и генетиков позволит осуществлять раннюю диагностику и оптимизиро- вать процесс профилактики, лечения и диспансерного наблюдения отягощенных семей. 3. Целесообразно проводить осмотр всех членов отягощенных семей с помощью щелевой лампы.