Наследственный панкреатит (SPINK1)

Наследственный панкреатит, впервые описанный Comfort и Steinberg в 1952 году, является аутосомно-доминантным заболеванием с проникновением 80%. Он характеризуется ранним началом с рецидивирующими эпизодами острого панкреатита у детей, молодежи и взрослых, прогрессирующими в хроническую форму с экзо- и эндокринной недостаточностью.

Заболевание обычно возникает у более чем двух членов семьи или у нескольких поколений одной семьи. Следует отметить, что в этих случаях этиологический агент, который вызывает эпизоды острого панкреатита, не может быть идентифицирован. Клинические проявления наследственной формы панкреатита варьируются от легких форм с благоприятной эволюцией до тяжелых форм с тяжелым прогнозом.

После описания корреляции между наследственным панкреатитом и мутацией в длинном плече хромосомы 7, серия генетических исследований выявила другие дефекты, ответственные за ингибирование активности трипсиногена, регуляцию функции поджелудочной железы и модулирование воспалительного процесса.

Существует как минимум четыре типа мутаций, которые вызывают наследственный панкреатит:

1. мутации в гене, кодирующем катионный трипсиноген (PRSS1);
2. генации гена, кодирующего ингибитор сериновой протеазы трипсина (SPINK1);
3. мутации в гене муковисцидоза (CFTR);
4. полиморфизм в генах, участвующих в регуляции воспалительного ответа (TNF, IL-1, IL-10).

Панкреатический сок содержит 3 изоформы трипсиногена, которые были дифференцированы в зависимости от их электрофоретической подвижности:

• катионный трипсиноген (PRSS1),
• анионный трипсиноген (PRSS2) и
• мезотрипсиноген.

Обычно катионный трипсиноген составляет около 66% общего трипсиногена, тогда как анионная форма составляет только одну треть. Мезотрипсиноген является второстепенным видом, составляя менее 5% от общего количества трипсиногена или 0,5% от общего количества белков, которые составляют сок поджелудочной железы3.
Трипсиноген секретируется ацинарными клетками поджелудочной железы. Он активируется в трипсине в двенадцатиперстной кишке энтерокиназой или другой молекулой трипсина, которая расщепляет трипсиноген на N-конце и удаляет короткую пептидную цепь (пептид активации трипсиногена, TAP). Трипсин затем активирует каскад ферментных предшественников. Существует ряд защитных механизмов, предотвращающих активацию трипсина в поджелудочной железе.

Трипсин состоит из 2 глобулярных белковых доменов, связанных одной боковой цепью, называемой «петлей» автолиза, расположенной напротив активного сайта. Молекула трипсина также содержит кальцийсвязывающий «карман», расположенный вблизи боковой цепи; цепь имеет остаток аргинина в аминокислоте R122, которая является мишенью для другой молекулы трипсина. Таким образом, ферментативное расщепление боковой цепи в положении R122 второй молекулой трипсина приводит к быстрой инактивации первой молекулы трипсина путем автолиза.

Биохимический анализ подтверждает идею, что Arg122 является важной аминокислотой для автолиза, и мутации этой аминокислоты приводят к повышению стабильности трипсина. «Петля» аутолиза является гибкой, и R122 приближается к «карману» связывания кальция. По мере увеличения концентрации кальция он попадает в «карман» и ограничивает воздействие на сайт R122 ферментативной атаки другой молекулы трипсина. По этой причине кальций играет важную роль не только в секреции трипсина, но также и в стабилизации молекулы, поскольку трипсин подвержен быстрому аутолизу в ацинарных клетках при низкой концентрации кальция, но защищен от аутолиза после активной секреции в протоках поджелудочной железы при повышении концентрации кальция.

Острый панкреатит развивается в результате интрапанкреатической активации трипсиногена, который, в свою очередь, превращает все протеолитические проферменты в активные формы, что в конечном итоге приводит к самопроизвольному пищеварению.

После описания мутации на хромосоме 7 многие исследования показали, что в гене, кодирующем катионную молекулу трипсиногена, на самом деле существует несколько мутаций, которые могут быть связаны с наследственным панкреатитом, наиболее часто описываемыми являются R122H и N29I. Другой модифицированной молекулой, обнаруженной в некоторых семьях с наследственным заболеванием, является ингибитор серин-протеазы, описанный Kazal (ингибитор серин-протеазы Kazal type1 - SPINK1), который играет роль в ингибировании активности трипсина в поджелудочной железе. Этот фермент может инактивировать 10-20% активного трипсина.

Специфические мутации, ответственные за наследственный панкреатит, были выявлены в 1996 году, когда было подтверждено, что ген, вызывающий заболевание, обнаружен в хромосоме 7 (7q35). Уиткомб и его коллеги продемонстрировали у этих пациентов мутацию в экзоне 3 гена, кодирующего катионный трипсиноген (PRSS1). Эта мутация, при которой гуанин (G) замещен аденином (A) в кодоне 117, вызывает замену аргинина (CGC) на гистидин (CAF) и первоначально была названа R117H.

Мутация удаляет начальный сайт гидролиза, который делает трипсиноген / трипсин устойчивым к автолизу и постоянной инактивации. Таким образом, когда трипсиноген активируется во внутрипанкреатическом трипсине в количествах, которые превышают ингибирующую способность инактиватора SPINK1, и трипсин остается активным благодаря мутации R117H, последний может активировать все проферменты, инициируя панкреатическое аутодегестация3.

Вторая мутация в катионном гене трипсиногена - N21I - характеризуется заменой аденина тиамином (T) в экзоне 2, что приводит к замене аспарагина (ACC) на изолейцин (ATC). Механизм, по которому мутация N29I вызывает панкреатит, неясен. Биохимическая характеристика мутации N29I с использованием рекомбинантного трипсиногена не показала влияния на стабильность трипсина или трипсиногена. Тем не менее, было высказано предположение (основываясь на 4 исследованиях в двух независимых лабораториях), что мутация N29I будет увеличивать самоактивацию трипсиногена, изменяя связывание трипсин-специфического ингибитора или влияя на инактивацию трипсина, изменяя доступность сайта для гидролиза. Конформационная модификация молекулы трипсиногена подтверждает первую гипотезу.

Эти две мутации (R117H и N21I) были выявлены в семьях с наследственным панкреатитом во многих странах (Франция, Германия, Великобритания, Япония и США). С момента открытия мутаций в катионном гене трипсиногена была разработана и принята новая система номенклатурных мутаций генов человека. Таким образом, названия общих мутаций были изменены с R117H на R122H и с N21I на N29I.

Клинически пациенты с мутацией R122H имеют более тяжелое течение заболевания и начинаются в более молодом возрасте по сравнению с пациентами с мутацией N29I.
Менее распространенной мутацией является A16V (замена аланина на валин в положении 16), которая первоначально была выявлена ​​у трех пациентов с идиопатическим панкреатитом и одного пациента с наследственным панкреатитом. Патогенный механизм, посредством которого мутация A16V вызывает панкреатит, является спекулятивным и относится к изменению сайта расщепления сигнального пептида (TAP), вовлеченного во внутриклеточный процессинг трипсиногена4. Мутация A16V имеет низкое проникновение и регистрируется у пациентов без хронического панкреатита в семейном анамнезе, что свидетельствует о том, что мутации PRSS1 не подчиняются исключительно аутосомно-доминантному типу передачи3.

Мутация N29T, впервые описанная Pfützer et al. в 2002 году он ассоциировался с фенотипом, сходным с таковым, вызванным мутацией R122H, характеризующимся повышенной стабильностью трипсина и аутоактивацией. Поскольку повышенная аутоактивация связана с мутациями R122H, N29I и N29T, а N29I не влияет на стабильность трипсина, логический вывод заключался в том, что аутоактивация является распространенным патогенным механизмом панкреатита, ассоциированного с мутацией PRSS11;
Также были описаны другие мутации PRSS1, значение которых остается неясным: -28 delTCC, D22G, K23R, P36R, G83E, K92N и т. Д.

Истинная частота мутаций PRSS1 у пациентов с идиопатическим панкреатитом не может быть точно определена. Метаанализ показывает, что средняя распространенность составляет 1,9%, с колебаниями от 0,2% до 10% 3.

Витт и его коллеги впервые описали связь между мутацией в гене, кодирующем ингибитор протеазы сыворотки Kazal типа 1 (SPINK1), и хроническим панкреатитом. SPINK1 является мощным ингибитором внутрипанкреатического трипсина. При инкубации эквивалентных количеств трипсина и SPINK1 обнаруживается ковалентная связь между сериновыми каталитическими остатками трипсина и карбоксильной группой лизина в реактивном сайте SPINK1. После длительной инкубации активность трипсина вновь появляется со временем, что объясняется тем фактом, что SPINK1 разлагается трипсином. Ген SPINK1 расположен на длинном плече хромосомы 5: 5q32; имеет длину ~ 7,5 Кб и имеет 4 экзона1; 4.

Наиболее часто наблюдаемой мутацией в гене SPINK1 является N34S (миссенс-мутация, основанная на замене аспарагина серином в кодоне 34). По оценкам, 15-40% пациентов с идиопатическим панкреатитом имеют мутацию N34S на одном или обоих аллелях. N34S находится в полном дисбалансе сцепления с 4 другими вариантами интронных последовательностей: IVS-37T> C, IVS2 + 286A> G, IVS3-604G> A, IVS-66-65 insTTTT.

Также были идентифицированы другие мутации SPINK1: гомозиготная мутация промотора (-215G-A и 215 GT), мутация в стартовом кодоне, которая разрушает единственный кодон инициации трансляции SPINK1 (M1T), и другие мутации, описанные только в пациенты или отдельные семьи.

В отличие от мутаций PRSS1, которые генерируют функциональный «выигрыш», мутации SPINK1 вызывают функциональную «потерю», которая отражается в снижении ингибирования протеазы.

Мутация N34S также связана с хроническим алкогольным панкреатитом, а также с тропическим панкреатитом. Таким образом, согласно исследованию, частота 5,8% была зарегистрирована у пациентов с алкогольным панкреатитом; также эта мутация была обнаружена у 20% пациентов с кальцифицированным тропическим панкреатитом и у 55% ​​пациентов с фибрококковым диабетом поджелудочной железы.

Поскольку 1-2% пациентов контрольной группы в исследованиях проводили мутацию N34S, этого недостаточно для объяснения патогенеза хронического панкреатита у носителей мутации. Кроме того, функциональный анализ с рекомбинантным ингибитором протеазы с мутацией N34S показал неизменную функцию инактиватора, а также неизменную восприимчивость к трипсину. Это указывает на то, что механизмы, отличные от конформационного изменения N34S, могут лежать в основе предрасположенности к развитию хронического панкреатита у носителей.

Клинические проявления у пациентов с наследственным панкреатитом характеризуются периодическими эпизодами сильных болей в животе, которые могут длиться от нескольких дней до нескольких недель. Уровни амилазы и липазы в плазме могут быть повышены во время острых эпизодов, но обычно являются нормальными.

Клиническое течение во время острого приступа может варьироваться от легкого (отечного) до тяжелого некротического воспаления поджелудочной железы. С гистопатологической точки зрения поджелудочная железа имеет склероз с очаговым, сегментарным или диффузным разрушением паренхимы. Часто могут наблюдаться дилатации, стриктуры или обструкции в канальцевой системе поджелудочной железы. Первоначально хронический панкреатит характеризуется стадией повторяющихся эпизодов острого панкреатита (ранняя стадия), затем он прогрессирует до прогрессирующей дисфункции поджелудочной железы с наличием или отсутствием кальцификации (поздняя стадия). У этих пациентов часто могут развиться кальцификации поджелудочной железы, диабет и стеаторея, и, кроме того, они имеют высокий риск рака поджелудочной железы. Протоковая декомпрессия иногда может быть выполнена для облегчения боли. Появление аналогичных симптомов у родственников пациентов с панкреатитом должно повысить подозрение на наследственное заболевание поджелудочной железы1; 3; 4.

Следует отметить, что у детей основным симптомом является появление внезапной и периодической боли в эпигастральной области. В отличие от взрослых, длительные боли не являются постоянными в общих клинических проявлениях у детей. Также могут возникнуть тошнота, рвота и давление в животе. У некоторых детей развивается недостаточность поджелудочной железы со стеатореей и инсулинозависимым диабетом

Поскольку 1-2% пациентов контрольной группы в исследованиях проводили мутацию N34S, этого недостаточно для объяснения патогенеза хронического панкреатита у носителей мутации. Кроме того, функциональный анализ с рекомбинантным ингибитором протеазы с мутацией N34S показал неизменную функцию инактиватора, а также неизменную восприимчивость к трипсину. Это указывает на то, что механизмы, отличные от конформационного изменения N34S, могут лежать в основе предрасположенности к развитию хронического панкреатита у носителей.

Рекомендации по генетическому тестированию

Генетическое тестирование показано у пациентов с:
-два или более отдельных приступов острого панкреатита неустановленной этиологии;
хронический идиопатический панкреатит;
- семейный анамнез острого панкреатита неустановленной этиологии у родственников первой или второй степени;
острый панкреатит неуточненной этиологии у детей, требующий госпитализации1; 3.

Точный диагноз устанавливается в случае наследственного панкреатита путем секвенирования генов. Большинство лабораторий сосредоточили свои тесты на экзонах 2 и 3 гена PRSS1, которые до сих пор однозначно ассоциировались с генетически детерминированным панкреатитом. Однако возможно, что новые мутации могут быть идентифицированы в области экзонов 1, 4 и 5, в интронной области или промоторе. У некоторых пациентов с хроническим панкреатитом также было показано утроение сегмента, содержащего ген PRSS1.

Тестирование бессимптомных лиц, подверженных риску заболевания, обычно включает предтестовые интервью, в которых требуются причины для тестирования, индивидуальные знания пациента о ранней форме и возможное влияние положительных или отрицательных результатов теста. Желающим пройти тестирование следует сообщать о любых проблемах, с которыми они могут столкнуться, связанных со здоровьем, инвалидностью, образованием, дискриминацией, социальным и семейным взаимодействием.

Следует отметить, что генетическое тестирование у детей является сложной проблемой, поскольку в зависимости от возраста ребенка оно не всегда может быть включено в процесс принятия решений по генетическому тестированию. Поэтому требуется обширное генетическое консультирование.

Другим важным аспектом является то, что такие тесты бесполезны для оценки возраста начала, тяжести, типа симптомов или того, как заболевание прогрессирует.
Поскольку проникновение мутаций гена PRSS1 является неполным и клинические проявления заболевания в большинстве семей различны, пренатальную диагностику не следует поощрять. Даже в недавно опубликованных исследованиях по генетическому тестированию при наследственном панкреатите у авторов были сомнения относительно пренатальной диагностики, но они подчеркивали, что в этом нельзя отказать пациенту, который информирован и согласен. Родители, запрашивающие этот тест, должны быть проинформированы о том, что в большинстве случаев болезненное течение заболевания самоограничивается до нескольких лет.

Пренатальная диагностика у беременных женщин с высоким риском мутации PRSS1 возможна путем анализа ДНК, выделенной из эмбриональных клеток, полученных амниоцентезом, обычно выполняемым примерно через 15-18 недель беременности или биопсией ворсин хориона, примерно через 10-12 недель беременности. , Вызывающие болезнь мутации должны быть идентифицированы перед пренатальным тестированием у затронутого члена семьи

Собранный образец - венозная кровь2.

Урожайный контейнер - вакуумный контейнер, содержащий ЭДТА в качестве антикоагулянта2.

Собранное количество - 5 мл крови2.

Причины отторжения образца - использование гепарина в качестве антикоагулянта; коагулированные или гемолизированные образцы2.

Стабильность образца - 7 дней при 2-8ºC2.

Метод - секвенирование всех экзонов PRSS1 и SPINK1 + анализ делеций / дупликаций MLPA2.

Отчетность и интерпретация результатов

Отрицательный результат определяется отсутствием мутаций в генах SPINK1 и PRSS1.

Мутации R122H, N29I и A16V ответственны за более чем 90% мутаций PRSS1. Людям с положительным результатом в отношении основных мутаций следует рекомендовать аутосомно-доминантный способ передачи, неполное проникновение, переменное клиническое течение и стратегии профилактики эпизодов острого панкреатита, избегая связанных с ними факторов риска: алкоголя, лекарств, нарушений обмена веществ. Пациенты с фенотипом наследственного панкреатита должны оцениваться рентгенологически и эндоскопически для выявления и лечения факторов риска, особенно камней желчного пузыря и других обструктивных факторов, которые могут способствовать возникновению острых приступов панкреатита. Из-за риска развития рака поджелудочной железы у пациентов с мутациями R122H или N29I им следует рекомендовать бросить курить.

Различные мутации SPINK1 могут приводить к изменению характера передачи. Поскольку мутация M1T разрушает стартовый кодон и генерирует нулевой аллель, он передается аутосомно-доминантным. С другой стороны, мутация N34S, которая снижает способность SPINK1, приводит к очень рецессивному или сложному. Таким образом, в гомозиготном состоянии эта мутация может вызывать панкреатит, в то время как у гетерозигот она может вызывать подсознательное снижение уровня SPINK1, что требует экзогенных или эндогенных факторов для запуска клинических проявлений3.

Пределы и помехи

Тот факт, что тесты являются отрицательными в отношении мутаций в катионном трипсиногене или SPINK1, не исключает диагноз наследственного панкреатита, поскольку известно, что 30-40% пациентов с наследственным панкреатитом отрицательны в отношении этих мутаций

Список используемой литературы

1. Йонас Розендаль, Ханс Бедекер, Йоахим Месснер, Нильс Тейх. Наследственный хронический панкреатит. В Orphanet Journal of Rare Diseases, 2: 1, 2007.
2. Синевская лаборатория. Конкретные ссылки на рабочую технологию, использованную в 2010 году. Тип ссылки: Каталог.
3. Мирча Григореску, Мирча Дан Григореску. Генетические факторы при панкреатите. В румынском журнале гастроэнтерологии, 2005, 14 (1): 53 - 61
4. Ричард М. Чарнли, Наследственный панкреатит. В Мире J Gastroenterology 9 (1): 1-4, 2003.