Семейная болезнь Альцгеймера (APP) FAD1

Болезнь Альцгеймера является распространенным дегенеративным неврологическим заболеванием, которое развивается с диффузной прогрессирующей атрофией головного мозга, клинически проявляющейся потерей когнитивных функций и поведенческими расстройствами. Обычно это происходит после 60-65 лет (подтип 2), но есть также формы, которые появляются рано (подтипы 1, 3 и 4). Около 25% случаев являются семейными, из них 95% являются поздними формами (с возрастом >60-65 лет) и 5% с ранним началом (возраст <65 лет). 1% случаев представлены пациентами с синдромом Дауна (трисомия хромосомы 21), которые после 40 лет почти всегда развиваются с болезнью Альцгеймера.

Болезнь Альцгеймера (Ба) - это состояние, характеризующееся деменцией, которое обычно начинается с минимальных изменений памяти, путаницы, измененной способности к суждению, языковых, поведенческих, личностных расстройств, потери способности правильно мыслить и выполнять повседневную деятельность, возбуждение, галлюцинации, которые становятся все более серьезными и в конечном итоге выводящими из строя. Иногда это может проявляться судорогами, повышением мышечного тонуса, миоклонусами, недержанием мочи, мутизмом или характеристиками, общими для болезни Паркинсона. Типичная продолжительность заболевания составляет 8-10 лет, с вариациями от 1 до 25 лет.

Постановка диагноза болезни Альцгеймера основана на клинической и невропатологической оценке. Золотой стандарт в диагностике болезни Альцгеймера, к сожалению, остается невропатологическим некроптическим исследованием. Тем не менее, клинический диагноз верен примерно в 80-90% случаев и основан на:

– клинические признаки: медленно прогрессирующая деменция;

– нейровизуализация – корковая атрофия на КТ или МРТ;

                             – диффузный церебральный гипометаболизм на ПЭТ;

– исследование спинномозговой жидкости( CSF): снижение амилоида aβ и увеличение белка тау.

После анатомо-патологического обследования можно определить:

– атрофию коры головного мозга с уменьшением извилин, преимущественно в лобной, теменной и височной областях, внешнюю и внутреннюю гидроцефалию при макроскопическом исследовании;

– характерные поражения, выделенные специальными методами окрашивания при микроскопическом исследовании:

– старческие бляшки заметные среди нервных клеток, которые представляют собой накопление β-амилоида, расположенного, в частности, на уровне пресинаптических окончаний нейронов, образуя нерастворимые бляшки и, таким образом, предотвращая передачу нервного притока;

– нейрофибриллярная дегенерация, состоящая из образования в перикарионах плотных пучков, расположенных в виде комков, состоящих в основном из белка, связанного с микротрубочками, называемого ТАУ; при болезни Альцгеймера тау-белки являются аномальными, нарушаются микротрубочки, и нейроны больше не могут нормально функционировать;

– гранулезно-вакуолярная дегенерация-вакуоли, содержащая гранулы еще не изученной природы, присутствующие в цитоплазме нейронов, особенно в гиппокампе.

Причина болезни Альцгеймера неизвестна, но все больше и больше исследователей считают, что определенные факторы риска, включая пожилой возраст, наличие аллеля E4 гена APOE, ожирение, резистентность к инсулину, сосудистые факторы, дислипидемию, гипертонию и воспалительные факторы, вызывают патофизиологический каскад, приводящий к развитию болезни Альцгеймера и деменции.

Мутации в генах, кодирующих белки: APP (на хромосоме 21), PSEN1 – пресенилин 1 (на хромосоме 14), PSEN2 – пресенилин 2 (на хромосоме 1) однозначно определяют болезнь Альцгеймера.

Белок-предшественник β-амилоида (APP) представляет собой трансмембранный белок I типа, который играет центральную роль в патогенезе заболевания.

Последовательное расщепление APP β и γ-секретазой генерирует β-амилоид (aβ), который хранится в мозге пораженных пациентов в виде старческих бляшек и представляет собой один из основных патологических признаков. γ-секретаза представляет собой протеолитический комплекс, который расщепляет трансмембранный домен APP до тех пор, пока он не будет достаточно уменьшен, чтобы обеспечить высвобождение aβ из мембраны. Пептиды, генерируемые расщеплением γ-секретазы, отличаются карбоксиконцевым концом. Основным продуктом является Aβ40, в то время как Aβ38 и Aβ42 представляют второстепенные категории. Считается, что Aβ42, нейротоксичный и склонный к агрегации пептид, является возбудителем инициации каскада патогенных событий, которые вызывают гибель нейронов, изменение синапсов, образование нейрофибриллярных приседаний и старческих бляшек и, в конечном итоге, нейродегенересценцию и деменцию. Увеличение продукции Aβ42 лежит в основе мутаций, связанных с семейным БА, которые проявляются с ранним началом. Большинство мутаций в семейных формах были обнаружены в PSEN1, который кодирует каталитическую субъединицу γ-секретазы (пресенилин 1), тогда как только несколько мутаций были обнаружены в PSEN2. Немногие семейные формы были связаны с мутациями на уровне гена APP и вызывают увеличение продукции Aβ42.

В целом, у всех людей с синдромом Дауна развиваются невропатологические признаки БА после 40 лет, а у 50% также наблюдаются клинические признаки снижения когнитивных функций. Связь между БA и синдромом Дауна обусловлена сверхэкспрессией гена APP на хромосоме 21, который кодирует белок-предшественник амилоида (APP). Накопление β-амилоида начинается у этих пациентов в течение первого десятилетия жизни. Есть 2 исследования, которые не обнаружили никакой связи между наличием гена APOE и возрастом начала деменции у людей с синдромом Дауна, но есть также исследования, которые связывают возраст начала деменции с полиморфизмом гена APP.

Они обнаружили необъяснимо повышенный риск БА у матерей, которые рожали детей с синдромом Дауна до 35 лет.

Связь аллеля E4 гена APOE с BA значительна. Аполипопротеин E (APOE) играет важную роль в метаболизме липопротеинов и гомеостазе холестерина в головном мозге. Существует 3 изоформы белка: E2, E3, E4, которые кодируются 3 различными аллелями e2, e3 и e4. Носители аллеля E4 гена APOE имеют самый высокий риск развития БА. Гомозиготы по аллелю E4 гена APOE обычно развивают БА в более молодом возрасте по сравнению с гетерозиготами. Генотипирование APOE не является ни специфическим, ни чувствительным и может играть вспомогательную роль в диагностике БА у симптоматических людей, но, по-видимому, при тестировании бессимптомных людей роль незначительна. Таким образом, наличие аллеля e4 не является ни необходимым, ни достаточным для развития БA.

Было высказано предположение, что более 50-60% случаев БА являются многофакторно определенными формами. Недавно изменения в хромосомах 1, 9, 10, 12 и 13 были отмечены в форме позднего начала.

Исследования, проведенные до сих пор, подтвердили идею о том, что поздняя форма БА является сложным расстройством, которое может включать несколько генов. Bertram et al (2007) провели анализ этих данных, и на данный момент доступна следующая информация:

• хорошо задокументирована связь поздней формы начала с аллелем E4 гена APOE.; это по еще неизвестным механизмам, влияет на возраст начала, вызывая более раннее начало;
• в настоящее время исследуется ряд других потенциальных генов:
  • SORL1 на хромосоме 11q23, белок, участвующий в транспортировке белка APP;
  • A2M на хромосоме 12;
  • GST01 и GST02 на хромосоме 10;
  • GAB2 на хромосоме 11q14 взаимодействует с аллелем e4 на гене APOE;
  • CALHM1 на хромосоме 10q24; CALHM1 влияет на гомеостаз кальция и ассоциируется с поздним началом;
  • TOMM40 расположен на хромосоме 19q очень близко к локусу ApoE; TOMM40 был вовлечен в форму заболевания с поздним началом;
  • кластерин (CLU, APOJ);
  • CR1 и PICALM;
• ^{генетические исследования, проведенные в голландской популяции, предполагают связь между BA и хромосомами 1q22, 3q23, 10q22 и 11q254}.

Распознаются три ранние семейные формы, вызванные мутациями в одном из трех генов: APP (21Q21), PSEN1 (14Q24.3) или PSEN2 (21q31-q42):

1. болезнь Альцгеймера подтип 1 (FAD1 – - составляет 10-15% случаев и определяется мутацией гена APP, который кодирует β-амилоид A4;

2. болезнь Альцгеймера подтип 3 (FAD3 – - составляет 30-70% случаев с ранним началом и вызван мутацией гена PSEN1, который кодирует пресенилин-1;

3. болезнь Альцгеймера подтип 4 (FAD4) – составляет менее 5% всех форм с ранним началом и вызывается мутациями гена PSEN2.

Семейная форма с ранним началом передается аутосомно-доминантно, что означает риск заболеть для родственников первой степени 50%. Это состояние диагностируется в семьях, которые имеют более одного члена с БА (обычно несколько человек страдают в поколении), в котором возраст начала постоянно составляет менее 60-65 лет и чаще всего возникает до 55 лет.

Болезнь Альцгеймера подтип 1 (FAD1) - это деменция, наблюдаемая в семьях с мутациями APP, и имеет типичный вид БА, обычно возникающий в возрасте 40-50 лет (иногда 60 лет).

Ген APP состоит из 19 экзонов и кодирует большой белок-предшественник, состоящий из 695-770 аминокислот. Это протеолитически расщепляется и образует β-амилоид. Амилоид aβ также кодируется экзонами 16 и 17.

Наиболее распространенной мутацией в гене APP является P. Val717Ile. Замены фенилаланина и глицина также могут возникать в этом кодоне. Изменения некоторых нуклеотидов в экзоне 16 (C.2010G>T и c.2011A>C) могут вызывать так называемую шведскую мутацию.

Дупликация гена APP была связана с несколькими семьями.

Наиболее распространенные мутации, обнаруженные в гене APP, упоминаются в таблице

Болезнь Альцгеймера подтип 3 – (FAD3)-обычно возникает в течение 4-го или 5-го десятилетия жизни, но сообщалось о случаях начала заболевания через 30 лет или через 60 лет (начало через 65 лет считается редкой формой). Прогрессирование относительно быстрое (6-7 лет) и связано с судорогами, миоклонусами, нарушениями речи и спастической параплегией.

Ген PSEN1 кодирует белок, состоящий из 467 аминокислот, охватывающих от 7 до 10 (вероятно, 8 ) трансмембранных гидрофобных доменов.

Пресенилин-1 представляет собой пресенилин-2-подобный белок, различные области которого находятся на аминоконцевом конце и на уровне цитозольного домена. Белок действует как часть протеолитического комплекса гамма-секретаза, что приводит к образованию β-амилоида. Пресенилин-1 также имеет функциональную гомологию с белком, принадлежащим C. Elegans, SEL-12, что облегчает передачу сигналов, опосредованную рецептором семейства Notch/LIN-12. Нокаутные мыши PSEN1 умирают в утробе матери, потому что у них тяжелые скелетные расстройства.

Кодирующая область пресенилина-1 состоит из десяти экзонов, пронумерованных от 3 до 12. Экзон 8 и часть экзона 3 могут сливаться, вызывая появление коротких изоформ белка. Иногда между экзонами 10 и 11 может быть введен новый Экзон.

Изменения в гене PSEN1 приводят к увеличению продукции изоформы β-амилоида большего размера, которая является нейротоксичной и склонной к самоагрегации.

Мутации PSEN1 были зарегистрированы в семьях японцев, афроамериканцев и африканцев. Мутация p. Ala431Glu была зарегистрирована в мексиканских семьях, а мутация P.Glu280Ala-в колумбийских семьях.

Более 40 мутаций, приводящих к появлению форм с ранним началом, были описаны в более чем 50 семьях

Болезнь Альцгеймера подтип 4 – (FAD4) - имеет начало, варьирующееся от 40 до 75 лет, но могут быть случаи с появлением после 80 лет. Средняя продолжительность заболевания составляет 11 лет.

Ген PSEN2 включает 12 экзонов и кодирует белок 448 АА, который имеет гомологию с пресенилином-1. Пресенилин-2 представляет собой белок с 8 трансмембранными доменами. Первые 2 экзона кодируют 5 ' нетранслированную область.

Мутации в генах PSEN1 или PSEN2 вызывают избыточное отложение β-амилоида, связанное с нейрофибриллярной дегенерацией, которая заключается в формировании на уровне нейронов плотных Пучков, расположенных в виде приседаний и амилоидной ангиопатии.

Мутация p. Asn141Ile встречается в немецкой популяции на Волге, а мутация P.Met239Val была зарегистрирована в итальянской популяции

У большинства людей, у которых были диагностированы формы заболевания с ранним началом, был поражен родитель. Поскольку начало обычно происходит во взрослом возрасте и прогрессирование происходит быстро, родители больше не живы на момент постановки диагноза своим детям.

Иногда ни один из родителей не идентифицируется как страдающий этим заболеванием, но родственник второй степени (дядя, тети и/или бабушки и дедушки) имеет или имел БА с ранним началом.

Поскольку БА является генетически гетерогенным, генетическое консультирование людей с БА и членов их семей должно быть адаптировано к информации, доступной для этой семьи. В многофакторно определенной форме риск заболеть у родственников пациента может оцениваться только эмпирически, и по случаю консультации пациент должен быть проинформирован о том, что БА является распространенным заболеванием и что общий риск развития деменции у любого человека в течение жизни составляет около 10-12%. Родственники первой степени пациента с БА (один случай в семье) имеют совокупный риск развития заболевания около 15-30%. Этот риск примерно в 2.5 раза выше, чем фоновый риск (~27% против 10.4%).

Для тестирования бессимптомных взрослых из группы риска в нашей лаборатории доступны тесты на мутации в генах PSEN1, PSEN2 и APP. Такие тесты бесполезны для оценки возраста начала, тяжести, типа симптомов или модальности прогрессирования заболевания.

Тестирование бессимптомных людей, подверженных риску заболевания, обычно включает в себя предтестовые интервью, в которых запрашиваются причины тестирования, обсуждаются индивидуальные знания пациента о ранней форме, возможном влиянии положительных или отрицательных результатов теста и оценивается неврологический статус. Те, кто хочет пройти тестирование, должны быть проинформированы о возможных проблемах, с которыми они могут столкнуться, связанных со здоровьем, инвалидностью, образованием, дискриминацией, социальным и семейным взаимодействием.

Пренатальная диагностика у беременных с высоким риском мутации PSEN1 возможна с помощью анализа ДНК, извлеченной из клеток плода, полученных с помощью амниоцентеза, обычно выполняемой примерно на 15-18 неделе беременности или биопсии ворсинок хориуса, примерно на 10-12 неделе беременности. Мутации, вызывающие заболевание, должны быть идентифицированы до пренатального тестирования у пораженного члена семьи (1; 3; 4).

Рекомендации по проведению генетического теста

● постановка диагноза у пораженных людей (рекомендуется начать тестирование на мутации PSEN1);

● тестирование взрослых родственников с высоким риском для прогностических целей (проникновение мутаций PSEN1 завершено к 65 годам; проникновение мутаций PSEN2 составляет ~95%);

● пренатальная диагностика .

Собранный образец-венозная кровь.

Контейнер для сбора -vacutainer, содержащий ЭДТА в качестве антикоагулянта.

Собранное количество - 5 мл

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

Стабильность образца - 7 дней при 2-8ºC5.

Метод секвенирования всех экзонов генов APP + анализ делетий/дупликаций MLPA.