Семейная болезнь Альцгеймера FAD3 (PSEN1)

Болезнь Альцгеймера является распространенным дегенеративным неврологическим заболеванием, которое прогрессирует в диффузную прогрессирующую атрофию головного мозга, клинически проявляющуюся потерей когнитивной функции и поведенческими расстройствами. Это обычно появляется после 60-65 лет (подтип 2), но есть также формы, которые начинаются рано (подтипы 1, 3 и 4). Примерно 25% случаев являются семейными, и из этих 95% это формы с поздним началом (возраст> 60-65 лет) и 5% с ранним началом (возраст <65 лет). В 1% случаев это пациенты с синдромом Дауна (трисомия хромосомы 21), у которых после 40 лет почти всегда развивается болезнь Альцгеймера.

Болезнь Альцгеймера (БА) представляет собой состояние, характеризующееся деменцией, которая обычно начинается с минимальных изменений в памяти, спутанности сознания, нарушения суждений, языка, поведенческих расстройств, расстройств личности, потери способности правильно мыслить и выполнять какие-либо действия. ежедневные агитации, галлюцинации, которые становятся все более и более серьезными и, наконец, выводят из строя. Иногда это может проявляться судорогами, повышенным мышечным тонусом, миоклонусом, недержанием мочи, мутизмом или общими признаками болезни Паркинсона. Типичная продолжительность заболевания составляет 8-10 лет, с колебаниями от 1 до 25 лет.

Диагноз болезни Альцгеймера основан на клинической и невропатологической оценке. Золотым стандартом в диагностике болезни Альцгеймера остается, к сожалению, невропатологическое обследование.

Тем не менее, клинический диагноз является правильным примерно в 80-90% случаев и основан на:

• клинические признаки: медленная прогрессирующая деменция;
• нейровизуализация: - атрофия коры на КТ или МРТ;
• диффузный церебральный гипометаболизм на ПЭТ;
• исследование спинномозговой жидкости (CSF): снижение уровня амилоида Aβ и увеличение количества белка.

После анатомо-патологического обследования мы можем выявить:

• атрофия коры головного мозга с уменьшенными извилинами, преимущественно в лобной, теменной и височной областях, наружной и внутренней гидроцефалии при макроскопическом исследовании;
• характерные поражения, выделенные специальными методами окрашивания и пропитки серебром при микроскопическом исследовании:
• старческие бляшки, видимые среди нервных клеток, которые представляют собой накопление β-амилоида, особенно расположенного на пресинаптических окончаниях нейронов, образуя нерастворимые бляшки и, таким образом, предотвращая передачу нервного притока;
• нейрофибриллярная дегенерация, которая заключается в образовании на уровне перикаронов плотных пучков, расположенных в виде скоплений, состоящих в основном из белка, связанного с микротрубочками, называемого тау; При болезни Альцгеймера ваши белки ненормальны, микротрубочки поражены, и нейроны больше не могут нормально функционировать;
• ранулувакуолярная дегенерация - вакуоли, содержащие гранулы еще неуказанной 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 е4 гена APOE, ожирение, резистентность к инсулину, сосудистые факторы, дислипидемию, высокое кровяное давление и воспалительные факторы, вызывают патофизиологический каскад. приводя к 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 y-амилоида (АРР) представляет собой трансмембранный белок типа I, который играет центральную роль в патогенезе заболевания.

Последовательное расщепление АРР β и γ-секретазой приводит к образованию β-амилоида (Aβ), который накапливается в мозге пораженных пациентов в виде сенильных бляшек и является одним из основных патологических признаков. γ-секретаза представляет собой протеолитический комплекс, который расщепляет трансмембранный домен APP до тех пор, пока он не станет достаточно низким, чтобы позволить высвобождение Aβ из мембраны. Пептиды, образующиеся при расщеплении γ-секретазой, различаются по карбоксиконцевому концу. Основным продуктом является Aβ40, в то время как Aβ38 и Aβ42 являются минорными категориями. Предполагается, что Aβ42, нейротоксичный и склонный к агрегации пептид, является возбудителем наступления патогенных событий, которые вызывают гибель нейронов, измененные синапсы, образование нейрофибриллярных клубков и сенильных бляшек и, в конечном счете, нейродегенерацию и деменцию. Увеличение продукции Aβ42 лежит в основе мутаций, связанных с семейной 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 в PSEN2 было обнаружено всего несколько мутаций. Немногие семейные формы были связаны с мутациями в гене APP и вызывают увеличение продукции Aβ42.

В целом у всех людей с синдромом Дауна развиваются характерные нейропатологические признаки БА после 40 лет, а у 50% также наблюдаются клинические признаки снижения когнитивных функций. Связь между БА и синдромом Дауна обусловлена ​​сверхэкспрессией гена АРР на хромосоме 21, который кодирует белок-предшественник амилоида (АРР). Накопление β-амилоида начинается у этих пациентов в первом десятилетии жизни. Есть 2 исследования, в которых не было обнаружено 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 APP.

Они обнаружили необъяснимый повышенный риск развития БА у матерей, которые родили детей с синдромом Дауна в возрасте до 35 лет.

Ассоциация е4 аллеля гена APOE с БА достоверна. Аполипопротеин E (APOE) играет важную роль в метаболизме липопротеинов и гомеостазе холестерина в 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 е4 гена APOE обычно развивают БА в более молодом возрасте, чем гетерозиготы. Генотипирование APOE не является ни специфичным, ни чувствительным и может играть вспомогательную роль в диагностике БА у лиц с симптомами, но, по-видимому, при тестировании пациентов без симптомов эта роль незначительна. Таким образом, наличие аллеля е4 не является ни необходимым, ни достаточным для развития БА.

Было высказано предположение, что более 50-60% случаев БА являются многофакторными формами. В последнее время изменения в хромосомах 1, 9, 10, 12 и 13 были выделены в форме позднего начала.

Исследования, проведенные до настоящего времени, подтверждают идею о том, что поздняя стадия БА является сложным заболеванием, которое может включать несколько генов.

Бертрам и др. (2007) провели анализ этих данных, и в настоящее время доступна следующая информация:

• ассоциация формы позднего начала с аллелем e4 гена APOE хорошо документирована; это, через пока еще неизвестные механизмы, влияет на возраст начала, вызывая более раннее начало;
• Исследуется ряд других потенциальных генов:
• SORL1 на хромосоме 11q23, белок, участвующий в транспорте белка APP;
• А2М на хромосоме 12;
• GST01 и GST02 на хромосоме 10;
• GAB2 в хромосоме 11q14 взаимодействует с аллелем e4 в гене APOE;
• CALHM1 на хромосоме 10q24; CALHM1 влияет на гомеостаз кальция и связан с поздним началом
• TOMM40 расположен на хромосоме 19q в непосредственной близости от локуса ApoE;
• TOMM40 участвует в форме позднего заболевания;
• кластерин (CLU, APOJ);
• CR1 и PICALM;

Генетические исследования, проведенные в голландской популяции, предполагают связь между БА и хромосомами 1q22, 3q23, 10q22 и 11q254.

Три ранние семейные формы, вызванные мутациями в одном из трех генов: APP (21q21), PSEN1 (14q24.3) или PSEN2 (21q31-q42), распознаются:

1. Болезнь Альцгеймера подтипа 1 (FAD1) - представляет 10-15% случаев и определяется мутацией гена APP, которая кодирует β-амилоид А4;
2. Болезнь Альцгеймера подтипа 3 (FAD3) - представляет 30-70% случаев с ранним началом и вызвана мутацией в гене PSEN1, который кодирует пресенилин-1;
3. Подтип 4 болезни Альцгеймера (FAD4) - составляет менее 5% всех форм с ранним началом и вызван мутациями в гене PSEN2.

Семейная форма с ранним началом передается аутосомно-доминантно, что означает риск заболевания для родственников первой степени 50%. Это состояние диагностируется в семьях, в которых имеется более одного члена с БА (как правило, несколько человек поражены в поколении), в котором возраст начала заболевания постоянно составляет менее 60-65 лет и чаще всего наступает до 55 лет

Болезнь Альцгеймера подтипа 1 (FAD1) - это слабоумие, наблюдаемое в семьях с мутациями АРР, и типичное проявление БА обычно начинается в 40-50 лет (иногда в 60 лет).
Ген APP состоит из 19 экзонов и кодирует большой белок-предшественник из 695-770 аминокислот. Протеолитически расщепляется и образует β-амилоид. Амилоид Aβ также кодируется экзонами 16 и 17.

Наиболее распространенной мутацией в гене APP является p.Val717Ile. Замены фенилаланином и глицином также могут происходить в этом кодоне. Изменения в нуклеотидах в экзоне 16 (c.2010G> T и c.2011A> C) могут привести к так называемой шведской мутации.

Дупликация гена APP была зарегистрирована в нескольких семьях.

Болезнь Альцгеймера подтипа 3 (FAD3) - обычно возникает в 4-м или 5-м десятилетии жизни, но сообщалось о случаях начала через 30 лет или через 60 лет (начало через 65 лет считается редкой формой) , Прогрессирование относительно быстрое (6-7 лет) и связано с судорогами, миоклонусом, нарушениями речи и спастической параплегией.
Ген PSEN1 кодирует белок, состоящий из 467 аминокислот, содержащих от 7 до 10 (возможно, 8) трансмембранных гидрофобных доменов.

Пресенилин-1 представляет собой белок, сходный с пресенилином-2, причем различные области обнаруживаются на аминоконцевом конце и в цитозольном домене. Белок действует как часть протеолитического гамма-секретазного комплекса, что приводит к образованию β-амилоида. Пресенилин-1 также обладает функциональной гомологией с белком, принадлежащим C. Elegans, SEL-12, который способствует передаче сигналов, опосредованной рецептором Notch / LIN-12. Мыши, нокаутированные по PSEN1, умирают в утробе матери из-за серьезных нарушений скелета.

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

Изменения в гене PSEN1 увеличивают продукцию большей изоформы β-амилоида, 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 ранним формам, были описаны в более чем 50 семьях4.

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

Ген PSEN2 включает 12 экзонов и кодирует белок 448 АА, который гомологичен презенилину-1. Презенилин-2 представляет собой белок с 8 трансмембранными доменами.

Первые 2 экзона кодируют 5'-нетранслируемую область.

Мутации в генах PSEN1 или PSEN2 вызывают чрезмерное отложение β-амилоида, связанное с нейрофибриллярной дегенерацией, которая заключается в образовании плотных пучков в нейронах, расположенных как сгустки, и амилоидной ангиопатии.

Мутация p.Asn141Ile обнаружена в немецкой популяции на Волге, а мутация p.Met239Val зарегистрирована в итальянской популяции4.

У большинства людей с диагнозом ранних форм заболевания был пораженный родитель. Поскольку начало обычно находится в зрелом возрасте и прогрессирование происходит быстро, родители больше не живы в то время, когда их детям ставят диагноз.

Иногда ни один из родителей не идентифицируется как имеющий заболевание, но родственник второй степени (дядя, тетя и / или дедушка с бабушкой) имеет или имел раннее начало БА.

Поскольку БА является генетически гетерогенным, генетическое консультирование людей с БА и членов их семей должно быть адаптировано к информации, доступной этой семье. В многофакторной форме риск заболевания у родственников пациента может быть оценен только эмпирически, и во время консультации пациент должен быть проинформирован о том, что БА является распространенным заболеванием и что общий риск развития деменции в течение жизни у любого человека составляет около 10- 12%. Родственники I степени пациента с БА (единичный случай в семье) имеют суммарный риск развития заболевания около 15-30%. Этот риск примерно в 2,5 раза выше базового риска (~ 27% против 10,4%).

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

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

Пренатальная диагностика у беременных женщин с высоким риском мутации PSEN1 возможна путем анализа ДНК, извлеченной из эмбриональных клеток, полученных с помощью амниоцентеза, обычно выполняемого примерно через 15-18 недель беременности или биопсии ворсин хориона примерно через 10-12 недель беременности. ,

Мутации, вызывающие заболевание, должны быть выявлены до пренатального тестирования у пострадавшего члена семьи1; 3; 4.

Рекомендации по проведению генетического теста
● установление диагноза у пострадавших (рекомендуется начать тестирование на мутации PSEN1);
● тестирование взрослых родственников высокого риска в прогностических целях (проникновение мутаций PSEN1 завершено до 65 лет; проникновение мутаций PSEN2 составляет ~ 95%);
● пренатальная диагностика.

Собранный образец - венозная кровь5.
Контейнер для сбора  - вакутейнер, содержащий ЭДТА в качестве антикоагулянта5.
Собранное количество - 5 мл крови5.
Причины отторжения образца - использование гепарина в качестве антикоагулянта; коагулированные или гемолизированные образцы5.
Стабильность образца - 7 дней при 2-8ºC5.
Метод - секвенирование всех экзонов генов PSEN1, PSEN2 и APP + анализ делеций / дупликаций MLPA5.

Список используемой литературы
1.KOWALSKA A. Генетические основы нейродегенерации при семейной болезни Альцгеймера. В пол. J. Pharmacol, 2004, 56, 171–178.
2.Лаборатор Сынево. Конкретные ссылки на рабочую технологию, использованную в 2010 году. Тип ссылки: Каталог.
3.Thomas D Bird, MD. Болезнь Альцгеймера Обзор. Джин Обзоры, 2007. www.ncbi.nlm.nih.gov. Тип ссылки: Интернет-связь.
4. Томас Д. Берд, MD. Семейная болезнь Альцгеймера с ранним началом, Обзор генов, 2007. ww.ncbi.nlm.nih.gov. Тип ссылки: Интернет-связь.