Семейная болезнь Альцгеймера FAD4 (PSEN2)

Общая информация

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.

Причина	Частота %
Синдром Дауна	<1%
Семейная форма	~25%
-запоздалый дебют (AD2)	15%-25%
-ранний дебют (AD1, AD3, AD4)	<2%
Наследственная форма	~75%

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:

• клинических признаках: медленно прогрессирующая деменция;
• нейровизуализации: - корковая атрофия на КТ или МРТ;
• диффузный церебральный гипометаболизм на ПЭТ;
• исследовании спинномозговой жидкости( CSF): снижение амилоида aβ и увеличение белка тау.

После анатомо-патологического обследования мы можем определить:

- атрофию коры головного мозга с уменьшением извилин, преимущественно в лобной, теменной и височной областях, наружная и внутренняя гидроцефалия при макроскопическом исследовании;

- характерные поражения, выделенные специальными методами окрашивания и пропитки Аргентины 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 бляшек, 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, содержащие 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 BA 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 BA.

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

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

3. подтип болезни Альцгеймера 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.

Ген	Расположение на хромосоме	Кодируемый белок	Количество мутаций
PSEN2	1q31-q42	Presenilina-2	8
APP	21q21	Amiloidul β A4	20
PSEN1	14q24.3	Presenilina-1	124

Gena	Обнаруженные мутации	Процент ранних форм, связанных с мутациями в гене	Частота обнаружения мутаций
PSEN1	Делеция экзона 9	30%-70%	~2%
	Последовательные варианты		~98%
PSEN2	Последовательные варианты	<5%	~100%
APP	Изменения в экзонах 16 и 17	10%-15%	~100%
	Частичное или полное дублирование генов		Неизвестный

Подтип болезни Альцгеймера 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 alaturat4:

Нуклеотидные изменения	Изменения АА
c.2149G>A	p.Val717Ile
c.2010G>T	p.Lys670Asn
c.2011A>C	p.Met671Leu
c.2075C>G	p.Ala692Gly
c.2078A>G	p.Glu693Gly

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 4.

Нуклеотидные изменения	Изменения АА
c.236C>T	p.Ala79Val
c.265G>T	p.Val89Leu
c.338T>C	p.Leu113Pro
c.415A>G	p.Met139Val
c.436A>C	p.Met146Leu
c.509C>T	p.Ser170Phe
c.548G>T	p.Gly183Val
c.697A>G	p.Met233Val
c.767A>C	p.Tyr256Ser
c.839A>C	p.Glu280Ala
c.1175T>C	p.Leu392Pro
c.1292C>A	p.Ala431Glu

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 4.

Нуклеотидные изменения	Изменения АА
c.422A>T	p.Asn141Ile
c.717G>A	p.Met239Val

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 образцы5.

Стабильность образца - 7 дней при 2-8ºC5.

Метод-секвенирование всех экзонов генов PSEN2 + анализ делетий/дупликаций MLPA5.

 

Библиография

1.KOWALSKA A. Genetic basis of neurodegeneration in familial Alzheimer’s disease. In Pol. J. Pharmacol, 2004, 56, 171–178.

 2.Laborator Synevo. Referintele specifice tehnologiei de lucru utilizate 2010. Ref Type: Catalog.

3.Thomas D Bird, MD. Alzheimer Disease Overview. Gene Reviews, 2007. www.ncbi.nlm.nih.gov. Reference Type: Internet Communication.

4. Thomas D Bird, MD. Early Onset Familial Alzheimer Disease Overview, Gene Reviews, 2007.  ww.ncbi.nlm.nih.gov. Reference Type: Internet Communication.