Прогерия | |
---|---|
Другие имена | Синдром прогерии Хатчинсона-Гилфорда (HGPS), [1] [2] синдром прогерии, [2] синдром Джозефа |
Молодая девушка с прогерией (слева). Ядро здоровой клетки (справа, вверху) и ядро прогерической клетки (справа, внизу). | |
Произношение |
|
Специальность | Медицинская генетика |
Симптомы | Задержка роста, низкий рост, маленькое лицо, выпадение волос |
Осложнения | Заболевания сердца , инсульт , вывихи бедра [5] |
Обычное начало | 9–24 месяца [5] |
Причины | Генетический [5] |
Метод диагностики | На основании симптомов, генетических тестов [5] |
Дифференциальная диагностика | Синдром Халлермана-Штрайфа , синдром Готтрона , синдром Видемана-Раутенштрауха [5] |
Уход | В основном симптоматическое [5] |
Медикамент | Лонафарниб [6] [7] |
Прогноз | Средний возраст смерти — 13 лет. |
Частота | Редко: 1 из 18 миллионов [5] |
Прогерия — это особый тип прогероидного синдрома , также известный как синдром Хатчинсона–Гилфорда или прогероидный синдром Хатчинсона–Гилфорда (HGPS). [8] За возникновение прогерии отвечает мутация одного гена. Пораженный ген , известный как ламин А ( LMNA ), производит белок, необходимый для удержания клеточного ядра вместе. Когда этот ген мутирует, вырабатывается аномальная форма белка ламина А, называемая прогерином . Прогероидные синдромы — это группа заболеваний, которые заставляют людей стареть быстрее обычного, что приводит к тому, что они выглядят старше, чем они есть на самом деле. Люди, рожденные с прогерией, обычно живут до середины или конца подросткового возраста или до начала двадцати лет. [9] [10] Тяжелые сердечно-сосудистые осложнения обычно развиваются к половому созреванию , позже приводя к смерти.
Большинство детей с прогерией выглядят нормальными при рождении и в раннем младенчестве. [11] У детей с прогерией первые симптомы обычно проявляются в течение первых нескольких месяцев жизни. Самые ранние симптомы могут включать в себя задержку развития и локализованное склеродермоподобное состояние кожи. По мере того, как ребенок становится старше, становятся очевидными дополнительные состояния, обычно около 18–24 месяцев. Ограниченный рост, алопеция по всему телу (выпадение волос) и отличительная внешность (маленькое лицо с мелкой, утопленной челюстью и заостренным носом) являются характеристиками прогерии. [5]
Признаки и симптомы этого прогрессирующего заболевания, как правило, становятся более выраженными по мере взросления ребенка. Позже это состояние вызывает морщинистую кожу, почечную недостаточность, потерю зрения, атеросклероз и другие сердечно-сосудистые проблемы. [12] Склеродермия, затвердение и уплотнение кожи на туловище и конечностях тела, распространена. Люди с диагнозом этого заболевания обычно имеют маленькие, хрупкие тела, как у пожилых людей. Голова обычно большая по сравнению с телом, с узким морщинистым лицом и клювовидным носом. Заметны выступающие вены на голове (становящиеся более очевидными из-за алопеции), а также выпуклые глаза. Дегенерация опорно-двигательного аппарата вызывает потерю жира и мышц, скованность суставов, вывихи бедер и другие симптомы, которые обычно отсутствуют у не пожилого населения. Обычно у людей сохраняются типичные умственные и двигательные функции. [ необходима цитата ]
Прогероидный синдром Хатчинсона-Гилфорда (HGPS) — чрезвычайно редкое аутосомно-доминантное генетическое заболевание , при котором симптомы, напоминающие аспекты старения, проявляются в раннем возрасте. [8] Его возникновение обычно является результатом спорадической мутации зародышевой линии ; хотя HGPS является генетически доминантным, люди редко живут достаточно долго, чтобы иметь детей, что не позволяет им передавать заболевание по наследству . [ 13]
HGPS вызывается мутациями, которые ослабляют структуру клеточного ядра, что затрудняет нормальное деление клеток. Гистоновая метка H4K20me3 вовлечена и вызвана мутациями de novo , которые происходят в гене, кодирующем ламин А. Ламин А производится, но не обрабатывается должным образом. Эта плохая обработка создает аномальную ядерную морфологию и дезорганизованный гетерохроматин . У пациентов также отсутствует надлежащая репарация ДНК, и у них также повышена геномная нестабильность. [14]
В нормальных условиях ген LMNA кодирует структурный белок, называемый преламином А, который проходит ряд этапов обработки, прежде чем достичь своей окончательной формы, называемой ламином А. [15] Преламин А содержит «CAAX», где C представляет собой цистеин, A — алифатическую аминокислоту, а X — любую аминокислоту. Этот мотив на карбоксильных концах белков запускает три последовательные ферментативные модификации. Во-первых, белок фарнезилтрансфераза катализирует добавление фарнезильного фрагмента к цистеину. Во-вторых, эндопротеаза, которая распознает фарнезилированный белок, катализирует расщепление пептидной связи между цистеином и -aaX. На третьем этапе изопренилцистеинкарбоксилметилтрансфераза катализирует метилирование карбоксильного конца фарнезилцистеина. Фарнезилированный и метилированный белок транспортируется через ядерную пору во внутреннюю часть ядра . Попав в ядро, белок расщепляется протеазой , называемой цинковой металлопептидазой STE24 ( ZMPSTE24 ), которая удаляет последние 15 аминокислот, включая фарнезилированный цистеин. После расщепления протеазой преламин А обозначается как ламин А. В большинстве клеток млекопитающих ламин А вместе с ламином B1, ламином B2 и ламином C составляет ядерную ламину , которая обеспечивает форму и стабильность внутренней ядерной оболочки. [ необходима цитата ]
До конца 20 века исследования прогерии давали очень мало информации о синдроме. В 2003 году было обнаружено, что причиной прогерии является точечная мутация в позиции 1824 гена LMNA , которая заменяет цитозин на тимин. [16] Эта мутация создает 5'- криптический сайт сплайсинга в экзоне 11, что приводит к более короткому, чем обычно, транскрипту мРНК. Когда эта более короткая мРНК транслируется в белок, она производит аномальный вариант белка преламина А, называемого прогерином . Фарнезильная группа прогерина не может быть удалена, поскольку сайт расщепления ZMPSTE24 отсутствует у прогерина, поэтому аномальный белок постоянно прикреплен к ядерному ободу. Одним из результатов является то, что ядерная пластинка не обеспечивает ядерной оболочке достаточной структурной поддержки, заставляя ее принимать аномальную форму. [17] Поскольку поддержка, которую обычно обеспечивает ядерная пластинка, необходима для организации хроматина во время митоза , ослабление ядерной пластинки ограничивает способность клетки делиться. [18] Однако дефектное деление клеток вряд ли является основным дефектом, приводящим к прогерии, особенно потому, что дети развиваются нормально без каких-либо признаков заболевания примерно до одного года. Фарнезилированные варианты преламина А также приводят к дефектному восстановлению ДНК, что может играть роль в развитии прогерии. [19] Экспрессия прогерина также приводит к дефектам в установлении полярности клеток фибробластов, что также наблюдается при физиологическом старении. [20]
На сегодняшний день известно более 1400 однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) в гене LMNA . [21] Они могут проявляться как изменения в мРНК, сплайсинге или аминокислотной последовательности белка (например, Arg471Cys, [22] Arg482Gln, [23] Arg527Leu, [24] Arg527Cys, [25] и Ala529Val). [26] Прогерин также может играть роль в нормальном старении человека, поскольку его выработка активируется в типичных стареющих клетках. [18] В отличие от других « болезней ускоренного старения », таких как синдром Вернера , синдром Коккейна или пигментная ксеродерма , прогерия может быть не напрямую вызвана дефектной репарацией ДНК . Каждое из этих заболеваний вызывает изменения в нескольких конкретных аспектах старения, но никогда во всех аспектах сразу, поэтому их часто называют «сегментарными прогериями». [27]
В отчете 2003 года в журнале Nature [28] говорилось, что прогерия может быть de novo доминирующим признаком. Она развивается во время деления клеток в недавно зачатой зиготе или в гаметах одного из родителей. Она вызвана мутациями в гене LMNA ( белок ламина А ) на хромосоме 1 ; мутировавшая форма ламина А обычно известна как прогерин. Один из авторов, Лесли Гордон, была врачом, которая ничего не знала о прогерии, пока ее собственному сыну Сэму не поставили диагноз в возрасте 22 месяцев. Гордон и ее муж, педиатр Скотт Бернс, основали Фонд исследований прогерии. [29]
Подгруппа пациентов с прогерией с гетерозиготными мутациями LMNA продемонстрировала атипичную форму заболевания, при этом начальные симптомы не развивались до позднего детства или раннего подросткового возраста. У этих пациентов продолжительность жизни была больше, чем у пациентов с типичной прогерией. [11] Эта атипичная форма встречается крайне редко, причем проявления заболевания различаются у пациентов даже с одной и той же мутацией. [30] Общий фенотип атипичных случаев соответствует типичной прогерии, но другие факторы (тяжесть, начало и продолжительность жизни) различаются по проявлениям. [31]
Ламин А является основным компонентом белкового каркаса на внутреннем крае ядра, называемого ядерной пластинкой, который помогает организовывать ядерные процессы, такие как синтез РНК и ДНК . [ необходима цитата ]
Преламин А содержит CAAX-бокс на С-конце белка (где С — цистеин , а А — любая алифатическая аминокислота ). Это гарантирует, что цистеин фарнезилирован , и позволяет преламину А связываться с мембранами , в частности с ядерной мембраной. После того, как преламин А локализуется на ядерной мембране клетки, С-концевые аминокислоты, включая фарнезилированный цистеин, отщепляются специфической протеазой. Полученный белок, теперь ламин А, больше не связан с мембраной и выполняет функции внутри ядра. [ необходима цитата ]
При HGPS мутирует сайт распознавания, необходимый ферменту для расщепления преламина А до ламина А. Ламин А не может быть произведен, и преламин А накапливается на ядерной мембране, вызывая характерное ядерное выпячивание . [32] Это приводит к симптомам прогерии, хотя связь между деформированным ядром и симптомами неизвестна.
Исследование, в котором сравнивались клетки пациентов с HGPS с клетками кожи молодых и пожилых здоровых людей, обнаружило схожие дефекты в клетках HGPS и пожилых, включая подавление некоторых ядерных белков, повышенное повреждение ДНК и деметилирование гистона , что приводит к снижению гетерохроматина . [33] Нематоды на протяжении всей своей жизни демонстрируют прогрессирующие изменения ламина, сопоставимые с HGPS во всех клетках, кроме нейронов и гамет . [ 34] Эти исследования предполагают, что дефекты ламина А связаны с нормальным старением . [33] [35]
Присутствие прогерина также приводит к накоплению дисфункциональных митохондрий внутри клетки. Эти митохондрии характеризуются набухшей морфологией, вызванной конденсацией мтДНК и TFAM в митохондриях, что обусловлено тяжелой митохондриальной дисфункцией (низкий мембранный потенциал митохондрий, низкая продукция АТФ , низкая дыхательная способность и высокая продукция ROS ). [36] [37] [38] Таким образом, внося существенный вклад в фенотип старения. Хотя объяснение этого накопления дефектных митохондрий при прогерии еще предстоит выяснить, было высказано предположение, что низкая экспрессия PGC1-α [36] [37] [39] (важна для биогенеза , поддержания и функционирования митохондрий) наряду с низким уровнем белка LAMP2 и числом лизосом (оба важны для митофагии : деградации дефектного пути митохондрий) [36] может быть причиной этого.
Происходят изменения кожи, аномальный рост и потеря волос. Эти симптомы обычно начинают проявляться к возрасту одного года. Генетический тест на мутации LMNA может подтвердить диагноз прогерии. [40] [41] До появления генетического теста ошибочная диагностика была обычным явлением. [41]
Другие синдромы с похожими симптомами (неламинопатические прогероидные синдромы) включают: [42]
В ноябре 2020 года Управление по контролю за продуктами и лекарствами США одобрило лонафарниб , который помогает предотвратить накопление дефектного прогерина и подобных белков. [43] Клиническое исследование, проведенное в 2018 году, указывает на значительно более низкие показатели смертности — лечение только лонафарнибом по сравнению с отсутствием лечения (3,7% против 33,3%) — при медианном периоде наблюдения после испытания 2,2 года. [44] Препарат, учитывая статус орфанного препарата и ваучер на приоритетное рассмотрение детских заболеваний, принимается два раза в день в форме капсул и может стоить 650 000 долларов США в год, что делает его недоступным для подавляющего большинства семей. Неясно, как он будет покрываться медицинской страховкой в Соединенных Штатах. Распространенные побочные эффекты препарата включают «тошноту, рвоту, диарею, инфекции, снижение аппетита и усталость». [13]
Другие варианты лечения были сосредоточены на снижении осложнений (таких как сердечно-сосудистые заболевания ) с помощью аортокоронарного шунтирования и низких доз ацетилсалициловой кислоты . [45] Были предприняты попытки лечения гормоном роста . [46] Использование морфолино также было предпринято на мышах и клеточных культурах с целью снижения продукции прогерина. Были использованы антисмысловые олигонуклеотиды морфолино, специально направленные против мутировавшего соединения экзона 11–экзона 12 в мутировавших пре-мРНК. [47]
Был предложен тип противоракового препарата, ингибиторы фарнезилтрансферазы (ИФТ), но их использование в основном ограничивалось животными моделями . [48] Фаза II клинических испытаний с использованием ИФТ лонафарниба началась в мае 2007 года. [49] В исследованиях на клетках другой противораковый препарат, рапамицин , вызвал удаление прогерина из ядерной мембраны посредством аутофагии . [17] [50] Было доказано, что правастатин и золедронат являются эффективными препаратами, когда речь идет о блокировании продукции фарнезиловой группы. [ необходима цитата ]
Ингибиторы фарнезилтрансферазы (ИФТ) — это препараты, которые подавляют активность фермента, необходимого для создания связи между белками прогерина и фарнезильными группами. Эта связь создает постоянное присоединение прогерина к ядерному ободу. При прогерии повреждение клеток может возникнуть из-за того, что происходит это присоединение, а ядро не находится в нормальном состоянии. Лонафарниб — это ИФТ, что означает, что он может избегать этой связи, поэтому прогерин не может оставаться прикрепленным к ядерному ободу, и теперь он находится в более нормальном состоянии. [ необходима цитата ]
Исследования сиролимуса , ингибитора mTOR , показывают, что он может минимизировать фенотипические эффекты фибробластов прогерии. Другие наблюдаемые последствия его использования — устранение ядерного блеббинга , деградация прогерина в пораженных клетках и снижение образования нерастворимых агрегатов прогерина. Эти результаты были получены только in vitro и не являются результатами какого-либо клинического испытания, хотя считается, что лечение может принести пользу пациентам с HGPS. [17]
Недавно было продемонстрировано, что белок CRM1 (ключевой компонент механизма ядерного экспорта у млекопитающих) активируется в клетках HGPS, что приводит к аномальной локализации белков, содержащих NES , из ядра в цитоплазму. [51] Более того, ингибирование CRM1 в HGPS смягчает ассоциированный фенотип старения [51] , а также функцию митохондрий (важный фактор старения ) и содержание лизосом . [36] Эти результаты проходят проверку in vivo с использованием селинексора (более подходящего ингибитора CRM1 для использования человеком [52] ).
Поскольку не существует известного лечения, ожидаемая продолжительность жизни людей с прогерией составляет 15 лет по состоянию на 2024 год. [53] По крайней мере 90 процентов пациентов умирают от осложнений атеросклероза, таких как сердечный приступ или инсульт. [54]
Умственное развитие не страдает; на самом деле, интеллект, как правило, средний или выше среднего. [55] Что касается особенностей старения, которые, по-видимому, проявляются при прогерии, развитие симптомов сопоставимо со старением со скоростью в восемь-десять раз быстрее нормы. Что касается тех, которые не проявляются при прогерии, у пациентов не наблюдается нейродегенерации или предрасположенности к раку . У них также не развиваются состояния, которые обычно связаны с накоплением повреждений, такие как катаракта (вызванная воздействием УФ-излучения) и остеоартрит . [40]
Хотя, возможно, и не существует успешных методов лечения самой прогерии, существуют методы лечения проблем, которые она вызывает, таких как артрит, респираторные и сердечно-сосудистые заболевания, а недавние медицинские прорывы позволили одному пациенту прожить до 28 лет. [56] У людей с прогерией наблюдается нормальное репродуктивное развитие, и известны случаи, когда женщины с прогерией рожали здоровое потомство. [57]
Исследование, проведенное в Нидерландах, показало, что заболеваемость составляет 1 на 20 миллионов рождений. [58] По данным Фонда исследований прогерии, по состоянию на сентябрь 2020 года в мире было зарегистрировано 179 случаев в 53 странах; 18 из них были выявлены в Соединенных Штатах. [59] [13] Сотни случаев были зарегистрированы в истории медицины с 1886 года. [60] [61] [62] Однако Фонд исследований прогерии считает, что во всем мире может быть до 150 недиагностированных случаев. [63]
Было известно только о двух случаях, когда здоровый человек был носителем мутации LMNA, вызывающей прогерию. [64] В одной семье из Индии четверо из шести детей страдали прогерией. [65]
Существует мышиная модель прогерии, хотя у мыши преламин А LMNA не мутирован. Вместо этого отсутствует ZMPSTE24 , специфическая протеаза, необходимая для удаления С-конца преламина А. Оба случая приводят к накоплению фарнезилированного преламина А на ядерной мембране и к характерному ядерному блеббингу LMNA.
В 2020 году редактирование BASE использовалось в мышиной модели для нацеливания на мутацию гена LMNA, которая вызывает образование белка прогерина вместо здорового ламина А [66] [67], а в 2023 году в ходе исследования был разработан пептид, который предотвращал связывание прогерина с BubR1 [68] , который, как известно, регулирует старение у мышей. [69]
Ремонт двухцепочечных разрывов ДНК может происходить с помощью одного из двух процессов: негомологичного соединения концов (NHEJ) или гомологичной рекомбинации (HR). Ламины типа А способствуют генетической стабильности, поддерживая уровни белков, которые играют ключевую роль в NHEJ и HR. [70] Клетки мышей, дефицитные для созревания преламина А, демонстрируют повышенное повреждение ДНК и хромосомные аберрации , а также имеют повышенную чувствительность к агентам, повреждающим ДНК. [19] При прогерии неспособность адекватно восстанавливать повреждения ДНК из-за дефектного ламина типа А может вызывать аспекты преждевременного старения [71] (см. также теорию повреждения ДНК при старении ).
Образцы фибробластов у детей с синдромом прогерии демонстрируют ускоренные эпигенетические эффекты старения в соответствии с эпигенетическими часами для образцов кожи и крови. [72]
Прогерия была впервые описана в 1886 году Джонатаном Хатчинсоном . [73] Она также была независимо описана в 1897 году Гастингсом Гилфордом . [74] Состояние было позже названо синдромом прогерии Хатчинсона-Гилфорда. Ученые интересуются прогерией отчасти потому, что она может дать подсказки о нормальном процессе старения. [75] [64] [76]
Слово прогерия происходит от греческих слов pro (πρό) «прежде, преждевременно» и gēras (γῆρας) « старость ». [77]
Янь Хуэй , ученик Конфуция , быстро старел и умер в молодом возрасте, выглядя как старик к концу 20-х годов. Он может быть одним из самых ранних потенциальных примеров прогерии в истории. [78] [ неудачная проверка ] В 1987 году пятнадцатилетний Микки Хейс , у которого была прогерия, появился вместе с Джеком Эламом в документальном фильме «Я не урод» . [79] Элам и Хейс впервые встретились во время съемок фильма 1986 года «Встреча с Авророй» , [80] в котором Хейс играл инопланетянина. Завязавшаяся дружба продолжалась до самой смерти Хейса в 1992 году, в свой 20-й день рождения. Элам сказал: «Знаешь, я встречал много людей, но я никогда не встречал никого, кто был бы рядом со мной, как Микки». [ Эта цитата нуждается в цитате ]
Гарольд Кушнер , который, помимо прочего, написал книгу « Когда плохие вещи случаются с хорошими людьми» , имел сына Аарона, который умер в возрасте 14 лет в 1977 году от прогерии. [81] Маргарет Кейси, 29-летняя женщина с прогерией, которая тогда считалась старейшей из выживших после болезни преждевременного старения, умерла в воскресенье, 26 мая 1985 года. Кейси, внештатный художник, была госпитализирована в больницу Йель-Нью-Хейвен ночью 25 мая с респираторными проблемами, которые стали причиной ее смерти. [82] Сэм Бернс был американским активистом с этим заболеванием. Он стал героем документального фильма HBO « Жизнь по версии Сэма ». Бернс также выступил с докладом на TEDx под названием «Моя философия счастливой жизни» 13 декабря 2013 года. [83]
Хейли Окинес была английской пациенткой с прогерией, которая распространяла информацию об этом заболевании. [84] Леон Бота , южноафриканский художник и диджей, известный, помимо прочего, своей работой с хип-хоп-дуэтом Die Antwoord , жил с прогерией. [85] Он умер в 2011 году в возрасте 26 лет. Тиффани Ведекинд из Колумбуса, штат Огайо, считается старейшей из выживших с прогерией, ей было 44 года по состоянию на сентябрь 2022 года. [86] Александра Пераут — каталонская девочка с прогерией; она вдохновила на написание книги Una nena entre vint milions («Девушка на 20 миллионов»), детской книги, призванной объяснить прогерию молодежи. [87] [88] Адалия Роуз Уильямс, родившаяся 10 декабря 2006 года, была американской девочкой с прогерией, которая была известным ютубером и влогером, которая делилась своей повседневной жизнью в социальных сетях. Она умерла 12 января 2022 года в возрасте 15 лет. [89]
Эми Фуз, родившаяся 12 сентября 1969 года, была американской девочкой с прогерией, которая умерла в возрасте 16 лет 19 декабря 1985 года. [90] Сестра американского автомобильного дизайнера, художника и телезвезды Чипа Фуза , который основал фонд ее имени под названием Amy's Depot. [91] Фонд исследований прогерии раз в несколько лет вручает премию Эми в честь Эми. [92]
Сэмми Бассо , родился 1 декабря 1995 года, был итальянским биологом, активистом и писателем, который изучал прогерию и проводил кампании по повышению осведомленности об этом заболевании, умер в возрасте 28 лет 5 октября 2024 года. На момент смерти он был самым долгоживущим человеком, пережившим это заболевание. [93] [94]
Г-н ДЖОНАТАН ХАТЧИНСОН представил статью о случае врожденного отсутствия волос с атрофическим состоянием кожи и ее придатков у мальчика, мать которого была почти полностью лысой из-за гнездной алопеции с шестилетнего возраста. В этой статье описывается случай мальчика трех с половиной лет, который имел очень сморщенный «старческий» вид.
{{cite web}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )