Фогель, Мотульски - Генетика человека - 2 (947312), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Другой подход к изучению природы ферментативного блока заключается в определении концевых остатков полисахаридных цепей, которые накапливаются при заболевании. Например, было показано, что при синдроме Хантера концевой остаток накапливающегося дерматансульфата представляет собой сульфатированный остаток идуроновой кислоты. Это хорошо согласовывалось с предположением о дефекте сульфатазы, на что указывали опыты с искусственным субстратом. Был сделан вывод, что в норме гликозамнногликаны расщепляются поэтапно и этот процесс 4. Действие генов Зб останавливается, если отсутствует фермент, ответственный за очередной этап.
Последовательность моносахаридных остатков в цепи варьирует; такой характер расщепления делает объяснимым тот факт, что накапливающиеся прн этих заболеваниях полисахаридные цепи имеют разную длину. Эти же методы использовали для изучения дефектов других ферментов. Во всех случаях концевые остатки содержали связь, для которой не было соответствующего фермента. Природа ферментативных дефектов позволила объяснить и другое свойство накапливающегося материала: единичное нарушение приводит к накоплению химически неидентичных молекул. Например, у больных с синдромом Хурлера накапливается как дерматансульфат, так н гепарансульфат.
Оба соединения содержат остатки а-1 идуроновой кислоты. Поэтому дефект фермента, который строго специфичен в отношении этого остатка, вызывает накопление обоих типов содержащих его полисахаридов. Обобщенные результаты ряда исследований представлены для хондроитина и дерматансульфата на рис. 4,! 1, а для гепарансульфата и кератансульфата на рис.
4.12. Указаны ферменты, для которых установлены генетические дефекты, перечисленные в табл. 4.7. Нарушения ферментов и генетически» гетерогенность. В разд. 3.3.5 на примере мышечной дистрофии продемонстрирован анализ генетической гетерогенности с использованием генетических данных (различных типов наследования), а также клинических данных (возраст начала заболевания, характер проявления, тяжесть симптомов н др.).
При изучении мукополисахаридозов такой анализ продемонстрировал выраженную межсемейную вариабельность всех этих показателей, между тем внутри каждой семьи проявления были обычно сходными. Поэтому казалось логичным выделить различные генетические типы, что и было сделано еще до исследования ферментативных нарушений. Интересно, как эта классификация, основанная на косвенных данных по изучению фено- типа, согласуется с прямыми данными, полученными прн анализе ферментатнвных нарушений? В целом соответствие оказалось вполне удовлетворительным (табл.
4.5 и 4.7). Однако имеются два исключения. 1. Согласно клиническим данным, синдром Санфилиппо следует рассматривать как единое заболевание. Было показано, однако, что он может быть обусловлен четырьмя различными ферментативными дефектами. Такая ситуация характерна для многих дефектов метаболизма. Нарушения различных реакций одного и того же пути часто приводят к одинаковой клинической картине.
Например, различные дефекты гликолиза вызывают несфероцитарную гемолитическую анемию (разд. 4.2.2.2). 2. С другой стороны, синдромы Хурлера и Шайе сильно различаются: последний протекает значительно легче. Тем не менее оказалось, что в основе обоих заболеваний нарушение одного и того же фермента. Как обьяснить этот факт? Весьма возможно, что данный фермент состоит из нескольких полнпептидных цепей.
Мутации, вызывающие синдромы Хурлера и Шайе, могут затрагивать различные цепи и детерминировать разный уровень остаточной активности фермента. До сих пор, однако, не найдено никаких различий в остаточной активности а-1.-идуронидазы в фибробластах больных с синдромами Хурлера и Шайе. Можно предположить и другие механизмы, исходя, например, из результатов генетического анализа гемоглобинов (разд.
4.3). Изучение генетической гетерогениости мукополисахаридозов еще не проводилось. Однако нет оснований предполагать, что в этом случае различия между мутациями окажутся менее явными, чем те, которые обнаружены для О6РР. Мутантные аллелн, которые несет данный, конкретный больной, страдающий аутосомно-рецессивным заболеванием, могут оказаться идентичными. Так бывает, если родители являются родственниками, например двоюродными, илн в генетически изолированных популяциях (разд. 6.4.1).
Однако в большинстве других случаев мутации, обнаруживаемые у больного, 4. Действие генов 37 имеют различное происхождение, и поэтому маловероятно, что они идентичны. Если термин «гомозигота» использовать строго дця обозначения индивидов с абсолютно идентичными мутациями, многих илн даже болыпинство больных рецессивными заболеваниями следует признать негомозиготными. Их можно назвать «составными гетерозиготами» (рнс.
3.12). Описан ряд случаев, по клиническим проявлениям промежуточных между синдромами Хурлера и Шайе [1312). Было показано, что в фибробластах отсутствует корректирующий фактор Хурлера. Некоторые нз таких больных действительно могли быть сос~авными гетерозитотами с аллелями Хурлера и Шайе. Однако по меньшей мере в четырех случаях родители больных были родственниками.
Возможно существование и третьего аллеля с промежуточным фенотипическим проявлением, поскольку в семьях, где происходит сегрегация двух различных аллелей, заболевание нельзя объяснить последствиями близкородственных браков. Дифференциальная диагностика и лечение м> кацалисахаридозов. Если на основании клинических данных подозревается мукополисахаридоз, предпола! аемый Рве, 4П1, 4П2. Помимо мУ«оцолисахаРидозов, рассмотренных в тексте, известны и другие дефекты.
приводящие к муколипидозам (болезнь За«цхоффа; гацглиозилоз М П), (По Кгевве е! а)., Кйа %«сйеввсЬг, р. 870)71, 1981). Рве. 4П1. А. Схематическое изобРажение стРУк- гуры и катаболизма хонлроитвцсульфата. Последа»ательцое расщепление начинается с невоссгававливающего конца (слева). Названия боле»- пей, обусловленных лагерей активности ферментов, приведены в скобках. ИСОА, ~люкуроцов«я кислота; ба)ХАс, Х-ацетилгаяактозамиц; 8, 8О,Н. Б. Схематическое изображение структуры а катаболизма дерматацсульфача.
Детали см. ца рис. 4.11. А. !ЖА, идуроновая кислота. Рве. 4.12. А. Схемагическое изображение структуры и к«табо»изма гепарацсульфата. Детали см. на рис. 4.11. А. О!сХ, глюкозаывц; ИсХАс, Х-ацетияглюкозаыив, !д!)А, идуроновая кислота. Б Схематическое изображение структуры и катаболцзыа к«рата«сульфата. Детали см. ва рис. 4.1!. А. Оа), галактоза; П!сХАс, Х-ацстилглюкозамиа. диагноз должен быль подтвержден обнаружением в моче избыточных сульфатированных гликозаминогликанов. Для этого в настоящее время разработаны соответствующие методы [! 312). Окончательный диагноз, однако, требует выявления дефектного фермента в культуре фибробластов, в лейкоцитах нли, в случае некоторых ферментов, в сыворотке [1029). Если ген экспрессируется в клетках амниотической жидкости, возможна и пренатальная диагностика (разд.
9.1.1). В этом случае либо измеряют накопление радиоактивных гликозаминогликанов, либо определяют природу дефекта фермента. Однако, поскольку количество амниотических клеток, которые удается культивировать, ограниченно, оказывается возможным определить активность лишь нескольких ферментов. Вот почему пренатальной диагностике должно предшествовать скрупулезное энзимологическое исследование больного сибов. Такой предварительный анализ позволяет измерять в клетках амниотической жидкости активность только того фермента, который оказывается дефектным у это~о сибса, Известно, что при определенных обстоятельствах ферменты могут поглощаться дефектными клетками, что приводит к коррекции дефекта.
Этот факт свидетельствует о возможности ферментной терапии. Однако до сих пор не удавалось получить достаточно очищенных ферментов, а переливания больших количеств лейкоцитов или сыворотки приводили лишь к незначительному улучшению, в большинстве же случаев результаты были сомнительными. Поглощение клеткой лизосомного фермента являегся высокоспецифичным процессом, в котором участвует определенный маркерный участок, распознаваемый в полипептидной молекуле фермента; он мо:кет быть разным для разных тканей [1240), Тем не менее этот подход представляется многообещающим. Дефект маркера для распознавания лизасамных гидр«лаз [1242].
В 1967 г. Де Марс и Лерой обнаружили «странные» клетки в культуре фибробластов кожи, взятых у 38 4 Действие генов Фермент на сннтазируатся Эндоппазматитескии ретим и ап Гольд узыре ранспо ируемыи е пиза. сому рек тиру плазм аеск ембр Спите Добаапен маркера дпн раси налепил Дефа ная лизоаа ма без армс Нармань. ная лизосом брат тло Обрат паапа брати яоша роисха енсира. ях ° 1 йй Я' бек РетиРоазнныи мф ваннан пнзосома с ° йй Фермент без маркера Г м, Ферментом из бй дпп Рас аз ааан * Добаапеинь ннорма ь и мапьнои клетки а среду нормаль ныи Фермент 1-клетка клатка прн синдроме хурпера + нормальный Фермент Фермент Нормальная клетка больного с предполагаемым синдромом Хурлера Эти клетки имели плотные включения, выявляемые с помощью фазовоконтрастной микроскопии и содержащие кислую фосфатазу Заболевание назвали 1-клеточной болезнью (от английского зпс1цяюп — включение) По клиническому проявлению она напоминает синдром Хурлера, но протекает тяжелее и наследуется как аутосомно-рецессивный признак Оказалось, что фибробласты таких больных дефектны по 1)-гексозамннидазе, арилсульфатазе А, 1)-глюкуронидазе, в то же время в культуральной жидкости перечисленные ферменты присутствуют в повышенной концентрации Чтобы объяснить этот факт, было высказано предположение, что фибробласты больных имеют дефектную клеточную мембрану, однако впоследствии оказалось, что зп Рз1го лнзосомы клеток больных поглощают и накапливают нормальные ферменты с нормальной скоростью В то же время гидролазы из 1-клеток не поглощаются нормальными клетками Следовательно, изменены сами молекулы этих ферментов Было установлено, что они лишены маркера, необходимого для распознавания при эндоцитозе, т е Рве.
4ЛЗ. Схематическое изображение цикла секреция и обратного цоглощсвия гидролитнчссхих ферментов лизосом нормальными и мутантнымв клетками, растущими в культуре Специфические рсттсцторные белки, расположснныс ва поверхности цлазматичсской мембраны всех трех клеток, позволяют вм пот чощать н транспортироватьь в лязосомы гидролитичсские ферменты маниозо-6-фосфата В норме остатки маннозо-6-фосфата присоединяются к ферменту после завершения его синтеза Они служат сигналом, позволяющим ферменту связываться с редептором маннозо-б-фосфата, который обеспечивает транспорт лизосомных ферментов в лизосомы, где происходит нх активация В результате нарушения какого-то фермента, участвующего в процессинге лизосомных ферментов, большинство их при 1-клеточной болезни лишены маннозо-6-фосфата Это приводит к тому, что ферменты нз клеток секретируются в плазму, а не транспортируются по рецептор-зависимому пути в лизосомы (рис 4 13) Множественные клинические симптомы 1-клеточной болезни можно объяснить одним дефектом процессинга, при котором нарушается присоединение к ферментам маркера — маннозо-6-фосфата Поскольку участок узнавания является общим для ряда ферментов, 1-клеточная болезнь служит примером патологического состояния, при котором дефект одного гена приводит к недостаточности нескольких ферментов Подобные множественные эффекты могут иметь и другие причины Клетки цри синдроме Хурлсра цс способны синтезировать ц-Ь-идуронядазу олияхо этот дсфся г можно скомпсисировмь добавлением фермента х среде В случае 1-клеточной болезни првсут стяуют вса ферменты, однако оци лишены маркера, необходимого лля их распознавания при цоглошсцви и транспорте л лизосомы 4 йействие генов 39 О С вЂ” ОН и НЗН С Н НЗС С НЗ О С вЂ” О Э НЗН -С вЂ” Н с-н 2 С -Н НЗС СН, Пейцнн О С ОЕ н НЗН С Н 1 С Н С НЗ Изолвйцнн Валин Лекции с Ке оизокалронован кислоте с.Кето 3 метилизовалеРианоеан кислота с Кетоизовалерианован кислота ,~ Фй Фермент Фермент Изомаслннан кисло~а Изовалерианован кисло а с иетилмаслннан кислота 4.2.2.4 Одновременные нарушения нескольких ферментов До сих пор во всех случаях — будь то механизм выработки энергии в эритроцнтах или катаболизм гликозаминогликанов-рассматривались примеры, при которых одна мутация приводила к изменению или недостаточности единственного фермента.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
