Врожденная слабость в мышцах, которая прогрессирует с развитием организма, в медицине получила название «миодистрофия Дюшенна». Эта болезнь встречается исключительно у лиц мужского пола. Понимание природы патологии позволяет облегчить ее течение и помочь детям справиться с начальными проявлениями.
Характеристика недуга
Мышечная дистрофия Дюшенна — это генетическая патология, обусловленная нарушением структуры мышечных волокон. Постепенно они распадаются, а человек утрачивает способность к передвижению. Заболевание проявляет себя уже в грудном возрасте. Сначала возникают мышечные нарушения, затем присоединяются скелетные деформации. Клиническая картина дополняется эндокринными и умственными расстройствами.
Впервые миодистрофия была описана в 1861 году французским невропатологом, именем которого была позднее названа. Она диагностируется довольно часто: 1 случай на 3500 новорожденных малышей. Радикального способа лечения не существует. Предлагаемая врачами терапия носит исключительно симптоматический характер. Больные с этим диагнозом редко переживают рубеж в 30 лет.
Основные причины
Мышечная дистрофия является следствием отклонения в генетическом коде ДНК. Мутация возникает в расположенном в Х-хромосоме гене. Один из его участков отвечает за выработку особого белка — дистрофина. Это вещество на микроскопическом уровне составляет базис мышечных волокон и выполняет несколько функций:
- поддержание клеточного скелета;
- обеспечение способности мышечных волокон к сокращению и расслаблению.
При этом заболевании дистрофин отсутствует или плохо синтезируется. Уровень «нормального» белка не превышает отметки в 3 %. Такая мутация приводит к разрушению волокон в мышцах. Они постепенно перерождаются, замещаются жировой и соединительной тканью. Как следствие, человек утрачивает способность к передвижению.
Какой имеет мышечная дистрофия Дюшенна тип наследования? Заболевание передается по рецессивному признаку. В организме человека все гены парные. Чтобы при наследственном недуге появились патологические нарушения, генетический дефект должен возникнуть в одной хромосоме или в аналогичных участках обеих. Во втором случае речь идет о рецессивном типе наследования.
Если генетический дефект диагностируется только в одной хромосоме, но болезнь при этом прогрессирует, говорят о доминантном признаке передачи. Рецессивный тип возможен при одномоментном поражении одинаковых ДНК-структур. Когда вторая хромосома абсолютно «здорова», патология не развивается. Поэтому дистрофия диагностируется только у лиц мужского пола. У них в генетическом наборе присутствует одна Х-хромосома, а вторая (У) — парная.
Что наука говорит о представительницах прекрасного пола? Мышечная дистрофия Дюшенна у девочек диагностируется редко. Для этого в генотипе должны совпасть две патологические Х-хромосомы, что маловероятно. Девочки могут выступать только носителями недуга и передавать его сыновьям.
Общая клиническая картина
Заболевание откладывает свой отпечаток на нервно-мышечную систему. Его проявления можно наблюдать у детей в возрасте 2-3 лет. Родители начинают замечать, что малыш отстает в физическом развитии от сверстников. Патологический процесс быстро прогрессирует и распространяется уже на нижние конечности. Затем он переходит на другие участки мускулатуры.
Повреждение мышечного корсета и чрезмерные нагрузки приводят к искривлению конечностей. У больных детей также наблюдаются изменения в функционировании сердца, задержка умственного развития.
Все патологические проявления недуга можно разделить на несколько групп:
- поражение скелетной мускулатуры;
- сбои в работе сердца;
- деформация скелета;
- умственные расстройства;
- эндокринные нарушения.
Рассмотрим клинические проявления каждой из групп более подробно.
Поражение скелетной мускулатуры
Дети появляются на свет без серьезных проблем со здоровьем. Однако уже через несколько месяцев их двигательное развитие начинает отставать. Такие малыши менее активные. Врачи и родители еще не замечают явных отклонений, списывая все на особенности темперамента.
Начальные симптомы заболевания возникают после первых шагов. Дети с дистрофией Дюшенна постоянно падают и передвигаются на носочках. Если большинство сверстников уже уверенно стоит на ногах, они упорно продолжают испытывать трудности с передвижением.
Следующим этапом проявления недуга является период, когда малыши обретают способность к разговору. Они начинают жаловаться родителям на слабость и быструю утомляемость. Прыжки на детской площадке, бег, лазанье по турникам — все эти виды активности не приносят им удовольствия.
Какие еще имеет мышечная дистрофия Дюшенна симптомы? Нарушение Говерса считается своеобразным проявлением заболевания. При каждой попытке встать с пола ребенок пользуется руками, чтобы помочь таким образом слабым мышцам ног. С этой целью он опирается конечностями на себя, перебирая ими по всему телу.
Постепенное прогрессирование недуга приводит к тому, что больные дети к 10-12 годам утрачивают навык самостоятельно передвигаться. Большинство из них нуждается в инвалидном кресле. Способность держать тело в вертикальном положении сохраняется только до 16 лет.
Деформации скелета
К данной группе относятся сопутствующие мышечным нарушениям симптомы. Мышечная дистрофия Дюшенна проявляется усилением поясничного изгиба, что дополняется искривлением грудного отдела позвоночника и сутулостью. У многих малышей меняется форма стопы. С течением времени развивается выраженный остеопороз. Перечисленные симптомы еще больше усугубляют клиническую картину, способствуют ухудшению двигательных нарушений.
Сбои в работе сердца
Прогрессирующая мышечная дистрофия обязательно сопровождается поражением сердечной мышцы. Как правило, развивается кардиомиопатия. Клинически она проявляет себя перепадами давления, нарушением сердечного ритма. Границы главной мышцы организма увеличиваются, но при этом ее функциональные возможности резко сокращаются. В результате возникает сердечная недостаточность.
Сочетание перечисленных пороков с дыхательной дисфункцией часто становится причиной летальной исхода.
Умственные расстройства
Данный симптом считается необязательным, но возможным. Его появление может быть обусловлено дефицитом одной из разновидностей дистрофина — аподистрофина, который содержится в головном мозге. При этом слабые мышцы и выраженность умственных нарушений не взаимосвязаны. Невозможность ребенком посещать детский сад и школу только усиливает когнитивные расстройства.
Эндокринные нарушения
Различного рода эндокринные нарушения диагностируются у 30-50 % больных. Они могут быть выражены в форме ожирения или недоразвития половых органов. Избыточные отложения чаще всего наблюдаются в области молочных желез, плечевого пояса и ягодиц. Больные с дистрофией Дюшенна, как правило, имеют низкий рост.
Медицинское обследование
Диагностика миодистрофии Дюшенна базируется на нескольких видах исследований, главным из которых является ДНК-тест. Выявление дефекта у Х-хромосомы на участке, отвечающем за синтез дистрофина, считается окончательным подтверждением диагноза.
Среди других методов диагностики сегодня применяют:
- КФК (определение активности креатинфосфокиназы). Этот фермент является прямым отражением гибели мышечных волокон. У детей с дистрофией Дюшенна его показатель превышает норму в сотни раз.
- Электромиография.
- Дыхательные пробы, ЭКГ, УЗИ сердца. Позволяют выявить отклонения в работе других систем органов.
- Биопсия мышц. С помощью этого метода определяется содержание дистрофина в организме.
Прогрессирующая мышечная дистрофия у ребенка означает, что в генотипе матери присутствует патологическая Х-хромосома. Лишь в единичных случаях женщина оказывается полностью здоровой. Наличие дефектного гена представляет угрозу для последующих беременностей. Поэтому таким семьям рекомендуется посетить генетика.
При наступлении повторной беременности семейной паре предлагают так называемую пренатальную диагностику. Она подразумевает под собой исследование генотипа ребенка еще в утробе. Такое исследование позволяет исключить риск наследственных заболеваний, в число которых входит мышечная дистрофия Дюшенна.
Пренатальная диагностика основывается на использовании клеточного материала. Его получают посредством различных процедур: биопсия хориона, амниоцентез и др. Перечисленные манипуляции несут определенный риск для плода, но с их помощью можно со 100%-й гарантией диагностировать генетическое заболевание.
Медикаментозное лечение
Мышечная дистрофия Дюшенна является неизлечимым заболеванием. Но пациенты с таким диагнозом не должны оставаться прикованными к постели. Чтобы помочь ребенку продлить период двигательной активности, современная медицина предлагает несколько способов.
Из лекарственных препаратов с этой целью больным назначают стероиды и бета-адреномиметики. Применение последних («Альбутерол», «Формотерол») не имеет достоверного признания. Поэтому говорить об их эффективности сегодня не приходится. Такие препараты используются исключительно в качестве экспериментального лечения.
Основу терапии составляют стероиды. Регулярное их применение позволяет на некоторое время восполнять мышечную силу. Врачи предполагают, что такие препараты могут затормозить прогрессирование недуга, а также предупредить возникновение сколиоза. Однако возможности стероидов ограничены. Мышечная дистрофия Дюшенна в любом случае продолжит развиваться.
Дополнительно пациентам назначают сердечные средства. Это прежде всего ингибиторы АТФ, антиаритмические и метаболические медикаменты. Они позволяют противостоять кардиологическим аспектам болезни.
Физиотерапия и ортопедическая помощь
Немедикаментозная терапия предполагает назначение физиопроцедур и ортопедическую помощь. В первом случае речь идет о различных техниках массажа и плавании. Физиотерапевтическое воздействие помогает дольше сохранять подвижность и гибкость суставов. Умеренная активность благоприятно воздействует на течение болезни. С другой стороны, бездействие и постельный режим могут лишь усугубить клиническую картину. Поэтому врачи рекомендуют как можно дольше поддерживать физическую активность.
Ортопедическая помощь является важной составляющей терапии для пациентов с диагнозом «мышечная дистрофия Дюшенна». Лечение лекарственными средствами вкупе со специальными приспособлениями позволяет существенно облегчить им жизнь. Их перечень весьма разнообразен: различные вертикализаторы, приспособления для самостоятельного принятия удобного положения, инвалидные коляски с электрическим приводом, корсеты для позвоночника, шины для ног и многое другое.
Прогноз для больных
Миодистрофия Дюшенна — это серьезное генетическое заболевание, первые признаки которого обнаруживаются у детей первых месяцев жизни. Сначала мальчики испытывают трудности при ходьбе, затем не могут элементарно встать с пола. Медикаментозное лечение стероидами существенно меняет течение патологического процесса. Препараты помогают на некоторое время восстановить мышечную силу.
Спрогнозировать, когда именно пациент начнет пользоваться инвалидным креслом, достаточно трудно. Обычно потребность в этом устройстве появляется в возрасте 8-11 лет. С дальнейшим развитием мышечной слабости больному становится трудно сохранять положение тела, могут возникнуть осложнения.
Какой при диагнозе «мышечная дистрофия Дюшенна» прогноз дают врачи? Заболевание может существенно сократить продолжительность жизни. Однако в настоящее время большинство юношей достигает взрослой жизни, но при условии качественной медицинской и физиотерапевтической помощи.
Однако женщины являются носительницами дефектного гена, который провоцирует развитие симптомов. Первые проявления болезни могут быть замечены в возрасте от 2 до 5 лет, однако проявлений расстройства может не быть вплоть до 10 лет. Дети, которые больны миопатией, чаще падают и тяжелее поднимаются по сравнению со здоровыми сверстниками. При попытке встать ребенок сначала поднимается на четвереньки, затем , опираясь руками и . К 8-10 годам у пациента могут начаться проблемы с походкой. Болезнь начинает прогрессировать и примерно к 10-12 годам мальчик может утратить способность передвигаться .
В результате генетического расстройства формируется сколиоз, наблюдаются повреждения сердечного миокарда, что становится заметно на ЭКГ. В среднем больные миопатией Дюшена погибают в возрасте 20 лет, однако существуют случаи, когда пациенты доживают до 25-30 лет. Причиной смерти становится сердечная и легочная недостаточность в результате мышечной атрофии.
Лечение
Заболевание диагностируется путем анализа ДНК. Также можно обнаружить миопатию, исследовав состав мышечной ткани пациента на наличие дистрофина. Второй метод чаще используется для подтверждения диагноза, а первый дает возможность установить факт наличия конкретной формы болезни.
Препаратов для лечения миопатии Дюшена не существует. На сегодняшний день разрабатываются лекарства, позволяющие снизить скорость развития заболевания. Консервативное лечение направлено на контроль появляющихся в процессе симптомов с целью улучшить качество жизни. Как правило, стандартная терапия включает в себя назначение кортикостероидных лекарств («Преднизолон» или «Дефлазакорт»), которые позволяют увеличить энергию и силу пациента, а также уменьшить интенсивность симптомов.
Некоторые исследования показали, что мышечную силу у пациентов можно увеличить при помощи бета-2 агонистов («Сальметерол», «Формотерол»), однако данные препараты не замедляют течение болезни. Физическая активность (например, плавание) делают прогрессирование заболевание более плавным, а постельный режим, наоборот, ухудшает состояние больного.
Терапия через физические упражнения помогает сохранить мышечную функцию, а ортопедические устройства (например, шины, трости или инвалидные кресла) помогают улучшить качество жизни и дать возможность пациенту самому себя обслуживать. На последних стадиях болезни важна дыхательная поддержка пациента в условиях стационара при помощи специальных вспомогательных приборов.
Мышечная дистрофия, или миопатия Дюшенна , — тяжелая наследственная патология, которая постоянно прогрессирует. Замедлить мышечное разрушение практически невозможно.
Связано это с врожденными изменениями. Впервые о миопатии Дюшенна заговорили в середине XIX века. Обнаружил эту патологию французский невролог. В тот момент был известен один тип течения болезни, через некоторое время выделили еще несколько способов развития состояния.
Этот тип болезни сильно похож на миодистрофию Беккера , но в то же время отличается от него сложностью и внешними признаками.
Миодистрофия Дюшенна обнаруживает у 1 ребенка из 4000. Этот тип патологии относится к самым распространенным мышечным дистрофиям, относится к врожденным заболеваниям.
Одному из генов в структуре генома человека присвоили имя невролога, в честь которого и было названо отклонение. На мышечную дистрофию Дюшенна могут влиять разные факторы:
- кровосмешение;
- предрасположенность генетического характера, например, при наличии миопатии Дюшенна у кого-либо из родни;
- неправильный синтез мышечных волокон, ускоренное распространение и замещение жировой прослойкой, соединительными волокнами;
- наследственные формы синдрома Дюшенна, чаще всего переходящие от матери;
- мутация генома при формировании во время беременности;
- аномалии в хромосомных структурах неясного происхождения;
- сильные нарушения в развитии дистрофина;
- патологические изменения биохимии в крови.
Также миопатия Дюшенна формируется при заболеваниях соединительной ткани, не связанных напрямую с генетическими отклонениями.
Характеристика наследственной патологии
Генетическая природа заболевания была сразу же доказана после обнаружения синдрома в 1868 году. Эта патология почти идентична с миодистрофией Беккера, то есть, обладает теми же генетическими предпосылками для формирования.
Однако миодистрофия Беккера отличается иными симптомами. Для болезни характерны следующие особенности:
- диагностируется у мальчиков до 5 лет;
- прогрессирует стремительно;
- у девочек никогда не обнаруживается;
- атрофия мышц обладает ступенчатым развитием – сначала страдает тазовый пояс;
- затем вовлекаются мышцы ног;
- после этого миопатия Дюшенна поражает мышцы спины, плеч;
- завершается прогрессирующая мышечная дистрофия Дюшенна поражением рук;
- специфический признак нарушения – деформация позвоночника, чаще встречающаяся в форме кифоза или лордоза;
- миодистрофия Дюшенна почти всегда сопровождается повреждениями грудины и стоп, они становятся неправильной формы, сильно меняют тело человека;
- при патологии, в отличие от миодистрофии Беккера, появляется повреждение левого сердечного желудочка, аритмия и кардиопатия;
- примерно у 30% пациентов развивается олигофрения.
Мышечная дистрофия Дюшенна никогда не протекает в легкой степени , всегда имеет крайне неблагоприятный прогноз. Развивается быстро, возможность ходить пациент утрачивает уже к 12 годам. При мышечной дистрофии Дюшенна смерть наступает из-за инфекции бронхов или легких, после остановки сердца.
Симптомы нарушения
Первые признаки миопатии Дюшенна встречаются уже в возрасте 1,5 лет. В редких случаях их не удается заметить до 5 лет. Проявляются признаки заболевания Дюшенна сначала в легкой степени. Их комбинация зависит от общего состояния здоровья:
- у ребенка возникает сильная неустойчивость, наблюдается неловкость в движении, он часто падает и очень медлителен;
- миопатия Дюшенна сопровождается тем, что во время ходьбы ребенок вихляет, постоянно спотыкается, в результате чего малыш боится вставать на ноги, возникает выраженная двигательная пассивность;
- со временем при мышечной дистрофии Дюшенна становится видна «утиная» походка с выпяченной вперед грудью и отведенными назад лопатками;
- если ребенок сидит или лежит, то принять стоячее положение при мышечной дистрофии Дюшенна становится сложно;
- при попытках принять стоячее положение, малыш словно встает на лесенку, поднимается вверх задом;
- возникает гипертрофия мышц, они заполняются жировой тканью;
- также миодистрофия Дюшенна захватывает работу сердца, в результате чего развиваются патологии и недостаточность;
- мышечная дистрофия Дюшенна часто сопровождается и другим признаком – появляются нарушения в биоптатах скелета;
- постепенно изменяется положение крупных суставов, начинается деформация стоп;
- миопатия Дюшенна в 100% случаев приводит к полной инвалидности пациента, ему требуется кресло;
- в 15 лет при мышечной дистрофии Дюшенна наступает глубокая инвалидизация, опасная остановкой сердца и хронические или постоянно рецидивирующие нарушения в легких.
На фоне мышечной дистрофии Дюшенна у маленького пациента развивается острая депрессия, которую дети с трудом переносят. Нередко причиной смертности при миодистрофии Беккера и Дюшенна становится суицид.
Диагностика заболевания
Мышечная дистрофия Дюшенна крайне тяжело поддается диагностики. Для этого привлекают комплекс методов. Первое, что нужно пройти при подозрении на миопатию Дюшенна, — это ЭКГ. Для подтверждения диагноза необходимо, чтобы анализ показал нарушения стенки левого желудочка.
Следующий этап – это определение уровня дистрофина, который не меняется в сторону обычной дистрофии. Также необходимо сдать кровь на биохимический анализ. Если есть миодистрофия Беккера или болезнь, названная в честь французского невролога, отмечается высокий уровень КФК.
Дополнительно нужно пройти ЭМГ, генодиагностику, а также биопсию мышц. Именно последний анализ позволяет установить болезнь с достаточно высокой точностью. Электромиография не уступает в эффективности с точки зрения постановки диагноза «мышечная дистрофия Дюшенна».
Тактика лечения заболевания
Чтобы лечение мышечной дистрофии Дюшенна было эффективным, нужно четко следовать намеченному плану после постановки диагноза. Излечению болезнь никогда не поддается полностью, но можно значительно облегчить жизнь пациента. Современная медицина способна замедлить миопатию Дюшенна следующими методами:
- Тактика при обнаружении болезни до 5 лет. Радикального лечения миодистрофии Дюшенна не требуется. Нужна генетическая консультация и постоянна поддержка родителей больного ребенка.
- Лечение миопатии Дюшенна до 8 лет. В этом случае нужна поддержка мышечных тканей. Врачи назначают глюкокортикостероиды для замедления прогресса болезни: «Преднизолон» или «Дефлазакорт».
- Терапия от 8 до 20 лет. В этом случае значительно ослабляются мышцы, мышечная дистрофия Дюшенна приводит ребенка к инвалидному креслу.
- Терапия от 20 лет. В этом случае препараты частично перестают действовать, прогрессируют заболевания дыхательных путей.
Миопатия Дюшенна требует постоянного приема некоторых групп витаминов (B, E) , а также кальция, гормонов анаболиков, калия и некоторые виды аминокислот. Обязательно при мышечной дистрофии Дюшенна назначают инъекции АТФ, «Ретаболила», глютаминовой кислоты.
Важно! Поддержать здоровье при мышечной дистрофии Дюшенна можно и другими методами – ЛФК и электрофорезом.
ЛФК проходят небольшими курсами с обязательным участием терапевта. Также врачи рекомендуют делать массаж. Для электрофореза при миопатии Дюшеннанеобходимо использовать такие вещества, как липаза, хлорид кальция, «Прозерин».
В тяжелых случаях всё лечение проводят в домашних условиях, если есть медицинские возможности для организации сложной терапии специальными приборами.
Обязательное условие для лечения миопатии Дюшенна – постоянное наблюдение у кардиолога. Также необходимо составить грамотное меню. При заболевании нужно есть много овощей, приготовленных на пару, фруктов, растительных жиров и нежирного мяса. Запрещено употребление алкоголя, кофеина и крепкого чая.
Последствия и осложнения
В 100% случаев миопатия Дюшенна сопровождается тяжелыми последствиями для организма и сильно укорачивает жизнь. Пациент всегда умирает от осложнений заболевания – остановки сердца или легочной инфекции.
Если мышечную дистрофию Дюшенна удалось обнаружить в раннем возрасте, есть шанс, что человек доживет до 30 лет. Но только при условии адекватной терапии и комплексного подхода. Среди осложнений миопатии Дюшена нередко выделяют остеопороз, поражения позвоночника и суставов, а также патологии пищеварительной системы.
Мышечная дистрофия Дюшенна – тяжелое генетическое расстройство, терапия которого не способна оградить человека от одного исхода – смерти. В некоторых случаях пациентам удается прожить больше 20 лет после постановки диагноза. В других случаях младенцы умирают в течение первого года жизни.
Мышечная дистрофия Дюшенна - тяжелейшее Х-связанное заболевание, эффективного лечения которого до сих пор нет. В одном из последних номеров Science вышли целых три статьи об успешном тестировании на мышиных моделях технологии CRISPR/Cas9 для лечения этой болезни. Может быть, у этого подхода есть шанс добраться и до клиник?
Дистрофин находится на внутриклеточной поверхности сарколеммы вдоль всей длины мышечных волокон и входит в состав дистрофин-ассоциированного гликопротеинового комплекса (ДАГК, DGC). Он связывается одним концом с F-актином цитоскелета, а другим - с β-дистрогликаном, что стабилизирует волокна во время сокращения. Ген дистрофина - один из самых длинных у человека.
Рисунок 1. Мутации в дистрофине - причина развития миодистрофии Дюшенна. а - Дистрофин связывается с актиновыми филаментами (часть цитоскелета) через домены N-ABD и ABD2) и с ДАГК через домены CR и CT. б - Кристаллическая структура N-ABD дистрофина. Зоны связывания с актином показаны желтым , четыре хорошо изученных мутации, вызывающих заболевание, - красным .
Излечивать мышечную дистрофию Дюшенна пока не умеют, а сегодняшняя терапия направлена на замедление прогрессирования болезни и лечение осложнений , . «Золотой стандарт» - это кортикостероиды, которые были предложены в качестве лечения еще несколько десятилетий назад. Однако их применение вызывает множество побочных эффектов.
Неудивительно, что многие группы генетиков и молекулярщиков занимаются разработкой пре- и постнатального лечения миодистрофии Дюшенна. Болезнь в основном изучают на различных линиях мышей. В одном из последних номеров Science опубликовали сразу три независимых работы по методам лечения мышечной дистрофии Дюшенна . Исследовательские группы возглавили Эрик Олсон (Eric Olson ) из Техасского университета , Эми Уаджерс (Amy Wagers ) из Гарвардского университета и Чарльз Герсбах (Charles Gersbach ) из Университета Дьюка . Все группы для восстановления функции мышц использовали методику пропуска экзонов, при которой один или несколько экзонов удаляются из мРНК (рис. 2). В таком случае белок получается короче, но всё же может выполнять свою поддерживающую и заякоривающую функции в мышечном волокне, а «досадное обстоятельство» - лишний стоп-кодон - тоже оказывается «пропущенным».
Рисунок 2. Пропуск экзонов в гене дистрофина при миодистрофии Дюшенна. а - У пациентов с МДД в гене DMD присутствуют мутации, нарушающие рамку считывания при синтезе белка. Например, при делеции экзона 50 появляется «внерамочная» мРНК, что приводит к синтезу усеченного нефункционального или нестабильного дистрофина (слева) . В одном из терапевтических подходов антисмысловой олигонуклеотид «маскирует» экзон 51, и он «пропускается» при сплайсинге , рамка считывания восстанавливается. В результате получается более короткий, но частично функциональный дистрофин (справа) . В новых работах «лишние» экзоны просто вырезают из генома с помощью CRISPR/Cas9. б - Мультиэкзонный пропуск в терапии МДД. Если осуществить пропуск экзонов 45–55, мутации которых встречаются примерно у 63% пациентов, то образовавшийся короткий дистрофин приведёт к трансформации стандартного МДД-фенотипа в бессимптомный или более мягкий МДБ-фенотип.
У стратегии удаления экзонов есть даже преимущества перед воссозданием полной длины гена: ее проще разработать, чем восстановить индивидуальные делеции каждого пациента .
Для вырезания «лишних» нуклеотидных последовательностей исследователи воспользовались технологией редактирования генома CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) / Cas9 (CRISPR-associated protein 9) , которую, между прочим, только что разрешили применить в опытах на эмбрионах одному лондонскому институту .
Подробнее про эту методику, позаимствованную у бактерий, можно почитать в статьях: «CRISPR-системы: иммунизация прокариот », «Мутагенная цепная реакция: редактирование геномов на грани фантастики » и «А не замахнуться ли нам на... изменение генома? » .
Конкурирующие лаборатории: кто первым воплотит технологию в терапию для человека?
Ученые трех лабораторий успешно применили технологию пропуска экзонов in vivo на стандартном объекте - мышах - и показали, что их метод помогает восстановить рамку считывания и частично восстановить синтез дистрофина. Поскольку даже невысокий его уровень (3–15% от нормального) приносит терапевтическую пользу, результаты работ можно назвать успешными.
Группа Эрика Олсона уже не в первый раз использует метод CRISPR/Cas9 в своих работах по мышечной дистрофии Дюшенна. В 2014 году ученые исправили мутацию в зародышевой линии мышей и предотвратили развитие болезни. Однако, поскольку пренатальное редактирование генома на человеческих эмбрионах (пока?) запрещено, исследователям пришлось придумать способ постнатального применения технологии.
В их последней работе для доставки необходимых для редактирования компонентов в ткани использовался аденоассоциированный вирус-9 (AAV9, adeno-associated virus-9) . Исследователи испытали несколько способов введения AAV9 в различные дни после рождения мышат. Во всех случаях экспрессия гена дистрофина в сердечной и скелетных мышцах восстановилась, но в разной степени. Более того, продукция белка увеличивалась с 3 до 12 недель после инъекций, а через 4 недели после инъекций улучшилась функция скелетных мышц. «Сейчас задача для исследователей из центра Уэллстоун заключается в том, чтобы перенести открытия с мышиной модели на пациентов с миодистрофией» , - говорит Прадип Маммен (Pradeep Mammen), содиректор центра Уэллстоун.
Группа Эми Уаджерс провела во многом похожий эксперимент . После множества подготовительных этапов работы по редактированию генома и пропуску экзона на клетках и животных их опыт тоже увенчался успехом: программируемые CRISPR-комплексы в составе аденоассоциированного вируса (AAV) были доставлены с помощью локального и системного введения к дифференцированным скелетным волокнам, кардиомиоцитам и сателлитным мышечным клеткам новорожденных и взрослых мышей. Если редактирование направлено только на мышечные волокна, то эффект со временем может сойти на нет. Однако, как отмечает Уаджерс, редактирование генов в сателлитных клетках может обеспечить гораздо более длительный результат. Оно способно привести к созданию пула регенеративных клеток, несущих отредактированный ген дистрофина, и в результате обычной репарации мышц отредактированный ген окажется и в мышечных волокнах.
Наконец, как все уже догадались, ученые под руководством Чарльза Герсбаха тоже обнаружили терапевтический эффект применения AAV-CRISPR/Cas9 в мышиной модели . Внутрибрюшинное введение вирусного вектора новорожденным мышам привело к восстановлению синтеза дистрофина в абдоминальных мышцах (мышцах живота), диафрагме и сердце через семь недель после инъекции. Как отмечают авторы, терапия сердечной и легочной мышц крайне важна, поскольку именно их отказ зачастую приводит к смерти пациентов с болезнью Дюшенна. Внутривенное введение AAV-векторов шестинедельным мышам тоже привело к значительному восстановлению продукции дистрофина в сердечной мышце. «Остается еще много работы по переделке [технологии] в терапию для человека и подтверждения ее безопасности , - говорит Герсбах. - Но результаты наших первых экспериментов уже весьма воодушевляющие» . Группа собирается оптимизировать систему доставки и оценивать эффективность и безопасность стратегии на более крупных животных (рис. 3). Какая же из трех лабораторий обгонит других и первой сможет провести испытания на человеке?
Терапия миодистрофии Дюшенна: старые и новые подходы
Другие исследования показывают, что восстановление нормального уровня синтеза оксида азота (NO) , который снижается у больных из-за нарушения активности NO-синтазы (nNOS), ослабляет воспаление, повышает активность собственных стволовых клеток и реконструирует морфологию и функции скелетных мышц .
Уже в фазе II клинических испытаний находится препарат Givinostat - ингибитор гистондеацетилаз , который замедляет прогрессирование болезни в мышиной модели.
Такой массированный экспериментальный удар по миодистрофии Дюшенна вселяет надежду. Станет ли технология CRISPR/Cas9 ведущей в разработке терапии, которую смогут принять на вооружение клиницисты? Возможно, не за горами и публикации похожих работ по другим заболеваниям, где нужно избавиться от мутаций в одном-единственном гене? Это мы узнаем из ближайших выпусков Science (а также других почетных журналов).
Литература
- van Putten M., Hulsker M., Nadarajah V.D., van Heiningen S.H., van Huizen E., van Iterson M. et al. (2012). The effects of low levels of dystrophin on mouse muscle function and pathology . PLoS One . 7 , e31937;
- Russo F.B., Cugola F.R., Fernandes I.R., Pignatari G.C., Beltrão-Braga P.C. (2015). Induced pluripotent stem cells for modeling neurological disorders . World J. Transplant. 5 , 209–221;
- Falzarano M.S., Scotton C., Passarelli C., Ferlini A. (2015). Duchenne muscular dystrophy: from diagnosis to therapy . Molecules . 20 , 18168–18184;
- Bushby K., Finkel R., Birnkrant D.J., Case L.E., Clemens P.R., Cripe L. et al. (2010).
Заболевание, которое называется мышечная дистрофия Дюшенна, является генетическим, передается по наследству только мальчикам и характеризуется изменениями строения волокон мышц.
Распад мышечных волокон, со временем, приводит к утрате способности передвижения.
Мышечная дистрофия проявляется у детей после года. Помимо патологий мышц у больных отмечаются процессы деформации скелета, появляется сердечная недостаточность и дыхательная, возможны нарушения в эндокринной системе и умственные отклонения.
Провоцирует данное заболевание мутация генов, также в большинстве случаев нарушения происходят в яйцеклетке матери и передаются по наследству сыну.
Когда и как начинает проявляться симптоматика при мышечной дистрофии Дюшена?
Первые проявления дистрофии становятся заметны у детей после года, когда малыш делает первые попытки к самостоятельному хождению. В таких случаях отмечается некоторое торможение двигательной активности: пытаясь встать ребенок начинает падать, ножки начинают путаться, малыш быстро устает.
Если ребенок с мышечной дистрофией сможет самостоятельно передвигаться, его походка будет походить на утиную, проблематично будет подниматься с колен и ходить по ступенькам.
В детском возрасте происходит увеличение мышц в размерах, это состояние очень схоже внешне с накаченной мускулатурой. В дельнейшем развитии заболевания, мышечная масса начинает уменьшаться.
Как правило, мышечная дистрофия начинается с нижних конечностей, распространяясь на малый таз, мышцы спины и рук.
На первых порах к ограниченной активности присоединяется понижение рефлексов сухожилий. Немного со временем начинается процесс деформации позвоночного столба, грудной клетки и стоп. Нарушается работа сердца, появляется гипертрофия левого желудочка. У некоторых больных возможны умственные отклонения, которые проявляются в виде олигофрении. В возрасте 12 – 14 лет, вследствие мышечной дистрофии Дюшенна, больные не в состоянии стать на ноги и поэтому перестают самостоятельно передвигаться. Спустя несколько лет начинается полная потеря двигательной активности. Большинство пациентов доживают лишь до тридцатилетнего возраста.
В более поздний период заболевания мышечная слабость начинается отражаться на системе дыхания и глотательных функциях. Смерть таких больных наступает вследствие попадания в организм бактерий или при недостаточном функционировании сердца и легких.
Методы диагностики заболевания
Главным методом исследования в диагностики мышечной дистрофии Дюшенна являетсяДНК-диагностика. Окончательная постановка диагноза основывается на результатах генетического теста (если в Х хромосоме обнаружен дефект на участке, отвечающем за синтез дистрофина).
К дополнительным способам диагностики относятся:
- Определение уровня активности фермента КФК: в детском возрасте показатели данного фермента сильно превышают норму, после пяти лет уровень КФК немного снижается. Креатинфосфокиназа (КФК) отражает распад мышечных волокон;
- Электромиография: с помощью данного метода подтверждается первичные процессы изменений мышц;
- Для определения количества дистрофина в мышцах, могут проводить биопсию, однако, данная процедура применяется редко.
С целью выявления нарушений со стороны сердца и легких назначают ЭКГ, УЗИ и дыхательные пробы.
Помощь при мышечной дистрофии
Прогрессирующая мышечная дистрофия лечению не поддается, единственная помощь при данном заболевании – это облегчить состояние и жизнь человеку.
С детского возраста, после постановки окончательного диагноза, назначаются сеансы психотерапии, которые значительно поспособствуют продолжительности активной жизни. Большое значение имеют физические упражнения, с их помощью суставы смогут длительный период времени оставаться подвижными. В некоторых случаях врач может назначить корсет или шины, это убережет ребенка от возникновения контрактур.
Также при мышечной дистрофии применяют медикаментозные препараты, к которым относятся стероиды (при постоянном использовании отмечается уменьшение мышечной слабости) и β-2-адреномиметики (в мышцах прибавляется силы, но тормозить данное заболевание такие средства не способны).
Для поддержания функций сердечно-сосудистой системы назначают препараты, соответственного действия, например, средства против аритмии, метаболические.
Пациентам с мышечной дистрофией Дюшена требуется постоянный контроль специалистами, так как преждевременная диагностика различных изменений внутренних органов поможет увеличить продолжительность жизни.
Прогнозы заболевания не утешительны, однако, в мире современной медицины ученые с успехом продвигаются в изучении болезни, и возможно, в скором времени жизнь таких пациентов станет легче и продолжительность ее увеличится.
