X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Введение

Заболевания, сопровождающиеся тяжелым поражением нервной системы, занимают особое место в патологии детского возраста, в значительной степени определяя медицинскую и социальную дезадаптацию детей. Среди причин, детерминирующих генез этих состояний, в последние годы выделяют группу митохондриальных болезней. Тяжелое прогрессирующее течение большинства этих состояний обусловливает высокую степень инвалидности больных и нередко приводит к их гибели . Митохондриальные энцефаломиопатии представляют собой обширную группу заболеваний, относящихся к особому классу наследственной патологии человека – митохондриальным болезням (митохондриальным цитопатиям). Митохондриальные болезни могут быть охарактеризованы как заболевания, обусловленные генетическими и структурно-биохимическими дефектами митохондрий и сопровождающиеся нарушением тканевого дыхания . При митохондриальных болезнях в связи с возникающим системным дефектом энергетического метаболизма поражаются в различной комбинации наиболее энергозависимые ткани и органы мишени (мозг, скелетные мышцы и миокард, поджелудочная железа, орган зрения, почки, печень)[3.c.346]. Особенностью функционирования митохондрий является наличие собственного митохондриального генома – кольцевой молекулы ДНК, расположенной внутри данной органеллы и состоящей из 16569 нуклеотидов. Митохондриальная ДНК (мтДНК) содержит 37 генов, кодирующих синтез 2 видов рибосомальной РНК, 22 видов транспортной РНК и 13 белков, входящих в состав I, III, IV и V комплексов дыхательной цепи митохондрий. Остальные пептиды дыхательной цепи и значительная часть других митохондриальных белков кодируются генами ядерной ДНК. Таким образом, в обеспечении многообразных биохимических функций митохондрий участвуют белки, кодируемые как ядерными, так и митохондриальными генами. В соответствии с вышеупомянутыми особенностями двойного генома митохондрий тип наследования митохондриальных болезней может быть различным. Поскольку мтДНК в организме имеет почти исключительно материнское происхождение, при передаче митохондриальной мутации потомству в родословной имеет место материнский тип наследования – болеют все дети больной матери. Если мутация происходит в ядерном гене, кодирующем синтез митохондриального белка, заболевание передается по классическим менделевским законам. Иногда мутация мтДНК (обычно – делеция) возникает de novo на ранней стадии онтогенеза, и тогда заболевание проявляется как спорадический случай. Для митохондриальных болезней, в том числе для основных форм митохондриальных энцефаломиопатий, характерен ряд универсальных диагностических тестов, позволяющих подтвердить факт митохондриальной дисфункции и нарушение энергетического метаболизма. К ним относятся: лактат-ацидоз – повышение уровня лактата и пирувата в крови и/или спинномозговой жидкости; феномен “рваных красных волокон” – выявление в мышечных биоптатах при специальном окрашивании миофибрилл со своеобразно измененными краями вследствие пролиферации митохондрий и формирования митохондриальных агломератов по периферии мышечного волокна; выявляемый при гистохимическом исследовании дефицит цитохром-С-оксидазы в мышечных волокнах; электронно-микроскопические признаки патологии митохондрий (аномалии формы и размеров, нарушение конфигурации крист , наличие паракристаллических включений и др.). В неврологии существует большое разнообразие фенотипов (форм) митохондриальных болезней, одни из которых специфичны исключительно для раннего детского возраста, а другие могут диагностироваться и у пациентов старших возрастных групп (вплоть до шестого и даже седьмого десятилетий жизни).[4.c.49]. Наиболее известными и относительно часто встречающимися на практике являются несколько форм митохондриальных энцефаломиопатий ,одна из которых – синдром MERRF

§ 1.Этиология

Миоклонус эпилепсия с “рваными красными волокнами”, или синдром MERRF (Myoclonic Epilepsy with Ragged Red Fibers), относится к митохондриальным энцефаломиопатиям – гетерогенной группе заболеваний, обусловленных генетическими, структурными и биохимическими дефектами митохондрий с нарушениями тканевого дыхания .[7.c.352].Развитие синдрома MERRF этиологически связано с точечными мутациями митохондриальной ДНК в виде замены аденина на гуанин в положении 8344 (наиболее час тая мутация) или тимина на цитозин в положении 8356, описаны также и другие, более редкие варианты. Патогенез связан с нарушением синтеза белка, в первую очередь это касается субъединиц цитохромоксидазы. Возраст дебюта синдрома MERRF вариабелен – от 3 до 63 лет. Экстракардиальными симптомами, доминирующими в клинической картине, являются миоклонус-эпилепсия, атаксия, деменция, потеря слуха и мышечная слабость. При компьютерной томографии могут выявляться множественные церебральные инфаркты.[10, c 22-30]. Исследована также роль таурина, он представляет собой обильную β-аминокислоту, которая концентрируется в митохондриях, где она участвует в конъюгации тРНК для лейцина, лизина, глутамата и глутамина. Образование 5-тауринометилуридин-тРНК усиливает взаимодействие антикодона с кодоном, тем самым способствуя расшифровке нескольких кодонов, в том числе для AAG, UUG, CAG и GAG. Предотвращая эти серии событий, дефицит таурина, по-видимому, уменьшает образование 5-тауриномметилуридина и вызывает неэффективное декодирование митохондриальных кодонов лейцина, лизина, глутамата и глутамина. В результате редукция биосинтеза белков, кодируемых митохондриями, лишает дыхательную цепь субъединиц, необходимых для сборки комплексов дыхательных цепочек. Следовательно, дефицит таурина связан с уменьшением потребления кислорода, повышением уровня гликолиза и производства лактата и снижением производства АТФ. Подобная последовательность событий имеет место при митохондриальных заболеваниях MELAS (митохондриальная миопатия, энцефалопатия, лактоацидоз и инсульт-подобные эпизоды) и MERRF (миоклоническая эпилепсия и синдром рвано-красного волокна). В обоих случаях мутации в их соответствующих тРНК препятствуют образованию 5-тауринометилуридидина в положении вобуляции. Следовательно, фенотип с дефицитом таурина напоминает фенотипы MELAS и MERRF.[9,c 47-56]

§ 2. Клиническая картина

Заболевание начинается с повышенной утомляемости при физической нагрузке, появления болей в икро­ножных мышцах, снижения процессов запоминания и внимания. В развёрну­той стадии развивается миоклонус-эпилепсия, в том числе атаксия и деменция. Миоклонус наблюдают в 85% случаев. Он проявляется в виде двусторонних подёр­гиваний, количество которых довольно вариабельно. Эпилептический миоклонус часто коррелирует с данными ЭЭГ и ЭМГ. Далее присоединяются атаксия и демен­ция. Шаткость походки и нарушение выполнения координаторных проб также отличаются широкой вариабельностью. Последовательность появления клини­ческих симптомов при синдроме MERRF может меняться. Судороги наблюдают почти у 70% больных, они часто носят тонико-клонический характер, но могут развиваться парциальные эпилептические пароксизмы. Нейросенсорная тугоу­хость встречается у 50% больных. Она обусловлена поражением периферического отдела слухового анализатора. Миопатический синдром выражен незначительно. В меньшей степени могут развиваться другие изменения: лактат-ацидоз (23%), атрофия зрительных нервов (22%), сенсорные нарушения, периферические ней- ропатии, снижение сухожильных рефлексов, очаговые неврологические симптомы и др. Ряд авторов указывают на ключевые диагностические признаки: миоклонус- эпилепсию, атаксию, деменцию в сочетании с нейросенсорной глухотой, наруше­нием глубокой чувствительности и атрофией зрительных нервов.

§ 3.Диагностика

Алгоритм диагностики митохондриальных энцефаломиопатий включает несколько основных этапов. Во-первых, необходимо доказательное клиническое подозрение на наличие митохондриальной болезни. В типичных случаях это может быть выявление клинической картины, характерной для той или иной формы митохондриальной энцефаломиопатии ,однако “классические” варианты этих фенотипов встречаются сравнительно редко. Чрезвычайно важным является выявление общепринятых лабораторных маркеров митохондриальной дисфункции – лактат-ацидоза, нарушений углеводного, белкового и аминокислотного обмена, ЭМГ-признаков субклинической миопатии, петрификатов в подкорковых ганглиях изменений на ЭКГ и ЭхоКГ и др. О митохондриальной патологии следует думать при выявлении мультисистемного, полиорганного поражения (для этого необходим соответствующий целенаправленный поиск), а также материнского типа наследования. У больных с четкими фенотипами, (MERRF) , может быть исследована мт-ДНК, выделенная рутинным образом из клеток крови, на носительство конкретных известных мутаций, вызывающих эти заболевания. При выявлении искомой мутации в лимфоцитах диагноз конкретной митохондриальной болезни может считаться окончательно подтвержденным. Поскольку более надежным источником мт-ДНК при данных заболеваниях является скелетная мышца (отсутствие клеточных делений в данной ткани способствует “удержанию” митохондрий, содержащих мутантную мт-ДНК), в случае отсутствия выявляемых мутаций в лимфоцитах следующим шагом в обследовании больного является проведение биопсии скелетной мышцы (обычно четырехглавой или дельтовидной). Образцы мышечных биоптатов целесообразно делить на три части – одна для микроскопического исследования (гистология, гистохимия и электронная микроскопия), вторая для энзимологического и иммунологического анализа (изучение характеристик компонентов дыхательной цепи) и третья – непосредственно для молекулярно-генетического анализа. Поиск известных мутаций на мышечном материале позволяет в большинстве случаев успешно осуществлять ДНК-диагностику болезни. При отсутствии известных мутаций мт-ДНК в мышечной ткани следующим этапом является развернутый молекулярно-генетический анализ – секвенирование всей цепи мт-ДНК (или кандидатных генов ядерной ДНК) с целью выявления нового варианта мутации. Альтернативной возможностью молекулярной диагностики может стать идентификация конкретного биохимического дефекта в том или ином звене дыхательной цепи митохондрий. Наконец, даже при невозможности идентификации первичного молекулярного дефекта подтверждением митохондриальной природы болезни может считаться выявление выраженного феномена “рваных красных волокон” либо дефицита цитохромоксидазы при гистохимическом исследовании. Корректная и четкая диагностика митохондриальных энцефалопатий может способствовать своевременному назначению адекватного лечения. Опыт показывает, что наиболее благоприятные результаты лечения (в том числе изменение характера течения заболевания и предотвращение метаболических кризов) связаны с активным вмешательством врача на ранних этапах болезни. В последние годы возможности лечения митохондриальных энцефаломиопатий неуклонно расширяются. При различных формах миохондриальных заболеваний используются препараты, повышающие активность дыхательной цепи (переносчики электронов), разнообразные кофакторы энзимных реакций энергетического обмена, антиоксиданты, средства, снижающие уровень лактат-ацидоза и др. Очевидно, что расширение терапевтического арсенала при митохондриальных болезнях диктует настоятельную необходимость того, чтобы практические врачи различных специальностей (неврологи, психиатры, педиатры, генетики, гематологи и др.) были хорошо знакомы с алгоритмом диагностики этих заболеваний.Ранними признаками синдрома MERRF являются снижение толерантности к физической нагрузке, развитие болей в икроножных мышцах, снижение памяти и внимания. Наиболее типичные клинические проявления развернутой стадии заболевания – миопатия, миоклонус эпилепсия в сочетании с мозжечковой атаксией, нейросенсорная тугоухость. При биохимическом исследовании крови и цереброспинальной жидкости нередко определяется высокий уровень лактата и пирувата. При проведении электронейромиографического исследования выявляются признаки миопатии с вторичными изменениями периферических нервов. Электроэнцефалография позволяет обнаружить изменения основной активности, спайк волновые разряды, генерализованные комплексы “полиспайк–волна”, диффузные медленные волны. При нейровизуализации определяются диффузная атрофия коры и белого вещества полушарий мозга и мозжечка, кальцификация базальных ядер. Прогноз заболевания зависит от тяжести генетического дефекта (суммарного пула мутантной митохондриальной ДНК в различных органах и тканях) и колеблется в широких пределах – от стертых клинических форм до тяжелого, фатального течения. Отличительными признаками являются пролиферация и накопление альтераций митохондрий, сопровождающиеся дегенерацией синцития мышечных волокон. [2.c.180]. Одним из диагностических признаков синдрома MERRF, который отражен в его названии, является феномен “рваных красных волокон” (RRF), обнаруживаемый более чем в 5% мышечных волокон при исследовании биоптатов мышц с окраской гистологических срезов по методу Гомори. В основе этого феномена, как установлено при электронно-микроскопическом исследовании, лежит процесс формирования по периферии мышечного волокна комплексов дефектных митохондрий с изменениями их форм и размеров, а также конфигурации митохондриальных крист. Проводимые в таких случаях гистохимические реакции для выявления ферментов дыхательной цепи позволяют обнаружить дефицит цитохромоксидазы и субсарколеммальную активность сукцинатдегидрогеназы, служащей маркером митохондрий, более чем в 5% мышечных волокон .

Следует отметить, что феномен RRF является неспецифическим признаком, он встречается при целом ряде первичных и вторичных митохондриальных заболеваний и может отсутствовать на начальных стадиях пато логического процесса. Ведущие клинические признаки синдрома MERRF нельзя отнести к надежным критериям его диагностики, так как миоклонии и эпилептический синдром характерны для многих нейродегенеративных и метаболических заболеваний, в частности для миоклонус эпилепсии Унферрих та–Лундборга, болезни Лафоры, наследственных болезней накопления (болезнь Гоше, лейкодистрофии, ганглиозидозы и др.). Вместе с тем дифференциальная диагностика синдрома MERRF с характерным для него полиморфизмом клинических проявлений зачастую требует проведения це лого комплекса диагностических мероприятий с использованием различных клинико-инструментальных методов, молекулярно-генетического и патоморфологического исследований [6.c.23]. В последние годы в клиническую практику активно внедряется алгоритм диагностики митохондриальных энцефаломиопатий, в котором ведущее место занимает молекулярно генетический анализ [4.c.49]. Следует отметить, что в публикациях, посвященных митохондриальным энцефаломиопатиям вообще и синдрому MERRF в частности, имеются лишь немногочисленные подробные описания морфологических изменений в центральной и периферической нервной системе, а также в мышцах, что свидетельствует о недостаточной изученности вопросов патогенеза и патологоанатомической диагностики указанных болезней. В связи с этим в представ ленном ниже клиническом наблюдении синдрома MERRF с тяжелым течением, закончившегося летальным исходом, наряду с клиническим описанием приведены детальные результаты патологоанатомического исследования. При микроскопическом исследовании в блуждающих и периферических нервах (лучевом, срединном, седалищ ном, большеберцовом и икроножном) обнаружены изменения некоторых аксонов в виде их утолщения и резкой извитости. Кроме того, в седалищном нерве отмечался фиброз эндоневрия и периневрия со значительным уменьшением нервных волокон. Обнаруженные изменения периферической нервной системы указывают на наличие у больной умеренно выраженной хронической полиневропатии. Считается, что полиневропатия при синдроме MERRF, главным об разом аксонопатия, обусловлена гибелью нейронов двигательных ядер спинного мозга и ствола головного мозга. При микроскопическом исследовании в мышцах ног (двуглавой мышце бедра и икроножной мышце) обнаружены признаки резко выраженной атрофии в виде уменьшения в размерах мышечных волокон с перемещением ядер миоцитов с периферии в центр волокна, а также бледного окрашивания мышечных волокон с сохранением в них миофибрилл. Кроме того, обнаружен резкий склероз эндомизия и перимизия. В грудинощитовидной мышце, межреберной мышце и мышцах рук (трехглавой мышце плеча и лучевом сгибателе кисти) также обнаружены признаки атрофии и склероза, выраженные, однако, в меньшей степени, чем в мышцах ног. В некоторых волокнах разных мышц выявлены пылевидные и мелкие кальцификаты, которые располагались по периферии волокна. Выявленные атрофические изменения мышц с заместительным склерозом и нерезким кальцинозом расцениваются как весьма характерные при знаки митохондриальной миопатии. Многие авторы указывают на отчетливую прямую связь между степенью выраженности атрофии мышц, особенно мышц ног, и тяжестью течения синдрома MERRF, что также отмечено в представ ленном случае. При использовании метода окраски гисто логических срезов по Гомори во всех исследованных нами мышцах обнаружены “рваные красные волокна” (рис. 1). Эти волокна составляли не менее 20% от общего количества мышечных волокон, что в 4 раза больше допустимого предельного нормативного значения (5%). Таким образом, нами установлено, что данный маркер можно использовать не только в прижизненной диагностике синдрома MERRF, но и при его патологоанатомической диагностике.

Одним из центральных диагностических критериев MERRF является обнаружение высокого уровня лактата в крови и цереброспинальной жидкости, отражающего наличие у больных функционального дефекта окислительного фосфорилирования (лактат-ацидоз). Биопсия скелетных мышц выявляет неспецифические миопатические изменения и феномен рваных красных волокон (диагностическое значение имеет выявление более 5% рваных красных мышечных волокон в препарате). Ультраструктурные изменения митохондрий могут обнаруживаться при исследовании биоптатов скелетных мышц, кожи и периферических нервов. При возможности обследования в специализированной лаборатории важное значение в диагностике MERRF имеет выявление в мышечных биоптатах недостаточности отдельных ферментов дыхательной цепи, а также специфических мутаций митохондриальной ДНК в мышцах и лейкоцитах крови. На ЭЭГ регистрируется замедление ритмов, генерализованные единичные или множественные разряды «пик-волна», в некоторых случаях — феномен фотосенситивности. При исследовании соматосенсорных вызванных потенциалов могут обнаруживаться гигантские потенциалы и замедление центрального проведения. КТ и МРТ головного мозга выявляют атрофию коры и диффузные изменения белого вещества больших полушарий, а также кальцификацию базальных ганглиев. Прогноз заболевания зависит от тяжести генетического дефекта. В случаях, когда пул мутантной митохондриальной ДНК в тканях превышает 85—90%, прогноз абсолютно неблагоприятный, и фатальный исход наступает через 5—10 лет от момента появления первых симптомов. У других больных возможна длительная компенсация состояния на фоне противосудорожной терапии и применения препаратов, способствующих коррекции лактат-ацидоза и стабилизации окислительно-восстановительного комплекса митохондрий (коэнзим Q10, рибофлавин, никотинамид, витамины С, К, К3).

§ 3.Лечение

Стандартная схема патогенетического лечения митохондриальных энцефаломиопатий, включая синдром MERRF, предполагает использование комплекса средств, относящихся к так называемым препаратам “митохондриальной группы”. К ним относятся кофакторы раз личных комплексов дыхательной цепи и антиоксиданты . В практику входят всё новые препараты комбинированного действия, такие, например, как идебенон (Нобен) – улучшенный структурный аналог коэнзима Q10 , благоприятно влияющий на активность дыхательного пути и обладающий выраженным антиоксидантным, антиапоптотическим и нейротрофическим действием цитохром С, аскорбиновая кислота, препараты янтарной кислоты, тиамин, рибофлавин, альфа токоферол, а также препараты, улучшающие метаболизм мышечной ткани (L карнитин, никотинамид) [5,c.44]. Пациентам с этими заболеваниями предписана так же строгая диета с ограничением углеводов до 10 г/кг/массы тела/сут. По показаниям применяются противоэпилептические препараты. Подобное лечение позволяет в ряде случаев достигнуть длительной стабилизации клинического состояния, что иллюстрируется представленным наблюдением. Вместе с тем возможно развитие резкой отрицательной динамики под влиянием интеркуррентных заболе ваний, в первую очередь инфекций и интоксикаций, кото рые могут служить причиной срыва компенсаторных механизмов регуляции тканевого дыхания и метаболизма, с трудом достигнутых в результате проводимого лечения. Из антиэпилептических препаратов протективное влияние на митохондрии может оказывать ламотриджин. Леветирацетам эффективен в терапии миоклонических приступов и может давать пре- ходящий положительный эффект при синдроме MERRF. Важным фактором при выборе АЭП является его переносимость, отсутствие среди побочных эффектов сонливости, негативного влияния на психическую сферу, функции мозжечка[8,c.26]

Заключение

Важное место в клинической картине MERRF имеет ряд дополнительных симптомов, выявляемых, как правило, в развернутой стадии болезни — нейросенсорная тугоухость (наблюдается почти у половины больных, миопатия (20—30% больных), пирамидный синдром,, расстройства чувствительности, атрофия зрительных нервов, задержка роста, аксиальный липоматоз. Следует еще раз отметить, что даже в пределах одной семьи MERRF может протекать как тяжелое генерализованное мультисистемное заболевание, так и в виде стертых форм, проявляющихся лишь изолированными непрогрессирующими симптомами, что подчеркивает значимость тщательного клинического обследования всех родственников пробанда по материнской линии.

Список используемой литературы

1."Нервные болезни" - № 4 – 2012. Клиническое наблюдение синдрома MERRF с летальным исходом М.Ф. МирКасимов, П.Л. Ануфриев, С.А. Клюшников, Н.А. Супонева, И.А. ИвановаСмоленская, Т.С. Гулевская

2.Забайкальский медицинский вестник № 2/ 2012- Никитина Л.П., Аникина Л.В., Соловьева Н.В., Гомбоева А.Ц.

3.Вельтищев Е.Ю., Темин П.А. // Наследственные болезни нервной системы. М., 1998.

4. Краснопольская К.Д., Захарова Е.Ю. // Журн. неврол. и психиатр. им. С.С. Корсакова. 1998. № 8.

5. Николаева Е.А. и др. // Рос. вестн. перинатол. и педиатр. 1998.№ 2.

6. Иллариошкин С.Н. // Атмосфера. Нервные болезни. 2007. № 3.

7. Михайлова, С. В. Нейрометаболические заболевания у детей и подростков. Диагностика и подходы к лечению / С. В. Михайлова, Е. Ю. Захарова, А. С. Петрухин. - М. : Литтерра, 2015.

8.Эпилепсия и пароксизмальные состояния. 2012 Том 4 №2 .Эпилепсия у детей с митохондриальными заболеваниями: особенности диагностики и лечения Заваденко Н.Н., Холин А.А

9.Role of taurine in the pathologies of MELAS and MERRF//Schaffer S.W.,Jong.C.J.,Ito.,Azuma.J. Amino Acids. 2014.T.46.№1.

10.Митохондриальные кардиомиопатии//Леонтьева. И.В,Николаева.Е.А. Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2016.Т. 61.№3.

Приложение

Рис. 1. Фрагментированные мышечные волокна красного цвета, или “рваные красные волокна” (сверху), а также относительно сохранные мышечные волокна си него цвета (снизу) в двуглавой мышце бедра. Окраска по Гомори. ×200.

Код для цитирования: Скопировать