СОВРЕМЕННЫЕ АСПЕКТЫ ГЕНЕТИКИ ЭПИЛЕПТИЧЕСКОЙ ЭНЦЕФАЛОПАТИИ И СИМПТОМАТИЧЕСКОЙ ЭПИЛЕПСИИ У ДЕТЕЙ

Эпилепсия – одна из наиболее актуальных проблем в педиатрической неврологии. Распространенность эпилепсии в популяции достаточно высока и составляет 0,5-0,75%, а среди детского населения достигает 1%. Примерно 7% детей переносят хотя бы один приступ в течение жизни. [1, 3].

По данным Алимовой В.С. (2005), которая изучила частоту и распространенность эпилепсии среди детей, подростков и взрослого населения Республики Узбекистан за период 2001-2003 года выявлено, что в 2003 году больные эпилепсией составили 5,45% от всех неврологических больных. При этом частота заболеваемости  эпилепсией колебалась от 1,52 на 1000 населения в 2001 году до 1,12 в 2003 году. Автор отмечает, что за изучаемый период заболеваемость среди детей и подростков значительно превысила эти показатели среди взрослого населения. [2,5].

С генетической точки зрения, все формы эпилепсии можно подразделить на моногенные заболевания и заболевания с наследственной предрасположенностью. Согласно последним достижениям молекулярно-генетических исследований различных форм эпилепсии выделяют несколько групп генов, участвующих в развитии идиопатической эпилепсии [8, 10]:

• гены потенциал — зависимых ионных каналов, к которым относят, прежде всего, гены натриевого, калиевого, кальциевого и хлорного каналов.

Последние достижения молекулярно-генетических исследований эпилепсии выявили, что в основе некоторых форм эпилепсии лежит нарушение деятельности именно ионных каналов. Вполне вероятно, что их широкое распространение в головном мозге, а также мутации в них способствуют возникновению судорожной активности. Нарушения в этих генах могут прямым или косвенным образом приводить к аномальному повышению возбудимости нейронов. [6, 7].

• гены рецепторов и переносчиков нейромедиаторов торможения и возбуждения (гамма-аминомасляной кислоты, серотонина, глутамата).

Несмотря на то, что в последние годы во всем мире ведутся активные молекулярно-генетические исследования эпилепсии и уже известно более десятка генов, мутации в которых приводят к развитию разных форм эпилепсии, в этой области все еще остается много неясного, как и в эпилептогенезе в целом [14,16].

Таким образом, раскрытие генетических аспектов эпилепсии необходимо для четкого понимания этиологии и патогенеза этого заболевания, поиска новых путей коррекции. Однако конкретная роль генетических факторов эпилепсии остается неизвестной, особенно среди детей узбекской национальности.

В целом, в последние годы, с использованием молекулярных технологий достигнут очевидный существенный прогресс в прояснении молекулярно-генетических основ эпилепсии. Молекулярная дифференциация случаев заболевания обеспечивает клиницистов новыми диагностическими инструментами надежной диагностики, позволяющей точно оценить генетический риск, давать прогноз при консультировании и планировать рациональные терапевтические подходы.

Для выявления мутаций и полиморфизмов у изучаемых больных эпилептической энцефалопатии нами проведен анализ гена а 1 субъединицы нейронального натриевого канала (SCN1A), в которых ранее были выявлены мутации и полиморфизмы у больных с различными формами эпилепсии.

Ген SCN1A, кодирующий al- субъединицу нейронального натриевого канала, охватывает около 70 000 пар оснований (п.о.) геномной ДНК, включает 26 экзонов (длиной от 8 п.о. до 3260 п.о.) и расположенных между ними интронов [18]. Продукт гена SCN1A состоит из четырех гомологичных доменов, содержащих шесть трансмембранных сегментов и соединенных внутриклеточными петлями. Уникальная последовательность сегмента S4 несет положительный остаток в каждой третьей позиции трансмембранного сегмента. Предполагается, что это свойство обеспечивает чувствительность канала к электрическому полю. Структура, формирующая ионную пору, располагается между высоко-консервативными S5 и S6 сегментами [19].

Ген SCN1A принадлежит к семейству генов, которые обеспечивают инструкции для натриевых каналов. Эти каналы, которые транспортируют положительно заряженные атомы натрия (ионы натрия) в клетки, играют ключевую роль в способности клетки генерировать и передавать электрические сигналы.

Ген SCN1A содержит инструкции для создания одной части (альфа-субъединицы) из натриевых каналов называется NaV1.1. Эти каналы находятся в головном мозге и мышцах, где они контролируют поток ионов натрия в клетку. В мозге NaV1.1 каналов, участвующих в передаче сигналов от одной нервной клетки (нейрона) на другую. Связь между нейронами зависит от химических веществ, называемых нейротрансмиттеров, которые освобождены от одного нейрона и подхватили соседние нейроны. Поток ионов натрия через каналы NaV1.1 помогает определить, когда медиаторы будут освобождены.

Более 150 мутаций в гене SCN1A были связаны с различными нарушениями захвата, которые начинаются в младенчестве или детстве. Некоторые из этих условий относительно мягким. Эти условия включают в себя простые фебрильные (лихорадка связанных) припадки, которые начинаются в младенчестве и обычно прекращаются в возрасте 5 и генерализованной эпилепсии с фебрильных судорог плюс (GEFS +). GEFS + включает в лихорадочных и других видов припадков, которые могут сохраняться после детства. Другие условия вызывают более серьезные приступы, которые длятся дольше и может быть трудно контролировать. Эти повторяющиеся приступы могут ухудшаться с течением времени и приводит к снижению функции мозга. Тяжелые нарушения захвата вызваны мутациями SCN1A включают тяжелые миоклонические эпилепсии младенчества (SMEI) и неразрешимыми эпилепсия детства с генерализованными тонико-клоническими судорогами (ICE-GTC). [12].

SCN1A мутации, лежащие в основе эпилептических припадков имеют различные эффекты на функцию канала NaV1.1.Мягкие расстройства вызываются мутациями, которые изменяют одной аминокислоты в канале, которые изменяют структуру канала. Более серьезные нарушения захвата может быть результатом различных изменений в гене SCN1A. Некоторые мутации приводят к производству нефункциональные версии канала NaV1.1 или уменьшить количество этих каналов производится в каждой ячейке. Другие мутации изменить одну аминокислот в критических областях канала. Все эти генетические изменения влияют на способность NaV1.1 каналы для транспортировки ионов натрия в нейронах. Неясно, однако, почему эти генетические изменения приводят к такой большой диапазон приступов.

Общее изменение (полиморфизмом) гена SCN1A была связана с эффективностью некоторых анти-захвата лекарства. Этот полиморфизм, который записывается в виде ICS5N +5 G> A, изменяется один строительный блок ДНК (нуклеотид) в гене SCN1A. Исследования показывают, что этот полиморфизм связан с максимально безопасного количества (дозы) о борьбе с захватом наркотиков фенитоин и карбамазепин. Эти препараты лечения эпилепсии, блокируя натриевые каналы (например, NaV1.1) в нейронах.Доза, которая слишком мала, не может эффективно контролировать припадки, а доза, слишком большой может вызвать нежелательные побочные эффекты. Сейчас врачи должны использовать проб и ошибок, чтобы определить правильную дозу для каждого человека. Исследователи надеются, что врачи в один прекрасный день смогут использовать ICS5N +5 G> A полиморфизма для определения самых безопасных и эффективных доз анти-захвата лекарства для каждого человека.

Цитогенетическое расположение SCN1A гена — 2q24.3

Молекулярная Расположение на хромосоме 2: 166 845 669 пар оснований, чтобы 167 005 641 (рис. 1)

Рис. 1. Ген SCN1A расположен на длинном (д) плече хромосомы 2 в позиции 24.3.

Точнее, ген SCN1A находится от  166 845 669 пар оснований, до 167 005 641 пар оснований, на хромосоме 2.

В настоящее время известно более 70 мутаций в гене SCN1A, вызывающих развитие таких форм эпилепсии, как доброкачественные семейные судороги новорожденных, генерализованная эпилепся с фебрильными судорогами плюс и фебрильные судороги [14].

Мутации, приводящие к развитию доброкачественных семейных судорог раннего детства, являются нонсенс — мутациями, мутациями сайтов сплай-синга, сдвига рамки считывания и, в основном, встречаются в S5-S6 сегментах и петле между ними. Чаще всего они полностью нарушают функцию нейронального натриевого канала [5].

Более «мягкий» фенотип генерализованных фебрильных судорог плюс (GEFS+) обуславливают миссенс мутации в петле, соединяющей S2 и S3 сегменты гена SCN1A, ведущие к увеличению времени восстановления активности канала после инактивации [8,11]

Из всей выборки больных эпилептической энцефалопатии у детей (n=20) полиморфизм 3184 A–G встречался в гомозиготном состоянии (3184*А/*А) у 8 больных (40%), в гетерозиготном состоянии (3184*A/*G) — у 11 (56%), а гомозиготный генотип (3184*G/*G) был определен только у 1 пациента (4%) (рис. 2).

Рис. 2. Частота встречаемости полиморфизма 3184 A–G у детей с эпилептической энцефалопатии

Так нами было установлено, что для эпилептической энцефалопатии картирован ряд локусов сцепления: 40% — 168bp; 56% — 168, 145 и 23bp и 4% -145 и 23 bp (рис.3).

Рис. 3. Картированый ряд локусов сцепления у детей с эпилептической энцефалопатией узбекской национальности

Как видно из полученных данных у большинства больных с эпилептической энцефалопатией обнаружены мутации в гене SCN1A, кодирующем а1 субъединицу нейронального натриевого канала, что обуславливает увеличение времени восстановления активности канала после интактивации, что в свою очередь также приводит к гипервозбудимости нейрона.

В процессе развития данной формы заболевания предполагается участие нескольких взаимодействующих между собой генов, расположенных в данных областях. Вклад каждого из них в риск развития эпилептической энцефалопатии может быть небольшим, но, тем не менее, приводящим к наследуемым изменениям, предрасполагающим к судорожной активности.

Таким образом, учитывая все вышеизложенное можно сделать следующее заключение мутации и полиморфизмы в гене SCN1A нейронального натриевого канала приводят к увеличению времени восстановления активности канала после инактивации и, как следствие, провоцируют гипервозбудимость нейронов. Обнаруженные нами изменения нуклеотидной последовательности гена SCN1A могут вносить определенный вклад в развитие предрасположенности к эпилептической энцефалопатии у детей узбекской национальности.

1. Akre B., Rasmussen M; Lundby R. Pyridoxine – dependent seizures //Norwegian Journal In formation. -2004. -Р. 162-164.
2. Alkan A., Kutlu R., Aslan M. Pyridoxine – Dependent Seizures: Magnetic Resonance Spectroscopy Findings // Journal of Child Neurology. -2004. Vol. 19, №1. -Р
3. Battaglioli G., Rosen D. R., Gospe S. M. Jr., Glutamate decarboxylase is not denetically linked to pyridoxine-dependent seizures //Neurology. -2000. -№25. 55 (2). -309-311.
4. Berkovic S., Howell R., Hay D. Epilepsies in twins: genetics of the major epilepsy syndromes II Neurol. — 1998. — V. 43. — P. 435-445.
5. Biervert C, Schroeder В., Kubisch C, et al. A potassium channel mutation in neonatal human epilepsy II Science — 1998. — 279. — P. 403-409.
6. Caraballo R., Garro F., Cersosimo R. Pyridoxine dependence: the importance of clinical diagnosis and early treatment //Revista de neurologia—2004. -№38. -P. 49-52.
7. Jang Y. M., Kim D. W., Kang T. C. Human pyridoxal phosphatase. Molecular cloning, functional expression, and tissue distribution // Journal of biological chemistry. -2003. -№12. -Р. 5040-5046.
8. Kaelin A., Caser J. P., Jaeger R. Vitamin B₆ metabolites in idiopatic calcium stone formers: no evidence for a link to hyperoxaluria // Urological research. -2004. -№32 (1). -P. 61-68.
9. Kannan K., Jain S. K. Effect of vitamin B₆ on oxygen radicals, mitochondrial membrane potential, and lipid peroxidation in H₂ O₂ treated U 937 monocites // Free radical biology medicine. -2004. -№15;36 (4). -P. 423-428.
10. Kholin A.A., Lemeshko I.D., Il’ina E.S, Voronkova K.V., Petrukhin A.S. Seizure characteristics of early myoclonic encephalopathy // Extended Abstracts. 2nd East Mediterranean Epilepsy Congress. Dubai.-2010.- A-246-0004-00036.
11. Kholin A.A., Voronkova K., Aivazjan S., Shevchenko A., Lemeshko I.,  Il’ina E.S., Petrukhin A.S. Features of status epilepticus at infancy and early childhood // 28th International Epilepsy Congress 28th June-2nd July 2009.- P.757.
12. Maeda T., Inutsuka M., Goto K., Irumi T. Transient nonketotik hyperglycinemia in an asphyxiated patient with pyridoxine-dependent seizures // Pediatr. Neurol. — -№22 (2). -P. 225-227.
13. Najafi Reza Mohammad, Tamizifar Babak. Drug discontinuation in epileptic children: predictive value of the EEG // Archives of Iranian Medicine. -2002. -Vol. 5, № 3, — P. 157-161.
14. Okuda T., Sumiya T., Iwai N., Viyata T. Piridoxine-5-phosphate oxidase is a candidate gene responsible for hypertension in Dohl-s rats //Biochemical and biophysical research communications. -2004. -№313 (3). -P. 647-653.
15. Said H. M. Recent advances in carrier-mediated intestinal absorption of water-soluble vitamins //Annual review of physiology. -2004. -№66. -P. 419-446.
16. Schulre-Bonhage A., Kurthen M., Walger P. Pharmacorefractory status epilepticus due to low vitamin B₆ levels during pregnancy //J. Epilepsia. -2004. -№45(1). -P.81-84.
17. Tsuge H., Hotta N., Hayakawa T. Effects of vitamin B₆ on (n-3) polyunsaturated fatty acid metabolism //J. Nutr. -2000. -№130. -P. 333-334.
18. Voronkova K., Kholin A.A., Lemeshko I., Il’ina E.S., Petrukhin A.S. Seizure characteristics of Dravet Syndrome // 28th International Epilepsy Congress 28th June-2nd July 2009.- P.750.
19. Wanden L. R. Magnesium absorbtion using stable isotope tracers in healthy children and children treated for leukemia //Nutrition. -2001. -№3. -P. 221-224.[schema type=»book» name=»СОВРЕМЕННЫЕ АСПЕКТЫ ГЕНЕТИКИ ЭПИЛЕПТИЧЕСКОЙ ЭНЦЕФАЛОПАТИИ И СИМПТОМАТИЧЕСКОЙ ЭПИЛЕПСИИ У ДЕТЕЙ» description=»Все формы эпилепсии можно подразделить на моногенные заболевания и заболевания с наследственной предрасположенностью. Последние достижения молекулярно-генетических исследований эпилепсии выявили, что в основе некоторых форм эпилепсии лежит нарушение деятельности именно ионных каналов. Несмотря на то, что в последние годы во всем мире ведутся активные молекулярно-генетические исследования эпилепсии и уже известно более десятка генов, мутации в которых приводят к развитию разных форм эпилепсии, в этой области все еще остается много неясного, как и в эпилептогенезе в целом. Таким образом, раскрытие генетических аспектов эпилепсии необходимо для четкого понимания этиологии и патогенеза этого заболевания, поиска новых путей коррекции. Однако конкретная роль генетических факторов эпилепсии остается неизвестной, особенно среди детей узбекской национальности. » author=»Аминова Д.А.» publisher=»Басаранович Екатерина» pubdate=»2016-12-09″ edition=»euroasia-science.ru_#29_25.08.2016″ ebook=»yes» ]