CC BY
17
Нервно-мышечные БОЛЕЗНИ
Оригинальные исследования Neuromuscular DISEASES
Оценка метилирования 5'-промоторной области гена C9orf72 у российских пациентов с нейродегенеративными заболеваниями
Ю.А. Шпилюкова, Е.Ю. Федотова, Т.В. Погода, Н.Ю. Абрамычева, А.С. Ветчинова, М.Н. Захарова, С.Н. Иллариошкин
ФГБНУ«Научный центр неврологии»; Россия, 125367Москва, Волоколамское шоссе, 80
Контакты: Юлия Александровна Шпилюкова [email protected]
Введение. Гексануклеотидная экспансия в гене С9ог[72является одной из наиболее значимых причин большого числа нейродегене-ративных заболеваний: лобно-височной деменции (ЛВД), бокового амиотрофического склероза (БАС), болезни Паркинсона и др. При этом показана взаимосвязь с нейродегенеративным процессом как для полной экспансии (число GGGGCC-повторов >40), так и для промежуточной (13—20 повторов). В патогенезе ЛВД и БАС большую роль может играть метилирование гена С9ог[72, механизм которого на сегодня недостаточно изучен.
Цель исследования — изучить статус метилирования 5'-промоторной области гена С9ог/72у пациентов с нейродегенеративными заболеваниями, имеющих полную или промежуточную экспансию GGGGCC-повторов.
Материалы и методы. Мы исследовали метилирование 5'-промоторной области гена С9ог/72 в группе пациентов с полной экспансией и фенотипом БАС и/или ЛВД(п = 12), с промежуточной экспансией и фенотипом болезни Паркинсона (п = 8) и в контрольной группе (п = 8). Уровень метилирования определяли методом капиллярного секвенирования амплифицированных фрагментов, прошедших бисульфитную обработку.
Результаты. Выявлены 2 случая метилирования 5'-промоторной области гена С9ог)72у сибсов в группе пациентов с полной экспансией. Пациент А. (мужчина), 65 лет, имел атипичную клиническую картину БАС: манифестация с дрожания головы, длительное течение заболевания (на данный момент болен уже 9лет), когнитивные нарушения, гипотрофия височных долей мозга по данным магнитно-резонансной томографии. У сестры пациента была сходная клиническая симптоматика. Ни одного случая метилирования 5'-промоторной области гена С9ог)72 в группе с промежуточной экспансией и контрольной группе не обнаружено. Заключение. Это первые данные о метилировании 5'-промоторной области гена С9ог/72, полученные для российской популяции. Частота встречаемости в нашей выборке составила 9,1 %, что соответствует результатам, полученным на других популяциях. Нетипичная клиническая картина у выявленных пациентов может свидетельствовать о модифицирующем влиянии метилирования данной области на фенотип БАС.
Ключевые слова: боковой амиотрофический склероз, лобно-височная деменция, болезнь Паркинсона, нейродегенеративные заболевания, ген С9ог[72, метилирование промоторной области гена С9ог/72
Для цитирования: Шпилюкова Ю.А., Федотова Е.Ю., Погода Т.В. и др. Оценка метилирования 5'-промоторной области гена С9ог/72 у российских пациентов с нейродегенеративными заболеваниями. Нервно-мышечные болезни 2018;8(2):33—41.
DOI: 10.17650/2222-8721-2018-8-2-33-41
Evaluation of methylation status of the 5'-promoter region of C9orf72 gene in Russian patients with neurodegenerative
diseases
Yu.A. Shpilyukova, E.Yu. Fedotova, T.V. Pogoda, N.Yu. Abramycheva, A.S. Vetchinova, M.N. Zakharova, S.N. Illarioshkin
Research Center of Neurology; 80 Volokolamskoe Shosse, Moscow 125367, Russia
Background. Hexanucleotide repeat expansion in the C9orf72 gene is the most significant cause of a large number of neurodegenerative diseases: frontotemporal degeneration (FTD), amyotrophic lateral sclerosis (ALS), Parkinson's disease (PD), etc. Several studies have shown the relationship with the neurodegenerative process for full (>40 GGGGCC copies) and intermediate (13—20) repeats expansion. Methylation of the C9orf72 gene can play an important role in the pathogenesis of FTD and ALS, but the mechanism has not been sufficiently studied.
The objective is to investigate the status of methylation of the 5'-promotor region of the C9orf72 gene in patients with neurodegenerative disorders having full or intermediate expansion of GGGGCC-repeats.
Materials and methods. We investigated the methylation status of the 5'-promoter region of full C9orf72 expansions in FTD/ALSpatients (n = 12), of intermediate expansions in Parkinson's disease patients (n = 8) and of non-expanded alleles in healthy controls (n = 8). Methylation status was determined via sequencing of amplified fragments of bisulfite-converted DNA.
Results. We identified two cases (sibling) with the hypermethylation of the 5'-promoter region in the full C9orf72 expansions group. Patient A. (65 years old, male) had an atypical ALS presentation: an onset with head tremor, a long duration of ALS symptoms (9 years at this
Нервно-мышечные БОЛЕЗНИ
Neuromuscular DISEASES Оригинальные исследования
time), and cognitive impairments with a temporal lobes atrophy. The patient's sister had a similar clinical phenotype. There were no cases of the promoter hypermethylation in the intermediate and control groups.
Conclusion. This is the first data on the 5'-promoter region C9orf72 gene methylation in Russian population. The frequency of the promoter methylation in this group was 9.1 % that consistent with previous studies in other populations. Atypical clinical presentation may indicate a modifying effect of methylation in this area on the ALLS phenotype.
Kew words: amyotrophic lateral sclerosis, frontotemporal dementia, Parkinson's disease, neurodegenerative diseases, C9orf72 gene, methylation status of the 5'-promoter region of C9orf72 gene
For citation: Shpilyukova Yu.A., Fedotova E.Yu., Pogoda T.V. et al. Evaluation of methylation status of the 5'-promoter region of C9orf72 gene in Russian patients with neurodegenerative diseases. Nervno-myshechnye bolezni = Neuromuscular Diseases 2018;8(2):33—41.
Введение
Боковой амиотрофический склероз (БАС) и лоб-но-височная деменция (ЛВД) — фатальные нейроде-генеративные заболевания, которые сочетаются почти в 50 % случаев. Только 5—8 % всех случаев БАС являются семейными, при этом клиническая картина среди заболевших членов одной семьи может значительно различаться [1]. Другими наиболее распространенными симптомами, наблюдаемыми в таких семьях, являются когнитивные нарушения, которые могут встречаться при БАС до 50 % случаев. В действительности наблюдаемые нарушения исполнительных функций, зрительно-пространственные нарушения, нарушения немедленного воспроизведения, речи или беглости речи часто присутствуют у пациентов с БАС, однако выражены недостаточно для постановки диагноза «деменция» [2]. Только 15—20 % пациентов с БАС имеют сопутствующий диагноз ЛВД [3].
ЛВД считается 2-й по распространенности причиной нейродегенеративной деменции с ранним началом (в возрасте до 65 лет) после болезни Альцгеймера [4]. Она является клинически и генетически гетерогенной [5]. Вариации клинической картины среди подтипов объясняются различиями областей головного мозга, вовлеченных в патологический процесс. До 40 % случаев ЛВД имеют положительный семейный анамнез, аутосомно-доминантный тип наследования наблюдается примерно в 10—25 % случаев [6]. При этом именно семейные случаи ЛВД имеют ассоциацию с болезнью двигательного нейрона.
Связь между БАС и ЛВД стала еще более очевидной после ее выявления во многих семьях, члены которых имели один или оба диагноза, случаев некоди-рующей гексануклеотидной (GGGGCC) экспансии в 1-минтроне гена С9ог[72 (ОМ1М *614 260). Данный ген кодирует структуру 2 изоформных белков, которые могут играть важную роль в процессах аутофагии и эн-досомальном транспорте [7], а также в регуляции стресса эндоплазматического ретикулума [8]. Последовательность повторов является важной функциональной частью промоторной области С9ог(72 [9]. По данным разных генетических исследований, пато-
логическая GGGGCC-экспансия встречается примерно в 34 % семейных и 6 % спорадических случаев БАС [10], в 3—48 % семейных и 2—23 % спорадических случаев ЛВД, а при сочетании ЛВД с БАС — в 10—88 % случаев [11, 12]. Несмотря на то, что частота встречаемости данной мутации значительно различается в разных популяциях, она считается одной из наиболее частых причин ЛВД и БАС.
В настоящее время большое значение в реализации генетической информации и в фенотипическом «оформлении» нейродегенеративных заболеваний придается эпигенетике [13]. Эпигенетические процессы регулируют репликацию и репарацию ДНК, транскрипцию РНК, конформацию хроматина, которые, в свою очередь, обусловливают регуляцию транскрипции и трансляции белков. До открытия гиперэкспансии в гене С9ог(72 в 2011 г. существовало небольшое количество работ, посвященных эпигенетическим исследованиям при БАС. Сегодня же их число значительно выросло, при этом более половины из них посвящены С9ог(72. Возросший интерес к этой области науки при БАС и ЛВД связан с возможностью исследования новых теорий развития заболевания, что может обеспечить понимание механизмов этих 2 летальных патологий. Существуют противоречивые данные о том, что эпигенетическая модификация гена С9ог(72 посредством гиперметилирования значимо коррелирует с более быстрым течением заболевания, однако в других исследованиях показан нейропротективный эффект для этой категории пациентов [14—17]. Гиперметилирование CpG-островков 5' — промоторной области гена С9ог(72 продемонстрировано различными группами исследователей и встречается примерно в 10—30 % случаев среди пациентов с экспансией в гене С9ог(72 [14, 17], вероятно, приводя к снижению уровня экспрессии С9ог(72. Xi и соавт. показали, что метилирование данной области отмечается только среди носителей аллеля с количеством повторов более 50 и не обнаруживается у неносителей или пациентов с промежуточным количеством повторов (22—43) [18].
В ряде исследований продемонстрировано снижение экспрессии одного или нескольких транскриптов
C9orf72 в лобной коре, двигательной коре, мозжечке, шейном отделе спинного мозга у пациентов с ЛВД или БАС, являющихся носителями гиперэкспансии в гене C9orf72 [19—21], а также в соматических клетках и их производных [20—22]. Неясным также остается вопрос о влиянии метилирования C9orf72 на фенотип заболевания.
Цель исследования — изучить статус метилирования 5' — промоторной области гена C9orf72 у пациентов с нейродегенеративными заболеваниями, имеющих полную или промежуточную экспансию GGGGCC-повторов, и оценить его влияние на клиническую картину заболевания.
материалы и методы
В исследование были включены 12 пациентов с полной экспансией в гене C9orf72 (1 — с ЛВД; 8 — с БАС, 3 — с БАС/ЛВД), 8 пациентов с промежуточной экспансией и фенотипом болезни Паркинсона. Контрольную группу составили 8 здоровых лиц (табл. 1). Исследовали пациентов как с отягощенным семейным анамнезом (50 % в группе с полной экспансией и 12,5 % в группе с промежуточной), так и спорадические случаи (50,0 и 87,5 % соответственно). Средний возраст дебюта в группе с полной экспансией GGGGCC-повторов составил 59,6 ± 7,1 года, при этом с клиническим фенотипом БАС — 60,4 ± 4,1 года, БАС/ЛВД — 63,3 ± 6,5 года (табл. 2). Всем пациентам проводили оценку их состояния согласно стандартному диагностическому протоколу, включающему сбор клинического и семейного анамнеза, неврологический осмотр, нейропсихологическое тестирование, биохимический анализ крови, данные нейровизуализации и нейрофизиологических методов. Диагноз БАС устанавливали с учетом диагностических критериев El Escorial [23]. Клинический диагноз варианта ЛВД устанавливали согласно действующим диагностическим критериям для поведенческого варианта ЛВД [24] и первичной прогрессирующей афазии (классифицируемые далее в подтипы) [25]. Пациенты контрольной группы не имели в семейном анамнезе ней-родегенеративных и психиатрических заболеваний. Группы были сопоставимы по возрасту. Все участники (или их законные представители) подписали информированное согласие на участие в исследовании. Протокол исследования одобрен этическим комитетом Научного центра неврологии.
Протокол исследования. Образцы геномной ДНК выделяли из цельной крови с помощью набора Wizard® Genomic DNA Purification Kit (Promega, Cat. #A1125, США) согласно стандартному протоколу. Скрининг экспансии GGGGCC-повторов в гене C9orf72 проводили в 2 этапа. Сначала методом оценки длин фрагментов на генетическом анализаторе ABI Prism 3130 (Applied Biosystems/HITACHI) с использованием программного обеспечения GeneMapper v. 4.0 (Applied
Biosystems, США) анализировали ампликоны, содержащие область GGGGCC-повторов (праймеры: C9ORF72-F (Fam) и C9ORF72-R1). Для установления поправочного коэффициента в целях точного расчета количества повторов 10 образцов с числом повторов от 2 до 14 были секвенированы и проанализированы с помощью пакета программ Data Collection Software v. 3.0, Sequencing Analysis Software v. 5.2 (Applied Biosystems, США). На 2-м этапе для всех образцов ДНК, идентифицированных как гомозиготные (определялся только 1 пик на электрофореграмме), в целях выявления возможного наличия 2-го ампликона с большим количеством повторов применяли метод Repeat-primed полимеразной цепной реакции (рис. 1). На основании полученных результатов пациенты были разделены на группы. В группу с полной GGGGCC-экспансией включены пациенты с GGGGCC-сегментом >40 повторов, в группу с промежуточной экспансией — пациенты с количеством повторов 13—20.
Наличие CpG-островков в промоторной области гена C9orf72, предшествующей GGGGCC-экспансии, идентифицировали с помощью программы Meth Primer. Статус метилирования CpG-островков устанавливали методом капиллярного секвенирования ампли-фицированных фрагментов, прошедших бисульфит-ную обработку с помощью готового набора EZ DNA Methylation Kit (Zymo Research, США) на генетическом анализаторе ABI Prism 3130 (Applied Biosystems/HITACHI) (рис. 2).
Результаты
Мы обнаружили 2 случая гиперметилирования промоторной области гена C9orf72 в группе пациентов с полной экспансией, при этом сайты метилирования являются сходными. Это члены одной семьи (сибсы). Детальная информация имелась только о клинической картине брата (пациент А.), тогда как сестра не смогла посетить клинику ввиду тяжести состояния и скончалась через некоторое время после проведения ДНК-анализа. Ни одного случая гиперметилирования в группе пациентов с промежуточной GGGGCC-экспансией и в контрольной группе не обнаружено.
Клинический случай
Пациент А., 65 лет, мужчина, обратился с жалобами на слабость в конечностях, эпизоды дрожания головы, снижение массы тела, ухудшение памяти, эпизоды ухудшения речи. Из анамнеза известно, что около 10 лет назад появилось дрожание головы по типу «нет — нет», около 5 лет назад манифестировала слабость в правой ноге, симптоматика постепенно прогрессировала. Около 2 лет назад присоединились слабость и гипотрофии мышц рук, ухудшилась походка. При проведении стимуляционной электронейро-миографии выявлено снижение амплитуд М-ответа при тестировании срединного и локтевого нервов.
о >
00 s
о
jj Таблица 1. Характеристика пациентов с полной и промежуточной экспансией ^ Table 1. Characteristic of the patients with full or intermediate expansion
Номер образца Аллели С9orf72 (число повто- - Phenotype Пол Sex Возраст начала заболевания, лет Длительность заболевания, лет Семейный анамнез
V /1'/ J .< ¿d UIIVIVJ (number of repeats) Age at disease onset, years Disease duration, years Family history
ALS-380* 7/>50 ЛВД/БАС FTD/ALS Женский Female 70 3** +
F-171* 9/>50 ЛВД/БАС FTD/ALS Мужской Male 57 9 +
ALS-364 2/>50 БАС ALS Женский Female 65 2 Не отягощен Not affected
ALS-340 2/>50 БАС ALS Женский Female 62 4 Не отягощен Not affected
ALS-336 2/>50 БАС ALS Женский Female 56 1 Не отягощен Not affected
ALS-333 2/>60 БАС ALS Мужской Male 53 3,5 Не отягощен Not affected
ALS-301 2/>56 БАС ALS Женский Female 60 3 +
ALS-262 2/>40 БАС ALS Мужской Male 65 4 +
PD-768 2/>40 ЛВД FTD Женский Female 42 6 +
N-201 4/>55 БАС ALS Мужской Male 61 3 +
ALS-387 2/>50 ЛВД/БАС FTD/ALS Женский Female 63 7 Не отягощен Not affected
ALS-399 2/>60 БАС ALS Женский Female 61 1,5 Не отягощен Not affected
PD-318 6/20 БП PD Мужской Male 31 20 +
PD-389 5/19 БП PD Женский Female 48 17 Не отягощен Not affected
PD-390 2/15 БП PD Мужской Male 70 8 Не отягощен Not affected
PD-808 2/15 БП PD Мужской Male 55 4 Не отягощен Not affected
PD-332 2/14 БП PD Мужской Male 48 11 Не отягощен Not affected
PD-535 8/14 БП PD Женский Female 48 10 Не отягощен Not affected
PD-331 2/14 БП PD Женский Female 44 18 Не отягощен Not affected
PD-170 2/13 БП PD Мужской Male 39 20 Не отягощен Not affected
*Сибсы. **Пациент умер.
Примечание. Здесь и в табл. 2: ЛВД — лобно-височная деменция; БАС — боковой амиотрофический склероз; БП — болезнь
Паркинсона.
*Siblings. **The patient died.
Note. Here and in Table 2: FTD — frontotemporal dementia; ALS — amyotrophic lateral sclerosis; PD — Parkinson's disease.
Таблица 2. Демографические и клинические данные в исследованных выборках пациентов Table 2. Demographic and clinical data of the studied patient samples
Полная экспансия Промежуточная экспансия
Характеристика Full expansion
Characteristic БАС ЛВД ЛВД/БАС FTD/ALS Всего Total Intermediate expansion
Доля пациентов, % Patient fraction, % 66,7 8,3 25,0 12,0 8,0
Пол (мужской/женский), n Sex (male/female), n 3/5 0/1 1/2 4/8 5/3
Возраст дебюта (диапазон), лет Age of onset (range), years 60,4 ± 4,1 (53-65) 42 63,3 ± 6,5 (57-70) 59,6 ± 7,1 (42-70) 47,9 ± 11,5 (31-70)
Семейный анамнез, %: Family history, %: положительный positive отрицательный negative 37,5 62,5 100 66,7 33,3 50,0 50,0 12,5 87,5
о >
00 s
о
10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0
9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0
2800 2400 2000 1600 1200 800 400 0
Фрагментный анализ/Fragment analysis 100 200 300
400
2/7
2/16
2/>60
2800 2400 2000 1600 1200 800 400 0
2800 2400 2000 1600 1200 800 400 0
100
RP-PCR 200
300
400
Рис. 1. Определение длины гексануклеотидной экспансии в промоторной области гена C9orf72: а — образец, содержащий 2 коротких аллеля (2 и 7 повторов); фрагментный анализ; б — образец, содержащий короткий и промежуточный аллель (2 и 16 повторов); фрагментный анализ, repeat-primed полимеразная цепная реакция (RP-PCR); в — образец, содержащий гиперэкспансию: при фрагментном анализе виден только пик, соответствующий аллелю с количеством повторов 2 (подобно гомозиготному состоянию), однако при проведении RP-PCR во 2-м аллеле определяется гиперэкспансия (характерная «гребенка» справа)
Fig. 1. Determination of the hexanucleotide expansion length in thepromotor region of the C9orf72gene: а — sample containing 2 short alleles (2 and 7repeats); fragment analysis; б — sample containing a short and an intermediate allele (2 and 16 repeats); fragment analysis, repeat-primed polymerase chain reaction (RP-PCR); в — sample containing hyperexpansion: fragment analysis shows only a peak corresponding to the allele with 2 repeats (similar to the homozygous state), but RP-PCR in the 2nd allele shows hyperexpansion (a characteristic ridge on the right)
а
в
g а со
s
о
90
100
110
G T G T T A T T T T T T A T G T G G G C G G A A T T T G T T G T T G T T T G A T A
JMM^J ХШтылёЦ.
û о
CpG CpG
80 90
G T G T T A T T T T T T A T G T G G G T G G A A T T T G T T G T T G T T T G A T G
CpG CpG CpG CpG CpG
Рис. 2. Хроматограммы фрагментов ДНК, содержащих CpG-остроеки 5' — промоторной области гена C9orf72 после бисульфитной конверсии. Определение метилирования проводили с использованием бисульфитной модификации ДНК с последующим секвенированием. После бисульфитной обработки метилированные цитозины остаются интактными (а), в то время как неметилированные остатки заменяются на урацил (б) Fig. 2. Chromatograms of DNA fragments containing CpG-islands in the 5' — promoter region of the C9of72 gene after bisulfite conversion. Determination of methylation was performed using bisulfate DNA modification with subsequent sequencing. After bisulfite processing, methylated cytosines remain intact (а) while non-methylated residues are changed to uracil (б)
По данным магнитно-резонансной томографии головного мозга отмечаются единичные мелкоочаговые изменения в белом веществе обоих полушарий головного мозга, небольшая атрофия височных долей с двух сторон. В течение последнего времени у пациента
наблюдается выраженное снижение речевой активности: обращенную к нему речь понимает, отвечает односложно, апатичен, эмоционально лабилен. В течение последних нескольких месяцев родственники больного отмечают изменение пищевого поведения
б
ьл
i>ii
I
JSi«
IV
О
Ваня iû.iem
Зрительно-конструктивные/ исполнительные навыки/Visuospatial Скопвдйге constructional/executive skills ку6/Copy a ciitm
Нарисуйте часы (десять минут двенадцатого) (3 бала)/Drawa clock (ten minutes past eleven) (3 points)
Рис. 3. Родословная пациента А Пробанд обозначен стрелкой; БА — болезнь Альцгеймера; БП — болезнь Паркинсона. Звездочкой обозначены клинически здоровые носители экспансии в гене C9orf72, курсивом — возраст членов семьи на момент составления родословной; знак вопроса означает, что результат ДНК-диагностики в настоящее время неизвестен Fig. 3. Family tree of patient А. The proband is indicated by an arrow; AD stands for Alzheimer's disease; PD — Parkinson's disease. Asterisks indicate clinically healthy carriers of the expansion in the C9orf72 gene, italics — age of the family members at the time of family tree building, question marks — currently unknown results of DNA diagnostics
в виде выраженного проявления желания к однотипной еде (около 2 мес ел только телячью колбасу, затем только глазированные сырки).
В семейном анамнезе имеется схожая симптоматика у родной сестры, у матери — болезнь Альцгеймера, у отца — болезнь Паркинсона (рис. 3). Результат неврологического осмотра: пациент в сознании, на вопросы отвечает по существу, сумма баллов по Монреальской шкале оценки когнитивных функций 21 (нарушение исполнительных функций, счета, отсроченного воспроизведения, снижение литеральной беглости речи) (рис. 4). Глазодвигательных нарушений нет. Лицо симметрично. Глотание и фонация не нарушены. Глоточный рефлекс оживлен. Девиация языка влево. Умеренный парез мышц в дистальных отделах ног. Мышечный тонус диффузно снижен. Наблюдаются гипотрофии и фасцикуляции мышц конечностей. Глубокие рефлексы с рук живые, с правой ноги снижены, с левой оживлены. Патологических стопных знаков, клонусов нет. Отмечается рефлекс Маринеску—Радовичи слева. В пробе Ромберга пошатывается, координаторные пробы пациент выполняет с легкой дисметрией и интенцией. Походка паретическая, степпажная. Функции тазовых органов больной контролирует.
При проведении ДНК-диагностики у пациента выявлена GGGGCC-экспансия в гене C9orf72 с количеством GGGGCC-повторов >50 в гетерозиготном состоянии. Аналогичная мутация обнаружена у его родной сестры с похожей клинической
Рис. 4. Фрагмент тестирования по Монреальской шкале оценки когнитивных функций: выраженное нарушение исполнительных функций при относительно сохранных зрительно-пространственных функциях Fig. 4. Fragment of the Montreal Cognitive Assessment test: pronounced impairment of executive functions with relatively preserved visual and spatial processing
симптоматикой. Подобная мутация также выявлена у клинически здорового сына сестры пациента А. 48 лет и его клинически здоровой дочери 8 лет: мутация определена в лаборатории в Германии, где указанные лица наблюдаются в настоящее время (см. рис. 4).
Обсуждение
В исследовании мы оценили уровень метилирования ДНК 5' - промоторной области гена C9orf72 у пациентов с гиперэкспансией повтора GGGGCC, а также у носителей нормального и промежуточного аллелей. Это первые данные такого рода, полученные для российской популяции. Метилирование этой области обнаружено только у 2 сибсов в группе носителей полной экспансии. Таким образом, частота встречаемости мутации в нашей когорте составила 9,1 % (1/11), что согласуется с результатами других исследований (10-30 %) [14, 17]. Присутствие сходных сайтов метилирования у обоих пациентов-родственников может говорить о наследуемости данной модификации гена.
Наличие нетипичной клинической картины БАС с когнитивными, поведенческими нарушениями и длительным течением заболевания у нашего пациента может свидетельствовать о модифицирующем влиянии метилирования промоторной области гена C9orf72 на клиническую картину заболевания. Для ЛВД и БАС, ассоциированных с экспансией в гене C9orf72, в качестве одного из механизмов патогенеза обсуждается «токсический» эффект GGGGCC-экспансии, опосредуемый аккумуляцией в нейронах смысловых и антисмысловых РНК-фокусов и секвестрацией определенных РНК-связывающих протеинов; это приводит к дефектам транскрипции, продукции так называемых RAN-белков (repeat associated non-ATG translation) и эпигенетическим изменениям [26]. Однако являются ли данные события первичным механизмом или следствием других нарушенных клеточных
о >
00 s
о
о >
00 s
о
функций, остается неясным. Изменение клинического фенотипа у нашего пациента может быть результатом снижения уровня экспрессии патологического аллеля вследствие метилирования 5' — промоторной области гена С9ог(72, что может способствовать уменьшению токсического эффекта экспансии. По данным других исследований, четкой корреляции статуса метилирования с фенотипическим вариантом нейродегенератив-ного процесса либо продолжительностью заболевания не выявлено [14—17]. Для поиска и анализа более детальных клинико-эпигенетических корреляций необходимы дальнейшие исследования на большей когорте
пациентов с БАС и другой С9от/72-ассоциированной нейродегенеративной патологией.
Заключение
Согласно полученным данным эпигенетические модификации можно рассматривать как один из важных механизмов, влияющих на фенотип заболевания. Дальнейшее изучение молекулярной природы БАС и ЛВД, а также более четкое понимание роли эпигенетических процессов в патологическом каскаде может помочь в идентификации биомаркеров и разработке новых подходов к терапии.
ЛИТЕРАТУРА / references
1. Byrne S., Heverin M, Elamin M. et al. Aggregation of neurologic and neuropsychiatry disease in amyotrophic lateral sclerosis kindreds: a population-based case-control cohort study of familial and sporadic amyotrophic lateral sclerosis. Ann Neurol 2013;74(5):699-708.
DOI: 10.1002/ana.23969. PMID: 23836460.
2. Raaphorst J., de Visser M., Linssen W.H. et al. The cognitive profile of amyotrophic lateral sclerosis: a meta-analysis. Amyo-troph Lateral Scler 2010;11(1-2):27-37. DOI: 10.3109/17482960802645008. PMID: 19180349.
3. Giordana M.T., Ferrero P., Grifoni S.
et al. Dementia and cognitive impairment in amyotrophic lateral sclerosis: a review. Neurol Sci 2011;32(1):9-16. DOI: 10.1007/s10072-010-0439-6. PMID: 20953810.
4. Knopman D.S., Roberts R.O. Estimating the number of persons with frontotempo-ral lobar degeneration in the US population. J Mol Neurosci 2011;45(3):330-35. DOI: 10.1007/s12031-011-9538-y. PMID: 21584654.
5. Deutschländer A.B., Ross O.A., Dickson D.W. et al. Atypical parkinsonian syndromes: a general neurologist's perspective. Eur J Neurol 2018;25(1):41-58. DOI: 10.1111/ene.13412.
PMID: 28803444.
6. Ber I.L., Guedj E., Gabelle A. et al. Demographic, neurological and behavioural characteristics and brain perfusion SPECT in frontal variant of frontotemporal dementia. Brain 2006;129(11):3051-65. DOI: 10.1093/brain/awl288.
PMID: 17071924.
7. Farg M., Sundaramoorthy V., Sultana J. et al. C9ORF72, implicated in amytrophic lateral sclerosis and frontotemporal dementia, regulates endosomal trafficking. Hum Mol Genet 2014;23(13):3579-95. DOI: 10.1093/hmg/ddu068.
PMID: 24549040.
8. Zhang Y.J., Jasen-West K., Xu Y. et al. Aggregation-prone c9FTD/ALS poly(GA)
RAN-translated proteins cause neurotoxicity by inducing ER stress. Acta Neuro-pathol 2014;128(4):505-24. DOI: 10.1007/s00401-014-1336-5. PMID: 25173361.
9. Gijselinck I., van Langenhove T., van der Zee J. et al. A C9orf72 promoter repeat expansion in a Flanders-Belgian cohort with disorders of the frontotemporal lobar de-generation-amyotrophic lateral sclerosis spectrum: a gene identification study. Lancet Neurol 2012;11(1):54-65.
DOI: 10.1016/S1474-4422(11)70261-7. PMID: 22154785.
10. van Blitterswijk M., DeJesus-Hernandez M., Rademakers R. How do C9ORF72 repeat expansions cause ALS and FTD: can we learn from other non-coding repeat expansion disorders? Curr Opin Neurol 2014;25(6):689-700. DOI: 10.1097/ WCO.0b013e32835a3efb.
PMID: 23160421.
11. Cruts M., Gijselinck I., van Langenhove T. et al. Current insights into the C9of72 repeat expansion diseases of the FTLD/ALS spectrum. Trends Neurosci 2013;36(8):450-9. DOI: 10.1016/j. tins.2013.04.010. PMID: 23746459.
12. Majounie E., Renton A.E., Mok K. et al. Frequency of the C9orf72 hexanucleotide repeat expansion in patients with amyo-trophic lateral sclerosis and frontotempo-ral dementia: a cross-sectional study. Lancet Neurol 2012;11(4):323-30.
DOI: 10.1016/S1474-4422(12)70043-1. PMID: 22406228.
13. Hwang J.Y., Aromolaran K.A., Zukin R.S. The emerging field of epigenetics
in neurodegeneration and neuroprotection. Nat Rev Neurosci 2017;18(6): 347-61. DOI:10.1038/nrn.2017.46. PMID: 28515491.
14. Belzil V.V., Bauer P.O., Gendron T.F. et al. Characterization of DNA hypermethyl-ation in the cerebellum of c9FTD/ALS patients. Brain Res 2014;1584(10):15-21. DOI: 10.1016/j.brainres.2014.02.015. PMID: 24530272.
15. Liu E.Y., Russ J., Wu K. et al. C9orf72 hy-permethylation protects against repeat expansion-associated pathology in ALS/ FTD. Actaneuropathol 2014;128(4):525-41. DOI: 10.1007/s00401-014-1286-y. PMID: 24806409.
16. McMillan C.T., Russ J., Wood E.M. et al. C9orf72 promoter hypermethylation is neuroprotective: neuroimaging and neuropathology evidence. Neurology 2015;84(16): 1622-30. DOI: 10.1212/WNL. 0000000000001495. PMID: 25795648.
17. Russ J., Liu E.Y., Wu K. et al. Hypermethylation of repeat expanded C9orf72 is a clinical and molecular disease modifier. Actaneuropathol 2015;129(1):39-52. DOI: 10.1007/s00401-014-1365-0. PMID: 25388784.
18. Xi Z., Zinman L., Moreno D. et al. Hypermethylation of the CpG island near the G4C2 repeat in ALS with a C9orf72 expansion. Am J Human Genet 2013;92(6):981-9. DOI: 10.1016/j. ajhg.2013.04.017. PMID: 23731538.
19. Belzil V.V., Bauer P.O., Prudencio M. et al. Reduced C9orf72 gene expression in c9FTD/ALS is caused by histone tri-methylation, an epigenetic event detectable in blood. Actaneuropathol 2013;126(6):895-905. DOI: 10.1007/ s00401-013-1199-1. PMID: 24166615.
20. Ciura S., Lattante S., Le Ber I. et al. Loss of function of C9orf72 causes motor deficits in a zebrafish model of amyotrophic lateral sclerosis. Ann Neurol 2013;74(2):180-7. DOI: 10.1002/ ana.23946. PMID: 23720273.
21. Donnelly C.J., Zhang P.W., Pham J.T. et al. RNA toxicity from the ALS/FTD C9ORF72 expansion is mitigated by antisense intervention. Neuron 2013;80(2):415-28. DOI: 10.1016/j.neu-ron.2013.10.015. PMID: 24139042.
22. Almeida S., Gascon E., Tran H. et al. Modeling key pathological features of frontotemporal dementia with C9ORF72 repeat expansion in iPSC-derived human neurons. Actaneuropathol
Нервно-мышечные БОЛЕЗНИ Neuromuscular DISEASES
00
2013;126(3):385-99. DOI: 10.1007/ s00401-013-1149-y. PMID: 23836290.
24. Rascovsky K., Hodges J.R., Knopman D. et al. Sensitivity of revised diagnostic criteria for the behavioural variant of fronto-temporal dementia. Brain 2011;134(9):2456-77. DOI: 10.1093/brain/awr179. PMID: 21810890.
progressive aphasia and its variants. Neurology 2011;76(11):1006—14. DOI: 10.1212/WNL.0b013e31821103e6. PMID: 21325651.
о
23. Brooks B.R., Miller R.G., Swash M. et al. El Escorial revisited: revised criteria for the diagnosis of amyotrophic lateral sclerosis. Amyotroph Lateral Scler Other Motor Neuron Disord 2000;1(5):293-9. D01:10.1080/146608200300079536. PMID: 11464847.
00
о
25. Gorno-Tempini M.L., Hillis A.E., Wein-traub S. et al. Classification of primary
26. Gendron T.F., Belzil V.V., Zhang YJ. et al. Mechanisms of toxicity in C9FTLD/ALS. Actaneuropathol 2014;127(3):359-76. DOI: 10.1007/s00401-013-1237-z. PMID: 24394885.
Вклад авторов
Ю.А. Шпилюкова: получение данных для анализа, анализ полученных данных, обзор публикаций по теме статьи, написание текста рукописи;
Е.Ю. Федотова, С.Н. Иллариошкин: разработка дизайна исследования, анализ полученных данных, написание текста рукописи;
Т. В. Погода, А.С. Ветчинова: получение данных для анализа; Н.Ю. Абрамычева: получение данных для анализа, написание текста рукописи; М. Н. Захарова: написание текста рукописи. Authors' contributions
Yu.A. Shpilyukova: obtaining data for analysis, analysis of the obtained data, reviewing of publications of the article's theme, article writing;
E.Yu. Fedotova, S.N. Illarioshkin: developing the research design, analysis of the obtained data, article writing; T.V. Pogoda, A.S. Vetchinova: obtaining data for analysis; N.Yu. Abramycheva: obtaining data for analysis, article writing; M.N. Zakharova: article writing.
ORCID авторов
Ю.А. Шпилюкова: https://orcid.org/0000-0001-7214-583X Н.Ю. Абрамычева: https://orcid.org/0000-0001-9419-1159 С.Н. Иллариошкин: https://orcid.org/0000-0002-2704-6282 ORCID of authors
Yu.A. Shpilyukova: https://orcid.org/0000-0001-7214-583X N.Yu. Abramycheva: https://orcid.org/0000-0001-9419-1159 S.N. Illarioshkin: https://orcid.org/0000-0002-2704-6282
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Финансирование. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (грант № 17-75-20 211). Financing. The study was performed with the support of Russian Foundation for Basic Research (grant No. 17-75-20 211).
Информированное согласие. Все пациенты (или их законные представители) подписали информированное согласие на участие в исследовании.
Informed consent. All patients (or their legal representatives) gave written informed consent to participate in the study.
Статья поступила: 17.04.2018. Принята к публикации: 07.06.2018. Article received: 17.04.2018. Accepted for publication: 07.06.2018.
