ГЛАВА 319. НАСЛЕДСТВЕННЫЕ БОЛЕЗНИ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ

Дарвин Дж. Прокоп (DarwinJ. Prockop)

Наследственные болезни соединительной ткани относятся к наиболее распро­страненным генетическим синдромам. К ним относят чаще всего несовершенный остеогенез, синдромы Элерса —Данло и Марфана.

Классификация этих синдромов основывается обычно на результатах работы McKusick, который проанализировал признаки, симптомы и морфологические изменения у большого числа больных. Однако классификация осложняется гете­рогенностью этих синдромов. У больных, членов некоторых семей, отсутствует, например, один или несколько кардинальных признаков. В других семьях выяв­ляют больных с двумя или тремя разными синдромами. Гетерогенность может быть обнаружена и среди членов одной семьи. Например, у одних больных в семье определяется дислокация суставов, характерная для синдрома Элерса—Данло, у других — хрупкость костей, типичная для несовершенного остеогенеза, а у третьих с тем же генным дефектом симптомы вообще отсутствуют. Из-за этих трудностей классификация, основанная на клинических данных, в конце концов, должна будет смениться классификацией, основанной на результатах анализа мо­лекулярных дефектов в отдельных генах.

Организация и химический состав соединительной ткани.Соединительная ткань (или ткани) имеет довольно расплывчатое определение: внеклеточные ком­поненты, служащие опорой и связывающие воедино клетки, органы и ткани. К со­единительным тканям относятся в основном кости, кожа, сухожилия, связки и хрящи. Они включают в себя такие кровеносные сосуды и синовиальные простран­ства и жидкости. На самом деле, соединительная ткань входит в состав всех органов и тканей в виде мембран и перегородок.

Соединительные ткани содержат большие количества жидкости в виде фильт­рата крови, в котором находится почти половина всего альбумина организма. Большинство соединительных тканей заполнены или окружены фибриллами или волокнами коллагена (табл.319-1) и содержат протеогликаны.

Различия соединительных тканей до некоторой степени обусловлены незначи­тельной вариабельностью размеров и ориентации коллагеновых фибрилл. В сухо­жилиях они собраны в толстые параллельные пучки, в коже расположены менее упорядочение. В костях фибриллы строго организуются вокруг гаверсовых каналов, ригидность этой архитектуре придает гидроксиапатит. Основной коллаген сухо­жилий, кожи и костей (коллаген I типа) состоит из двух полипептидных цепей, продуктов разных структурных генов. Различия между перечисленными тканями в большой мере связаны с разной экспрессией структурных генов коллагена I типа, т. е. с разными количеством синтезируемого коллагена, толщиной и длиной обра­зующихся фибрилл и их расположением.

Некоторые различия между соединительными тканями обусловлены путст­вием ткане- или органоспецифических генных продуктов. Кости содержат белки, играющие важнейшую роль в минерализации коллагена, аорта — эластин и сопут­ствующий микрофибриллярный белок, несколько типов коллагена и другие компо­ненты. Базальная мембрана, лежащая под всеми эпителиальными и эндотелиаль­ными клетками, содержит коллаген IV типа и другие тканеспецифические макро­молекулы, а кожа и некоторые другие соединительные ткани —небольшие коли­чества особых видов коллагена.

Таблица 319-1. Состав соединительной ткани в разных органах

Протеогликановые структуры изучены недостаточно. Установлено примерно пять белковых ядер, и к каждому поединен один вид мукополисахаридов или несколько. К основным мукополисахаридам кожи и сухожилий относятся дерматансульфат и хондроитин-4-сульфат, аорты — хондроитин-4-сульфат и дерматан-сульфат, хряща — хондроитин-4-сульфат, хондроитин-6-сульфат и кератансульфат. Базальная мембрана содержит гепарансульфат.

Биосинтез соединительной ткани.Синтез соединительных тканей заключается в самосборке из молекулярных субъединиц с точными размерами, формой и по­верхностными свойствами. Молекула коллагена представляет собой длинный тонкий стержень, состоящий из трех а-полипептидных цепей, скрученных в жесткую, похожую на канат структуру (319-1). Каждая a-цепь состоит из простых повторяющихся аминокислотных последовательностей, в которых каждый третий остаток представлен глицином (Гли). Поскольку каждая a-цепь содержит около 1000 аминокислотных остатков, ее аминокислотную последовательность можно обозначить как (-Гли-Х-У-)ззз, где Х и Y—любые аминокислоты, кроме глицина. Тот факт, что каждый третий остаток — это глицин (самая малая аминокислота), весьма важен, так как он должен входить в стерически ограниченное пространство, в котором сходятся все три нити тройной спирали. Две a-цепи в коллагене I типа одинаковы и называются a1(1). Третья же имеет несколько другую аминокислот­ную последовательность и называется a2(1). Некоторые типы коллагена состоят из трех одинаковых a-цепей. Те участки a-цепей, в которых на месте Х находится пролин или на месте Y — гидроксипролин, придают жесткость всей молекуле кол­лагена и удерживают ее в форме тройной спирали. Гидрофобные и заряженные аминокислоты в положениях Х и Y имеют вид кластеров на поверхности молекулы и определяют способ, которым одна молекула коллагена спонтанно связывается с другими, образуя цилиндрические фигуры, характерные для каждой коллагеновой фибриллы ( 319-1).

319-1. Схематическое изображение синтеза фибриллы коллагена I типа в фибробласте.

Внутриклеточные этапы сборки молекулы проколлагена (а): гидроксилирование и глико­зилирование про-а-цепей начинается вскоре после того, как их N-концы проникнут в цистерны шероховатой эндоплазматической сети, и продолжается после сближения С-пропептидов трех цепей и образования между ними дисульфидных связей. Расщепле­ние проколлагена с образованием коллагена, самосборка коллагеновых молекул в сво­бодно прилегающие друг к другу нити и перекрестное связывание их в фибриллы (б): отщепление пропептидов может происходить в криптах фибробласта или в некотором отдалении от клетки (воспроизведено с разрешения из ProckopandKivinkko).

Если структура и функция молекулы коллагена достаточно просты, то ее синтез весьма сложен ( 319-1). Белок синтезируется в виде предшест­венника, называемого проколлагеном, масса которого примерно в 1,5 раза больше массы молекулы коллагена. Эта разница обусловлена путствием в проколлагене дополнительных аминокислотных последовательностей как на N-, так и на С-конце. Для образования нитей коллагена необходимо действие специфической N-протеиназы, отщепляющей N-концевые пропептиды, и специфической С-протеиназы, отщепляющей С-концевые пропептиды. По мере сборки про-a-цепей коллагена на рибосомах эти цепи проникают в цистерны шероховатой эндоплазматической сети. Гидрофобные «сигнальные пептиды» на N-концах отщепляются, и начинается ряд дополнительных посттрансляционных реакций. Остатки пролина в позиции Yпод действием специфической гидроксилазы, требующей аскорбиновой кислоты, пре­вращаются в оксипролин. Другая гидроксилаза в путствии аскорбиновой кис­лоты точно так же гидроксилирует остатки лизина в позиции Y. Необходимость аскорбиновой кислоты для действия обеих гидроксилаз, вероятно, объясняет, поче­му при цинге не заживают раны ( гл.76). Многие гидроксилизиновые остатки подвергаются дальнейшей модификации, гликолизируясь галактозой или галактозой и глюкозой. К С-концевым пропептидам каждой цепи поединяется крупный, богатый маннозой олигосахарид. С-концевые пропептиды сближаются, и между ними образуются дисульфидные связи. Когда в каждой про-a-цепй окажется при­мерно 100 гидропролиновых остатков, белок спонтанно сворачивается, приобретая конформацию тройной спирали. Свернувшись, белок под действием N- и С-протеиназ превращается в коллаген.

Фибриллы, образованные путем самосборки коллагеновой молекулы, обладают высоким пределом прочности при растяжении, и эта прочность еще более увели­чивается за счет перекрестных реакций с образованием ковалентных связей между a-цепями соседних молекул. Первый этап перекрестного связывания — окисление ферментом лизиноксидазой аминогрупп в остатках лизина и гидроксилизина с образованием альдегидов; последние затем и формируют прочные ковалентные связи друг с другом.

Коллагеновые фибриллы и волокна во всех тканях, кроме костной, стабильны на протяжении почти всей жизни и распадаются только при голодании или исто­щении тканей. Однако фибробласты, синовиальные и другие клетки способны продуцировать коллагеназы, расщепляющие коллагеновую молекулу в точке, от­стоящей от N-конца примерно на 3/4 длины молекулы, и тем самым запускают дальнейшее разрушение коллагеновых фибрилл и волокон другими протеиназами. В костях же непрерывно происходят разрушение и ресинтез коллагеновых фибрилл, что служит необходимым условием перестройки кости. Таким образом, для сборки и сохранения коллагеновых фибрилл в тканях требуется координированная экспрес­сия ряда генов, продукты которых необходимы для посттрансляционного формиро­вания этих фибрилл или участвуют в метаболизме коллагена.

Сборка фибрилл коллагена I типа аналогична сборке фибрилл коллагена II типа в хряще и коллагена III типа в аорте и коже. При формировании же нефиб­риллярных коллагенов, таких как тип IV в базальных мембранах, не происходит отщепления глобулярных доменов на концах молекул. Сохраняясь, эти домены участвуют в самосборке мономеров в плотные сети. Волокна эластина компонуются тем же путем. Однако эластиновый мономер представляет собой одну полипеп­тидную цепь без четкой трехмерной структуры, самообразующую аморфные элас­тические волокна.

Синтез протеогликанов сходен с синтезом коллагена в том отношении, что он начинается со сборки полипептидной цепи, называемой белковым ядром. В цис­тернах шероховатой эндоплазматической сети белковое ядро модифицируется путем поединения остатков Сахаров и сульфата, которые образуют крупные мукополисахаридные боковые цепи. После секреции во внеклеточное пространство белковое ядро с его мукополисахаридными боковыми цепями связывается с соеди­няющим белком, а затем с длинноцепочечной гиалуроновой кислотой, образуя зрелый протеогликан с относительной молекулярной массой в несколько миллионов.

Построение кости следует тем же самым принципам, что и сборка других соединительных тканей ( также гл.335). Первый этап заключается в отложении остеоидной ткани, которая состоит в основном из коллагена I типа ( 319-1). Далее, «еще не до конца выясненным путем происходит минерализация остеоидной ткани; особые белки, такие как остеонектин, связываются со специфическими участками коллагеновых фибрилл и затем хелируют кальций, начиная минерали­зацию.

Значение для наследственных болезней.Наше знание химии и биохимии соединительных тканей недостаточно полно, но тем не менее позволяет понять некоторые клинические особенности наследственных болезней этих тканей. Напри­мер, понятно, почему многие из этих болезней имеют системные проявления. Поскольку весь коллаген I типа синтезируется на одних и тех же двух структурных генах, любая мутация этих генов должна экспрессироваться во всех тканях, содер­жащих коллаген I типа. Тканевая или органная специфичность болезни может быть объяснена двояко. Один из механизмов может заключаться в том, что бо­лезнь вызывается мутацией гена, экспрессирующегося только в одной или двух соединительных тканях. Например, у больных с синдромом Элерса — Данло IV типа имеются мутации генов проколлагена III типа, и его проявления ограничены изме­нениями кожи, аорты и кишечника, т. е. тканей, богатых коллагеном III типа. Вто­рая причина тканевой специфичности болезней более тонка. Разные участки моле­кул коллагена выполняют разные биологические функции. Так, если речь идет о коллагене I типа, то отщепление N-концевых пропептидов необходимо для сборки крупных коллагеновых фибрилл и волокон в связках и сухожилиях. При неполном отщеплении N-пропептидов белок образует тонкие фибриллы. Следовательно, боль­ные с такими мутациями генов проколлагена I типа, препятствующих эффектив­ному отщеплению N-пропептидов, должны страдать преимущественно дислокацией бедренных и других крупных суставов. У них редко бывают переломы, поскольку формирование толстых фибрилл коллагена I типа, по-видимому, менее важно для нормальной функции костей, чем для нормальной функции суставных связок. Наоборот, у больных с мутациями, затрагивающими структуру других участков молекулы проколлагена I типа, может преобладать костная патология.

Современные данные о химии матрикса позволяют понять причины гетеро­генности симптоматики и у больных с одинаковыми генными дефектами. Экспрес­сия гена коллагена или протеогликана зависит от координированной экспрессии генов ферментов, принимающих участие в посттрансляционной модификации этих соединений, а также от экспрессии генов других компонентов того же матрикса. В связи с этим конечное влияние этой мутации на функциональные свойства такой сложной структуры, как кость или крупный кровеносный сосуд, зависит от различий в «генетическом фоне» разных лиц, а именно от различий в экспрессии .большого семейства других генов, продукты которых влияют на ту же структуру. Клинические проявления болезни должны зависеть и от других факторов, влияю­щих на соединительную ткань, таких как физическая нагрузка, травмы, питание и гормональные аномалии. Следовательно, имеется широкая основа для вариабель­ности клинических проявлений у больных с одним и тем же дефектом.

Выявление молекулярных дефектов.Для того чтобы выявить молекулярный дефект у больного с наследственной болезнью соединительной ткани, требуются большие усилия (319-2). Одна из причин этого заключается в том, что у двух не состоящих в родственной связи больных, даже с идентичными клиническими симптомами, молекулярные дефекты различны. Вторая причина сводится к тому, что белки и протеогликаны соединительной ткани представляют собой крупные молекулы, которые трудно перевести в раствор и получить в чистом виде. Кроме того, у больных дефект определяет синтез аномального, быстро распадающегося белка. В связи с этим при анализе тканей трудно установить, какой именно генный продукт аномален. Третья причина — большие размеры генов компонентов матрикса. В случае проколлагена I типа ген про-al (1)-цепи состоит из 18 000 пар осно­ваний, а ген про-а2(1)-цепи — из 38000 пар. Каждый из этих генов имеет при­мерно 50 экзонов, большинство которых сходны по структуре. С помощью доступ­ной в настоящее время техники рекомбинантной ДНК выяснение места мутации одного или нескольких оснований — задача неимоверной трудности. Однако новые методы позволяют, вероятно, преодолеть большинство этих проблем.

Несовершенный остеогенез

Общие проявления.Термином «несовершенный остеогенез» обозначают наслед­ственные аномалии, обусловливающие хрупкость костей (319-3). Диагноз уста

319-2.Приблизительная локализация мутаций в структуре проколлагена I типа.

Римскими цифрами обозначен конкретный тип синдрома Элерса —Данло (СЭД) или несовершенного остеогенеза (НО), обсуждаемых в тексте. Экзоны, в которых происходят специфические делеции, пронумерованы в направлении от 3- к 5-концу гена. Другие делеции обозначены примерным числом утраченных аминокислот; «аа 988» означает, что остаток глицина в положении 988 a₁-цепизамещен цистеином. Как сообщалось в тексте, мутация про-a₂¹означает вставку 38 пар оснований в дополнительную последователь­ность и обнаружена у больных с атипичным синдромом Марфана (СМ); про-a2^^looaasозначает делецию примерно 100 аминокислот при a-варианте несовершенного остео­генеза II типа.

Про-a^—мутация, ведущая к укорочению npo-al-цепи; про-(^—мутация, ведущая к укорочению ^1ро-а2-цепи; про-а!^⁵—мутация, ведущая к появлению цистеинового остатка;пpo-a^:~^ma"—мутация, ведущая к избыточному содержанию маннозы в одной или обеих про-а-цепях; про-а2"— неизвестная структурная мутация, препятствующая расщеплению цепи N-протеиназой; про-а2¹— мутация, ведущая к удлинению про-а2-цепи; про-с^⁰"— мутация, меняющая структуру С-концевого пропептида про-а2-цепи (модифи­цировано и воспроизведено с разрешения из ProckopandKivirikko).

319-3.Мальчик в возрасте 21 мес с несовершенным остеогенезом III типа. Ребенок страдает множественными переломами рук и ног. Он гомозиготен по делеции 4 пар оснований в генах про-а2(1)-цепей, что привело к изменению последовательности последних 33 аминокислот в этих белках. В связи с этим про-а2(1)-цепи не сомкнулись с про-а1 (I) -цепями, и единственной формой проколлагенов I типа оказались тримеры про-al (I) -цепей, в которых С-концевые участки остались нескрученными (воспроизве- навливают путем исключения других наследственных дефектов или влияний фак­торов окружающей среды, вызывающих остеопению или остеопороз, и выявления последствий мутации в нескольких видах соединительной ткани. Повышенная лом­кость костей сопровождается обычно такими признаками, как голубой цвет склер, глухота, нарушение прорезывания зубов. Эти признаки могут определяться по отдельности или вместе (табл.319-2). Для того чтобы установить диагноз в раннем детстве, достаточно выявить сочетание голубого цвета склер и переломов. Точно так же достаточно определить сочетание переломов с характерными аномалиями зубов (несовершенный дентиногенез). Некоторые специалисты диагностическое значение придают сочетанию ломкости костей с наступившей рано глухотой у больного или членов его семьи, тогда как другие ставят диагноз только на осно­вании хрупкости костей, которую нельзя связать с внешними факторами (такие, как малая физическая активность или сниженное питание) или с другими наслед­ственными синдромами, например дисплазиями скелета (табл.319-3). Поскольку у некоторых членов семей переломов не бывает до наступления постменопаузы, легкие формы болезни могут быть неотличимы от постменопаузального остео­пороза. Некоторые лица с остеопорозом могут быть гетерозиготными носителями генных дефектов, вызывающих у гомозигот несовершенный остеогенез. В связи с этим целесообразно отнести постменопаузальный остеопороз в спектр тех же болезней, к которым относится несовершенный остеогенез.

Для классификации несовершенного остеогенеза пользуются классификацией, предложенной Sillence ( табл.319-2). Тип I встречается с частотой примерно 1:30 000. Он представляет собой легкую или средней тяжести болезнь, наследуемую как аутосомный доминантный признак в сочетании с голубыми склерами. Наиболее тяжело протекает болезнь II типа. Типы III и IV по тяжести занимают промежу­точное положение между типами I и II.

Аномалии скелета. При I типе болезни ломкость костей может быть столы выраженной, что ограничивает физическую активность больного, или столь незна­чительной, что больной вообще не испытывает никаких неудобств. При II типе кости и другие виды соединительной ткани настолько хрупки, что смерть насту­пает еще в утробном периоде, в родах или в первые несколько недель после рож­дения ребенка. При болезни III и IV типов множественные переломы, возникающие даже при минимальных физических воздействиях, могут привести к остановке роста и костным уродствам. У многих больных переломы особенно часто возникают в детстве; после периода пубертата их частота уменьшается, а при беременности и после наступления менопаузы вновь увеличивается. Резкий кифосколиоз может быть причиной нарушений дыхания и предрасполагать к легочным инфекциям. Плотность костей снижена, но относительно специфических морфологических нарушений мнения расходятся. Общее впечатление таково, что заживление переломов происходит нормально. У некоторых больных со сравнительно легкой симп­томатикой череп имеет множество вмятин, по-видимому, из-за небольших очажков оссификации.

Таблица 319-2.Классификация несовершенного остеогенеза, основанная на клинических проявлениях и способе наследования (по Sillence)

Примечание. АД — аутосомное доминантное; АР — аутосомное рецессивное; С — спорадическое.

Таблица 319-3.Частичная дифференциальная диагностика несовершенного остеогенеза

Источник: модифицировано из Smithetal., с.126.

Глазные симптомы.Цвет склер варьирует от нормального до слегка голубова­того или от синевато-серого до ярко-голубого. Голубизна обусловлена истончением или прозрачностью коллагеновых волокон склеры, через которые просвечивает сосудистая оболочка глаза. У ряда больных выявляют и другие глазные симптомы. В некоторых семьях голубые склеры могут быть наследственным признаком без всякого увеличения хрупкости костей.

Несовершенный дентиногенез. Эмаль твердой зубной пластинки относительно нормальна, но зубы имеют янтарный, желтовато-коричневый или полупрозрачный голубовато-серый цвет из-за неправильного отложения дентина. Молочные зубы обычно мельче нормальных, а постоянные заострены и как бы имеют основание. Точно такие же аномалии зубов могут наследоваться независимо от несовершенного остеогенеза.

Глухота. Ввозрасте после 10 лет или позднее развивается глухота. Она обус­ловлена нарушением прохождения колебаний через среднее ухо на уровне основа­ния стремени. При гистологическом исследовании обнаруживают недостаточную оссификацию, персистенцию хрящевых участков, которые в норме оссифицируются, и полоски скопления кальция.

Сопутствующие проявления.У многих больных и у членов многих семей выявляют аномалии и в других видах соединительной ткани. В некоторых случаях отмечают изменения кожи и суставов, неотличимые, от таковых при синдроме Элерса —Данло ( далее). У небольшого числа больных выявляют нарушение функции сердечно-сосудистой системы, например регургитацию аортальных клапа­нов, пролабирование митральных, митральную недостаточность и хрупкость стенок крупных кровеносных сосудов. Могут иметь место гиперметаболизм с повышением уровня тироксина в сыворотке, гипертермия и чрезмерная потливость. При легких формах болезни сопутствующие симптомы могут выступать на первый план.

Способ наследования.Тип I болезни наследуется как аутосомный доминантный признак с непостоянной экспрессией, так что он может проявляться через поко­ление. При летальном варианте II типа наследование может быть аутосомным рецессивным, но в нескольких случаях II типа с выясненным генетическим дефек­том имелись новые мутации. Способ наследования — основной критерий разграни­чения III и IV типов ( табл.319-2), но отличить рецессивно наследуемую форму от новой аутосомной доминантной мутации иногда очень трудно.

Молекулярные дефекты.Поскольку большинство тканей при несовершенном остеогенезе богато коллагеном I типа, считают, что многие его формы связаны с мутациями структурных генов этого белка, генов, определяющих его посттрансля­ционный процессинг, или генов, регулирующих его экспрессию. В настоящее время выяснены мутации генов проколлагена I типа при четырех вариантах II типа несо­вершенного остеогенеза. Один вариант характеризовался делецией в одном из алле­лей гена про-al (I) (319-4). Она распространялась на три экзона, но не препят­ствовала транскрипции гена. В результате про-al (I)-цепь оказалась на 84 амино­кислоты короче, чем в норме. Эта мутация была летальной, поскольку укороченная про-al (I)-цепь связывалась с нормальной про-al (I)- и про-а2(1)-цепями ( 319-4). Укорочение про-al (I)-цепи препятствовало скручиванию молекул в тройную спираль. В связи с этим большая часть проколлагеновых молекул оста­валась нескрученной и быстро распадалась в процессе, называемом самоубийством белка, или негативной комплементарностью ( 319-4). При втором летальном варианте болезни II типа мутация привела к синтезу такой про-а2(1)-цепи, которая была примерно на 20 аминокислот короче по сравнению с нормой. Второй аллель не функционировал, поэтому все про-а2-цепи оказались укороченными. При третьем варианте II типа мутационная делеция в аллеле про-а2(1)-цепи укоротила синте­зируемую про-а2-цепь примерно на 100 аминокислот. При четвертом варианте II типа происходило замещение одного основания, что привело к появлению в a1(1)-цепи остатка цистеина вместо глицина и тем самым к разрыву трехспираль­ной конформации белка.

Мутации генов проколлагена I типа выяснены также при двух вариантах бо­лезни III типа. При одном из них была определена делеция четырех пар оснований, что изменило последовательность последних 33 аминокислот в про-а2(1)-цепи. Больной был гомозиготен по этому дефекту, и ни одна из про-а2(1)-цепей не включалась в молекулы проколлагена. Вместо этого проколлаген I типа состоял из тримера про-al (I)-цепей. Этот тример имел трехспиральную конфигурацию, но был нестабильным. Родители больного, находившиеся друг с другом в троюродном родстве, были гетерозиготами по той же мутации и уже в возрасте 30 лет страдали остеопорозом. При другом варианте III типа структурные изменения в С-концевом пропептиде обусловили увеличение количества в нем маннозы. У больного с некото­рыми симптомами болезни I типа и другими, типичными для болезни II типа, про-а2(1)-цепи были укорочены примерно на 100 аминокислот.

На основании этих данных можно сделать ряд обобщений в отношении мута­ций генов коллагена. Одно из них сводится к тому, что мутация, ведущая к синтезу аномального белка, может быть более вредной, чем нефункционирующий аллель. Второе заключается в том, что мутации, обусловливающие укорочение полипептид­ных цепей, могут быть более частыми, чем другие. Однако у большинства больных молекулярные дефекты не идентифицированы. У многих из них могли иметь место мутации сплайсинга РНК или мутации по единичным основаниям, которые трудно обнаружить в столь крупных генах, как ген проколлагена I типа. Ряд вариантов несовершенного остеогенеза мог бы обусловливаться мутациями других генов, экспрессия которых необходима для сборки и сохранения структуры костей и дру­гих видов соединительной ткани.

Диагностика. Вотсутствие кардинальных признаков болезни диагноз уста­новить трудно, и многие случаи, вероятно, остаются недиагностированными. Сле­дует учитывать возможность других патологических состояний, сопровождающихся хрупкостью костей в младенчестве и детстве ( табл.319-3). У 1/3 больных при электрофорезе проколлагена I типа (синтезируемый фибробластами кожи в куль­туре) в полиакриламидном геле можно обнаружить аномальную про-a-цепь. В боль­шинстве случаев изменение подвижности отражает посттрансляционную модифи­кацию и не позволяет определить точную природу мутации или тип болезни.

Лечение.Убедительные данные о возможности эффективного лечения отсут­ствуют. При легкой форме после уменьшения частоты переломов в возрасте 15— 20 лет больные могут и не нуждаться в лечении, но во время беременности или после наступления менопаузы, когда частота переломов снова увеличивается, к ним требуется особое внимание. При более тяжелых формах детям необходимы широ­кая программа физиотерапии, хирургическое лечение при переломах и. деформациях скелета, профессиональное обучение и эмоциональная поддержка как больному, так и его родителям. У многих больных интеллект достаточно развит, и они, несмотря на выраженные деформации, делают успешную карьеру. Целесообразно использовать программу поддержания позы, разработанную Bleck. При многих пе­реломах лишь минимально смещаются кости и происходит некоторый отек мягких тканей, поэтому требуется лишь слабое вытяжение в течение 1—2 нед с последую­щим наложением легкой шины. При малоболезненных переломах необходимо рано начинать физиотерапию. В отношении целесообразности коррекции деформаций конечностей с помощью стального гвоздя, помещаемого в длинные кости, мнения противоречивы. Оправданием этой процедуры может служить то обстоятельство, что коррекция деформаций в детстве дает возможность взрослым больным нор­мально ходить.

319-4. Схематическое изображение молекулярного дефекта при несовершенном остеогенезе II типа. а: схематическое изображение генной делеции. Как упоминалось в тексте, у человека ген про-а1(1) состоит из 18000 пар оснований и содержит около 50 экзонов (вертикальные темные черточки). Делеция захватила три экзона, содержащих 252 пары оснований кодирующих последовательностей, б: схема «самоубийства белка», или негативной компле­ментарности. Синтезированные укороченные про-al (1)-цепи соединились и связались ди­сульфидными мостиками с интактными npo-a(I)-цепями. Молекулы проколлагена, содержа­щие одну или две укороченные про-al (I)-цепи, не скручивались в тройную спираль при 37 °С и разрушались. В результате при спорадическом гомозиготном дефекте количество функционирующего проколлагена было уменьшено примерно на 75 % (модифицировано и воспроизведено с разрешения из ProckopandKivirikko).

Генетическое консультирование при II, III и IV типах болезни затруднено из-за неясности способа наследования. С помощью рентгене- и эхографии несо­вершенный остеогенез удавалось диагностировать у плода уже на 20-й неделе бере­менности. В тех немногих семьях, где точно выяснен генный дефект, для прена­тальной диагностики можно было бы производить анализ ДНК в соответствующих лабораториях. Для генов проколлагена I типа идентифицирован полиморфизм длины рестрикционных фрагментов, и этот подход можно было бы использовать для пренатальной диагностики. Культура клеток амниотической жидкости синтези­рует коллаген, но применять эти культуры для выявления мутаций представляется нереальным.

Общие проявления.Под названием «синдром Элерса —Данло» объединяют группу наследственных аномалий с повышенной подвижностью суставов и кож­ными проявлениями (319-5). Beightonвначале разделил этот синдром на пять типов (табл.314-4). Тип I— это классическая тяжелая форма болезни, при кото­рой отмечаются как чрезмерная подвижность суставов, так и типичная бархатистая и чрезмерно растяжимая кожа. Тип II сходен с I типом, но симптомы выраже­ны слабее. При III типе чрезмерная подвижность суставов более выражена, чем изменения кожи. Тип IV характеризуется резким истончением кожи и частой внезапной смертью из-за разрыва крупных кровеносных сосудов или внутренних органов. Тип V сходен с типом II, но наследуется как сцепленный с Х-хромосомой признак.

319-5.Схематическое изображение кожных и суставных изменений при синдроме Элерса—Данло (СЭД).

Девочка (справа вверху) страдает СЭД IVBтипа с дислокацией обоих бедер, не под­дающейся хирургической коррекции [воспроизведено с разрешения из ProckopandGuzman, Hosp. Prac.,1977, 12(12):б1].

Таблица 319-4.Классификация больных с синдромом Элерса —Данло, основанная на клинических проявлениях и способе наследования

Альтернативные названия: тип I — злокачественный, тип II — легкий, тип III— доброкачественная семейная чрезмерная подвиж­ность суставов, тип IV — с кровоподтеками или аортальный, тип V — сцепленный с Х-хромосомой, тип VI — глазной, тип VII — врожденный множественный артрохалоз, тип VIII—периодонтальная форма, тип IX—синдром Элерса —Данло с нарушением метаболизма меди, синдром Менкеса (некоторые варианты) и дряблость кожи (некоторые варианты).

²АД — аутосомное доминантное, АР — аутосомное рецессивное, Х — сцепленное с Х-хромосомой.

Впоследствии были выделены дополнительные типы (VI, VII и IX) с биохими­ческими нарушениями и фенотипами, не соответствующими типам, описанным Beighton. Однако не у всех больных с этими фенотипами были выявлены моле­кулярные дефекты, которые легли в основу классификации. Тип VII идентифи­цируется по генерализованному периодонтиту наряду с умеренными изменениями суставов и кожи. Многие больные и члены их семей не могут быть отнесены к боль­ным ни одного из девяти упомянутых типов синдрома.

Изменения связок и суставов.Степень «разболтанности» и сверхподвижности суставов может варьировать от легкой до столь тяжелой, что сопровождается резкими невправимыми вывихами костей в тазобедренных и других суставах. При менее тяжелых формах больные могут сами вправлять вывихи или избегают их, ограничивая физическую активность. С возрастом у некоторых больных симпто­матика усиливается, но в целом выраженная «разболтанность» суставов не умень­шает продолжительности жизни.

Кожа. Изменения кожи варьируют от некоторого ее истончения, мягкости и бархатистости до чрезмерной растяжимости и непрочности. Для больных с неко­торыми типами синдрома характерны кровоподтеки. При IV типе через тонкую кожу просвечивают подкожные сосуды, при I типе при малейшей травме могут появляться полупрозрачные рубцы («папиросная бумага»). Сходные, но слабее выраженные признаки нарушенного заживления кожных травм имеются при других формах, особенно при V типе. У больных с VIII типом синдрома кожа отличается скорее хрупкостью, нежели растяжимостью, а раны на ней заживают, оставляя атрофические пигментированные рубцы.

Сопутствующие изменения. Помимо изменений суставов и кожи, у больных, особенно при I типе синдрома, может пролабировать митральный кла­пан сердца. Часто отмечаются плоскостопие и легкая степень или умеренно выра­женный сколиоз. Выраженная «разболтанность» суставов с повторными вывихами может приводить к раннему остеоартриту. При I и IX типах нередко образуются грыжи, при IV типе могут быть спонтанные разрывы аорты и кишечника. При VI типе малейшие травмы глаз часто приводят к разрыву их оболочек, а кифо­сколиоз вызывает нарушение дыхания. При этом типе у больного склеры нередко имеют голубой цвет. При IX типе изменения суставов и кожи минимальны. Этот тип идентифицируется главным образом по нарушению обмена меди и включает состояния, ранее называвшиеся синдромом дряблости кожи (cutislaxa), наследуе­мым как признак, сцепленный с Х-хромосомой, сцепленным с Х-хромосомой синд­ромом Элерса —Данло и синдромом Менкеса. У больных часто образуются склонные к разрыву дивертикулы мочевого пузыря, грыжи и аномалии скелета, в том числе характерные затылочные «рога», а также дряблость кожи. При ва­рианте, ранее обозначаемом как cutis laxa, именно дряблость кожи служит ведущим симптомом, придавая больным вид преждевременно состарившихся лиц. У них часто развиваются эмфизема легких и стеноз легочной артерии.

Молекулярные дефекты.При синдроме I, II и III типов молекулярные дефекты неизвестны. При электронной микроскопии кожи некоторых больных можно видеть необычное строение коллагеновых волокон, но аналогичные фибриллы иногда вы­являют и в коже здорового человека.

У больных с IV типом болезни, по-видимому, имеется дефект синтеза или структуры коллагена III типа. Это согласуется с тем, что они склонны к спонтанным перфорациям аорты и кишечника, т. е. тканей, богатых коллагеном III типа. При одном из вариантов IV типа дефект заключается в синтезе структурно аномальных про-a (III)-цепей. Они входят в молекулу проколлагена III типа в равных стехио­метрических соотношениях с нормальными про-a (III)-цепями, так что большинство молекул проколлагена III типа содержит одну или несколько аномальных про-a (III)-цепей. Эти молекулы подвергаются «самоубийству», или отрицательной комплементарности, и поэтому кожа практически не содержит коллагена III типа. При других вариантах IV типа нарушены синтез или секреция проколлагена III типа.

Синдром Элерса —Данло VI типа впервые был идентифицирован у двух сес­тер на том основании, что их коллаген содержал меньшее, чем в норме, количество гидроксилизина из-за недостаточности лизилгидроксилазы; недостаточность того же фермента была обнаружена и у других больных. Однако у некоторых больных с клинической картиной VI типа синдрома недостаточность лизилгидроксилазы не выявляется.

Синдром VII типа впервые был выделен как дефект превращения проколла­гена в коллаген у больных с чрезмерной подвижностью суставов и вывихами. Это состояние на молекулярном уровне обусловлено двумя видами генетических нару­шений. При одном из них (тип VIIA) имеется недостаточность проколлагена-про­теиназы — фермента, отщепляющего N-концевой пептид от проколлагена I типа. Эта форма болезни наследуется как аутосомный рецессивный признак. Вторая форма (VIIБ) характеризуется рядом мутаций, придающих проколлагену I типа устойчивость к действию N-протеиназы. Для активности фермента необходима нативная конформация белкового субстрата, и на проколлаген I типа с измененной конформацией он не действует. Изменение аминокислотной последовательности в про-a-цепях проколлагена I типа может локализоваться на участке, отстоящем от места действия фермента на целых 90 аминокислот. При том и другом варианте (VIIA и VIIB)VII типа сохранение N-пропептида в молекуле приводит к образо­ванию чрезвычайно тонких фибрилл. Как уже отмечалось, эти тонкие фибриллы могут участвовать в построении костей, но не обеспечивают необходимой прочно­сти связкам и суставным сумкам.

У большинства обследованных больных с IX типом синдрома нарушен мета­болизм меди ( гл.77). Низкий уровень меди и церулоплазмина в сыворотке сопровождается выраженным повышением уровня меди в клетках. Молекулярные дефекты у некоторых больных связаны, по-видимому, с синтезом диффундирующего фактора, принимающего участие в регуляции либо гена металлотионеина, либо каких-то других сторон метаболизма меди.

Диагностика.Диагностика все еще основывается на клинических признаках. Биохимические исследования для выявления известных нарушений до сих пор остаются очень трудоемкими и требующими больших затрат времени. При IV типе болезни инкубация культуры фибробластов кожи с радиоактивным пролином или глицином с последующим гель-электрофорезом новосинтезированных белков долж­на была бы обнаруживать нарушение синтеза или секреции проколлагена III типа. Для пренатальной диагностики этот подход в настоящее время неприменим. Исследование секреции и скорости процессинга проколлагена I типа в культуре фибробластов кожи дает в руки исследователей простой способ идентификации недостаточности проколлаген-N-протеиназы и структурных мутаций, препятствую­щих отщеплению N-концевого пропептида. Таким образом, этот способ мог бы оказаться полезным в диагностике VIIA и VIIБ вариантов VII типа синдрома. Однако положительные результаты анализа получают при обследовании и некото­рых больных с несовершенным остеогенезом. При подозрении на синдром Элерса — Данло IX типа подтвердить диагноз можно путем определения уровня меди и церулоплазмина в сыворотке и культуре фибробластов. Вскоре можно ожидать применения анализа специфических ДНК при обследовании членов семей, у кото­рых точно установлены генные мутации, характерные для синдрома I типа. Вероят­но, в семьях с тяжелыми формами синдрома для пренатальной диагностики будет применяться и метод исследования полиморфизма длины рестрикционных фраг­ментов ( также гл.58).

Лечение. Специфического лечения не разработано. Хирургическая кор­рекция и укрепление суставных связок требуют тщательного индивидуального под­хода, так как связки часто не держат швов. У всех больных, особенно при подо­зрении на IV тип, необходимо проверять состояние сердечно-сосудистой системы. При кровоподтеках определяют состояние свертывающей и антисвертывающей системы, но результаты этих исследований обычно не отличаются от нормы.

Общие проявления.Синдром Марфана определяют по характерным измене­ниям трех видов соединительной ткани: скелета, глазной и сердечно-сосудистой (319-6). Синдром наследуется как аутосомный доминантный признак, причем 15—30 % его случаев приходится на свежие мутации. Относительно часто опреде­ляется «скачок через поколение», обусловленный непостоянной экспрессией. Кроме того, в некоторых семьях отдельные признаки (типичный «марфаноидный» вид, дислокация хрусталиков и нарушения кровообращения) могут наследоваться по­рознь. В связи с этим диагноз обычно не ставят до тех пор, пока хотя бы у одного члена семьи не выявят характерных изменений, по крайней мере в двух из трех соединительнотканных систем.

319-6. Мальчик в возрасте 16 лет с синдромом Марфана. Проявления синдрома включают дислокацию хрусталиков глаз, удлиненное тонкое лицо, длинные пальцы рук (арахнодактилия), длинные конечности (долихостеномелия) и вдав­ление грудины (pectusexcavatum) (любезно предоставлено J. G. Hall).

Аномалии скелета. Обычно рост больных выше, чем у родственников, руки и ноги у них заметно удлинены. Отношение верхней половины тела (от ма­кушки до лобка) к нижней (от лобка до ступни), как правило, на два стандартных отклонения ниже среднего для соответствующих возраста, пола и расовой принадлежности. Пальцы рук и ног обычно длинные и тонкие (арахнодактилия или долихостеномелия), но объективно это трудно доказать. Из-за увеличения длины ребер грудная клетка часто деформируется, образуя вдавление («грудь сапожни­ка») или выпячивание («куриная грудь»). Иногда грудная клетка явно симметрич­на. Обычно имеется сколиоз, часто с кифозом.

По подвижности суставов больных можно разделить на три группы. У боль­шинства из них отмечается умеренная сверхподвижность многих суставов. У неко­торых больных она выражена сильнее (как при синдроме Элерса —Данло), но у небольшого числа из них суставы тугоподвижны и имеются контрактуры рук и пальцев. Больные этой группы (контрактурная арахнодактилия), по-видимому, менее склонны к сердечно-сосудистым нарушениям.

Изменения сердечно-сосудистой системы.Обычно митральный клапан пролаби­рует, аорта расширена. Ее расширение начинается с корня и прогрессирует до расслаивающей аневризмы и разрыва. Для диагностики этих аномалий особенно полезна эхокардиография.

Глазные симптомы.Характерным признаком служит подвывих (эктопия) хрусталиков обычно по направлению вверх. Однако его можно обнаружить только при исследовании со щелевой лампой. Смещение хрусталиков в переднюю камеру глаза может вызвать глаукому, но она чаще развивается после удаления хруста­лика. Длина оси глазного яблока больше нормы, что предрасполагает к близору­кости и отслойке сетчатки.

Сопутствующие изменения.На коже плеча и ягодиц могут быть видны стрии. В остальном она остается неизмененной. У некоторых больных развивается спон­танный пневмоторакс. Часто имеют место высокие своды неба и стоп.

Диагностика. Легче всего установить диагноз, когда у больного или членов его семьи появляются объективные признаки подвывиха хрусталиков, расширения аорты и резкого кифосколиоза или деформаций грудной клетки. При эктопии хрусталиков и аневризме аорты диагноз ставят часто, даже если нет внешних «марфаноидных» признаков или семейного анамнеза. Всех больных с подозрением на этот синдром необходимо обследовать с помощью щелевой лампы и эхокардио­графии. Следует также исключить гомоцистинурию ( табл.319-3) по отрица­тельным результатам цианиднитропруссидного теста на путствие дисульфидов в моче. Эктопия хрусталиков может произойти и у больных с синдромом Элерса — Данло I, II и III типов, но у них отсутствует марфаноидный вид и определяются характерные изменения кожи, отсутствующие при синдроме Марфана.

Лечение. Как и при других наследственных болезнях соединительной ткани, определенных средств лечения при синдроме Марфана не существует. Некоторые специалисты рекомендуют использовать пропранолол (анаприлин) с целью пре­дупредить тяжелые аортальные осложнения, но его эффективность не доказана. В ряде случаев проводилась хирургическая пластика аорты, аортального и мит­рального клапанов.

Сколиоз может прогрессировать, поэтому необходимы механическое укрепле­ние скелета и физиотерапия, если он превышает 20°,или хирургическое, если он продолжает прогрессировать и превышает 45°.Для индукции менархе у девочек с прогрессирующим сколиозом применяли эстрогены, но определенных результатов получить не удалось.

Подвывих хрусталиков редко требует их удаления, но больные должны нахо­диться под птальным наблюдением из-за возможности отслоения сетчатки.

При консультировании исходят из 50 % вероятности наследования аномаль­ного гена. Из-за гетерогенности болезни ее выраженность у потомства может быть и большей, и меньшей, чем у родителей. Женщин следует информировать о высо­ком ке сердечно-сосудистых нарушений при беременности.