Неонатальный сахарный диабет в сочетании с врожденным гипотиреозом у пациентки с новой гомозиготной мутацией гена GLIS3

АКТУАЛЬНОСТЬ

Понятие «неонатальный сахарный диабет» (НСД) включает группу гетерогенных по этиопатогенезу и клинической картине заболеваний, основным проявлением которых является персистирующая гипергликемия у детей первых 6 мес жизни [1]. Частота НСД насегодняшний день составляет 1:90 000–160 000 новорожденных [1].

Выделяют две основные формы заболевания: транзиторный НСД (ТНСД) и перманентный НСД (ПНСД) [2][3]. Большинство случаев ТНСД связано с аномалиями хромосомы 6q24 [4].

Что касается ПНСД, на сегодняшний день описано около 20 генов, ответственных за развитие данного заболевания [1][3].

Большинство выявленных мутаций являются спонтанными, часть — передается по наследству. Основные молекулярно-генетические причины возникновения ПНСД можно разделить на три большие группы [5].

Первая группа мутаций приводит к функциональным нарушениям панкреатических β-клеток. Сюда относятся дефекты генов KCNJ11 [6][7], ABCC8 [8], GCK [9][10], SLC2A2 (синдром Фанкони–­Бикеля) [11], SLC19A2 (синдром Роджерса) [12], а также некоторые случаи ПНСД в результате аутосомно-рецессивных мутаций в гене INS [13].

Вторая группа мутаций представлена дефектами генов INS [14][15], EIF2AK3 [16][17], FOXP3 [18][19], IER3IP1 [20] и WFS1 [21], вызывающими развитие ПНСД в результате преждевременного β-клеточного апоптоза.

К третьей группе относят аномалии развития поджелудочной железы (ПЖ) в результате мутаций в генах факторов транскрипции, контролирующих нормальную закладку и дифференцировку эндокринных и в ряде случаев экзокринных панкреатических клеток, а также экспрессию ключевых генов β-клеток, включая ген проинсулина (INS) [5].

Пациенты с функциональными дефектами АТФ-зависимых К-каналов в результате мутаций генов KCNJ11 и ABCC8, а также с НСД в результате мутаций гена INS достаточно подробно описаны в отечественной литературе [15][22–24].

НСД в результате дефектов факторов транскрипции чаще встречается в странах с высоким процентом близкородственных браков. В отечественной литературе имеются единичные сообщения о таких пациентах, в частности, краткое описание и фото пациента сNDH-cиндромом были опубликованы в атласе «Детская эндокринология» в 2016 г. [25].

В данной публикации мы приводим обзор литературы и подробное клиническое описание ПНСД у пациентки с новой гомозиготной мутацией в гене GLIS3.

Мутации в GLI-подобном 3 (GLIS3) гене, кодирующем фактор транскрипции GLIS3, являются причиной редкой синдромальной формы НСД, протекающего с врожденным гипотиреозом (ВГ), врожденной глаукомой, фиброзом печени и другими аномалиями. Данное заболевание в зарубежной литературе получило название NDH-синдром (NDH-синдром: neonatal diabetes and hypothyroidism syndrome) [26].

Молекулярно-генетические исследования

Молекулярно-генетический анализ проводился в лаборатории отделения наследственных эндокринопатий ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» Минздрава России.

Геномную ДНК выделяли из лейкоцитов периферический крови стандартным методом (набор PureLink, Genomic DNA MiniKit, LifeTechnologies, США). Для молекулярно-генетического анализа применялся метод NGS.

Использовалась разработанная в отделении наследственных эндокринопатий ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» панель праймеров для мультиплексной полимеразной цепной реакции и секвенирования с применением технологии IonAmpliseq™ Custom DNA Panel (LifeTechnologies, США). Секвенирование осуществлялось на полупроводниковом секвенаторе PGM (IonTorrent, LifeTechnologies, США).

Биоинформатическая обработка результатов секвенирования проводилась с помощью программного модуля TorrentSuite 4.2.1 (IonTorrent, LifeTechnologies, США) и пакета программ Annovar (версия 2018Apr16). В качестве референсных последовательностей кДНК генов-кандидатов использовались ссылки Genbank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank). Интерпретация результатов исследований и оценка патогенности нуклео­тидных изменений проводились согласно международным рекомендациям [27]. Все единичные нуклеотидные варианты с частотой минорного аллеля более чем 0,001 были исключены из последующего анализа [28]. Обозначение мутаций проводилось в соответствии с рекомендациями den Dunnen и Antonarakis [29].

Все выявленные мутации и полиморфизмы были подтверждены методом Сэнгера. Секвенирование по Сэнгеру проводилось на автоматическом ­секвенаторе ABI GeneticAnalyzer 3130 (AppliedBiosystems, США).

ОПИСАНИЕ КЛИНИЧЕСКОГО СЛУЧАЯ

Ребенок от близкородственного брака, беременности, протекавшей на фоне анемии, фетоплацентарной недостаточности. Роды на 37-й неделе путем кесарева сечения с низкими весо-ростовыми показателями при рождении: масса 1680 г (SDS -3,5), длина тела 44 см (SDS -2,0).

При рождении уровень гликемии составил 4,1 ммоль/л. Со 2-го дня жизни выявлены глюкозурия, гипергликемия до 33,9 ммоль/л. Ребенок переведен в отделение реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ), где по жизненным показаниям была инициирована инсулинотерапия в микроструйном режиме в дозе 0,015–0,05 Eд/кг/ч. На этом фоне сохранялись колебания гликемии от 9 до 15 ммоль/л.

На 5-й день жизни по результатам неонатального скрининга был выявлен врожденный гипотиреоз: тиреотропный гормон (ТТГ) 1242 мМЕ/л, свободный тироксин (св. Т₄) 2,1 пмоль/л. Назначена заместительная терапия левотироксином натрия в стартовой дозе 25 мкг/cут.

На 10-й день жизни девочка была переведена в отделение патологии новорожденных, где находилась до 2 мес жизни.

При поступлении состояние тяжелое за счет нарушения углеводного обмена, гипотрофии, гипотиреоза, перинатального поражения ЦНС гипоксически-ишемического генеза. Отмечались бледность кожных покровов, мышечная гипотония, гипорефлексия.

При обследовании обнаружено повышение печеночных трансаминаз: аланинаминотрансфераза 48 МЕ/л, аспартатаминотрансфераза 88 МЕ/л; по данным Эхо-КГ: аневризма межпредсердной перегородки без признаков перфорации; месторасположение и размеры щитовидной железы по данным УЗИ соответствовали возрасту.

Ребенку был установлен диагноз НСД, ВГ, пренатальная гипотрофия 3-й степени, реактивный гепатит.

Инициировано подкожное введение инсулина по интенсифицированной схеме (детемир, лизпро) в суточной дозе 1,5–2 Ед/кг с положительным эффектом. Проводились мониторинг гликемии, подбор доз короткого и пролонгированного инсулина, мониторинг тиреоидных гормонов, коррекция заместительной терапии левотироксином.

Кроме того, за период нахождения в отделении дважды была выявлена анемия тяжелой степени, потребовавшая введения эритроцитарной массы.

В 3 мес жизни уровень гликированного гемоглобина (HbA_1c) составил 7,1% на фоне терапии детемиром 0,75 Ед утром и 1 Ед вечером и лизпро по 0,5 Ед перед едой при гликемии выше 12 ммоль/л.

На фоне терапии левотироксином натрия 25 мкг/cут сохранялось повышение уровня ТТГ до 19,9 мМЕ/мл при нормальном уровне св. Т4 — 15,7 пмоль/л.

Учитывая сочетание НСД, ВГ, задержки внутриутробного развития (ЗВУР) у ребенка, рожденного от близкородственного брака, был заподозрен NDH-cиндром. В 2 мес жизни ребенку было проведено молекулярно-генетическое исследование.

В 5 экзоне гена GLIS3 (NM_001042413.2) выявлен гомо(геми)зиготный вариант c.1836delT, p.Ser612ArgfsTer33 — делеция 1 нуклеотида в 1836 положении, приводящая к сдвигу рамки считывания и преждевременной терминации трансляции.

В соответствии с системой оценки патогенности нуклеотидных вариантов, рекомендованной Американским обществом медицинской генетики (American College of Medical Genetics, ACMG), по совокупности критериев патогенности (PVS1, PM2, PP4) выявленный вариант следует отнести к патогенным. Делеция c.1836delT отсутствует в базах данных аллельных вариантов человека ExAC, gnomAD, ESP6500 и не описана в литературе.

С 11–12 мес жизни родители отметили снижение темпов роста (рис. 1).

При плановом стационарном обследовании в 2 года рост ребенка составил 73 см (SDS -3,68), вес 9,5 кг (SDS веса -2,67, SDS индекса массы тела 1,01), ТТГ 25,83 мкМЕ/мл, св. Т₄ — 12,52 пмоль/л, в связи с чем доза левотироксина была увеличена до 50 мкг (5,0 мкг/кг/cут). По данным общего анализа крови сохранялась гипохромная анемия (гемоглобин 87–92 г/л), HbA_1c 7,4%.

В настоящее время ребенку 3 года. Сохраняется задержка роста (SDS -3,12), дефицит веса (SDS индекса массы тела -2,55), задержка моторного (ребенок сидит, но самостоятельно не ходит), речевого развития (говорит отдельные слоги). Тиреоидный профиль компенсирован на фоне приема 50 мкг левотироксина натрия; HbA_1c 7,8%. ­Клинико-лабораторные признаки поражения печени, почек, а также нарушения слуха и зрения не выявлены.

ОБСУЖДЕНИЕ

Изучение транскрипционной регуляции внутриутробного развития ПЖ в клинической практике необходимо для понимания этиологии, патогенеза и выбора терапии моногенного СД.

Формирование ПЖ происходит на ранних этапах эмбрионального развития путем слияния дорсального и вентрального выпячиваний энтодермы первичной кишки под влиянием каскада факторов транскрипции [30].

Дорсальный зачаток появляется раньше вентрального — на 3-й неделе эмбриогенеза, из него в дальнейшем образуются тело и хвост ПЖ. Вентральный зачаток развивается на 4–5-й неделе и в последующем образует головку ПЖ. Уже на 8–9-й неделе эмбриогенеза вПЖ определяются все типы дифференцированных клеток: эндокринные, экзокринные и клетки протоков [30][31].

К ключевым генам, контролирующим развитие и дифференцировку клеток ПЖ, относят PDX1, PAX6, ISL1, NEUROD, NGN3, MAFA, GLIS3, а также гены семейства ядерных факторов гепатоцитов HNF [31–33].

Белок GLIS3 относится к GLI-подобному (Gli-similar) подсемейству факторов транскрипции, входящих в семью Круппель-подобных протеинов цинковых пальцев (Kruppel-like zinc finger proteins). Cемейство Круппель-подобных протеинов цинковых пальцев формирует одну из самых больших семей факторов транскрипции, играющих ключевую роль не только в эмбриональном развитии, но и оказывающих влияние на множество других физиологических процессов (рис. 2, 3) [34][35].

Экспрессия белка GLIS3 (GLI 3 подобный пептид), или ZNF515 (белок цинкового пальца 515), происходит на ранних стадиях эмбриогенеза, где он функционирует как активатор и супрессор транскрипции через GLIS3-cвязывающие сайты таргетных генов.

ДНК-связывающий домен (DBD) состоит из 5 регионов С2Н2 участков «цинковых пальцев», трансактивирующего домена (ТАD) и высококонсервативной области (HCR). HCR состоит из ресничко-локализованных сигналов (CLS), которые взаимодействуют с TNPO1 испособствуют входу GLIS3 в первичную ресничку. Транскрипционная активность GLIS3 регулируется множественными путями, включающими зависимый от первичной реснички и независимый пути (пути 1 и 2 соответственно), через активацию различных рецепторов G белка (GPCRs) при помощи соответствующих входящих сигналов и участие протеинкиназ.

В частности, GLIS3 играет ключевую роль в пролиферации и созревании β-клеток ПЖ, взаимодействуя с регуляторными генами ONECUT1 и NEUROGENIN3, экспрессии гена инсулина (INS), биосинтезе тиреоидных гормонов, обеспечивает нормальную функцию почек [34][35].

Изучение экспрессии генов у мышей с дефектом GLIS3 и мутациями дикого типа показало, что GLIS3 регулирует экспрессию определенного ряда генов, критичных для биосинтеза тиреоидных гормонов, особенно NIS (SLc5a5) и пендрина (Pds, Slc26a4) [36][37].

GLIS3 экспрессируется в фолликулярных клетках щитовидной железы, где он напрямую регулирует экспрессию генов, отвечающих за биосинтез некоторых тиреоидных гормонов, включающих NIS, PDS, MCT8 и TG. Он также играет роль в пролиферации фолликулярных клеток щитовидной железы и регулирует некоторые гены клеточного цикла, такие как CDCA2, CCND2, CDC6. Низкие уровни тиреоидных гормонов приводят к повышению в крови ТТГ, который благодаря своей связи с рецептором ТТГ способствует активации некоторых киназных путей через рецептор ТТГ, связанный с G белком, Gs и Gq. Считается, что эти киназы посттрансляционно модифицируют GLIS3, тем самым значительно повышая его транскрипционную активность, что приводит к индукции генов, участвующих в биосинтезе тиреоидных гормонов. GLIS3 регулирует транскрипцию этих генов вместе с другими факторами тиреоидной транскрипции, включающими РАХ8 и NKX2-1.

Ген GLIS3 локализован на хромосоме 9p24.2 и содержит 11 экзонов [34][35]. Белок GLIS3 состоит из 930 аминокислот и содержит 3 высококонсервативных функциональных домена.

На сегодняшний день в гене GLIS3 описаны гомозиготные миссенс-мутации, делеции, мутации со сдвигом рамки считывания.

Впервые сочетание НСД с ВГ было описано D. Taha и соавт. в 2003 г. у двух сиблингов из Саудовской Аравии, рожденных от близкородственного брака [26].

Помимо основных проявлений синдрома, у обоих пациентов отмечались ЗВУР, прогрессирующий фиброз печени, кистозная дисплазия почек и врожденная глаукома. Оба ребенка умерли в младенчестве.

В 2006 г. у данных пациентов V. Senee и соавт. была выявлена гомозиготная мутация со сдвигом рамки считывания (c.1873dupC) в гене GLIS3 [39].

В последующие годы появлялись новые публикации, демонстрирующие широкую вариабельность клинических проявлений у пациентов с GLIS3 мутациями [40][41]. Самая большая серия клинических случаев (12 пациентов) была описана P. Dimitri и соавт. в 2015 г. [41]. Суммируя данные литературы, можно сделать вывод, что к ключевым клиническим проявлениям NDH-cиндрома относятся НСД, ВГ и ЗВУР, отражающая дефицит инсулина во внутриутробном периоде.

НСД описан у всех пациентов с гомозиготными GLIS3 мутациями, дебютирует с первых дней до первых месяцев жизни ребенка, является инсулинозависимым с потребностью в экзогенном инсулине от 0,4 до 2 Ед/кг/cут. Полиморфизмы в гене GLIS3 ассоциированы сповышенным риском сахарного диабета 1 и 2 типов [41].

ВГ является вторым по частоте проявлением заболевания. На сегодняшний день описан только один пациент P. Dimitri и соавт. (2015 г) c компаунд-гетерозиготной мутацией в GLIS3 (делеция 1–11 экзонов и миссенс-мутация (p.Arg589Trp) в 5 экзоне) и нормальной функцией щитовидной железы [41].

ВГ чаще всего диагностируется по результатам скрининга на 1-й неделе жизни ребенка и может быть связан как с дисгенезией щитовидной железы, так и с дисгормоногенезом.

У некоторых пациентов, описанных P. Dimitri и соавт., сохранялось выраженное повышение уровня ТТГ на фоне заместительной терапии левотироксином натрия, несмотря на нормализацию св. Т4 и св. Т3. Причина данного феномена на сегодняшний день остается неизвестной.

К частым проявлениям синдрома также относятся почечная и печеночная дисфункции. Поражение почек чаще представлено кистозной почечной дисплазией. Нарушение функции печени варьирует от бессимптомного повышения печеночных трансаминаз до цирроза печени, являющегося одной из причин неблагоприятного исхода у данной группы больных. Дополнительные компоненты синдрома могут включать врожденную глаукому, экзокринную панкреатическую недостаточность, сенсоневральную тугоухость, задержку психомоторного развития, скелетные аномалии, врожденный порок сердца (ВПС), лицевой дисморфизм.

В 2017 г. К. Alghamdi и соавт. у пациента с кариотипом 46ХY и новой гомозиготной мутацией (дупликация 2 ­нуклеотидов в положении с.2313_2314dupTC) в 9 экзоне GLIS3 впервые было описано нарушение строения наружных гениталий (микропенис, двусторонний крипторхизм и мошоночная форма гипоспадии) как еще одно проявление синдрома [36].

Такая вариабельность клинических проявлений связана с различной экспрессией множества GLIS3 транскриптов. Основные транскрипты широко экспрессируются в β-клетках ПЖ, тиреоцитах и почках. В меньшей степени GLIS3 экспрессируется в сердце, скелетной мускулатуре, гладкой мускулатуре желудочно-кишечного тракта, клетках головного мозга, надпочечников, костной ткани.

Описанный нами клинический случай демонстрирует классическое течение NDH-cиндрома с ЗВУР, нарушением моторного и психоречевого развития, поражением поджелудочной и щитовидной желез. Прогрессирующее снижение темпов роста с 10–11 мес жизни может быть как одним из проявлений синдрома, так и носить соматогенный характер в связи с недостаточным комплаенсом родителей, редким обращением за медицинской помощью и несвоевременной коррекцией дозы левотироксина натрия. Отсутствие вовлеченияв патологический процесс других органов и систем на сегодняшний день может быть связано с ранним возрастом ребенка и требует динамического наблюдения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящем сообщении мы продемонстрировали особенности течения НСД у пациентки с дефектом гена GLIS3. Ранняя генетическая верификация диагноза способствует своевременному назначению персонализированной терапии, улучшению качества жизни таких пациентов, а также, учитывая характер наследования, необходима для проведения медико-генетического консультирования семьи.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источники финансирования. Молекулярно-генетическое исследование было проведено при содействии Фонда поддержки и развития филантропии «КАФ», клинико-лабораторное обследование — за счет бюджетных средств лечебно-профилактических учреждений — участников исследования.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с настоящей публикацией.

Участие авторов. Все авторы внесли существенный вклад в проведение исследования и подготовку статьи. Тихонович Ю.В., Тюльпаков А.Н., Черных Л.Г., Великанов И.Н., Полякова В.М., Васильев Е.В., Петров В.М., Шрёдер Е.В. — концепция и дизайн исследования; Тихонович Ю.В., Тюльпаков А.Н., Шрёдер Е.В. — написание текста; ­Тихонович Ю.В., Тюльпаков А.Н.; Черных Л.Г., Великанов И.Н., Полякова В.М., Главатских Е.В., Васильев Е.В., Петров В.М., Шрёдер Е.В., Главатских Е.В. — сбор материала, анализ полученных данных; Тюльпаков А.Н., Васильев Е.В., Петров В.М. — проведение молекулярно-­генетического исследования. Все авторы одобрили финальную версию статьи перед публикацией, выразили согласие нести ответственность за все аспекты работы, подразумевающую надлежащее изучение и решение вопросов, связанных с точностью или добросовестностью любой части работы.

Согласие пациента. Получено информирование согласие пациента на проведение молекулярно-генетического исследования и публикацию персональных медицинских данных в обезличенной форме.

Благодарности. Авторы выражают благодарность Фонду поддержки и развития филантропии «КАФ» за помощь в проведении генетического исследования.