Preview

Сахарный диабет

Расширенный поиск

Наследственный вариант сахарного диабета, обусловленного дефектом гена PAX4(MODY9), – первое описание в России

https://doi.org/10.14341/DM9322

Полный текст:

Аннотация

Сахарный диабет типа MODY – генетически и клинически гетерогенная группа заболеваний, характеризующаяся аутосомно-доминантным типом наследования и обусловленная мутациями генов, приводящими к дисфункции β-клеток поджелудочной железы. К настоящему времени верифицировано 13 подтипов MODY, наиболее распространенными из которых являются подтипы 1–3. MODY2 и MODY3 ранее неоднократно описаны в нашей стране. Описания более редких подтипов MODY в отечественной литературе единичны. В данной работе мы приводим клиническое и молекулярно-генетическое описание двух впервые выявленных в России случаев редкого подтипа MODY, обусловленного дефектом гена PAX4 (MODY9). Ген PAX4 кодирует фактор транскрипции PAX4, который участвует в дифференцировке β-клеток поджелудочной железы. Мутации в гене PAX4 приводят не только к нарушению развития β-клеток поджелудочной железы, но и снижению процессов их регенерации в последующей взрослой жизни. Молекулярно-генетическое подтверждение диагноза проведено с использованием технологии секвенирования нового поколения, позволяющей проводить одновременный анализ нескольких генов-кандидатов. Данная технология активно внедрена в последнее время в отечественную практику для генетической верификации моногенных заболеваний и, в частности, MODY. Найденные мутации ранее не описаны.

Для цитирования:


Зубкова Н.А., Гиоева О.А., Петров В.М., Васильев Е.В., Тимофеев А.В., Абрукова А.В., Тюльпаков А.Н. Наследственный вариант сахарного диабета, обусловленного дефектом гена PAX4(MODY9), – первое описание в России. Сахарный диабет. 2017;20(5):384-387. https://doi.org/10.14341/DM9322

For citation:


Zubkova N.A., Gioeva O.A., Petrov V.M., Vasiliev E.V., Timofeev A.V., Abrukova A.V., Tiulpakov A.N. Monogenic diabetes associated with PAX4 gene mutations (MODY9): first description in Russia. Diabetes mellitus. 2017;20(5):384-387. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/DM9322

ВВЕДЕНИЕ

Изучение молекулярных основ эндокринных заболеваний является приоритетным направлением в эндокринологии. Подтверждение моногенного характера заболевания позволяет четко регламентировать характер наблюдения пациента, назначить патогенетическую терапию и планировать рождение здорового потомства. С 1974 г., когда впервые были описаны семьи с доминантно-наследуемым сахарным диабетом (СД), открыто около 30 генов, ответственных за развитие моногенных форм диабета. Распространенность наследственных форм диабета активно изучается среди различных групп пациентов, прежде всего потому, что именно у этих больных возможна компенсация углеводного обмена без назначения инсулинотерапии. В конечном итоге это позволяет снизить расходы на обеспечение и лечение пациентов.

Моногенные формы СД обусловлены, прежде всего, дефектами генов, регулирующих функцию β-клеток поджелудочной железы (ПЖ), к которым относятся подтипы диабета MODY («maturity-onset diabetes of the young», «диабет зрелого типа у молодых»). Истинная распространенность 13 подтипов MODY, открытых к настоящему времени, неизвестна. Большинство публикаций посвящено описанию мутаций в генах HNF1А, GCK и HNF4A, которые превалируют среди MODY. Мутации в других генах-кандидатах MODY редки и описаны лишь в отдельных семьях. Иными словами, сведения о фенотипе более редких форм крайне ограничены. Все вышесказанное делает чрезвычайно актуальным изучение молекулярных основ диабета. Однако выполнение этой задачи до недавнего времени было затруднительно в связи с большой трудоемкостью и дороговизной молекулярно-генетических исследований. Внедрение в практику высокопроизводительного параллельного секвенирования (next generation sequencing, NGS) позволяет проводить диагностический поиск одновременно среди десятков генов-кандидатов, что значительно упрощает постановку диагноза. Данная методика внедрена в отечественную практику и ранее нами описаны случаи MODY с дигенным и олигогенным наследованием [1] и случай MODY6 [2], выявленные с использованием NGS.

В настоящем сообщении речь пойдет об одном из редких вариантов MODY, обусловленном гетерозиготными мутациями в гене PAX4, которые приводят к развитию диабета типа MODY9. Молекулярно-генетическое исследование проведено с использованием технологии NGS.

Ген PAX4 (paired box gene 4, paired domain gene 4) является членом семейства гомеобоксных PAX генов [3], картирован на длинном плече хромосомы 7 в положении 32.1 (7q32.1) [4, 5], имеет 10 экзонов. Ген кодирует транскрипционный фактор PAX4, который, как и другие факторы транскрипции, участвует в дифференцировке β-клеток ПЖ. Кроме того, PAX4 принимает участие и в дифференцировке d-клеток ПЖ. Роль PAX4 в развитии β-клеток ПЖ доказана с использованием нокаута данного гена. У мышей с полным отсутствием гена PAX4 β- и d-клетки ПЖ не дифференцируются, но присутствуют α-клетки. Таким образом, главной функцией гена PAX4 является контроль развития β- и d-клеток ПЖ после активации гена NGN3. Также PAX4 регулирует экспрессию генов PDX1 и Nkx 6.1, участвующих в развитии β-клеток ПЖ [6].

Мутации в гене PAX4 приводят не только к нарушению развития β-клеток, но и снижению процессов их регенерации в последующей взрослой жизни, в связи с чем MODY9 характеризуется прогрессирующим снижением уровня инсулина и возможным развитием сосудистых осложнений.

Первые сообщения в литературе, в которых отображена связь мутаций в гене PAX4 с СД, начали публиковаться в начале 2000-х годов, когда сообщалось об ассоциации мутаций в гене PAX4 с СД 2 типа [7, 8]. Лишь в 2007 г. авторы исследования, проведенного в Тайланде [9], впервые высказали предположение о взаимосвязи мутаций в гене PAX4 с MODY. Ими был исследован ген PAX4 у 46 пробандов с фенотипом MODY и найдены 2 новые патогенные мутации (p.R164W и IVS7–1G>A). В дальнейшем описаны отдельные семьи с MODY9, также подтвержденного методом прямого секвенирования. Так, фенотип MODY9 описан в японской семье у 15-летнего пробанда и его отца [10]. Пробанд, не страдающий ожирением, в дебюте имел полиурию, полидипсию, гипергликемию до 35 ммоль/л, гликированный гемоглобин (HbA1c) 14,5%, кетонурию, сохранную, но недостаточную секрецию инсулина, что потребовало назначения инсулинотерапии, тогда как диабет отца диагностирован в возрасте 30 лет на фоне ожирения и успешно компенсирован на диете. Однако отрицательный титр антител к GADА и ICA у пробанда наряду с отягощенной по диабету наследственностью послужили поводом для проведения молекулярно-генетического исследования, по результатам которого была найдена новая мутация с.374_412del39 в экзоне 3 гена PAX4. Аналогичная мутация найдена и у отца.

К настоящему времени в литературе, включая исследования, проведенные с использованием NGS [11-15], описано 8 мутаций в гене PAX4: 6 миссенс-мутаций, 1 мутация сайта сплайсинга и 1 протяженная делеция.

В рамках исследования, посвященного изучению структуры MODY в России, молекулярно-генетический анализ 13 генов-кандидатов MODY c использованием технологии NGS проведен 312 пациентам в возрасте от 3 мес до 25 лет. Критерии включения в исследование: нарушения углеводного обмена (НУО) различной степени выраженности, отрицательный титр аутоантител к ICA, GADА, IA-2, сохранная секреция эндогенного инсулина. Методика исследования подробно описана в статье, посвященной первому описанию MODY6 в России [2].

В гене PAX4 мутации выявлены у 2 неродственных пробандов. Выявленные мутации ранее не описаны (табл. 1).

Таблица 1. Спектр выявленных мутаций в гене PAX4

Пациент

Нуклеотидная замена

Аминокислотная замена

Тип мутации

Экзон

1

c.55C>T

p.R19W

миссенс

1

2

c.596C>T

p.T199I

миссенс

5

ОПИСАНИЯ КЛИНИЧЕСКИХ СЛУЧАЕВ

Клинический случай 1

У пациента 6,9 лет впервые гипергликемия натощак 6,2 ммоль/л выявлена в возрасте 6,2 лет в связи с жалобами на полидипсию и повышенную утомляемость. Повторно гликемия натощак 6,5 ммоль/л, через 2 ч после еды – 6,3 ммоль/л; HbA1c 8,5%; аглюкозурия. Рекомендовано соблюдение низкоуглеводной диеты. Через 3 мес обследован в стационаре: гликемия капиллярной крови натощак в пределах 4,4–4,9 моль/л, в течение дня максимально до 6,5 ммоль/л (отмечалось лишь однократное повышение гликемии венозной крови натощак до 7,9 ммоль/л); HbA1c 7,3%; стойкая аглюкозурия. При осмотре обращал на себя внимание избыток массы тела (SDS ИМТ +1,2). В ходе перорального глюкозотолерантного теста (ПГТТ) выявлена умеренная пограничная гипергликемия натощак (ПГН), адекватный тип инсулиновой секреции без инсулинорезистентности (индекс Matsuda 6,78 (норма >3), HOMA 1,71 (норма <3,2)) (табл. 2).

Таблица 2. Показатели ПГТТ пациента с мутацией p.R19W

Показатель

0 мин

30 мин

60 мин

90 мин

120 мин

Глюкоза, ммоль/л

5,7

9,0

6,1

7,0

6,2

С-пептид, нг/мл

1,09

6,91

5,78

11,89

6,94

Инсулин, мкМЕ/мл

6,76

55,16

17,16

24,46

24,41

В ходе иммунологического исследования выявлен отрицательный титр маркеров СД 1 типа (антитела к GADA, ICA, IA-2).

Учитывая нетипичную клиническую картину диабета, отрицательный титр антител, отягощенную по НУО наследственность (мать – ПГН, гестационный диабет), пациент направлен на проведение молекулярно-генетического исследования, по результатам которого выявлена ранее неописанная гетерозиготная миссенс-мутация c.55С>T p.R19W в экзоне 1 гена РАХ4. Аналогичная мутация была выявлена у матери пробанда.

Клинический случай 2

У пациента 16 лет с нормальной массой тела (SDS ИМТ -0,54) и отсутствием клинических признаков СД постпрандиальная гипергликемия 12,8 ммоль/л впервые выявлена в ходе диспансеризации. При обследовании в стационаре на фоне соблюдения низкоуглеводной диеты гликемия натощак за весь период госпитализации не превышала 5,05 ммоль/л, в течение дня – 7,6 ммоль/л, лишь однократно зафиксирована гликемия 9,2 ммоль/л через 2 ч после еды; HbA1c 4,1% (норма 4–6%), С-пептид – 2,1 нг/мл (норма 0,81–3,83); аглюкозурия; титр аутоантител к ICA, IA-2, GADA отрицательный. В ходе ПГТТ НУО не выявлены (табл. 3).

Таблица 3. Показатели ПГТТ пациента с мутацией p.T199I

Показатель

0 мин

30 мин

60 мин

90 мин

120 мин

Глюкоза (венозная плазма), ммоль/л

4,93

9,48

8,92

8,26

6,55

Достоверные сведения о характере НУО у родственников уточнить не удалось по причине гибели родителей, однако известно, что у матери в возрасте 39 лет при случайном измерении гликемии диагностирован СД на фоне избыточной массы тела, потребовавший назначения инсулинотерапии. Бабушка по линии матери наблюдалась с СД, диагностированным в пожилом возрасте также на фоне избыточной массы тела, получала инсулинотерапию, и при длительности заболевания 10 лет осложнения выявлены не были. Дедушка по линии матери также страдал СД, получал инсулинотерапию.

Учитывая результаты обследования и данные семейного анамнеза, с целью исключения моногенной формы СД пациенту проведено молекулярно-генетическое исследование, в результате которого установлен диабет MODY9 – выявлена ранее не описанная гетерозиготная мутация c.596C>T p.T199I в экзоне 5 гена PAX4.

Оба пациента взяты под динамическое наблюдение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Описанный нами впервые в отечественной литературе подтип СД MODY9 достаточно плохо изучен в связи с редкой частотой встречаемости. Имеющиеся в литературе единичные клинические описания не дают возможность установить четкую корреляцию генотип-фенотип среди пациентов с MODY9, так как клиническая картина, которую демонстрируют пациенты с MODY9, достаточно вариабельна не только внутри подтипа, но и среди родственников с аналогичной мутацией.

По клиническим описаниям, имеющимся в литературе, MODY9 часто манифестирует с симптомов, характерных для СД 1 типа, отражая декомпенсацию диабета и требуя назначения инсулинотерапии. Однако ряд пациентов с MODY9 даже после острого начала в последующем могут быть успешно компенсированы на диете. Так, в частности, оба наших пациента на момент проведения молекулярно-генетического исследования не нуждались в назначении инсулинотерапии, а соблюдение диеты пациентом с манифестным диабетом привело к значительному улучшению гликемического профиля. Несмотря на это, имеющиеся данные о прогрессирующем снижении инсулиновой секреции при мутациях в гене PAX4 требуют тщательного динамического наблюдения за пациентами с целью раннего предотвращения сосудистых осложнений.

Включение гена PAX4 в панели генов СД при использовании технологии NGS позволит в будущем более активно выявлять случаи MODY9 среди пациентов с неуточненным СД.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Согласие пациентов. Законные представители пациентов дали авторам письменное согласие на публикацию медицинских данных в журнале «Сахарный диабет»

Финансирование исследования. Работа выполнена при содействии Российского научного фонда (грант РНФ №16-15-10408)

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

Участие авторов. Н.А. Зубкова – концепция и дизайн исследования; Н.А. Зубкова, О.А. Гиоева, Е.В. Васильев, В.М. Петров, А.В. Тимофеев, А.В. Абрукова, А.Н. Тюльпаков – сбор и обработка материала; Н.А. Зубкова – написание текста; А.Н. Тюльпаков – редактирование, утверждение финальной версии рукописи.

Список литературы

1. Гиоева О.А., Зубкова Н.А., Тихонович Ю.В., и др. Клиническая и молекулярно-генетическая характеристика случаев MODY с дигенным и олигогенным наследованием, выявленных по результатам высокопроизводительного параллельного секвенирования // Проблемы Эндокринологии. – 2016. – Т. 62. – №6. – C. 20-27. [Gioeva OA, Zubkova NA, Tikhonovich YV, et al. Clinical and molecular genetic characteristics of MODY cases with digenic and oligogenic inheritance as defined by targeted next-generation sequencing. Problems of Endocrinology. 2017;62(6):20-27. (In Russ.)] doi: 10.14341/probl201662620-27

2. Гиоева О.А., Колодкина А.А., Васильев Е.В., и др. Наследственный вариант сахарного диабета, обусловленного дефектом гена NEUROD1 (MODY6): первое описание в России // Проблемы Эндокринологии. – 2016. – Т. 62. – №3. – C. 16-20. [Gioeva OA, Kolodkina AA, Vasilyev EV, et al. Hereditary variant of diabetes mellitus caused by a defect of the NEUROD1 gene (MODY6): the first description in Russia. Problems of Endocrinology. 2016;62(3):16-20. (In Russ.)] doi: 10.14341/probl201662316-20

3. Dahl E, Koseki H, Balling R. Pax genes and organogenesis. Bioessays. 1997;19(9):755-765. doi: 10.1002/bies.950190905

4. Matsushita T, Yamaoka T, Otsuka S, et al. Molecular cloning of mouse paired-box-containing gene (Pax)-4 from an islet beta cell line and deduced sequence of human Pax-4. Biochem Biophys Res Commun. 1998;242(1):176-180. doi: 10.1006/bbrc.1997.7935

5. Inoue H, Nomiyama J, Nakai K, et al. Isolation of full-length cDNA of mouse PAX4 gene and identification of its human homologue. Biochem Biophys Res Commun. 1998;243(2):628-633. doi: 10.1006/bbrc.1998.8144

6. Wang J, Elghazi L, Parker SE, et al. The concerted activities of Pax4 and Nkx2.2 are essential to initiate pancreatic beta-cell differentiation. Dev Biol. 2004;266(1):178-189. doi: 10.1016/j.ydbio.2003.10.018

7. Shimajiri Y, Sanke T, Furuta H, et al. A missense mutation of Pax4 gene (R121W) is associated with type 2 diabetes in Japanese. Diabetes. 2001;50(12):2864-2869. doi: 10.2337/diabetes.50.12.2864

8. Mauvais-Jarvis F, Smith SB, Le May C, et al. PAX4 gene variations predispose to ketosis-prone diabetes. Hum Mol Genet. 2004;13(24):3151-3159. doi: 10.1093/hmg/ddh341

9. Plengvidhya N, Kooptiwut S, Songtawee N, et al. PAX4 mutations in Thais with maturity onset diabetes of the young. J Clin Endocrinol Metab. 2007;92(7):2821-2826. doi: 10.1210/jc.2006-1927

10. Jo W, Endo M, Ishizu K, et al. A novel PAX4 mutation in a Japanese patient with maturity-onset diabetes of the young. Tohoku J Exp Med. 2011;223(2):113-118. doi: 10.1620/tjem.223.113

11. Chapla A, Mruthyunjaya MD, Asha HS, et al. Maturity onset diabetes of the young in India – a distinctive mutation pattern identified through targeted next-generation sequencing. Clin. Endocrinol (Oxf). 2015;82(4):533-542.doi: 10.1111/cen.12541

12. Szopa M, Ludwig-Gałęzowska A, Radkowski P, et al. Genetic testing for monogenic diabetes using targeted next-generation sequencing in patients with maturity-onset diabetes of the young. Pol Arch Med Wewn. 2015;125(11):845-851. doi: 10.20452/pamw.3164

13. Ellard S, Lango Allen H, De Franco E, et al. Improved genetic testing for monogenic diabetes using targeted next-generation sequencing. Diabetologia. 2013;56(9):1958-1963. doi: 10.1007/s00125-013-2962-5

14. Alkorta-Aranburu G, Carmody D, Cheng YW, et al. Phenotypic heterogeneity in monogenic diabetes: the clinical and diagnostic utility of a gene panel-based next-generation sequencing approach. Mol Genet Metab. 2014;113(4):315-320. doi: 10.1016/j.ymgme.2014.09.007

15. Anık A, Çatlı G, Abacı A, et al. Molecular diagnosis of maturity-onset diabetes of the young (MODY) in Turkish children by using targeted next-generation sequencing. J Pediatr Endocrinol Metab. 2015;28(11-12):1265-1271. doi: 10.1515/jpem-2014-0430


Об авторах

Наталья Анатольевна Зубкова

ФГБУ Национальный медицинский исследовательский центр эндокринологии Минздрава России


Россия

к.м.н.


Конфликт интересов:

Конфликт интересов отсутствует



Олеся Анатольевна Гиоева

ФГБУ Национальный медицинский исследовательский центр эндокринологии Минздрава России


Россия

аспирант


Конфликт интересов:

Конфликт интересов отсутствует



Василий Михайлович Петров

ФГБУ Национальный медицинский исследовательский центр эндокринологии Минздрава России


Россия

к.х.н.


Конфликт интересов:

Конфликт интересов отсутствует



Евгений Витальевич Васильев

ФГБУ Национальный медицинский исследовательский центр эндокринологии Минздрава России


Россия

к.б.н.


Конфликт интересов:

Конфликт интересов отсутствует



Алексей Валентинович Тимофеев

ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский университет)


Россия

к.б.н.


Конфликт интересов:

Конфликт интересов отсутствует



Анна Викторовна Абрукова

БУ Президентский перинатальный центр Минздрава Чувашии


Россия

к.м.н.


Конфликт интересов:

Конфликт интересов отсутствует



Анатолий Николаевич Тюльпаков

ФГБУ Национальный медицинский исследовательский центр эндокринологии Минздрава России


Россия

д.м.н.


Конфликт интересов:

Конфликт интересов отсутствует



Для цитирования:


Зубкова Н.А., Гиоева О.А., Петров В.М., Васильев Е.В., Тимофеев А.В., Абрукова А.В., Тюльпаков А.Н. Наследственный вариант сахарного диабета, обусловленного дефектом гена PAX4(MODY9), – первое описание в России. Сахарный диабет. 2017;20(5):384-387. https://doi.org/10.14341/DM9322

For citation:


Zubkova N.A., Gioeva O.A., Petrov V.M., Vasiliev E.V., Timofeev A.V., Abrukova A.V., Tiulpakov A.N. Monogenic diabetes associated with PAX4 gene mutations (MODY9): first description in Russia. Diabetes mellitus. 2017;20(5):384-387. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/DM9322

Просмотров: 79


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2072-0351 (Print)
ISSN 2072-0378 (Online)