Клиническая и молекулярно-генетическая характеристика 3 семейных случаев гонадотропинзависимого преждевременного полового развития, обусловленного мутациями в гене MKRN3

АКТУАЛЬНОСТЬ

Центральное (гонадотропинзависимое) преждевременное половое развитие (ППР) обусловлено ранней реактивацией гипоталамо-гипофизарно-гонадной оси и клинически проявляется развитием вторичных половых признаков в возрасте до 8 лет у девочек и 9 лет у мальчиков. Время начала полового созревания определяют сложные взаимодействия между генетическими, алиментарными, экологическими и социально-экономическими факторами [1][2].

Причина 90% случаев ППР у девочек и 25–60% у мальчиков остается неизвестной, в связи с чем принято классифицировать его как идиопатическое ППР. В редких случаях центральное ППР обусловлено поражениями центральной нервной системы (опухоли хиазмально-селлярной области, арахноидальные кисты, травмы, гидроцефалия) [3][4]. Наряду с этим роль генетических факторов убедительно показана в популяционных исследованиях и проиллюстрирована аналогичным возрастом менархе у матерей и дочерей, а также монозиготных близнецов [5][6]. Семейный характер ППР, в отсутствие аномалий центральной нервной системы, позволяет предположить моногенный генез заболевания. К настоящему моменту известно пять генов (KISS1, KISS1R, MKRN3, DLK1, PROKR2), мутации в которых ассоциированы с центральным ППР [7]. Мутации в гене MKRN3 признаны наиболее распространенной причиной моногенных случаев ППР, достигая 33–46% среди семейных вариантов и 0,4–5% — среди спорадических случаев [8][9].

В настоящей работе нами впервые в Российской Федерации приводится описание 3 семейных случаев гонадотропинзависимого ППР у пациентов с доказанными, ранее не описанными дефектами гена MKRN3.

ОПИСАНИЕ КЛИНИЧЕСКИХ СЛУЧАЕВ

В исследование включены 3 семьи с семейными случаями ППР центрального генеза. В семье 1 гонадотропинзависимое ППР установлено у единоутробных сестер (пробанды 1.1 и 1.2) и их двоюродной сестры по линии отца (1.3), у бабушки по линии отца менархе в 10 лет (рис. 1).

В семье 2 диагноз установлен у двух сестер (пробанды 2.1 и 2.2) из дихориальной диамниотической двойни. У бабушки по линии отца менархе в 10 лет (рис. 2).

В семье 3, наряду с пробандом (девочка 3.1) с ППР, раннее менархе (9 лет) диагностировано у тети по линии отца, данных о возрасте начала пубертата у отца нет (рис. 3).

Данные обследования приведены на момент первичного обращения. Медиана (Ме) возраста первичного обращения составила 6,4 [ 5,5; 8,3 ] года, Ме телархе — 5,3 [ 5,0; 6,3 ] года. У пациенток 1.1 и 1.3 менархе наступило в 7 лет, и к моменту обращения длительность менструаций составила 2,8 и 1,8 года. Ускорение роста и костного возраста отмечалось у всех пациентов: Ме SDS роста +2,6 [+2,4; +2,9]), Ме костного возраста 10,2 [ 9,3; 13 ]. Опережение костного возраста относительно паспортного составило 4,4 года [Ме 4,0; 4,7].

Ультразвуковое исследование выявило у всех пробандов увеличение размеров матки (относительно возрастных норм) и ее дифференцировку на тело и шейку. У пациентки 3.1 с низким базальным уровнем лютеинизирующего гормона (ЛГ) увеличение размеров дифференцированной матки и наличие эндометрия послужили дополнительным поводом проведения пробы с аналогами гонадотропин-рилизинг-гормона (ГнРГ).

По результатам гормонального исследования базальные уровни гонадотропинов соответствовали пубертатным значениям (за исключением пациентки 3.1: ЛГ 0,2 Ед/л): Ме ЛГ 2,0 Ед/л [ 1,5; 2,3]; Ме фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) 5,4 Ед/л [ 4,5; 5,8]; Ме эстрадиола 103,4 пмоль/л [ 88,2; 116,0]. На фоне стимуляции аналогами ГнРГ Ме максимального уровня ЛГ составила 40,0 Ед/л [ 38,3; 51,5]. Пациенткам 1.1 и 1.3 проба с аналогами ГнРГ не проводилась в связи с наличием регулярных менструаций (с 7 лет).

У всех пациенток центральный генез ППР установлен на основании данных клинической картины (появление вторичных половых признаков до наступления 8 лет), ускорения костного возраста относительно паспортного (подсчет осуществлялся с использованием атласа TW20), повышения значений базального уровня ЛГ более 0,3 Ед/л и/или нарастания стимулированного уровня ЛГ на пробе с аналогами ГнРГ более 10,0 Ед/л. По результатам магнитно-резонансной томографии (МРТ) головного мозга ни в одном случае не получено данных за очаговые изменения вещества головного мозга (табл. 1).

Четырем из шести пациенток рекомендована и начата терапия пролонгированными аналогами ГнРг с целью улучшения показателей конечного роста и социальной адаптации.

Учитывая возраст менархе (7 лет) и показатели костного возраста (14,3 и 13,9 года соответственно), у двух пациенток терапия аналогами ГнРГ не проводилась. Прогнозируемый конечный рост пациенток 1.1 и 1.3 (по Bayley–Pinneau) составил 157 и 165,9 см соответственно.

Молекулярно-генетический анализ проводился в лаборатории отделения наследственных эндокринопатий ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» Минздрава России. Применялся метод таргетного секвенирования следующего поколения (NGS). Использовалась авторская панель «Гипогонадотропный гипогонадизм» (технология Ion Ampliseq™ Custom DNA Panel, Thermo Scientific, Waltham, MA, USA), содержащая праймеры для мультиплексной ПЦР и секвенирования кодирующих последовательностей следующих 30 генов: CHD7, DNMT3L, DUSP6, FGF17, FGF8, FGFR1, FLRT3, GNRH1, GNRHR, HS6ST1, IL17RD, INSL3, ANOS1, KISS1, KISS1R, LHB, NSMF, POLR3B, PROKR2, RBM28, SEMA3A, SPRY4, TACR3, WDR11, GREAT, TAC3, PROK2, NR0B1, POLR3A, MKRN3. Биоинформатическая обработка результатов секвенирования проводилась с помощью программных модулей Torrent Suite 4.2.1 (Ion Torrent, Waltham, MA, USA). Для аннотирования вариантов нуклеотидной последовательности использовался пакет программ ANNOVAR ver. 2018Apr16 [10]. Оценка патогенности вариантов нуклеотидной последовательности проводилась согласно международным и российским рекомендациям [11][12]. Нумерация кодирующей последовательности гена MKRN3 дана по референсу NM 005664.4 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank).

У пробандов (1.1 и 1.2) и их отца, а также у двоюродной сестры (1.3) пробандов в семье 1 выявлена гетерозиготная нонсенс-мутация c.118G>T p.E40X в гене MKRN3 (рис. 4). Данное изменение раннее не описано и не встречается в базе данных gnomAD.

У пробандов (2.1 и 2.2) в семье 2 обнаружена миссенс-мутация c.343T>A p.C115S (рис. 5).

У пробанда 3.1 выявлена миссенс-мутация c.1091G>C p.C364S в гене MKRN3 (рис. 6).

Оба изменения ранее не описаны и расценены как патогенные при анализе in silico.

ОБСУЖДЕНИЕ

Роль MKRN3 в патогенезе гонадотропинзависимого ППР впервые продемонстрирована Abreu и соавт. в 2013 г. В данном исследовании полноэкзомное секвенирование проведено 32 пациентам с центральным ППР, по результатам которого у 15 человек из 5 семей идентифицировано 5 различных нуклеотидных изменений: три инсерции со сдвигом рамки считывания, одна делеция со сдвигом рамки считывания и одна миссенс-мутация [13]. Исследования на мышиных моделях позволили сделать вывод о том, что MKRN3 играет ингибирующую роль в пубертатном периоде, а потеря его функции способствует преждевременной стимуляции секреции гонадолиберина и старту полового развития. Полученные результаты послужили началом к поиску мутаций в данном гене у пациентов с семейными формами гонадотропинзависимого ППР.

Анализ литературных данных показал, что распространенность мутаций в гене MKRN3 у пациентов с идиопатическим ППР составляет в среднем 9% [7]. К настоящему моменту описано 39 различных дефектов в гене MKRN3 у 89 пациентов (76 девочек и 13 мальчиков) из 17 стран [7].

Ген MKRN3 расположен на длинном плече хромосомы 15 (q11.2). Для данного локуса характерен геномный импринтинг, при этом материнский аллель не экспрессируется, и, соответственно заболевание развивается только в тех случаях, когда дефект унаследован от отца [14]. В когорте наших пациентов мутации в гене MKRN3 выявлены у здоровых отца и дяди в семье 1 и отца в семье 2. При этом раннее менархе отмечено у бабушек пациентов в семьях 1 и 2 и у тети по линии отца в семье 3, что послужило поводом для проведения молекулярно-генетического исследования.

MKRN3 содержит четыре типа «цинковых пальцев»: три C3H области и одну C3HC4 область, которые обеспечивают РНК-связывающую и убиквитин-лигазную активность соответственно [15]. Считается, что MKRN3 участвует в деградации белка, влияющего на пульсирующую секрецию ГнРГ, оказывая ингибирующее действие и тем самым блокируя наступление полового развития [13][16]. Точный механизм, с помощью которого дефицит MKRN3 приводит к ранней реактивации секреции ГнРГ, все еще неизвестен. В большинстве публикаций ППР связано с потерей функции в кодирующей области MKRN3, но есть указания и на единичные случаи, обусловленные дефектами в регуляторных областях гена [17][18].

В нашей когорте пациентов в гене MKRN3 выявлено 3 ранее не описанных нуклеотидных варианта: нонсенс-мутация p.E40X, миссенс-мутации c.343T>A p.C115S и c.1091G>C p.C364S, расцененные как патогенные. Мутация p.E40X приводит к образованию преждевременного стоп-кодона и, как следствие, синтезу усеченного белка, с полной потерей функции. Вариант p.C115S расположен в области «цинкового пальца» C3H, мутация p.C364S — в домене «цинкового пальца» RING C3HC4, которые связаны с убиквитин-лигазной активностью и строительством РНК. Таким образом, мутации в данных регионах должны приводить к нарушению функции белка [8]. По данным литературы известно, что домен C3HC4 является второй по частоте областью с наибольшей концентрацией нуклеотидных изменений, основную часть которых составляют миссенс-мутации [8].

Клиническая картина в случае инактивирующих мутаций в гене MKRN3, как и при иных центральных ППР, характеризуется этапным развитием вторичных половых признаков, ускорением костного возраста и пубертатным уровнем базальных и стимулированных гонадотропинов. Средний возраст начала пубертата у пациентов с мутациями в гене MKRN3, по данным объединенного исследования, составил 6,0 (3,0–7,8) года у девочек и 8,5 (5,9–9,0) года у мальчиков [19]. В группе наших пациенток возраст телархе варьировал от 4,2 до 6,9 года.

Как дополнительно показало исследование Ramos и соавт. (29 пациентов с мутациями в гене MKRN3 и 43 пациента с идиопатическим центральным ППР), сроки инициации пубертата, антропометрические данные, гормональный (базальный и стимулированные уровни гонадотропинов) и метаболический профиль, а также показатели конечного роста у пациентов с мутациями в гене MKRN3 достоверно не отличаются от таковых при идиопатическом центральном ППР [20]. Иными словами, на этапе первичного обращения крайне важен тщательный анализ клинической информации и семейного анамнеза.

У пациентов с дефектами гена MKRN3 показан адекватный ответ на терапию агонистами ГнРГ, позволяющий достичь социально-приемлемого роста [20]. Среди наших пациенток расчет прогнозируемого конечного роста, который был ниже целевого на 7,0 и 8,8 см соответственно, оказался возможен лишь у девочек (1.1 и 1.3), не получавших терапию. Данный факт демонстрирует важность своевременной диагностики семейных случаев ППР и назначения патогенетической терапии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Впервые в Российской Федерации описаны пациенты с ППР, обусловленным мутациями в гене MKRN3, приведены их клинико-лабораторные характеристики. Идентификация данных изменений позволит в дальнейшем проводить генетическое консультирование семей, выделить группы риска по развитию ППР с последующим своевременным обследованием и назначением патогенетической терапии.