Перейти к:
Гонадотропинзависимое преждевременное половое развитие: молекулярно-генетические и клинические характеристики
https://doi.org/10.14341/probl13215
Аннотация
ОБОСНОВАНИЕ. В 90% случаев среди девочек и до 25–60% среди мальчиков генез гонадотропинзависимого преждевременного полового развития (ППР) остается неясным. Известно, что 25–27,5% случаев гонадотропинзависимого ППР являются моногенными вариантами и предполагают аутосомно-доминантный характер наследования с неполной пенетрантностью, зависящей от пола. В настоящее время патогенные варианты в генах KISS1, KISS1R, MKRN3, DLK1 ассоциированы с преждевременной активацией гипоталамо-гипофизарно-гонадной оси в детстве. Генетическая верификация диагноза у пациентов с наследственными формами ППР позволяет расширить наши представления о природе патологии и крайне необходима для проведения медико-генетического консультирования.
ЦЕЛЬ. Изучение клинических особенностей и молекулярно-генетических характеристик пациентов с идиопатическим гонадотропинзависимым ППР.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. Обследована группа пациентов с идиопатическим гонадотропинзависимым ППР, наследственный анамнез которых отягощен по раннему и/ или преждевременному половому созреванию. Всем пациентам проведено комплексное обследование, включая лабораторно-инструментальные методы диагностики и полноэкзомное секвенирование методом NGS (next-generation sequencing).
РЕЗУЛЬТАТЫ. В исследование включены 30 пациентов (29 девочек, 1 мальчик) с идиопатическим гонадотропинзависимым ППР. Медиана возраста пациентов на момент обследования составила 7,2 года [6,5; 7,7]. Во всех случаях имел место отягощенный семейный анамнез: в 40% случаев — по отцовской линии, в 37% случаев — по материнской линии, в 23% случаев ППР диагностировано у сибсов. Полноэкзомное секвенирование проведено 21 пациенту: в 61,9% случаев (95% ДИ [40; 79]) идентифицированы изменения нуклеотидной последовательности в генах-кандидатах, ассоциированных с гонадотропинзависимым ППР. В подавляющем большинстве (у 77% пациентов) выявлялся дефект гена MKRN3 (95% ДИ [49; 92], что согласуется с зарубежными данными о его наибольшей распространенности в структуре моногенных форм ППР, в 23% случаев (95% ДИ [7; 50]) — в других генах-кандидатах, ассоциированных с нейроонтогенезом и нейроэндокринными механизмами регуляции гипоталамо-гипофизарной оси.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Проведенное исследование демонстрирует важность детального сбора наследственного анамнеза у детей с ППР для определения показаний к проведению молекулярно-генетического анализа. Наличие данных о характере наследования и клинических проявлениях моногенных форм ППР позволит упростить диагностику наследственных форм заболевания, проводить медико-генетическое консультирование семей с последующим своевременным обследованием и назначением патогенетической терапии заболевшим.
Ключевые слова
Для цитирования:
Хабибуллина Д.А., Колодкина А.А., Визеров Т.В., Зубкова Н.А., Безлепкина О.Б. Гонадотропинзависимое преждевременное половое развитие: молекулярно-генетические и клинические характеристики. Проблемы Эндокринологии. 2023;69(2):58-66. https://doi.org/10.14341/probl13215
For citation:
Khabibullina D.A., Kolodkina A.A., Vizerov T.V., Zubkova N.A., Bezlepkina O.B. Gonadotropin-dependent precocious puberty: genetic and clinical characteristics. Problems of Endocrinology. 2023;69(2):58-66. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/probl13215
ОБОСНОВАНИЕ
Центральное (гонадотропинзависимое) преждевременное половое развитие (ППР) представляет собой симптомокомплекс, обусловленный преждевременной активацией механизма импульсной секреции гонадотропин-рилизинг-гормона (ГнРГ) вследствие функциональных и/или органических поражений ЦНС, что приводит к преждевременному высвобождению лютеинизирующего (ЛГ) и фолликулостимулирующего (ФСГ) гормонов [1–4]. Согласно российским клиническим рекомендациям, половое созревание расценивается как преждевременное при появлении вторичных половых признаков у девочек в возрасте до 8 лет и у мальчиков в возрасте до 9 лет [1]. По данным мировой литературы, частота встречаемости гонадотропинзависимого ППР составляет от 1:5000 до 1:10 000 детского населения, значительно чаще встречаясь среди девочек. В 90% случаев среди девочек и 25–60% среди мальчиков генез преждевременной активации гипоталамо-гипофизарно-гонадной оси (ГГГО) остается неясным, и, в случае исключения органической патологии центральной нервной системы, обозначается как идиопатическое [5–7] .
В настоящее время ведется множество научных исследований, предметом которых является изучение механизмов, регулирующих активность ГГГО. Доказательства генетической регуляции являются неоспоримыми, что подтверждено рядом популяционных исследований, в которых продемонстрирована корреляция между возрастом начала полового созревания у детей и их родителей, а также более высокая согласованность сроков развития вторичных половых признаков, включая менархе, у монозиготных близнецов. Кроме того, до 27,5% случаев центрального преждевременного полового созревания являются моногенными вариантами и предполагают аутосомно-доминантный характер наследования с неполной пенетрантностью, зависящей от пола [8–11].
В последнее десятилетие было идентифицировано несколько десятков генов в сети нейроэндокринных факторов, которые непосредственно модулируют сроки полового созревания. Несмотря на то что установить молекулярно-генетическую основу заболевания удается не всегда, патогенные варианты в генах KISS1, KISS1R, MKRN3, DLK1 в настоящее время ассоциированы с преждевременной активацией ГГГО в периоде детства [11–14].
В 2008 г. впервые был обнаружен ген, активирующие мутации в котором являются причиной преждевременной активации ГГГО — KISS1R, ранее известный как GPR54. Активирующая мутация гена рецептора кисспептина была идентифицирована у девочки с идиопатическим гонадотропинзависимым ППР. Исследования in vitro показали, что наличие мутации приводит к длительной активации внутриклеточных сигнальных путей после связывания кисспептина с рецептором, что может усиливать стимулирующие эффекты лиганда на секрецию GnRH, ускоряя тем самым созревание репродуктивной оси [12][15]. Дальнейшие исследования позволили предположить, что мутации гена кисспептина (KISS1) опосредуют большую стабильность мутантного нейропептида и его устойчивость к деградации. Подобные изменения приводят к большей способности стимулировать передачу сигнала к рецептору, являясь причиной преждевременного полового созревания [13].
Роль MKRN3 в патогенезе гонадотропинзависимых форм ППР впервые была продемонстрирована А. Abreu и соавт. в 2013 г., когда по данным полноэкзомного секвенирования были идентифицированы 15 носителей мутаций с классическими проявлениями центрального ППР [11]. Полученные результаты послужили поводом для дальнейшего поиска мутаций в данном гене у пациентов с семейными формами гонадотропинзависимого ППР, и к настоящему времени описано около 30 мутаций в кодирующих и промоторной областях гена [16–18]. Cуществует гипотеза о супрессивном влиянии MKRN3 на активность ГнРГ-секретирующих нейронов, в частности KISS1 нейронов, как ключевых стимуляторов секреции ГнРГ. Данные подтверждены исследованиями in vivo, в которых продемонстрировано прогрессирующее снижение экспрессии MKRN3 в гипоталамусе грызунов и приматов по мере прогрессии полового созревания. Таким образом был сделан вывод об ингибирующем влиянии гена в периоде пубертата, тогда как потеря его функции способствует преждевременной стимуляции секреции ГнРГ и старту полового созревания. [7][19][20]. По данным многочисленных зарубежных исследований мутации в гене MKRN3 считаются наиболее частой причиной моногенных случаев ППР, составляя до 46% среди семейных вариантов и около 4% — среди спорадических случаев [8][11][21][22].
В 2017 г. А. Dauber и соавт. опубликовали исследование с описанием не синдромальной формы ППР, где у пяти членов одной семьи идентифицирован патогенный вариант в гене DLK1 [14]. Последующие исследования позволили сделать предположение, что высокая экспрессия DLK1 в гипоталамусе опосредует стимулирующее влияние кисспептиновых нейронов на секрецию ГнРГ [14][23]. Несмотря на небольшую частоту выявления патогенных вариантов гена, клиническая картина при инактивирующих мутациях DLK1 характеризуется специфическим фенотипом, включая раннюю манифестацию избыточного веса и/или ожирения, нарушения липидного и углеводного обменов.
Однако, в большинстве случаев причина ППР остается невыясненной, что требует дальнейших исследований. Генетическая верификация диагноза у пациентов с наследственными формами ППР необходима для проведения медико-генетического консультирования, а также позволяет расширить наши представления о молекулярно-генетической природе патологии. Ранняя клиническая диагностика и своевременная терапия крайне важны, так как преждевременное половое созревание и менархе связаны с неудовлетворительным ростовым прогнозом и психосоциальной дезадаптацией, а также с повышенным риском метаболических нарушений, сердечно-сосудистых заболеваний, злокачественных новообразований [8][24].
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ
Изучить клинические особенности, гормонально-метаболические и молекулярно-генетические характеристики пациентов с идиопатическим гонадотропинзависимым ППР.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Место и время проведения исследования
Место проведения. Обследование пациентов проведено в Институте детской эндокринологии ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» Минздрава России
Время исследования. В исследование включены пациенты, обследованные Институте детской эндокринологии ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» Минздрава России с 2019 по 2022 гг.
Изучаемые популяции (одна или несколько)
Популяция: 30 пациентов с идиопатическим гонадотропинзависимым ППР, наследственный анамнез которых отягощен по раннему и/ или преждевременному половому созреванию.
Критерии включения: манифестация полового созревания у девочек в возрасте до 8 лет, у мальчиков в возрасте до 9 лет, наличие отягощенного семейного анамнеза по раннему и/ или ППР (по материнской и/ или отцовской линии), а также письменное информированное согласие родителей или законного опекуна пациента об участии в исследовании
Критерии невключения: наличие органической патологии ЦНС.
Способ формирования выборки из изучаемой популяции: сплошной.
Дизайн исследования
Данная работа представляет собой одноцентровое интервенционное одномоментное одновыборочное несравнительное исследование, включившее 30 пациентов с гонадотропинзависимым ППР при наличии отягощенного семейного анамнеза. Набор пациентов проводился на основании соответствия критериям включения и отсутствия критериев исключения. Всем пациентам проведено комплексное обследования, включавшее стандартные и специальные методы.
Описание медицинского вмешательства (для интервенционных исследований)
Протокол исследования включал в себя клиническое обследование пациентов с подробным сбором наследственного анамнеза, с физикальным осмотром с оценкой фенотипических особенностей, антропометрических показателей (расчет SDS роста, скорости роста, целевого и конечного прогнозируемого роста по Bayley-Pinneau проведен с помощью компьютерной программы Auxology 1,0 (Pfizer, США) и оценкой стадии полового развития по шкале Таннер).
Лабораторная диагностика включала оценку уровней ЛГ, ФСГ, эстрадиола у девочек и тестостерона у мальчиков.
Инструментальная диагностика включала проведение УЗИ органов малого таза у девочек и органов мошонки у мальчиков, рентгенографию кистей рук с оценкой костного возраста, МРТ головного мозга.
Лабораторное исследование уровней ЛГ, ФСГ, эстрадиола и тестостерона проводилось на автоматическом иммунохемилюминесцентном анализаторе Vitros 3600 (Ortho Clinical Diagnostics, «Johnson& Johnson», США) в клинико-диагностической лаборатории ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» Минздрава России. За допубертатные нормы половых стероидов принимались уровни ЛГ менее 0,2 Ед/л, эстрадиола менее 55 пмоль/л, тестостерона менее 0,6 нмоль/л [1][ 2][25]. Функциональная проба с аналогом ГнРГ (Бусерелин 150 мкг интраназально) проведена всем пациентам кроме 4 девочек, у которых наступило менархе (оценивались базальные и стимулированные уровни ЛГ и ФСГ на 60 и 240 минутах).
Ультразвуковое исследование проводилось в консультативно-диагностическом центре ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» Минздрава России на ультразвуковом сканере (Voluson E8, GE Healthcare, Австрия) с использованием конвексного датчика с частотой 3,5–5 Мгц при проведении УЗИ органов малого таза и с использованием линейного датчика с частотой 1–12 Мгц при проведении УЗИ органов мошонки. За норму для девочек допубертатного возраста (2–7 лет) принимались размеры матки соответствующие 3,2х1,5х0,9 см, а объем яичников не превышающий 1,7 см3 [1][25].
Рентгенография кистей с лучезапястными суставами проводилась в прямой проекции по стандартной методике с оценкой костного возраста по рентгенологическому атласу Tanner Whitehouse (TW-20).
Магнитно-резонансная томография головы проводилось на аппарате Optima MR450w, (GE Healthcare) c напряженностью магнитного поля 1,5 Тесла. Исследование проводилось в Т1 и Т2 взвешенных режимах по стандартной методике.
Молекулярно-генетический анализ проводился в лаборатории генетики моногенных эндокринных заболеваний Института персонализированной медицины ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» Минздрава России методом массового параллельного секвенирования (next-generation sequencing, NGS) на платформе Illumina методом парно-концевого чтения (2x100 п.о.). Забор крови производился из локтевой вены вне зависимости от приема пищи в пробирки с консервантом этилендиаминтетраацетатом в концентрации 1,2–2,0 мг на 1 мл крови. Геномную ДНК извлекали роботизированной станцией Allsheng Autopure-96 (Hangzhou Allsheng Instruments Co., Ltd., China) из периферической крови с использованием набора для выделения геномной ДНК из цельной крови NucleoMag Blood (MN). Выделенную ДНК качественно и количественно анализировали с помощью спектрофотометра Eppendorf Biospectrometer Fluorescence (Eppendorf AG, Germany) и набора Qubit dsDNA HS Assay (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA) соответственно.
Подготовку полногеномной библиотеки (KAPA HyperPlus, Roche, Швейцария) и обогащение матрицы ДНК (KAPA HyperCapture, Roche, Швейцария) производили в соответствии с протоколами производителя используя набор зондов KAPA HyperExome (Roche, Швейцария).
Обработка данных секвенирования проведена с использованием автоматизированного алгоритма, включающего выравнивание прочтений на референсную последовательность генома человека (HG38), постпроцессинг выравнивания, выявление вариантов и фильтрацию вариантов по качеству, а также аннотацию выявленных вариантов по всем известным транскриптам каждого гена из базы RefSeq с применением компьютерных алгоритмов предсказания патогенности вариантов (SIFT, PolyPhen-2 HDIV, Polyphen-2 HVAR, PROVEAN, CADD). Для оценки популяционных частот выявленных вариантов использованы данные международного проекта gnomAD Exomes для экзонных вариантов и базы gnomAD Genomes для интронных вариантов. Для предсказания эффекта изменений в сайтах сплайсинга и прилежащих к сайту сплайсинга интронных участках использованы программы SpliceAI и AdaBoost. Для оценки клинической релевантности выявленных вариантов использованы база данных OMIM, HGMD, специализированные базы данных по отдельным заболеваниям (при наличии) и литературные данные. Заключение о клинической значимости найденных вариантов дано с учетом рекомендаций American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG) и российского руководства по интерпретации данных NGS. В заключение включены только варианты, имеющие возможное отношение к клиническим проявлениям у пациента. Полиморфизмы, классифицированные по различным критериям как нейтральные, не включены в заключение. Средняя глубина покрытия была не менее 70x, процент целевых нуклеотидов с эффективным покрытием >10х — не менее 97%.
Статистический анализ
Размер выборки предварительно не рассчитывался. Обработка и анализ статистических данных проводился в программах Statistica 8.0 (StatSoft, США), MS Exel 2010 (Microsoft, США). Количественные данные представлены в виде среднего, минимального и максимального значений (мин; макс) для ультразвуковых размеров матки и яичников у девочек, и медианы и интерквартильного размаха остальных показателей: Ме [Q1; Q3]. Качественные данные представлены в виде частот (%), 95-процентный доверительный интервал (ДИ) для относительных частот рассчитан с помощью метода Клоппера–Пирсона.
Этическая экспертиза
Исследование одобрено локальным этическим комитетом ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» Минздрава России, протокол № 26 от 22.12.2021. Информированное согласие получено от родителей и/или законных опекунов всех обследованных пациентов.
РЕЗУЛЬТАТЫ
В исследование включены 30 пациентов (29 девочек, 1 мальчик) с идиопатическим ППР центрального генеза. Наследственный анамнез у всех пациентов отягощен по раннему и/или ППР: у 12 пациентов (40%) отягощенный анамнез установлен по отцовской линии, у 11 пациентов (37%) — по материнской линии, в 7 случаях ППР отмечалось у сибсов (23%). Медиана возраста пациентов на момент обследования составляла 7,2 года [ 6,5; 7,7].
Первым симптомом у девочек являлось телархе, медиана возраста манифестации — 6 лет [ 5,0; 6,6]. На момент обследования в Институте детской эндокринологии 64,3% девочек имели II стадию развития молочных желез по шкале Таннер (B2), 35,7% девочек — III стадию (B3). В 60,7% случаев лобковое оволосение соответствовало I стадии по шкале Таннер (Р1), в 39,3% — II стадии (Р2). У четырех пациенток (14,2%) на момент обследования имелось менархе: медиана наступления менархе — 8,1 лет [ 7,2; 8,9]. У единственного мальчика первые признаки заболевания отмечены в 8,1 лет, а на момент обследования половое развитие соответствовало III стадии по шкале Таннер, объем яичек — 10 мл (d=s).
У всех пациентов отмечалось ускорение темпов роста и костного созревания: медиана SDS роста составила 1,4 [ 1,9; 2,5], медиана скорости роста — 8 см в год [ 8,4; 9,3], медиана SDS скорости роста составила +2,0 [ 2,9;3,4], медиана костного возраста — 8,8 лет [ 9,8; 11]. Медиана опережения костного возраста относительно паспортного составила 1,9 лет [ 2,7; 1,4].
Базальный уровень ЛГ превышал допубертатные значения у 96,5% пациентов: медиана ЛГ — 0,9 Ед/л [ 1,5; 4,0], а уровни половых стероидов у 100% пациентов (медиана эстрадиола 73,5 пмоль/л [ 86,8; 142], уровень тестостерона у мальчика составил 5,9 нмоль/л. Результаты стимуляционной пробы с бусерелином подтвердили гонадотропинзависимый генез ППР: медиана максимального уровня ЛГ составила 24,2 Ед/л [ 24,2; 40,0], ФСГ — 22,5 Ед/л [ 13,1; 31,7]. Ни в одном из случаев не отмечено превышения стимулированных уровней ФСГ над ЛГ, характерного для изолированного телархе.
По результатам ультразвукового исследования органов малого таза у девочек размеры матки превышали возрастные допубертатные нормы: среднее значение длины матки составляло — 3,32 см (2,2; 5), ширины матки — 2,2 см (1,3; 4,3), толщины матки –1,6 см (0,9; 2,8). Средний объем правого яичника составил 3,2 см3 (0,9; 9,2), левого яичника — 3 см3 (0,6; 7,2], что также превышало допубертатные нормы.
Принимая во внимание данные наследственного анамнеза 21 пациенту проведено молекулярно-генетическое исследование методом массового параллельного секвенирования (next-generation sequencing, NGS). Изменения нуклеотидной последовательности в генах — кандидатах, ассоциированных с гонадотропинзависимым ППР обнаружены у 13 пациентов (61,9% случаев, 95% ДИ [ 40; 79].
В 77% случаев (95% ДИ [ 49; 92]) идентифицированы варианты в гене MKRN3, в 23% случаев (95% ДИ [ 7; 50]) — в других генах-кандидатах, ассоциированных с ППР: MAPK8IP3 (omim no. 605431), POU1F1 (omim no. 173110) и NPFF1R (omin no. 607448) (табл. 1).
Таблица 1. Результаты молекулярно-генетического анализа и некоторые клинические характеристики пациентов
№ пациента |
Возраст манифестации ППР |
Возраст обследования |
Стадия полового развития по Таннер |
Семейный анамнез по ППР |
Молекулярно-генетическое исследование |
||||
Ген |
Вариант, белок |
Тип мутации |
In silico анализ |
Патогенность ACMG |
|||||
1 |
4 года |
7,5 лет |
В2 Р2 |
МЛ |
MAPK8IP3 (NM_001318852.2) |
c.3830G>T (p.Gly1277Val) |
M |
Н |
НКЗ |
2 |
4 мес. |
4,1 лет |
В2 Р1 |
МЛ |
POU1F1 (NM_000306.4) |
c.370A>G (p.Met124Val) |
M |
Н |
НКЗ |
3 |
7,2 лет |
7,4 лет |
В2 Р1 |
МЛ |
NPFFR1 (NM_022146.5) |
c.452A>T (p.Glu151Val) |
M |
Н |
НКЗ |
4 |
5 лет |
6,6 лет |
В3 Р1 |
ОЛ |
MKRN3 (NM_005664.4) |
c.690dupT (p.T230fs) |
Fs |
П |
ВП |
5 |
6 лет |
7,8 лет |
В2 Р1 |
ОЛ |
MKRN3 (NM_005664.4) |
c.1091G>C (p.Cys364Ser) |
M |
П |
ВП |
6 |
4,2 лет |
5,1 лет |
В2 Р1 |
ОЛ, С |
MKRN3 (NM_005664.4) |
с.118G>T (р.E40X) |
N |
П |
ВП |
7 |
5 лет |
9,1 лет |
В4 Р4, Менархе+ |
ОЛ, С |
MKRN3 (NM_005664.4) |
с.118G>T (р.E40X) |
N |
П |
ВП |
8 |
6,5 лет |
6,11 лет |
В2 Р1 |
С |
MKRN3 (NM_005664.4) |
c.343T>A (p.Cys115Ser) |
M |
П |
НКЗ |
9 |
5 лет |
6,9 лет |
В2 Р1 |
С |
MKRN3 (NM_005664.4) |
c.343T>A (p.Cys115Ser) |
M |
П |
НКЗ |
10 |
6,1 лет |
7 лет |
В2 Р1 |
ОЛ |
MKRN3 (NM_005664.4) |
c.1091G>C, (p.Cys364Ser) |
M |
П |
ВП |
11 |
8 лет |
8,3 лет |
В3 Р1, Менархе+ |
С |
MKRN3 (NM_005664.4) |
c.1088A>G, (p.Gln363Arg) |
M |
ВП |
НКЗ |
12 |
7,7 лет |
8 лет |
В3 Р1 |
С |
MKRN3 (NM_005664.4) |
c.1088A>G, (p.Gln363Arg) |
M |
ВП |
НКЗ |
13 |
6 лет |
7,3 лет |
В3 Р2, Менархе+ |
ОЛ |
MKRN3 (NM_005664.4) |
c.1199G>C, (p.Cys400Ser) |
M |
П |
ВП |
Примечание. МЛ — материнская линия, ОЛ — отцовская линия, С — сибс, П — патогенный, ВП — вероятно патогенный, Н — нейтральный, НКЗ — неопределенная клиническая значимость, M — missense, N — nonsense, Fs — frameshift, ASMG — American College of Medical Genetics and Genomics, In silico анализ — биоинформатические алгоритмы предсказательности патогенности.
ОБСУЖДЕНИЕ
По данным зарубежных авторов, около 27,5% семейных случаев ППР являются моногенными [11]. В нашем исследовании вариантные замены были выявлены в 61,9% случаев. В подавляющем большинстве выявлялся дефект гена MKRN3 (77–95% ДИ [49; 92], что подтверждает его наибольшую распространенность в структуре моногенных форм ППР [8][9][11].
В проведенном нами исследовании клиническая картина наследственных, в том числе моногенных, форм ППР сопоставима с иными центральными формами заболевания, характеризуясь последовательным развитием вторичных половых признаков в сочетании с ускорением темпов роста и костного созревания. Средний возраст манифестации заболевания среди девочек соответствовал 6 годам [ 5,0;6,6], что сопоставимо с зарубежными данными [10][26][27]. Возраст начала пубертата у мальчика в нашем исследовании соответствовал 8,5 годам.
В исследовании L. Valadares и соавт., включавшем 880 пациентов с идиопатическим ППР, у 89 из которых описаны патогенные варианты MKRN3, специфичных лабораторно-инструментальных данных не выявлено: медианы базального и стимулированного уровней ЛГ составляли 1,27 МЕ/л и 22,0 МЕ/л соответственно, медиана ускорения костного возраста соответствовала 2,3 годам [16], что согласуется с результатами нашего исследования. В 2021 г. Seraphim и соавт. также сообщили об отсутствии отличительных диагностических показателей среди 71 пациента с мутациями MKRN3.
В нашей когорте патогенные варианты обнаружены только среди девочек, что отличается от международных данных о наибольшей распространенности мутаций MKRN3 среди мальчиков [16][18], однако учитывая ограничения исследуемой нами группы (недостаточное число зарегистрированных мальчиков) достоверно проанализировать данный показатель не представилось возможным.
Ген MKRN3, локализованный на длинном плече 15 хромосомы в критической области синдрома Прадера-Вилли (15q11.2), характеризуется импринтинговым характером наследования. Отсутствие экспрессии материнского аллеля определяет специфичный тип наследования — заболевание развивается в случаях, когда дефект унаследован по отцовской линии [7][19]. Заподозрить дефект данного гена возможно при детальном сборе семейного анамнеза, анализируя полученные данные в контексте возможного импринтингового типа наследования. В нашей когорте у 5 пациенток достоверно прослеживался характерный семейный анамнез по отцовской линии, что позволило идентифицировать моногенный генез заболевания. Однако, неполная пенетрантность гена позволяет объяснить отсутствие характерных наследственных данных у другой части пациентов или же свидетельствовать в пользу спорадического характера заболевания. В литературе также имеются сообщения о бессимптомном носительстве патогенных вариантов, подтверждая вероятность неполной пенетрантности гена [28][29].
В значительно меньшем количестве (23% случаев, 95% ДИ [ 7; 50]) в нашем исследовании удалось идентифицировать ранее не описанные варианты нуклеотидных последовательностей в других генах — кандидатах, ассоциированных с центральным ППР. Поводом для проведения генетического тестирования стал подробный анализ наследственного анамнеза: у двух пациенток раннее половое созревание с преждевременным менархе прослеживалась по материнской линии, в другом случае ППР диагностировано у единоутробной сестры.
Первой находкой стала гетерозиготная замена (c.3830G>T, p.Gly1277Val) в гене митоген-активированной протеинкиназы 8 — MAPK8IP3 (NM 001318852.2) у пациентки с отягощенным по материнской линии наследственным анамнезом. Ген локализован на коротком плече 16 хромосомы (16р13), характеризуется аутосомно — доминантным типом наследования. Продуктом экспрессии гена является белок JIP3, один из компонентов MAPK — сигнального пути, который участвует в аксональном транспорте (связывает биологически активное вещество с транспортными белками), а также в эмбриогенезе таламуса и гиппокампа. Гетерозиготные мутации ассоциированы с различными вариантами нарушений развития нервной системы (задержка психомоторного развития, нарушения интеллекта в 50% случаев сочетающиеся с аномалиями головного мозга). В 2019 г. S. Iwasawa и соавт. опубликовали серию клинических наблюдений, где из пяти пациентов с патологией ЦНС в двух случаях диагностировано гонадотропинзависимое преждевременное половое созревание. У всех пациентов идентифицированы гетерозиготные варианты в MAPK8IP3 [30]. Идентифицированная нами замена не описана ранее. Компьютерные алгоритмы предсказательности указывают нейтральный эффект варианта на функцию белка. Однако учитывая влияние гена на процессы пренатальной дифференцировки ряда структур головного мозга, а также на биологические процессы в нервных клетках нельзя исключить его влияние и взаимодействие с нейропептидами, опосредующими деятельность ГнРГ — регулятора, что требует дальнейших функциональных исследований (in vivo или in vitro).
Следующей находкой стало обнаружение ранее не описанного, гетерозиготного варианта (c.370A>G, p.Met124Val) в гене POU1F1 (NM 000306.4) у пациентки с отягощенным семейным анамнезом по материнской линии. Ген картирован на коротком плече 3 хромосомы (3р11.2), характеризуясь как аутосомно-рецессивным, так и аутосомно-доминантным типом наследования. Подавляющее большинство клинических фенотипов, обусловленных патогенными вариантами POU1F1, характеризуются изолированным и/ или комбинированным дефицитом гормонов аденогипофиза. В 2018 г. Firdevs Bas и соавт. опубликовали результаты собственных наблюдений за пациентами с комбинированным дефицитом тропных гормонов в сочетании с гонадотропинзависимым преждевременным половым созреванием [33]. Согласно литературным данным, взаимодействие POU1F1 с рядом транскрипционных факторов, в частности, c GATA — связывающим фактором 2, необходимо для целенаправленной и селективной дифференцировки тиреотропной и гонадотропной клеточных линий аденогипофиза [31]. Кроме того, в исследованиях in vivo продемонстрировано влияние POU1F1 на эволюцию и регуляцию активности рецептора ГнРГ [32]. Сверхэкспрессия GATA2 вероятная при мутациях POU1F1 приводит к увеличению гонадотропной дифференцировки и избыточной секреции гонадотропинов, что гипотетически объясняет развитие ППР [33]. Анализ in silico предсказывает нейтральный эффект замены на функцию белка. Для изучения роли мутации в патогенезе преждевременной активации ГГГО необходимы дальнейшие исследования, в частности, анализ наследования варианта для установления его косегрегации с болезнью и проверка патогенности функциональными исследованиями.
Не менее интересным стала идентификация нуклеотидного варианта c.452A>G, p.Glu151Gly в гене нейропептидного рецептора NPFFR1 (NM 022146.5). Ген локализован на длинном плече 10 хромосомы (10q22.1). Продуктом его экспрессии является нейропептидный рецептор FF1 (NPFFR1), который локализован на ГнРГ — секретирующих нейронах гипоталамуса. Среди афферентов к ГнРГ — секретирующим нейронам идентифицирована большая группа так называемых RF — амидов (аргинин — фенилаланиновые амиды), которые обладают стимулирующими или ингибирующими эффектами на ГнРГ — секретирующие нейроны, в частности, кисспептин относится к группе стимулирующих нейропептидов. Ингибирующую роль на секрецию ГнРГ оказывают RFRP — пептиды (аргинин — фенилаланин связанные пептиды), синтезируемые в ядрах гипоталамуса. При взаимодействии данных пептидов с соответствующими рецепторами (NPFFR1) реализуется их ингибирующий эффект на секрецию ГнРГ [34–36], что позволяет предположить их непосредственную роль в контроле ГГГО. В 2017 г. He Y и соавт. выдвинули гипотезу, согласно которой снижение уровня RFRP — пептидов и их ингибирующего эффекта на деятельность ГнРГ — нейронов гипоталамуса являются одним из механизмов запуска полового созревания. Аберрации в гене NPFFR1 могут быть причиной преждевременного снижения уровня последних, способствуя преждевременной активации ГГГО [37].
Таким образом, у 23% пациентов с ППР выявлены замены в генах, ассоциированных с нейроонтогенезом, а также с нейроэндокринными механизмами регуляции гипоталамо-гипофизарной оси. Идентифицированные замены не описаны ранее, биоинформатические алгоритмы предсказывают нейтральный эффект вариантов на функцию белка. Однако в связи с недостаточным количеством имеющихся данных невозможно исключить их влияние на регуляцию нейроэндокринных сигнальных путей и в патогенезе ППР, что диктует необходимость дальнейших исследований.
Ограничения исследования.
В ходе исследования могли возникнуть смешения результатов по причине недостаточного объема выборки, неопределенность оценок также связана с малым размером исследуемой выборки.
Направления дальнейших исследований
В продолжение работы планируются расширение выборки, дальнейшее проведение молекулярно-генетического исследования генов-кандидатов, имеющих взаимосвязь с развитием ППР центрального генеза. Следующим этапом планируется провести поиск взаимосвязи между клиническими данными и результатами молекулярно-генетического исследования в исследуемых группах.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Имеющиеся исследования по генам, ассоциированным с развитием гонадотропинзависимого преждевременного полового созревания, а также наличие данных о характере наследования и клинических проявлениях моногенных форм патологии, позволят улучшить эффективность молекулярно-генетического анализа и упростить диагностику наследственных форм заболевания. Проведенное нами исследование демонстрирует важность детального сбора наследственного анамнеза у детей с ППР для определения показаний к проведению молекулярно-генетического анализа.
Эффективность генетического тестирования возможно оценить по ранней постановке диагноза и снижению неблагоприятных последствий несвоевременно диагностированной патологии. Помимо понимания фундаментальных патогенетических механизмов развития заболевания, неотъемлемой частью исследования является медико-генетическое консультирование семей, необходимое для своевременного обследования и назначения патогенетической терапии.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Источники финансирования. Исследование было проведено при содействии Фонда поддержки и развития филантропии «КАФ», бюджетных средств лечебно-профилактического учреждения — участника исследования (ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» Минздрава России).
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с содержанием настоящей публикации.
Благодарности. Авторы выражают благодарность Фонду поддержки и развития филантропии «КАФ» за помощь в проведении генетического исследования.
Участие авторов. Хабибуллина Д.А., Колодкина А.А. — концепция и дизайн исследования, предоставление материалов исследования и анализ данных, интерпретация результатов, подготовка финальной версии статьи; Визеров Т.В. — анализ данных, интерпретация результатов; Зубкова Н.А. — анализ полученных данных, написание статьи; Безлепкина О.Б. — редактирование текста, внесение ценных замечаний. 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.
Список литературы
1. Преждевременное половое развитие: Клинические рекомендации / В.А. Петеркова, О.Б. Безлепкина, М.А. Карева, и др. Российская ассоциация эндокринологов. — М.: Российская ассоциация эндокринологов, Министерство здравоохранения Российской Федерации; 2021. 71 с.
2. Петеркова В.А., Алимова И.Л., Башнина Е.Б., и др. Клинические рекомендации «Преждевременное половое развитие» // Проблемы Эндокринологии. — 2021. — Т. 67. — №5. — С. 84-103. doi: https://doi.org/10.14341/probl12821
3. Дедов И.И., Петеркова В.А. Справочник детского эндокринолога. — М.: Литтерра; 2020. С. 91-103.
4. Дедов И.И., Петеркова В.А. Руководство по детской эндокринологии. — М.: Универсум паблишинг; 2006.
5. Partsch C-J. Pathogenesis and epidemiology of precocious puberty. Effects of exogenous oestrogens. Hum Reprod Update. 2001;7(3):292-302. doi: https://doi.org/10.1093/humupd/7.3.292
6. Cheuiche AV, da Silveira LG, de Paula LCP, et al. Diagnosis and management of precocious sexual maturation: an updated review. Eur J Pediatr. 2021;180(10):3073-3087. doi: https://doi.org/10.1007/s00431-021-04022-1
7. Maione L, Bouvattier C, Kaiser UB. Central precocious puberty: Recent advances in understanding the aetiology and in the clinical approach. Clin Endocrinol (Oxf). 2021;95(4):542-555. doi: https://doi.org/10.1111/cen.14475
8. Roberts SA, Kaiser UB. Genetics in endocrinology: Genetic etiologies of central precocious puberty and the role of imprinted genes. Eur J Endocrinol. 2020;183(4):R107-R117. doi: https://doi.org/10.1530/EJE-20-0103
9. Shim YS, Lee HS, Hwang JS. Genetic factors in precocious puberty. Clin Exp Pediatr. 2022;65(4):172-181. doi: https://doi.org/10.3345/cep.2021.00521
10. Mancini A, Magnotto JC, Abreu AP. Genetics of pubertal timing. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 2022;36(1):101618. doi: https://doi.org/10.1016/j.beem.2022.101618
11. Abreu AP, Dauber A, Macedo DB, et al. Central precocious puberty caused by mutations in the imprinted gene MKRN3. N Engl J Med. 2013;368(26):2467-2475. doi: https://doi.org/10.1056/NEJMoa1302160
12. Teles MG, Bianco SDC, Brito VN, et al. A GPR54 -Activating Mutation in a Patient with Central Precocious Puberty. N Engl J Med. 2008;358(7):709-715. doi: https://doi.org/10.1056/NEJMoa073443
13. Silveira LG, Noel SD, Silveira-Neto AP, et al. Mutations of the KISS1 Gene in Disorders of Puberty. J Clin Endocrinol Metab. 2010;95(5):2276-2280. doi: https://doi.org/10.1210/jc.2009-2421
14. Dauber A, Cunha-Silva M, Macedo DB, et al. Paternally inherited DLK1 deletion Associated With Familial Central Precocious Puberty. J Clin Endocrinol Metab. 2017;102(5):1557-1567. doi: https://doi.org/10.1210/jc.2016-3677
15. Bianco SDC, Vandepas L, Correa-Medina M, et al. KISS1R intracellular trafficking and degradation: Effect of the Arg386Pro Disease-Associated Mutation. Endocrinology. 2011;152(4):1616-1626. doi: https://doi.org/10.1210/en.2010-0903
16. Valadares LP, Meireles CG, De Toledo IP, et al. MKRN3 mutations in central precocious puberty: A systematic review and meta-analysis. J Endocr Soc. 2019;3(5):979-995. doi: https://doi.org/10.1210/js.2019-00041
17. Aycan Z, Savaş-Erdeve Ş, Çetinkaya S, et al. Investigation of MKRN3 mutation in patients with familial central precocious puberty. J Clin Res Pediatr Endocrinol. 2018;10(3):223-229. doi: https://doi.org/10.4274/jcrpe.5506
18. Bessa DS, Macedo DB, Brito VN, et al. High frequency of MKRN3 mutations in male central precocious puberty previously classified as idiopathic. Neuroendocrinology. 2017;105(1):17-25. doi: https://doi.org/10.1159/000446963
19. Abreu AP, Toro CA, Song YB, et al. MKRN3 inhibits the reproductive axis through actions in kisspeptin-expressing neurons. J Clin Invest. 2020;130(8):4486-4500. doi: https://doi.org/10.1172/JCI136564.
20. Зубкова Н.А., Колодкина А.А., Макрецкая Н.А., и др. Клиническая и молекулярно-генетическая характеристика 3 семейных случаев гонадотропинзависимого преждевременного полового развития, обусловленного мутациями в гене MKRN3 // Проблемы Эндокринологии. — 2021. — Т. 67. — №3. — С. 55-61. doi: https://doi.org/10.14341/probl12745
21. Grandone A, Cirillo G, Sasso M, et al. MKRN3 levels in girls with central precocious puberty and correlation with sexual hormone levels: a pilot study. Endocrine. 2018;59(1):203-208. doi: https://doi.org/10.1007/s12020-017-1281-x
22. Simon D, Ba I, Mekhail N, et al. Mutations in the maternally imprinted gene MKRN3 are common in familial central precocious puberty. Eur J Endocrinol. 2016;174(1):1-8. doi: https://doi.org/10.1530/EJE-15-0488
23. Zhu J, Kusa TO, Chan Y-M. Genetics of pubertal timing. Curr Opin Pediatr. 2018;30(4):532-540. doi: https://doi.org/10.1097/MOP.0000000000000642
24. Yoo J-H. Effects of early menarche on physical and psychosocial health problems in adolescent girls and adult women. Korean J Pediatr. 2016;59(9):355-361. doi: https://doi.org/10.3345/kjp.2016.59.9.355
25. Дедов И.И., Семичева Т.В., Петеркова В.А. Половое развитие детей: норма и патология. М.: Колор Ит Студио; 2002.
26. Seraphim CE, Canton APM, Montenegro L, et al. Genotype–phenotype correlations in central precocious puberty caused by MKRN3 mutations. J Clin Endocrinol Metab. 2021;106(4):e1041-e1050. doi: https://doi.org/10.1210/clinem/dgaa955
27. Ramos C de O, Macedo DB, Canton APM, et al. Outcomes of patients with central precocious puberty due to loss-of-function mutations in the MKRN3 gene after treatment with gonadotropin-releasing hormone analog. Neuroendocrinology. 2020;110(7-8):705-713. doi: https://doi.org/10.1159/000504446
28. Dimitrova-Mladenova MS, Stefanova EM, Glushkova M, et al. Males with paternally inherited MKRN3 mutations may be asymptomatic. J Pediatr. 2016;(179):263-265. doi: https://doi.org/10.1016/j.jpeds.2016.08.065
29. Christoforidis A, Skordis N, Fanis P, et al. A novel MKRN3 nonsense mutation causing familial central precocious puberty. Endocrine. 2017;56(2):446-449. doi: https://doi.org/10.1007/s12020-017-1232-6
30. Iwasawa S, Yanagi K, Kikuchi A, et al. Recurrent de novo MAPK8IP3 variants cause neurological phenotypes. Ann Neurol. 2019;85(6):927-933. doi: https://doi.org/10.1002/ana.25481
31. Dasen JS, O’Connell SM, Flynn SE, et al. Reciprocal interactions of Pit1 and GATA2 mediate signaling gradient–induced determination of pituitary cell types. Cell. 1999;97(5):587-598. doi: https://doi.org/10.1016/S0092-8674(00)80770-9
32. Gordon DF, Lewis SR, Haugen BR, et al. Pit-1 and GATA-2 Interact and Functionally Cooperate to Activate the Thyrotropin β-Subunit Promoter. J Biol Chem. 1997;272(39):24339-24347. doi: https://doi.org/10.1074/jbc.272.39.24339
33. Baş F, Abalı ZY, Toksoy G, et al. Precocious or early puberty in patients with combined pituitary hormone deficiency due to POU1F1 gene mutation: case report and review of possible mechanisms. Hormones. 2018;17(4):581-588. doi: https://doi.org/10.1007/s42000-018-0079-4
34. Leon S, Velasco I, Vázquez MJ, et al. Sex-Biased Physiological Roles of NPFF1R, the Canonical Receptor of RFRP-3, in Food Intake and Metabolic Homeostasis Revealed by its Congenital Ablation in mice. Metabolism. 2018;(87):87-97. doi: https://doi.org/10.1016/j.metabol.2018.07.003
35. Ducret E, Anderson GM, Herbison AE. RFamide-Related Peptide-3, a mammalian gonadotropin-inhibitory hormone ortholog, regulates gonadotropin-releasing hormone neuron firing in the mouse. Endocrinology. 2009;150(6):2799-2804. doi: https://doi.org/10.1210/en.2008-1623
36. Wu M, Dumalska I, Morozova E, et al. Gonadotropin inhibitory hormone inhibits basal forebrain vGluT2-gonadotropin-releasing hormone neurons via a direct postsynaptic mechanism. J Physiol. 2009;587(7):1401-1411. doi: https://doi.org/10.1113/jphysiol.2008.166447
37. He Y, Sun W, Yu J. Is precocious puberty linked to hypothalamic expression of arginine-phenylalanine-amide-related peptide? Iran J Basic Med Sci. 2017;20(10):1074-1078. doi: https://doi.org/10.22038/IJBMS.2017.9397
Об авторах
Д. А. ХабибуллинаРоссия
Хабибуллина Дина Альбертовна
117036, Москва, ул. Дм. Ульянова, д. 11
Конфликт интересов:
отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с содержанием настоящей публикации
А. А. Колодкина
Россия
Колодкина Анна Александровна - кандидат медицинских наук.
Москва
Конфликт интересов:
отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с содержанием настоящей публикации
Т. В. Визеров
Россия
Визеров Тимофей Викторович
Москва
Конфликт интересов:
отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с содержанием настоящей публикации
Н. А. Зубкова
Россия
Зубкова Наталья Анатольевна - кандидат медицинских наук.
Москва
Конфликт интересов:
отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с содержанием настоящей публикации
О. Б. Безлепкина
Россия
Безлепкина Ольга Борисовна - доктор медицинских наук.
Москва
Конфликт интересов:
отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с содержанием настоящей публикации
Дополнительные файлы
Рецензия
Для цитирования:
Хабибуллина Д.А., Колодкина А.А., Визеров Т.В., Зубкова Н.А., Безлепкина О.Б. Гонадотропинзависимое преждевременное половое развитие: молекулярно-генетические и клинические характеристики. Проблемы Эндокринологии. 2023;69(2):58-66. https://doi.org/10.14341/probl13215
For citation:
Khabibullina D.A., Kolodkina A.A., Vizerov T.V., Zubkova N.A., Bezlepkina O.B. Gonadotropin-dependent precocious puberty: genetic and clinical characteristics. Problems of Endocrinology. 2023;69(2):58-66. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/probl13215

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License (CC BY-NC-ND 4.0).