Мутации в гене рецептора грелина GHSR при врожденном гипопитуитаризме

Эволюция знаний о строении, функционировании и взаимосвязях в системе гипоталамус-гипофиз-гормон роста (ГР) достигла выяснения роли ГР-рилизинг гормона (ГР-РГ), соматостатина и ГР-рилизинг-пептидов в качестве основных факторов регуляции секреции ГР соматотрофами аденогипофиза. Активно изучается значение одного из биологически активных соединений, относящихся к классу ГР-рилизинг-пептидов — грелина [1].

В 70-е годы ХХ века годы были синтезированы пептиды, обладающие ГР-стимулирующей активностью. Несколько позже они были выделены как пентапептиды, обладающие опиоидными свойствами, из мозга свиньи. Гипотеза о существовании нативных ГР-рилизинг-пептидов и их рецепторов была высказана в 1980 г. [1]. За 3 года до идентификации грелина Kojima и соавт. выделили рецепторы грелина — GHS-R1a и GHS-R1b [1]. В последующем эти рецепторы были обнаружены в гипоталамусе, гипофизе, эндотелии сосудов гладкой мускулатуры, в пищеводе, поджелудочной железе, желудке, кишечнике, почках, костной ткани, плаценте, яичках в жировой ткани [2].

В 2002 г. в островках Лангерганса поджелудочной железы человека были обнаружены клетки, секретирующие грелин. Они получили название ɛ-клетки. В дальнейшем было показано, что грелин может секретироваться эндокринными клетками желудка, тонкого кишечника, желчного пузыря, в гипоталамусе, гипофизе, надпочечниках, почках, яичках [3].

Основная часть прогормона грелина выделяется Р/D1-клетками слизистой оболочки фундального отдела желудка. Выделены гормонально неактивная (в виде чистого пептида) и активная формы. На аппетит и объем съедаемой пищи могут влиять обе формы грелина [4].

Активация рецепторов грелина в различных тканях приводит к реализации разнообразных сигнальных механизмов с последующей физиологической реакцией. Физиологические функции рецепторов грелина включают стимуляцию секреции ряда гормонов (ГР, АКТГ, кортизола, пролактина), модуляцию приема пищи, влияние на метаболизм глюкозы и жиров, регуляцию моторики и секреции желудочно-кишечного тракта, регуляцию клеточного апоптоза и пролиферации, противовоспалительное действие [5].

Регуляция энергетического баланса с помощью грелина происходит при участии нейропептида Y и эндоканнабиоидной системы. Эта орексигенная система регулирует прием пищи. Ее рецепторы располагаются в гипоталамусе. Повышение тонуса эндоканнабиоидной системы при голоде ассоциируется с увеличением концентрации грелина в крови. Сосудорасширяющие эффекты грелина обеспечивают нормальный плацентарный кровоток, способствуя нормальному газообмену и трофике плода. Грелин может подавлять сократительную активность матки и таким путем влиять на физиологическое течение беременности [6].

Грелин повышает способность к обучению, улучшает память и когнитивные функции, защищает от тревоги и депрессии. Все эти свойства грелина связаны с повышением дофамин- и холинергической активности головного мозга [3]. Повышая биодоступность азота и поддерживая баланс между эндотелином-1 и оксидом азота в сосудистой стенке, грелин увеличивает сердечный выброс, снижает артериальное давление и системное сосудистое сопротивление [7].

Предполагают, что грелин играет ключевую роль в управлении механизмами старения, так как его рецепторы представлены в разных органах и тканях, и грелин влияет на взаимоотношения ГР и ИФР-1, а также на другие нейроэндокринные и метаболические процессы. Недавние исследования показали, что существуют дополнительные подтипы GHSR и эндогенные агонисты грелина [8]. Благодаря свойству грелина способствовать увеличению массы тела и ожирению, модуляция эндогенной системы грелина считается перспективной для лечения людей с патологически низкой массой тела (нервной анорексией или кахексией) [9].

Роль грелина в регуляции секреции ГР окончательно не определена. В ряде исследований не выявлено связи между уровнем грелина и секрецией ГР. Однако в этих исследованиях измеряли преимущественно ацилированную форму грелина, а не более чувствительную — деацилированную [10]. Отмечено изменение уровня грелина при стимуляционных диагностических тестах (с глюкагоном и клонидином): одновременно с увеличением уровня ГР наблюдается увеличение уровня грелина у детей с врожденной соматотропной недостаточностью [11].

Взаимодействуя со своими рецепторами в гипоталамусе и на соматотрофах гипофиза, грелин стимулирует высвобождение рилизинггормона, гормона роста и самого ГР [12]. В 2009 г. J. Pantel и соавт. описали случай изолированной соматотропной недостаточности при мутации в гене рецептора грелина. У пациента с задержкой роста имелись рецидивирующие боли в животе, немотивированные приступы тошноты и рвоты. По результатам двух стимулирующих секрецию ГР проб был диагностирован гипопитуитаризм. Соматотропную недостаточность авторы связали с обнаруженными гетерозиготными мутациями в гене GHSR [13].

Описание клинического случая

Два ребенка (сестры) находятся под наблюдением эндокринолога в детском эндокринологическом центре Санкт-Петербурга; двойня 2001 года рождения. Впервые родители обратились с жалобами на задержку роста девочек в возрасте двух лет. При этом у обеих пациенток отмечались диспепсические расстройства (периодически возникающие тошнота, беспричинные рвоты, нерегулярный стул). Дефицит роста составлял для каждой из пациенток –2 SDS. На основании результатов обследования (проведено HLA-типирование DQ2, обнаружено повышение титра антиглиадиновых антител в крови) нарушения роста расценили как симптом целиакии. Однако синдром нарушенного всасывания (целиакия) не был подтвержден морфологически.

Несмотря на строгое соблюдение безглютеновой диеты, у обеих сестер сохранялись низкие ростовые прибавки. В возрасте 10 лет обеим пациенткам проведено исследование функционального состояния гипоталамо-гипофизарной системы. При проведении стимуляционных диагностических тестов (с клонидином и инсулином) была диагностирована изолированная соматотропная недостаточность. Максимальные пиковые значения концентрации ГР при проведении проб — 6,94 нг/мл у первой сестры и 6,84 нг/мл у второй. У обеих пациенток при МРТ патологических изменений в гипоталамо-гипофизарной области выявлено не было. На момент постановки диагноза дефицит роста составлял –2,4 SDS и –2,6 SDS. В период наблюдения уровни ТТГ, АКТГ, кортизола, пролактина и гонадотропинов оставались в пределах референсных значений.

Начиная с 10 лет, обе сестры получали ГР в дозе 0,033 мг/кг/сут. Выраженный ростовой эффект наблюдался у обеих больных. Общая прибавка в росте у каждой из сестер — 30 см за 4 года. С началом лечения ГР отмечалась положительная динамика изменений SDS роста. При соблюдении только безглютеновой диеты изменение показателей SDS отсутствовало (рис. 1, 2).

Рис. 1. Значение SDS роста в зависимости от возраста, пациентка Д.

Рис. 2. Значение SDS роста в зависимости от возраста, пациентка И.

В процессе динамического наблюдения отмечались симптомы, связанные с возможным развитием анорексии: низкий аппетит, избирательное пищевое поведение. В связи с достижением социально приемлемого роста (155 см) и костного возраста 14 лет (определен по атласу Грейлиха) в настоящее время обе сестры получают метаболическую дозу ГР.

Методом секвенирования нового поколения (NGS) с помощью технологии Амплисек на аппарате IonTorrent («Life technologies», США) проведено исследование кодирующих регионов генов GH1, GHRH, GHRHR, BTK, GHSR, PROP1, POU1F1, HESX1, LHX3, LHX4, SOX3, SOX2, OTX2, GLI2, ARNT2, ARPC5L, DLK1, DRD2, PAX6, RNPC3, SHH, SPCS2, SPCS3, ассоциированных с гипопитуитаризмом.

Биоинформационный фильтеринг результатов секвенирования проводился c помощью программ: GeneTalk (https://www.gene-talk.de/), UGENE (http://ugene.unipro.ru/), Ion Reporter (https://ionreporter.lifetechnologies.com/ir/), SIFT (http://sift.jcvi.org/), PolyPhen2 (genetics.bwh.harvard.edu/pph2/), PAPI (http://papi.unipv.it/). Верификацию полученных данных проводили методом прямого секвенирования на приборе Genetic Analyzer 3130 («Applied Biosystems», США) по алгоритму, описанному нами ранее [14].

У двух пациентов в гене рецептора грелина GHSR в гетерозиготном состоянии выявлена функционально значимая замена c.837С>А, ассоциированная с изолированной недостаточностью гормона роста (OMIM:615925). Исследование родственников не проводилось.

Мы предположили, что мутации в гене GHSR могут быть причиной изолированной соматотропной недостаточности в сочетании с синдромом нарушенного всасывания и нарушением пищевого поведения у этих пациенток. В базе данных OMIM (http://www.omim.org) указано 2 типа наследования данного заболевания: аутосомно-доминантный и аутосомно-рецессивный. Также есть данные о том, что изолированная недостаточность гормона роста возникает у носителей гетерозигот, компаундов гетерозигот или гомозигот по мутации в гене рецептора секреции ГР (GHSR; 601898) на хромосоме 3q26. Вариант: 172163215С>A (GRCh37), c.837C>A (NM_198407.2), p.Phe279Leu (NP_940799.1), rs201286192. Данный вариант в гетерозиготном состоянии описан в литературе у пациента с идиопатическим низким ростом [15—17].

Заключение

Частота выявленного варианта нуклеотидной последовательности в контрольной выборке ExAC низкая (<0,01), что является показанием для дальнейшего анализа. Программы предсказания патогенности расценивают данный вариант неоднозначно [«SIFT» (http://sift.jcvi.org/), «PolyPhen2» (genetics.bwh.harvard.edu/pph2/), «PAPI» (http://papi.unipv.it/), «PROVEAN» (http://provean.jcvi.org/index.php)]. Информация, которую выдают программы: PROVEAN — Deleterious, PAPI — Damaging, PolyPhen2 — Рrobably damaging, SIFT — Tolerated.

Данная замена ведет к консервативной замене аминокислоты в 6-м трансмембранном домене GHSR. Phe279 является одним из основных аминокислотных остатков в GHSR с высокой консервативностью среди людей, свиней и крыс. Этот вариант был изучен с помощью сайт-направленного мутагенеза. Вариант 279Leu уменьшает специфические связывающие свойства агониста GHSR по сравнению с диким типом. Исходя из этого, выявленный вариант следует расценивать, как вероятно патогенный, который может иметь отношение к фенотипу пациента при наличии дополнительных подтверждающих данных. В описанном случае таковыми являются задержка роста, результаты стимуляционных тестов и положительные ростовые эффекты при лечении ГР.

Молекулярно-генетические исследования расширяют возможности этиологической диагностики заболеваний, сопровождающихся задержкой роста в детском возрасте.

Выявление мутации в гене рецептора грелина GHSR у пациентов позволяет прогнозировать развитие соматотропной недостаточности без дефицита других гормонов аденогипофиза.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Финансирование работы. Работа выполнена при поддержке фонда поддержки и развития филантропии «КАФ» в рамках программы «Альфа-эндо».

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Согласие пациентов: пациенты добровольно подписали информированное согласие на публикацию своих медицинских данных в рамках настоящей статьи.

Участие авторов: сбор и обработка материала — Е.Б. Башнина, О.С. Берсенева, М.Е. Туркунова, Е.А. Серебрякова; написание текста — Е.Б. Башнина, О.С. Берсенева, О.С. Глотов, М.Е. Туркунова; редактирование — Е.Б. Башнина, А.С. Глотов, О.С. Глотов, В.С. Баранов.