Кіріспе
Ерте қартаюға себеп болатын генетикалық ауру.
Жүрек-қан тамырларындағы ауыр асқынулар көбінесе жасөспін шақта дамиды, соңынан өлімге соқтырады.
Белгілері мен симптомдары
Прогериямен ауыратын балалардың көпшілігі туған кезде және ерте балалық шақта қалыпты көрінеді. Прогериямен ауыратын балаларда әдетте өмірінің алғашқы айларында бірінші белгілер пайда болады. Ең алғашқы белгілері – жеткіліксіз өсу және жергілікті склеродермияға ұқсас тері жағдайы болуы мүмкін. Балалық шақтан өткен сайын, әдетте 18–24 ай шамасында қосымша белгілер байқалады. Прогерияның сипаттамалары – шектеулі өсу, бүкіл денеде шаш түсу (алопеция) және ерекше сыртқы түрі (кішкентай бет, терең емес, кіші жақ және қысқа мұрын). Дене мүшелерінің терісінің қатаюы және керілуі – склеродермия кең таралған. Бұл ауруға диагноз қойылған адамдардың денесі әдетте қарт адамдарға тән кішкентай және нәзік болады. Басы денесіне қарағанда үлкен, беті тар және әжімді, мұрны бүкір болады. Бас терісіндегі тамырлар айқын көрінеді (алопеция кезінде одан да анық байқалады), сондай-ақ көзге түсетін көздері де бар. Бұлшық-скелет жүйесінің дегенерациясы дене майы мен бұлшық еттерінің жоғалуына, буындардың қатты болуына, жамбас шығуына және қарт емес адамдарда кездеспейтін басқа да белгілерге әкеледі. Адамдар әдетте қалыпты зиялық және моторлық функцияларын сақтайды.
Патофизиология
Хатчинсон-Гилфорд прогероид синдромы (HGPS) – өте сирек кездесетін аутосомалық доминантты генетикалық ауру, оның белгілері қартаю процесіне ұқсас және ерте жаста пайда болады. Көбінесе, бұл синдром жыныс жасушаларындағы спорадикалық мутация нәтижесінде туындайды. HGPS генетикалық тұрғыдан доминантты болғанымен, адамдар көбінесе балалы болуға жетпейді, сондықтан бұл ауру мұрагерлік жолмен берілмейді. HPGS жасуша ядросының құрылымын әлсірететін мутацияларға байланысты дамиды, бұл қалыпты жасуша бөлінуін қиындатады. H4K20me3 гистондық белгісі ламин А генінде пайда болатын de novo мутациялардың нәтижесі болып табылады. Ламин А синтезделеді, бірақ дұрыс өңделмейді. Бұл нашар өңдеу қалыптан тыс ядролық морфология мен дезорганизацияланған гетерохроматинге алып келеді. Пациенттерде ДНК-ның тиісті жаңаруы бұзылады және геномдық тұрақсыздық күшейеді. Қалыпты жағдайда LMNA гені преламин А деп аталатын құрылымдық белокты кодтайды, ол ламин А деп аталатын түріне жету үшін бірнеше өңдеу кезеңдерінен өтеді. Преламин А құрамында "CAAX" мотиві бар, мұнда C – цистеин, A – алифатикалық аминқышқылы, ал X – кез келген аминқышқылы. Бұл мотив белоктың карбоксилді ұшында үш реттік ферменттік модификацияны тудырады. Біріншіден, фарнезил трансфераза цистеинге фарнезил тобын қосуды катализдейді. Екіншіден, фарнезилденген белокты танитын эндопротеаз цистеин мен aaX арасындағы пептидтік байланысты кеседі. Үшіншіден, изопренилцистеин карбоксил метилтрансфераза карбоксилді ұшындағы фарнезил цистеиннің метилирленуін катализдейді. Фарнезилденген және метилирленген белок ядролық тесік арқылы ядроның ішкі жағына тасымалданады. Ядроға енгеннен кейін белок цинк металлопептидазасы STE24 (ZMPSTE24) арқылы кесіледі, ол соңғы 15 аминқышқылын, соның ішінде фарнезилденген цистеинді алып тастайды. Протеазамен кесілгеннен кейін преламин А ламин А деп аталады. Көптеген сүтқоректі жасушаларында ламин А, ламин B1, ламин B2 және ламин C ядролық ламинаны құрайды, ол ішкі ядролық қабықшаға пішін мен тұрақтылық береді. ХХ ғасырдың соңына дейін прогерияға қатысты зерттеулер синдром туралы аз ғана мәлімет берді. 2003 жылы прогерияның себебі LMNA генінің 1824-ші позициясындағы нүктелік мутация екені анықталды, ол цитозинды тиминмен алмастырады. Бұл мутация 11-экзон ішінде 5' криптикалық сплайс-сайтын құрайды, нәтижесінде қалыпты мРНК транскрипті қысқарады. Бұл қысқа мРНК ақуызға аударылғанда преламин А ақуызының аномальді түрін, прогеринге айналады. Прогериннің фарнезил тобын алып тастау мүмкін емес, өйткені ZMPSTE24 кесу орны прогеринде жоқ, сондықтан аномальді белок ядролық жиекке бекітіліп қалады. Нәтижесінде ядролық ламина ядролық қабықшаны жеткілікті құрылымдық қолдаумен қамтамасыз етпейді, оның пішіні бұрмаланады. Ядролық ламинаның қамтамасыз ететін қолдау митоз кезінде хроматиннің ұйымдасуы үшін қажет болғандықтан, ядролық ламинаның әлсіреуі жасушаның бөліну қабілетін шектейді. Алайда, жасуша бөлінуінің бұзылуы прогерияға әкелетін негізгі себеп емес, өйткені балалар бір жасқа дейін ауру белгілері байқалмай, қалыпты дамиды. Фарнезилденген преламин А түрлері ДНК жөндеуінде де бұзылуға алып келуі мүмкін, бұл прогерияның дамуына ықпал етуі мүмкін. Прогерин экспрессиясы фибробласт жасушаларының полярлығын орнатудағы бұзылуларға да себеп болады, бұл физиологиялық қартаю кезінде де байқалады. Бүгінгі күнгі мәліметтер бойынша LMNA генінде 1400-ден астам SNP белгілі. Олар мРНК, сплайсинг немесе ақуыздың аминқышқылы тізбегіндегі өзгерістер ретінде көрініс беруі мүмкін (мысалы, Arg471Cys, Arg482Gln, Arg527Leu, Arg527Cys, Ala529Val). Прогериннің өндірісі қалыпты қартаюшы жасушаларда белсендірілетіндіктен, ол адамның қалыпты қартаюында да рөл атқарады. 2003 жылы Nature журналында прогерияның жаңадан пайда болған доминантты белгі болуы мүмкін екені айтылды. Ол жаңадан пайда болған зиготада немесе ата-анасының бірінің гаметаларында жасуша бөліну кезінде дамиды. Ол 1-хромосомадағы LMNA (ламин А белок) генінің мутацияларынан туындайды; ламин А-ның мутацияланған түрі әдетте прогерин деп аталады. Авторлардың бірі Лесли Гордон өз ұлы Саматқа 22 айлық шағында диагноз қойылғанша прогерия туралы ештеңе білмеген дәрігер еді. Гордон және оның күйеуі, педиатр Скотт Бернс Прогерияны зерттеу қорын құрды. LMNA гетерозиготалық мутациялары бар прогериямен ауыратын пациенттердің кейбір тобы синдромның ерекше түрін көрсетті, оның бастапқы белгілері балалық шақтың соңында немесе жасөсперім шағында пайда болды. Бұл пациенттердің өмір сүру ұзақтығы әдеттегі прогериямен ауыратын адамдарға қарағанда ұзақ болды. Атипикалық жағдайлардың жалпы фенотипі әдеттегі прогериямен сәйкес келеді, бірақ симптомдардың ауырлығы, басталуы және өмір сүру ұзақтығы әртүрлі болуы мүмкін.
А қабатты
Lamin A – ядроның ішкі жиегіндегі ядролық ламина деп аталатын ақуыздық қаңқаның маңызды құрауышы болып табылады, ол РНК және ДНК синтезі сияқты ядролық процестерді ұйымдастыруға көмектеседі. Prelamin A ақуызының С-ұшында CAAX жәшігі орналасқан (мұнда С – цистеин, ал А – кез келген алифатты аминқышқылы). Бұл цистеиннің фарнезилденуін қамтамасыз етеді және prelamin A-ның мембраналарға, әсіресе ядролық мембранаға байланысуына мүмкіндік береді. Prelamin A жасушаның ядролық мембранасына орналасқаннан кейін, С-ұшқы аминқышқылы, соның ішінде фарнезилденген цистеин, белгілі бір протеазамен кесіледі. Нәтижесінде пайда болған ақуыз, енді Lamin A, мембранаға байланыспайды және ядро ішіндегі функцияларды орындайды. HGPS-те, prelamin A-ны Lamin A-ға кесу үшін ферментке қажетті тану орны мутацияланады. Lamin A өндірілмейді, ал prelamin A ядролық мембранада жинақталып, ядроның қабыршақтануына себеп болады. Бұл прогерия симптомдарына әкеледі, бірақ бұзылған ядро мен симптомдар арасындағы байланыс әлі белгісіз. HGPS пациенттерінің жасушаларын жас және егде жастағы қалыпты адамдардың тері жасушаларымен салыстырған зерттеуде HGPS және егде жастағы жасушаларда ұқсас ақаулар табылды, соның ішінде кейбір ядролық ақуыздардың деңгейінің төмендеуі, ДНК зақымдануының күшеюі және гистонның деметилденуі, нәтижесінде гетерохроматин азаяды. Нематодтар өмір бойында нейрондар мен гаметалардан басқа барлық жасушаларда HGPS-ке ұқсас прогрессивті ламина өзгерістерін көрсетеді. Бұл зерттеулер Lamin A ақауларының қалыпты қартаюмен байланысты екенін көрсетеді.
Емдеу
2020 жылдың қараша айында АҚШ-тың Азық-түлік және дәрі-дәрмек басқармасы лонафарнибті мақұлдады, ол ақаулы прогерин және оған ұқсас белоктардың жинақталуын болдырмауға көмектеседі. 2018 жылы жүргізілген клиникалық сынақ нәтижесінде, лонафарнибпен емдеу, емдемеген жағдайдағымен салыстырғанда (3,7%-ға қарсы 33,3%), өлім-жітім көрсеткішін айтарлықтай төмендеткені анықталды. Орташа бақылау мерзімі 2,2 жылды құрады. Дәріге «жетім дәрі» мәртебесі берілген және Педиатриялық ауруларды басымдықпен қарау купоны қоса берілген. Ол күніне екі рет капсула түрінде қабылданады және жылдық құны 650 000 АҚШ долларына жетеді, бұл көптеген отбасылар үшін қолжетімсіз етеді. АҚШ-тағы денсаулық сақтану жүйесі осы дәріні қалай қаржыландыратыны әлі белгісіз. Дәрінің жиі кездесетін жанама әсерлері – «дененің құсуы, жүрек айну, диарея, инфекциялар, тәбеттің жоғалтылуы және шаршау». Өсу гормонымен емдеуге талпыныс жасалған. Прогерин өндірісін азайту мақсатында морфолино қолданысы тышқандар мен жасуша мәдениеттерінде сынақтан өткізілді. Мутацияланған пре-мРН-дағы мутациялы эксон 11–эксон 12 қосылысына қарсы бағытталған антисенс морфолино олигонуклеотидтері пайдаланылды. Бір типті қатерлі ісікке қарсы препарат – фарнезилтрансфераза ингибиторлары (ФТИ) ұсынылған, бірақ олардың қолданылуы көбінесе жануарлар моделімен шектелген. 2007 жылдың мамыр айында ФТИ лонафарнибті қолдана отырып, II фазалық клиникалық сынақ басталды. Жасушаларға жасалған зерттеулерде тағы бір қатерлі ісікке қарсы препарат – рапамицин, аутофагия арқылы прогериннің ядролық мембранадан алынуына себеп болды. Правастатин мен золедронаттың фарнезил тобының өндірісін тоқтатуға тиімді екені дәлелденді. Фарнезилтрансфераза ингибиторлары (ФТИ) – прогерин белоктары мен фарнезил тобы арасындағы байланысты жасау үшін қажетті ферменттің белсенділігін тежейтін препараттар. Бұл байланыс прогериннің ядролық жиекке бекітілуіне әкеледі. Прогерияда, осы бекітілудің нәтижесінде жасуша зақымдануы мүмкін, ал ядро қалыпты күйде болмайды. Лонафарниб – ФТИ, яғни ол осы байланыстың пайда болуын болдырмайды, сондықтан прогерин ядроның жиегіне бекітілмейді және оның жағдайы жақсарады. Сиролимустың зерттеулері, mTOR ингибиторы прогерия фибробластарының фенотиптік әсерін азайтатынын көрсетті. Оның қолданылуының басқа да байқалатын салдары – ядролық көпіршіктердің жойылуы, зардап шеккен жасушаларда прогериннің ыдырауы және ерімейтін прогерин агрегаттарының пайда болуын азайту. Бұл нәтижелер тек in vitro жағдайында алынған және клиникалық сынақтардың нәтижесі емес, бірақ бұл ем HGPS пациенттеріне пайдалы болуы мүмкін деп саналады. Сонымен қатар, HGPS-те CRM1-дің тежелуі байланысты қарттық фенотипін жеңілдетеді.
Болжам
Прогерияны емдейтін белгілі бір жол болмағандықтан, аталған аурумен күрескен аз ғана адам 16 жасқа жетеді. Науас ересектердің кем дегенде 90 пайызы атеросклероздың салдарынан туындаған жүрек ұстамасы немесе инсульт сияқты асқынуларға байланысты көз жұмады. Ақыл-ой дамуына ешқандай кері әсер тимейді, тіпті, көбінесе интеллекті орташадан жоғары болады. Прогерияның қартаю белгілерін көрсетуіне қатысты, симптомдардың дамуы қалыпты қартаюдан сегіз-он есе жылдам жүреді. Прогерияда көрінбейтін белгілерге келсек, пациенттерде нейродегенерация немесе қатерлі ісікке бейімділік байқалмайды. Сонымен қатар, олар ультракүлгін сәулелердің әсерінен туындайтын катаракта және остеоартрит сияқты зақымданудың жинақталуымен байланысты жағдайларды дамытпайды.
Эпидемиология
Нидерландыда жүргізілген зерттеулер 20 миллион туған баланың біреуінде кездесетінін көрсетті. Прогерияны зерттеу қорының мәліметтері бойынша, 2020 жылдың қыркүйек айына дейін әлемде 53 елде 179 жағдай тіркелген, оның 18-і АҚШ-та. Дегенмен, Прогерияны зерттеу қоры дүние жүзінде 150-ге дейін диагноз қойылмаған жағдай болуы мүмкін деп санайды. Прогерияға себеп болатын LMNA мутациясын дені сау адамда тасымалдағандығы белгілі болған жағдайлардың тек екеуі ғана тіркелді. Үндістаннан шыққан бір отбасында алты баланың төртеуі прогериямен ауырған.
Тышқанның үлгісі
Прогерияның тышқан моделі бар, бірақ тышқанда LMNA преламин А мутацияланбаған. Оның орнына, ZMPSTE24 – преламин А-ның C-терминалын жоюға қажетті нақты протеаза жоқ. Екі жағдайда да ядролық мембранада фарнезильденген преламин А жинақталады және ядролық LMNA-ның ерекше көпіршік пайда болады. 2020 жылы BASE редакциялау тышқан моделінде прогерин протеинін тудыратын LMNA генінің мутациясын, сау Lamin A емес, оған бағытталды. Ал 2023 жылы жүргізілген зерттеуде прогериннің BubR1-ге байланысуын болдырмайтын пептид жасалды, BubR1 тышқандарда қартаюды реттейтін белгілі.
ДНҚ-ны жөндеу
ДНҚ қос тізбегінің үзілуін жөндеу екі жолмен жүзеге асуы мүмкін: гомолог емес ұштарын біріктіру (NHEJ) немесе гомологтық рекомбинация (HR). А типі ламиналар, ДНҚ-ны жөндеуде және хромосомалардың тұрақтылығын сақтауда маңызды рөл атқаратын ақуыздардың деңгейін қалыптастыру арқылы генетикалық тұрақтылықты арттырады. Преламин А жетілмейтін егешқұйрық жасушаларында ДНҚ зақымдануы және хромосомалық аберрациялар көбейеді, сондай-ақ ДНҚ зақымдайтын факторларға сезімталдық артады. (ДНҚ зақымдану теориясына да қараңыз).
Адамның HGPS эпигенетикалық сағатын талдау
Прогерия синдромымен ауырған балалардан алынған фибробласттардың үлгілері, тері және қан үлгілері үшін арналған эпигенетикалық сағат бойынша үдемелі эпигенетикалық қартаю эффектілерін көрсетеді.
Тарих
Прогерияны алғаш рет 1886 жылы Джонатан Хатчинсон сипаттады. 1897 жылы Гастингс Гилфорд та оны тәуелсіз түрде сипаттаған. Бұл жағдай кейін Хатчинсон-Гилфорд прогерия синдромы деп аталды. Ғалымдар прогерияға қызығушылық танытуының бір себебі – ол қалыпты қартаю процесі туралы ақпарат беруге көмектеседі.
Этимология
Прогерия сөзі грек тіліндегі "про" (πρό) "бұрын, ерте" және "герас" (γῆρας) "қартаю" деген сөздерден туындаған.
Атақты істер
Конфуцийдің шәкірті Ян Хуэй тез қартайып, жас кезінде қайтыс болды, 20 жасына келмей қартайған қарт адам сияқты көрінді. Ол тарихта прогерияның ең алғашқы белгілі мысалы болуы мүмкін. 1987 жылы прогериямен ауыратын он бес жасар Микки Хейс, Джек Эламмен бірге "Мен ерекше емеспін" деген деректі фильмде түсті. Элам мен Хейс алғаш рет 1986 жылы түсірілген "Аврора кездесуі" фильмінің түсірілімінде танысты, онда Хейс шетелдік ретінде ойнады. Олардың достығы Хейс 1992 жылы, 20 жасқа толған күні қайтыс болғанға дейін жалғасты. Элам: "Мен көп адамдармен кездестім, бірақ Микки сияқты жақындаған адам болған емес", - деді. Харольд Кушнер, "Жақсы адамдарға жаман нәрселер неге оқиды" кітабының авторы, 1977 жылы 14 жасында прогериядан қайтыс болған Аарон есімді ұлы болды. Маргарет Кейси, 29 жастағы прогериямен ауыратын әйел, сол кезде бұл аурудан ең ұзақ өмір сүрген адам деп есептелді, 1985 жылдың 26 мамырында, жексенбі күні қайтыс болды. Бос кезде сурет салатын Кейси, 25 мамыр күні түнде тыныс алу проблемаларымен Йель Нью-Хейвен ауруханасына түсті, бұл оның қайтысына себеп болды. Сэм Бернс – американдық белсенді, осы аурумен күресіп бақты. Ол HBO арнасының "Сэмнің өмірі" атты деректі фильмінің басты кейіпкері болды. Бернс сондай-ақ 2013 жылдың 13 желтоқсанында "Бақытты өмірге арналған философиям" деген тақырыпта TEDx сөз сөйледі. Хейли Окинс – прогериямен ауыратын ағылшын қызы, ол бұл ауру туралы хабардар етуге үлкен үлес қосты. Оңтүстік Африкалық суретші және диджей Леон Бота, Die Antwoord хип-хоп дуэтімен жұмысымен танымал болды, ол прогериямен өмір сүрді. Ол 2011 жылы 26 жасында қайтыс болды. Огайо штатының Колумбус қаласынан Тиффани Уедкейнд 2022 жылдың қыркүйек айына қарай 44 жасында прогериядан аман қалған ең қарт адам деп саналады. Александра Пераут – прогериямен ауыратын каталондық қыз; ол балаларға прогерияны түсіндіру үшін жазылған "20 миллионнан бір қыз" атты кітапқа шабыттандырды. Адалия Роуз Уильямс, 2006 жылдың 10 желтоқсанында дүниеге келген, прогериямен ауыратын американдық қыз, өзінің күнделікті өмірін әлеуметтік желіде бөліскен танымал блогер және видеоблогер болды. Ол 2022 жылдың 12 қаңтарында 15 жасында қайтыс болды. Эми Фуз, 1969 жылдың 12 қыркүйегінде дүниеге келген, прогериямен ауыратын американдық қыз, 1985 жылдың 19 желтоқсанында 16 жасында қайтыс болды. Ол американдық автомобиль дизайнері, суретші және тележұлдыз Чип Фустың қарындасы болды, ол оның есімімен "Эми Депо" атты қайырымдылық қорын құрды. Прогерияны зерттеу қоры Эмидің құрметіне бірнеше жылда бір рет "Эми" сыйлығын тартады.