Введение

Митохондриально обусловленная дегенерация клеток сетчатки при наследственной оптической нейропатии Лебера (LHON) – это митохондриально унаследованная (передаваемая от матери потомству) дегенерация ганглиозных клеток сетчатки (RGC) и их аксонов, приводящая к острой или подострой потере центрального зрения; преимущественно поражает молодых мужчин. LHON передается исключительно по материнской линии, поскольку обусловлена в основном мутациями в митохондриальном (а не ядерном) геноме, и только яйцеклетка вносит вклад в митохондрии эмбриона. Мужчины не могут передать это заболевание своим потомкам. Обычно LHON вызвана одной из трех патогенных точечных мутаций митохондриальной ДНК (мтДНК). Эти мутации локализуются в нуклеотидных позициях 11778 G→A, 3460 G→A и 14484 T→C в генах субъединиц ND4, ND1 и ND6 комплекса I дыхательной цепи в митохондриях.

Признаки и симптомы

Клинически отмечается острое начало потери зрения, сначала в одном глазу, а затем через несколько недель или месяцев – в другом. Начало заболевания обычно приходится на молодой взрослый возраст, однако сообщается о возрастном диапазоне от 7 до 75 лет. Возраст начала заболевания несколько выше у женщин (диапазон 19–55 лет, средний возраст 31,3 года), чем у мужчин (диапазон 15–53 лет, средний возраст 24,3 года). Соотношение мужчин и женщин варьируется в зависимости от мутации: 3:1 при 3460 G>A, 6:1 при 11778 G>A и 8:1 при 14484 T>C. Заболевание обычно прогрессирует до тяжелой оптической атрофии и стойкого снижения остроты зрения. Оба глаза поражаются одновременно (в 25% случаев) или последовательно (в 75% случаев) со средней задержкой между поражением глаз в 8 недель. В редких случаях поражается только один глаз. В острой стадии, длящейся несколько недель, в пораженном глазу наблюдается отек волокнистого слоя сетчатки, особенно в дугообразных пучках, а также расширенные или телеангиэктатические и извитые перипапиллярные сосуды (микроангиопатия). Основные признаки выявляются при осмотре глазного дна непосредственно перед или после начала потери зрения. В острой стадии также может быть виден зрачковый дефект. Обследование выявляет снижение остроты зрения, потерю цветового зрения и цекоцентральную скотому при исследовании поля зрения.

LHON с демиелинизирующими поражениями или LHON Plus

LHON Plus – редкий вариант заболевания, сочетающий в себе поражение глаз и другие состояния. Его симптомы включают потерю мозгом способности контролировать движения мышц, тремор и сердечную аритмию. Многие случаи LHON Plus сравнивают с рассеянным склерозом из-за нарушения мышечного контроля и наличия демиелинизирующих поражений в центральной нервной системе. Таким образом, согласно критериям Макдональда, это подтип рассеянного склероза.

Генетика

Наследственная оптическая нейропатия Лебера – это заболевание, связанное с изменениями в митохондриальной ДНК. Хотя основная часть ДНК упакована в хромосомы в ядре клетки, митохондрии обладают собственным митохондриальным геномом, состоящим из мтДНК. Мутации в генах MT-ND1, MT-ND4, MT-ND4L и MT-ND6 являются причиной наследственной оптической нейропатии Лебера. Эти гены кодируют белок NADH-дегидрогеназу, участвующий в нормальном функционировании митохондрий, в частности в окислительном фосфорилировании. Окислительное фосфорилирование использует последовательность из четырех крупных мультиферментных комплексов, встроенных во внутреннюю митохондриальную мембрану, для преобразования кислорода и простых сахаров в энергию. Мутации в любом из этих генов нарушают этот процесс, что приводит к различным синдромам в зависимости от типа мутации и других факторов. Механизм, посредством которого эти генетические изменения вызывают гибель клеток зрительного нерва и приводят к характерным признакам наследственной оптической нейропатии Лебера, остается невыясненным.

Патофизиология

Патология глаза ограничивается слоем ганглиозных клеток сетчатки, особенно макулопапиллярным пучком. Дегенерация прослеживается от тел ганглиозных клеток сетчатки до аксональных путей, ведущих к латеральным коленчатым телам. Экспериментальные данные свидетельствуют о нарушении транспорта глутамата и увеличении количества реактивных форм кислорода (ROS), вызывающих апоптоз ганглиозных клеток сетчатки. Также эксперименты показывают, что нормальные ганглиозные клетки сетчатки, не затронутые LHON, производят меньше мощного супероксидного радикала, чем другие нормальные нейроны центральной нервной системы. Эксперименты с использованием вирусных векторов, усиливающих супероксиддисмутазу 2 в LHON-цибридах или на животных моделях LHON, а также применение экзогенного глутатиона в LHON-цибридах, продемонстрировали возможность спасения ганглиозных клеток сетчатки, пораженных LHON, от апоптотической гибели. Эти эксперименты могут частично объяснить избирательную гибель ганглиозных клеток сетчатки, пораженных LHON, по сравнению с другими нейронами центральной нервной системы, также содержащими митохондрии, затронутые LHON.

Диагноз

При отсутствии семейного анамнеза LHON, для постановки диагноза обычно требуется нейроофтальмологическое обследование и анализ крови для оценки митохондриальной ДНК. Важно исключить другие возможные причины потери зрения и сопутствующие синдромы, такие как нарушения электропроводящей системы сердца.

Лечение

Прогноз для тех, кто остается без лечения, почти всегда включает дальнейшую значительную потерю зрения на обоих глазах. Регулярные проверки остроты зрения с коррекцией и периметрии рекомендуются для пораженных людей. Для некоторых случаев ЛГНО, особенно при раннем начале заболевания, существует эффективное лечение. Например, фундус-фотография может использоваться для мониторинга отека слоя нервных волокон. Оптическая когерентная томография может быть использована для более детального изучения толщины слоя нервных волокон сетчатки. Тестирование цветового зрения на различение красного и зеленого может выявить нарушения. Чувствительность к контрасту может быть снижена. Может быть выявлена аномальная электроретинограмма или зрительные вызванные потенциалы. Нейрон-специфическая энолаза и тяжелая цепь аксонального нейрофиламента в крови могут предсказывать переход в состояние с проявлениями заболевания. Следует избегать цианокобаламина (формы B12), так как он может привести к слепоте у пациентов с ЛГНО. Обычно рекомендуется избегать токсинов для зрительного нерва, особенно табака и алкоголя. Некоторые лекарственные препараты, отпускаемые по рецепту, могут представлять опасность, поэтому все лекарства следует применять с осторожностью и проверять перед использованием лицам из группы риска. В частности, этамбутол был связан с провоцированием потери зрения у носителей ЛГНО. Фактически, токсические и питательные оптические нейропатии могут иметь общие черты с ЛГНО в симптомах, митохондриальных механизмах заболевания и подходах к лечению. И когда у пациента с ЛГНО или токсической/пищевой оптической нейропатией развивается гипертонический криз как возможное осложнение течения заболевания, нитропруссид (торговое название: Ниприд) не следует использовать из-за повышенного риска ишемии зрительного нерва в ответ на это антигипертензивное средство. Идебенон в небольшом плацебо-контролируемом исследовании показал умеренный положительный эффект примерно у половины пациентов. Наилучший ответ наблюдался у тех, кому лечение было начато на ранней стадии. α-Токотриенолхинон, метаболит витамина Е, продемонстрировал некоторый успех в небольших открытых исследованиях в восстановлении зрения при ранней потере зрения. Различные подходы к лечению проходили ранние испытания или были предложены, но на данный момент ни один из них не имеет убедительных доказательств эффективности или безопасности для лечения или профилактики, включая применение бримонидина, миноциклина, куркумина, глутатиона и вирусных векторных технологий.

Идебенон

Идебенон – это бензохинон с короткой цепью, который взаимодействует с митохондриальной цепью транспорта электронов для усиления клеточного дыхания. При применении у пациентов с ЛГНО считается, что он позволяет электронам обходить дисфункциональный комплекс I. Первоначально об успешном лечении идебеноном сообщалось в отношении небольшого числа пациентов. Два крупномасштабных исследования продемонстрировали преимущества идебенона. В исследовании RHODOS (Rescue of Hereditary Optic Disease Outpatient Study) оценивались эффекты идебенона у 85 пациентов с ЛГНО, потерявших зрение в течение последних пяти лет. В этом исследовании группа, принимавшая идебенон в дозе 900 мг в день в течение 24 недель, показала незначительное улучшение остроты зрения по сравнению с группой плацебо, однако эта разница не была статистически значимой. Вместе с тем, пациенты, принимавшие идебенон, были защищены от дальнейшей потери зрения, в то время как в группе плацебо наблюдалось устойчивое снижение остроты зрения. Кроме того, у пациентов, принимавших идебенон, отмечалось сохранение цветового зрения и устойчивость эффектов идебенона в течение 30 месяцев после прекращения терапии. Ретроспективный анализ 103 пациентов с ЛГНО, проведенный Carelli и соавторами, подтверждает эти результаты. В этом исследовании было показано, что у 44 пациентов, начавших лечение идебеноном в течение одного года от начала потери зрения, наблюдались лучшие исходы, и эти улучшения сохранялись на протяжении многих лет. Идебенон, в сочетании с отказом от курения и ограничением употребления алкоголя, является предпочтительным протоколом лечения пациентов с ЛГНО. Дозы идебенона следует принимать в течение дня с интервалами, а не однократно. Например, для достижения дозы 900 мг в день пациенты принимают 300 мг три раза в день во время еды. Идебенон жирорастворим, и для улучшения всасывания его можно принимать с умеренным количеством пищевых жиров во время каждого приема пищи. Пациентам, принимающим идебенон, также рекомендуется ежедневно принимать 500 мг витамина С для поддержания идебенона в восстановленной форме.

Заместительная терапия эстрогенами

Было показано, что эстрогены играют защитную роль в патогенезе LHON. Эксперименты с использованием LHON-цибридов продемонстрировали, что рецептор эстрогена локализуется в митохондриях, где он непосредственно опосредует митохондриальный биогенез. Эстрогены повышают регуляцию антиоксидантного фермента супероксиддисмутазы 2 и синтез митохондриальной ДНК. Эти эксперименты помогли объяснить механизм, лежащий в основе более низкой пенетрантности заболевания среди женщин-носительниц. Хотя теоретизируются и другие факторы, защитная роль эстрогенов представляется значимым фактором. Помимо экспериментальных данных, клинические данные также указывают на защитную роль эстрогенов. Пенетрантность среди женщин-носительниц существенно ниже (соотношение мужчин к женщинам варьируется от 3:1 до 8:1 в зависимости от мутации), а средний возраст начала заболевания значительно выше. В нескольких клинических случаях, касающихся различных родословных LHON, описаны женщины-носительницы, у которых заболевание манифестировало после менопаузы или прекращения гормональной заместительной терапии. Все это формирует новую парадигму, в которой снижение уровня эстрогенов, такое как менопауза, рассматривается как потенциальный триггер потери зрения, аналогично курению или чрезмерному употреблению алкоголя. Гормональная заместительная терапия (ГЗТ) становится перспективной терапевтической мишенью для женщин-носительниц мутации. В одном недавнем клиническом случае, когда заболевшая женщина перешла на другие методы лечения после прекращения ГЗТ, идебенон и ГЗТ были назначены одновременно. Острота зрения улучшилась значительно быстрее, чем ожидалось. Зрение пациентки восстановилось до 20/40 и 20/60 с 20/60 и 20/200 в правом и левом глазах соответственно всего за один месяц и полностью нормализовалось через 8 месяцев, в отличие от периода от нескольких месяцев до нескольких лет, наблюдаемого в большинстве случаев. Хотя баланс между рисками и преимуществами ГЗТ остается предметом дискуссий, решение о начале ГЗТ требует индивидуального подхода, основанного на клинической картине пациентки. Несмотря на то, что профилактическая (и терапевтическая) ГЗТ не показана всем женщинам в постменопаузе, ее следует рассматривать у всех женщин-носительниц известной мутации LHON, учитывая значительный риск потери зрения, связанный с менопаузой.

Эпидемиология

В северноевропейских популяциях примерно один из 9 000 человек является носителем одной из трех основных мутаций LHON. Распространенность в Европе составляет от 1:30 000 до 1:50 000 случаев. Мутация LHON ND4 G11778A является основной мутацией в большинстве стран мира, выявляясь в 70% случаев в Северной Европе и 90% случаев в Азии. Вследствие эффекта основателя мутация LHON ND6 T14484C составляет 86% случаев LHON в Квебеке, Канада. Более 50% мужчин с мутацией и более 85% женщин с мутацией никогда не испытывают потерю зрения или связанных с ней медицинских проблем. Конкретный тип мутации может предсказывать вероятность пенетрантности, тяжесть заболевания и вероятность восстановления зрения у заболевшего. В общем случае, у женщины, несущей гомоплазматическую первичную мутацию LHON, риск рождения пораженного сына составляет около 40%, а риск рождения пораженной дочери – около 10%. Дополнительные факторы также могут определять развитие признаков и симптомов этого расстройства. Факторы окружающей среды, такие как курение и употребление алкоголя, могут играть роль, хотя исследования этих факторов дали противоречивые результаты. Исследователи также изучают, вносят ли изменения в дополнительные гены, особенно в гены X-хромосомы, вклад в развитие признаков и симптомов. Степень гетероплазмы, процент митохондрий, содержащих мутантные аллели, также может играть роль. Модели митохондриальных аллелей, называемые гаплогруппами, также могут влиять на экспрессию мутаций.

История

LHON был впервые описан немецким офтальмологом Теодором Лебером (1840–1917) в 1871 году. В своей работе Лебер описал четыре семьи, в которых у нескольких молодых мужчин наблюдалась внезапная потеря зрения на оба глаза одновременно или последовательно. Изначально считалось, что заболевание связано с Х-хромосомой, но впоследствии было установлено, что оно имеет митохондриальную природу. Природа вызывающей мутации была впервые идентифицирована в 1988 году Уоллесом и соавторами, которые обнаружили мутацию гуанина (G) в аденозин (A) в позиции 11778 нуклеотидов у девяти семей. Эта мутация приводит к замене высококонсервативного аргинина на гистидин в кодоне 340 субъединицы 4 NADH-дегидрогеназы комплекса I митохондриальной дыхательной цепи. Две другие мутации, известные как причины этого состояния, были идентифицированы в 1991 году (точечная мутация G в A в позиции 3460 нуклеотида) и в 1992 году (точечная мутация тимина (T) в цитозин (C) в позиции 14484 нуклеотида). Эти три мутации обуславливают более 95% случаев: мутация 11778 составляет 50–70% случаев, мутация 14484 – 10–15%, а мутация 3460 – 8–25%.

Исследования

В GenSight Biologics (ClinicalTrials.gov # NCT02064569) и Университете Майами (ClinicalTrials.gov # NCT02161380) проводятся клинические испытания на людях для оценки безопасности и эффективности митохондриальной генной терапии при ЛНО. В рамках этих испытаний участникам, страдающим ЛНО с мутацией G11778A, будет введено вирусное средство, экспрессирующее функциональную версию ND4 – гена, мутирующего при данной форме ЛНО – в один глаз. В другой глаз будет сделана контрольная инъекция для сравнения. Предполагается, что введение вирусного вектора может восстановить функцию мутантного гена. Предварительные результаты продемонстрировали переносимость инъекций у небольшой группы участников. Компания Stealth BioTherapeutics изучает возможность применения эламипретида (MTP 131), митохондриального защитного агента, для лечения ЛНО. Эламипретид способствует стабилизации кардиолипина – важного компонента внутренних мембран митохондрий – и, как показано на животных моделях, снижает уровень вредных активных форм кислорода.