Введение
Дефицит карнитин-пальмитоилтрансферазы II, иногда сокращенно CPT II или CPT2, – это аутосомно-рецессивное генетическое нарушение обмена веществ, характеризующееся ферментативным дефектом, препятствующим транспорту жирных кислот с длинной цепью в митохондрии для использования в качестве источника энергии. Заболевание проявляется в одной из трех клинических форм: летальной неонатальной, тяжелой инфантильной гепатокардиомышечной и миопатической. Впервые описанная в 1973 году ДиМауро и ДиМауро, взрослая миопатическая форма этого заболевания провоцируется интенсивными физическими нагрузками и/или продолжительным голоданием и приводит к выраженной мышечной усталости и боли. Это наиболее распространенное наследственное нарушение обмена липидов, поражающее скелетные мышцы взрослых, преимущественно мужчин. Дефицит CPT II также является наиболее частой причиной наследственной миоглобинурии.
Признаки и симптомы
Три основных типа дефицита карнитинопальмитоилтрансферазы II классифицируются в зависимости от специфической для тканей симптоматики и возраста проявления. Среди немногочисленных пациентов с диагностированным CPT2, у некоторых обнаруживаются неизвестные и/или новые мутации, которые не позволяют отнести их к этим трем категориям, при этом сохраняя положительный результат теста на CPT2.
Неональная форма
Неонатальная форма – это самое редкое клиническое проявление этого заболевания и почти неизменно приводит к быстрому летальному исходу, независимо от проводимого лечения. Симптоматическое начало отмечается от нескольких часов после рождения до четырех дней жизни. У пораженных новорожденных обычно развиваются дыхательная недостаточность, гипогликемия, судороги, увеличение печени, печеночная недостаточность и увеличение сердца с нарушением сердечного ритма, приводящим к остановке сердца. В большинстве случаев выявляются признаки аномального развития мозга и почек, иногда даже при пренатальной ультразвуковой диагностике. Младенцы с летальной неонатальной формой обычно живут не более нескольких месяцев. Также описаны дефекты миграции нейронов, которые часто рассматриваются как причина патологии центральной нервной системы при этом заболевании.
Детская форма
Симптоматическое проявление обычно возникает в возрасте от 6 до 24 месяцев, однако большинство случаев зафиксировано у детей младше 1 года. Инфантильная форма поражает несколько органов и систем и в первую очередь характеризуется гипокетозной гипогликемией (повторяющиеся эпизоды аномально низкого уровня продуктов распада жиров и глюкозы в крови), что часто приводит к потере сознания и судорогам. Острая печеночная недостаточность, увеличение печени и кардиомиопатия также связаны с инфантильным проявлением этого заболевания. Эпизоды провоцируются лихорадочными заболеваниями, инфекцией или голоданием. Некоторые случаи синдрома внезапной детской смерти связывают с дефицитом CPT II при аутопсии.
Форма для взрослых
Эта исключительно миопатическая форма является наиболее распространенной и наименее тяжелой фенотипической манифестацией этого заболевания. Характерные признаки и симптомы включают рабдомиолиз (разрушение мышечных волокон и последующее высвобождение миоглобина), миоглобинурию, рецидивирующую мышечную боль и слабость. Высвобождение миоглобина вызывает красный или коричневый цвет мочи и указывает на повреждение почек, что в конечном итоге может привести к почечной недостаточности. Мышечная слабость и боль обычно проходят в течение нескольких часов или дней, и между приступами пациенты клинически выглядят здоровыми. Симптомы чаще всего возникают при физической нагрузке, но голодание, диета с высоким содержанием жиров, воздействие холода, недостаток сна или инфекция (особенно при лихорадке) также могут спровоцировать эту метаболическую миопатию. В редких случаях тяжесть заболевания может усугубляться тремя опасными для жизни осложнениями, возникающими вследствие стойкого рабдомиолиза: острой почечной недостаточностью, дыхательной недостаточностью и эпизодическими нарушениями сердечного ритма. При тяжелых формах может наблюдаться постоянная боль при обычной физической активности. Взрослая форма характеризуется вариабельным возрастом начала. Первые симптомы обычно проявляются в возрасте от 6 до 20 лет, но случаи были зарегистрированы и у детей в возрасте 8 месяцев, и у взрослых старше 50 лет. Около 80% случаев, зарегистрированных на сегодняшний день, наблюдались у мужчин.
Биохимическое значение мутаций, вызывающих заболевание
Большинство генетических аномалий у пациентов с дефицитом CPT II затрагивают аминокислотные остатки, несколько удаленные от активного центра фермента. Таким образом, считается, что эти мутации скорее нарушают стабильность белка, чем каталитическую активность фермента. Пролин 50 (Pro50His) расположен на расстоянии 23 аминокислотных остатков от активного центра и находится непосредственно под гидрофобной мембранной вставкой в активном ферменте CPT II. Недавно было показано наличие ограниченной корреляции (не имеющей статистической значимости) между генотипическим профилем и клинической тяжестью фенотипа в когортах пациентов. Требуются дальнейшие исследования этой темы для полной оценки биохимических последствий этого ферментативного дефицита. Скорость окисления жирных кислот с длинной цепью у пациентов с дефицитом CPT II предположительно является более надежным предиктором клинической тяжести, чем остаточная активность фермента CPT II. Например, одно исследование показало, что, хотя уровни остаточной активности CPT II у взрослых и младенцев перекрываются, в младенческой группе по сравнению со взрослой наблюдалось значительное снижение окисления пальмитата. "Карнитиновый шаттл" состоит из трех ферментов, использующих карнитин для облегчения переноса гидрофобных жирных кислот с длинной цепью из цитозоля в митохондриальный матрикс для производства энергии посредством β-окисления. Карнитин-пальмитоилтрансфераза I (CPT I) локализована во внешней митохондриальной мембране и катализирует реакцию этерификации между карнитином и пальмитоил-CoA с образованием пальмитоил-карнитина. Были идентифицированы три тканеспецифические изоформы (печень, мышцы, мозг). Карнитин-ацилкарнитинтранслоказа (CACT) является интегральным белком внутренней митохондриальной мембраны, который транспортирует пальмитоил-карнитин из межмембранного пространства в матрикс в обмен на молекулу свободного карнитина, которая затем возвращается из митохондрий в цитозоль. Карнитин-пальмитоилтрансфераза II (CPT II) – это периферический белок внутренней митохондриальной мембраны, повсеместно представленный в виде мономерного белка во всех тканях, окисляющих жирные кислоты. Он катализирует трансэстерификацию пальмитоил-карнитина обратно в пальмитоил-CoA, который теперь является активированным субстратом для β-окисления внутри матрикса.
Молекулярная генетика
Дефицит CPT II наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Этот ген состоит из 5 экзонов, кодирующих белок длиной в 658 аминокислотных остатков.