Введение

Редкое расстройство, включающее дефицит деградации ГАМК Дефицит сукциновой полуалдегидной дегидрогеназы (SSADHD) является редким аутосомно- рецессивным расстройством пути деградации ингибирующего нейротрансмиттера γ аминобутериновой кислоты, или ГАМК. Заболевание было выявлено примерно в 350 семьях, причем значительная часть из них - это семьи, связанные кровью. Первый случай был выявлен в 1981 году и опубликован в голландском журнале клинической химии, в котором в качестве наиболее распространенных проявлений были выделены ряд неврологических состояний, таких как задержка интеллекта, двигательной способности, речи и языка. Позже в начале 1990-х годов стали появляться случаи гипотонии, гипорефлексии, судорог и непрогрессирующей атаксии. Дефицит SSADH вызван дефицитом фермента в деградации GABA. В нормальных условиях SSADH взаимодействует с ферментом GABA- трансаминазой для преобразования GABA в янтарную кислоту. Затем уксусной кислоты можно использовать для производства энергии через цикл Кребса. Однако из-за дефицита, конечный промежуточный продукт пути деградации GABA, сукциновый полуалдегид, накапливается и не может быть окислен в сукциновую кислоту и, следовательно, восстанавливается в гамма- гидроксибутировую кислоту (GHB) гамма- гидроксибутировой дегидрогеназой. Это вызывает повышение уровня ГХБ и, как полагают, является признаком этого расстройства и причиной неврологических проявлений. Более половины пациентов с дефицитом SSADH страдают припадками. К ним относятся отсутствие, тонический клонический и судорожный эпилептический статус. Неясно, являются ли сниженные уровни ГАМК или повышенные уровни ГГБ причиной этих приступов, но предполагается, что изменения в этих нейротрансмиттерах и их связывании с рецепторами или транспортировке нейротрансмиттеров играют роль в патогенезе приступов у этой популяции. Симптомы, связанные с ССАДГ, могут быть легкими, умеренными или тяжелыми и часто сильно различаются в зависимости от случая. Симптомы SSADH вызваны накоплением GHB в мозге и включают следующие проявления (определяется как: часто встречающиеся у > 70% пациентов; часто встречающиеся у > 70% пациентов; необычные, < 30% пациентов): Частые проявления включают: задержку развития грубой двигательной способности Задержку умственного развития Задержку развития мелкой двигательной способности Задержку развития речи и языка Гипотония Частые проявления включают: судороги Гипорефлексия Атаксия Проблемы поведения Гиперкинез Необычные проявления включают: Неонатальные проблемы ЭЭГ- нарушения Психозы МРТ или рентгеновская компьютерная томография Аномалии окуломоторная апарксия Микроцефалия Гиперрефлексия Сомнольенция Хориоатез Миопатия

Генетика

Дефицит SSADH передается по наследству аутосомно-рецессивно. Такие болезни вызваны ошибкой в одном гене ДНК. Поскольку болезнь аутосомна, дефектный ген находится на аутосоме (хромосоме 6), а не на 23-й хромосоме, связанной с полом. Будучи рецессивным расстройством, заболевание может быть унаследовано только от обоих родителей, поскольку расстройство может возникнуть только тогда, когда у человека есть две копии гена. Считается, что генетическая основа дефицита SSADH находится в гене SSADH человека ALDH5A1, который отображается на хромосоме 6p22. Для этого расстройства было выявлено более 47 мутаций, вызывающих заболевание, все из которых приводят к отсутствию функциональных белков из-за ошибок в смысле, бессмысленности или ошибок в сцеплении; не было выявлено никаких горячих точек. Сродство часто встречается; это говорит о редком возникновении аллелей, вызывающих болезнь, в общей популяции.

Механизм

ГАМК является основным ингибирующим нейротрансмиттером в центральной нервной системе. Он модулирует активность нескольких нейротрансмиттеров, включая дофамин, серотонин и норадреналин. ГАМК синтезируется в одном этапе от его предшественника глутамата декарбоксилазой глутаминовой кислоты. ГАМК метаболизируется последовательным трансаминационным и окислительным процессами, в результате чего получается полуалдехид сукцинового и кислота сукцинового, соответственно, посредством каталитического действия ГАМК трансаминазы. Сукциновый полуалдегид может быть преобразован в сукциновую кислоту посредством SSADH или в GHB ферментом сукциновый полуалдегид редуктаза. Отсутствие SSADH приводит к 30-кратному увеличению содержания GHB и 24-кратному увеличению содержания GABA в мозге пациентов с дефицитом SSADH по сравнению с нормальными концентрациями соединений в мозге. Ученые обнаружили, что повышенные уровни GHB вызывают всплески и волны активности, подобные тем, которые наблюдаются при генерализованной эпилепсии при отсутствии эпилепсии, также и на животных, что побудило исследователей расширить свои знания о связи между GHB и неврологическими проявлениями, наблюдаемыми при дефиците SSADH. ГАМК действует путем связывания с его рецепторами, которые включают лигандные ионные каналы, ГАМК и ГАМК, а также рецепторы G- белковой пары ГАМК. Рецептор ГАМК является наиболее важным из трех рецепторов для этого расстройства, поскольку он играет жизненно важную роль как в высвобождении ГАМК, так и ГХБ. Этот рецептор опосредует высвобождение через пресинаптические эффекты через напряжение зависимое ингибирование высокого напряжения активации кальциевых каналов. Многие эксперименты показали, что повышенные уровни как ГАМК, так и ГХБ, по-видимому, изменяют функцию рецептора ГАМК, что может играть роль в тонических клонических припадках, которые часто наблюдаются у пациентов с этим расстройством. С точки зрения внутриклеточной сигнализации, GHB ингибирует действие митоген-активированного белка (MAP) киназы через механизм рецептора GABAB. MAP-киназа является обязательной для многих физиологических изменений, включая регуляцию деления клеток и дифференциации, таким образом, понижение регуляции этого пути может произойти при наличии слишком большого количества GHB, как это обнаружено при дефиците SSADH. Метаболизм глютамина также может играть роль в патофизиологии дефицита SSADH. К основным ионотропным глутаматным рецепторам относятся N метил- D аспартат (NMDA) и альфа- амино-3 гидрокси-5 метил- изоксазол-4 пропионовая кислота (AMPA) / каинитный рецептор. Высокие уровни GHB подавляют функции, опосредованные NMDA и AMPA/каинитовым рецептором, и могут также изменять глютаматергическую возбуждающую синаптическую передачу. Снижение глутамина в сочетании с повышенным уровнем ГАМК также указывает на нарушение работы шлюзного пути глутамина-глутамата, который в конечном итоге обеспечивает астроцитарный глутамин в качестве предшественника нейронного глутамата и ГАМК. Это нарушение может нарушить гомеостаз глутамата и привести к разрыву нормального баланса между глутаматергической возбуждающей активностью и ГАМК- ингибированием, а также может быть причиной судорожных приступов, которые наблюдаются при этом расстройстве. Наконец, дополнительные митохондриальные процессы также могут быть затронуты дефицитом SSADH. Сукцинат семиалдегида считается реактивным карбонилом и может привести к увеличению окислительного стресса. Считается, что этот стресс способствует образованию свободных радикалов в ткани мозга животных, вызванных дефицитом SSADH, что в дальнейшем приводит к вторичному повреждению клеток и их гибели. Кроме того, окислительный стресс может быть ответственным за потерю стриатального дофамина, что может способствовать патофизиологии заболевания. Другим объяснением интенсивности сигнала может быть демиелинизация, поскольку глабус паллиди проходит через ряд миелиносодержащих аксонов, тем самым подтверждая работу Рен и Моди 2003 года, доказывающую, что повторное воздействие GHB на MAP-киназу влияет на экспрессию миелина, вызывая многочисленные неврологические дисфункции, наблюдаемые у пациентов с дефицитом SSADH. В конечном счете, поскольку глабус паллидус тесно связан с базальными ганглиями и таламусом, можно было бы ожидать, что некоторые двигательные дисфункции, наблюдаемые у пациентов с SSADH, такие как атаксия и гипорефлексия, б...

Лаборатория

Обнаружение заболевания возможно с помощью анализа мочи на основе органической кислоты. Пациенты с дефицитом SSADH выделяют высокие уровни GHB, но это может быть трудно измерить, поскольку GHB обладает высокой летучестью и может быть скрыто на газовой хроматографии или масс-спектрометрических исследованиях высоким пиком мочевины. Другие метаболиты ГАМК также могут быть идентифицированы в моче, такие как глицин. Наконец, уровни сукциновой полуалдегиддегидрогеназы могут быть измерены в культивированных лейкоцитах пациента. Это происходит из-за накопления 4, 5 дигидроксихексановой кислоты, которая обычно не обнаруживается в тканях млекопитающих, но является характерной для дефицита SSADH. Этот агент может в конечном итоге нарушить пути метаболизма жирных кислот, глицина и пирувата, а затем обнаружить его в лейкоцитах пациентов. Уровни ферментов также можно сравнить с уровнями у родителей и братьев и сестер, которые не страдают этим заболеванием. Два признака расстройства SSADH - повышенный уровень GHB и GABA. Потенциальные методы лечения в биохимической и неврологической коррекции должны быть направлены на уменьшение одного или обоих, не усугубляя другого.

Вигабатрин

Наиболее распространенным терапевтическим средством, доступным для лечения дефицита SSADH, является средство, снижающее уровни GHB путем ингибирования GABA-трансаминазы. Вигабатрин является необратимым ингибитором ГАМК- трансаминаз, что приводит к снижению уровня ГГБ и повышению уровня ГАМК. Клинические результаты после применения разнообразны, от улучшения атаксии и речи у некоторых пациентов до ухудшения симптомов у других. Более низкие дозы (30-50 мг/ кг в день) связаны с меньшим количеством побочных эффектов и большим улучшением клинических особенностей при высоких дозах терапевтического средства. Хотя вигабатрин не всегда был эффективным у пациентов с дефицитом SSADH, он показал повышенную выживаемость Aldh5a1 у мышей при очень высоких дозах.

Антагонист рецепторов ГАМК: CGP-35348

Антагонист GABAB CGP 35348 (3 аминопропиловая (диэтоксиметил) фосфиновая кислота) был использован в исследовании Aldh5a1 у мышей с сильными результатами. Было показано, что препарат уменьшает частоту судорог, хотя были случаи, когда он ухудшал судороги.

Кетогенная диета

Во время длительного голодания кетоновые тела служат основным источником энергии для мозга. В 2006 году Хендерсон и др. показал, что существует терапевтический эффект от соблюдения кетогенной диеты - диеты, состоящей из блюд с высоким содержанием жиров и низким содержанием углеводов - у детей с эпилепсией. Кетогенные диеты также продемонстрировали некоторые нейропротекторные эффекты в моделях болезни Паркинсона и гипоксии. В исследовании 2007 года, проведенном в больнице для больных детей в Канаде, исследователи обнаружили, что кетогенная диета продлевала продолжительность жизни Aldh5a1 / мышей более чем на 300%, наряду с нормализацией атаксии и некоторым улучшением различных типов приступов, наблюдаемых у мышиных моделей с дефицитом SSADH. Эти эффекты были связаны с " значительным восстановлением GABAергической синаптической активности и региональным восстановлением связывания хлоридных каналов с рецептором GABAA ". Антагонист рецептора GABA(B, SGS 742, в настоящее время тестируется в качестве потенциального терапевтического средства в клиническом исследовании NIH фазы II (NCT02019667).

Исследования

Хотя дефицит SSADH изучается почти 30 лет, знания о расстройстве и его патофизиологии остаются неясными. Однако прогресс, достигнутый как с помощью мышиных, так и человеческих моделей этого расстройства, позволил нам лучше понять, как проявляется болезнь и что еще можно сделать с точки зрения терапевтических вмешательств. Большая часть текущих исследований в области SSADH проводилась специализированной командой врачей и ученых, включая Филиппа Л. Перла, доктора медицины Бостонской детской больницы в Гарвардской медицинской школе и К. Майкла Гибсона, доктора философии Колледжа фармации Вашингтонского государственного университета. Оба внесли значительные усилия для поиска подходящих методов лечения дефицита SSADH и в частности потратили большую часть своих последних усилий на понимание эффективности кетогенной диеты для пациентов с дефицитом SSADH. Кроме того, большинство исследований, опубликованных в 2007 году, изучали патогенез расстройства, исследуя роль окислительного стресса на тканях в различных структурах мозга Aldh5a1 / мышей. В конечном счете, метаболический путь дефицита SSADH известен, но как дефицит ферментов и накопление ГАМК и ГХБ способствуют клиническому фенотипу, не известен. Однако в будущем стратегии лечения должны сосредоточиться как на снижении общей выработки GHB, так и на увеличении общей концентрации GABA, а также на дальнейшей оценке того, влияют ли эффекты этих изменений на неврологические проявления, наблюдаемые у пациентов с дефицитом SSADH. Реакция на лечение изменчива, а долгосрочный и функциональный исход неизвестен. Для обеспечения основы для улучшения понимания эпидемиологии, корреляции генотипов/фенотипов и исхода этих заболеваний, их влияния на качество жизни пациентов, а также для оценки диагностических и терапевтических стратегий некоммерческой Международной рабочей группой по расстройствам, связанным с нейротрансмиттерами (iNTD) был создан реестр пациентов.

Животные модели

Несколько ученых разработали мышиные модели SSADH (Aldh5a1 /) с помощью типичной методологии создания генной системы, чтобы создать равномерное отсутствие активности фермента SSADH, а также накопления GHB и GABA в тканях и физиологических жидкостях. Мыши рождаются с ожидаемой Менделевой частотой для аутосомно-рецессивного расстройства. Большинство моделей включают в себя отличительные неврологические фенотипы и демонстрируют гипотонию, атаксию ствола, генерализованные тонические клонические припадки, связанные со 100% смертностью. Мыши умерли через 3 или 4 недели после родов. Хотя эта модель считается более серьезной, чем фенотипы, наблюдаемые у людей, в настоящее время это наиболее высоко оцененная, действительная метаболическая модель для изучения потенциальных терапевтических вмешательств при расстройстве. Исследования показали, что изменения как рецептора GABAA, так и рецептора GABAB в раннем возрасте у мышей Aldh5a1 могут увеличить уровень GHB и усилить высвобождение GABA. Кроме этих эффектов, было также показано, что " снижение регуляции развития нейротрансмиссии, опосредованной рецептором GABAA, у Aldh5a1 / мышей, вероятно, способствует прогрессированию генерализованных судорожных припадков, наблюдаемых у мутантных животных ". Другие исследования подтвердили, что связь между повышенными уровнями GHB и MAP-киназы у мутантных животных способствует глубоким аномалиям миелина.