Введение
Тканенеспецифическая щелочная фосфатаза (ТНЩФ) – это фермент из группы гликопротеинов, катализирующих гидролиз фосфодиэфирной связи с высвобождением неорганического фосфата [1]. ТНЩФ экспрессируется на поверхности клеток и представлена в различных органах и тканях человека, включая костную ткань, печень и почки. Сниженная активность ТНЩФ приводит к широкому спектру клинических проявлений.ГФФ – это редкое наследственное жизнеугрожающее заболевание, при котором активность ТНЩФ снижена. ГФФ вызвана нарушением функции гена ALPL, кодирующего ТНЩФ, что приводит к ее недостаточности [2]. В норме ТНЩФ регулирует обмен неорганического пирофосфата (НПФ) и поступление витамина B6 в нервные клетки [1].
При ГФФ НПФ не разрушается, его концентрация увеличивается, и прекращается рост кристаллов гидроксиапатита [3–5], что вызывает нарушения в формировании костной ткани и скелетные деформации [1, 6]. В то же время НПФ в повышенной концентрации образует связи с ионами кальция с формированием кристаллов пирофосфата кальция, который может накапливаться в почках (вызывает нефрокальциноз) или суставах (вызывает боли в суставах и развитие кристаллического артрита и псевдоподагры) [7].
Важной функцией ТНЩФ в работе нервной системе является регулирование поступления витамина В6 в ткани головного мозга. ТНЩФ отщепляет фосфат от пиридоксаль-5-фосфата (П5Ф, форма витамина B6) с образованием пиридоксаля, который способен проникать через клеточные мембраны в ЦНС, где происходит повторное присоединение фосфата к пиридоксалю с образованием П5Ф. П5Ф выступает кофактором нейротрансмиттеров (серотонина, допамина, гамма-аминомасляной кислоты и др.), а его дефицит в ЦНС при ГФФ выражается в виде судорог, которые купируются введением витамина B6 [8, 9]. Наличие судорог при ГФФ служит прогностическим признаком высокой вероятности летального исхода [10]. Кроме того, аномалии формирования костей грудной клетки становятся одной из причин гипоплазии легких, что может приводить к дыхательной недостаточности у пациентов с ГФФ [11].
Тяжелые формы ГФФ чаще всего вызваны наличием гомозиготной или компаунд-гетерозиготной мутации в гене ALPL (OMIM 171760) [12]. ТНЩФ экспрессируется на поверхности клеток как гомодимер, поэтому некоторые гетерогизогные мутации могут приводить к доминантно-негативному эффекту со снижением активности гомодимерной молекулы фермента [13, 14]. Мутация даже в одном аллеле может приводить к развитию ГФФ [15]. Носители одинаковой мутации в семье могут иметь различные степени проявления ГФФ, что указывает на наличие модулирующих факторов, участвующих в метаболизме фосфатов. В некоторых случаях ГФФ мутации в гене ALPL не удается обнаружить стандартными методами генетической диагностики [16], поэтому для постановки диагноза ведущими критериями являются клинические признаки ГФФ и сниженная активность ТНЩФ (ниже нижней границы нормы для данного возраста и пола) [17–20].
Клинические формы ГФФ
В зависимости от возраста, в котором появляются первые симптомы, ГФФ условно разделяют на несколько форм [21–23]. Перинатальная форма (иногда называемая перинатальной летальной формой ГФФ) диагностируется при беременности на УЗИ или сразу после рождения. При инфантильной форме ГФФ первые симптомы заболевания обнаруживаются в первые 6 мес. жизни. Для таких пациентов характерна дыхательная недостаточность, судороги, обусловленные дефицитом витамина В6, скелетные деформации, переломы (иногда полученные внутриутробно) и отставание в развитии [21]. При биохимическом обследовании у пациентов с перинатальной и инфантильной формами ГФФ обнаруживается гиперкальциемия, которая может приводить к развитию нефрокальциноза [22]. Неправильное формирование костей черепа приводит к краниосиностозу и повышению внутричерепного давления, что может потребовать нейрохирургического лечения [16].Если признаки ГФФ проявились после 6 мес. жизни, такую форму заболевания принято называть детской формой. Для нее наиболее характерны задержка роста и моторного развития, дефицит массы тела, рахитоподобные изменения, скелетные деформации, ранняя потеря зубов с интактными корнями (в среднем до 5 лет). Кроме того, пациенты с детской формой ГФФ подвержены риску частых переломов костей [21, 22].
Для взрослой формы ГФФ характерен широкий спектр проявлений: остеопорозные изменения скелета, «утиная походка», боли в мышцах, частые плохо заживающие переломы, отложения кристаллов в суставах [21, 22, 24, 25].
Единственным клиническим проявлением одонтогипофосфатазии является раннее выпадение зубов с интактным корнем [21, 22, 26].
Данные о распространенности заболевания различаются в разных странах, но предполагаемая средняя распространенность тяжелых форм ГФФ примерно 3,3 случая на 1 млн новорожденных. Рассчитанный уровень заболеваемости средними формами ГФФ 1:6000 [12]. В России ожидаемая распространенность 1:100 000 [27].
Ретроспективная диагностика ГФФ
В настоящее время известно около 7000 редких заболеваний, которые поражают примерно 5% человеческой популяции [28, 29]. По статистике, пациент с редким заболеванием получает правильный диагноз в среднем через 5 лет после наступления первых симптомов [29] и после консультаций примерно у 7 врачей разных специальностей [30]. В то же время около 30% пациентов с редкими заболеваниями умирают, не достигнув 5-летнего возраста. Поэтому своевременная диагностика редких заболеваний критически необходима для начала адекватного ведения пациентов. При ГФФ с ранним наступлением первых симптомов 73% умирают в течение первых 5 лет жизни [28], а пациенты с детской формой ГФФ подвержены риску инвалидизации в последующие годы [22, 31, 32]. Кроме того, терапия ГФФ при неправильной диагностике может приводить к дополнительному ухудшению состояния пациентов [33, 34]. Разнообразие клинических проявлений ГФФ, а также распространенный во врачебной практике недостаток внимания к пониженной активности ТНЩФ и отсутствие установленных педиатрических норм активности ТНЩФ ведут к значительной гиподиагностике ГФФ в РФ [20].Чтобы провести ретроспективную диагностику ГФФ среди пациентов детского возраста, в Консультативно-диагностическом центре для детей (КДЦД) (Санкт-Петербург) были установлены педиатрические референтные значения активности ТНЩФ, которые значительно зависят от возраста. Значения активности ТНЩФ взяты из международного исследования CALIPER [32], в котором были установлены референтные значения нескольких десятков биохимических маркеров в зависимости от возраста, а также из клинических рекомендаций по диагностике ГФФ, разработанных в РФ (табл. 1) [20].
Алгоритм ретроспективной диагностики
В КДЦД проведен ретроспективный анализ лабораторных данных пациентов в возрасте от 0 до 18 лет, обратившихся к специалистам центра в 2015 г. (около 560 тыс. тестов) (рис. 1). Было отобрано для исследования 280 амбулаторных карт пациентов, имеющих показатели ТНЩФ ниже установленных возрастных значений. С целью определения необходимости дальнейшего генетического тестирования было проведено сопоставление жалоб, клинической картины и лабораторных данных пациентов с клиническими критериями гипофосфатазии. В результате выборки выявлено 9 случаев с наличием в клинической картине характерных для гипофосфатазии симптомов в виде задержки роста, костных деформаций, болей в ногах. Все 9 пациентов были приглашены на осмотр для оценки клинической картины и решения вопроса о целесообразности проведения исследования на наличие мутации в гене ALPL. Из приглашенных явились на осмотр 6 пациентов. Пациенты и их родители, проинформированные о цели исследования, выразили добровольные согласие на участие в исследовании. Произведен забор венозной крови в пробирку с ЭДТА для направления на генетическую диагностику. У 2-х пациентов выявлены патогенные мутации в гене ALPL и поставлен диагноз «гипофосфатазия». Диагноз подтвержден повторными независимыми исследованиями в лабораториях, осуществивших также генетическое тестирование родителей пациентов.Предварительный анализ тестов с низкой активностью ТНЩФ показал, что примерно в 2/3 случаев это были пациенты гастроэнтерологического профиля с различными заболеваниями ЖКТ (целиакия, лактазная недостаточность и другие ферментопатии, реконвалесценты перенесенных кишечных инфекций) и примерно в 1/3 случаев – пациенты эндокринологического профиля (в основном с диагнозом «гипотиреоз»).
Установка педиатрических референтных значений ТНЩФ позволила диагностировать также одного пациента с ГФФ проспективно в течение 2016 г. Диагноз ГФФ подтвержден при помощи генетического исследования гена ALPL, где была найдена патогенная мутация (c. 571G>A, p. E191K), ранее описанная в литературе как патогенная (см. рис. 1) [33].
Описание клинических случаев ГФФ Клинический случай № 1
Пациент Г.П., 2009 г. р., обратился с жалобами на задержку роста с 5 лет. Анамнез жизни: роды 2-е, на 36-й неделе (5-я беременность, токсикоз 2-й половины, гестоз, резус-отрицательная мать, носитель HCV), вес при рождении – 2850 г, рост – 51 см, оценка по шкале Апгар – 7/8 баллов. При рождении установлен диагноз: внутриутробная гипотрофия, перинатальная энцефалопатия, внутриутробная инфекция. В семейном анамнезе обнаружен низкий рост у бабушек по линии отца и матери (150 см), рост отца – 171 см, матери – 161 см. Пациент проконсультирован эндокринологом в 6 лет. Данные пациента при осмотре: рост – 105 см (отставание на 7 см), вес – 14,8 кг (дефицит массы тела – 13,4%). По данным рентгенограммы кистей рук: развитие скелета соответствует 3-м годам, турецкое седло – без патологии. УЗИ органов брюшной полости: уплотнение стенок желчного пузыря. УЗИ щитовидной железы: без патологии, объем железы – 2,3 см3 (соответствует норме). Эндокринологом диагностированы первичный субклинический идиопатический гипотиреоз и низкорослость. Обследование по гастроэнтерологическому профилю позволило исключить паразитозы, хроническую кишечную инфекцию. В гемограмме обнаружен сниженный уровень половых гормонов.Тестирование крови на гипофосфатазию выявило снижение уровня щелочной фосфатазы до 88 Ед/л (возрастная норма 142–335 Ед/л). В результате генетического обследования пациента выявлен дефект гена ALPL, аутосомно-доминантный тип наследования (мутация с. 571G>A в гетерозиготном состоянии) [33]. Результаты генетического обследования родителей: у матери мутация с. 571G>A в гетерозиготном состоянии в гене ALPL; у отца мутация с. 571G>A в гене ALPL отсутствует. В качестве дополнительного исследования проведено измерение концентрации субстрата ТНЩФ П5Ф в цельной крови пациента: 44 мкг/л (возрастная норма – 8,7–27,2 мкг/л).
Клинический случай № 2
Пациент И.Ш., 2008 г.р. Задержка роста и отставание в физическом развитии отмечались с раннего возраста. Анамнез жизни: родился от 1-й беременности на сроке 35 нед. Вес при рождении – 2400 г, рост – 46 см. Синдром дыхательных расстройств, дыхательная недостаточность II–III степени, внутриутробная инфекция с поражением легких. Проводилась дыхательная поддержка с помощью искусственной вентиляции легких. В раннем возрасте отмечались частые ОРВИ, отиты, бронхиты, а также ветряная оспа, пищевая аллергия, атопический дерматит и аллергический ринит. Семейный анамнез: рост матери – 158 см, вес – 40 кг, рост отца – 168 см, ожирение II степени. Данные осмотра пациента в 8 лет: рост –114 см, вес – 18,2 кг. По данным рентгенографического исследования кисти: развитие скелета соответствует 5–6 годам, турецкое седло без патологии. Исследование водно-солевого баланса: без патологии. Инсулиноподобный фактор роста – 128,154 мкм/л, кортизол – 272,8 нмоль/л, фосфор – 1,34 ммоль/л, кальций – 4,9 ммоль/л, ионизированный кальций – 1,32 ммоль/л. Уровень активности ТНЩФ в сыворотке крови – 38 Ед/л (возрастная норма – 142–335 Ед/л). Диагноз «гипофосфатазия» подтвержден в результате генетического исследования: выявлена гетерозиготная мутация с. 436G>A, р. Е146К (rs138587317, частота минорного аллеля 0,02%) [33].Заключение
Приведенный в данной публикации алгоритм ретроспективной диагностики редкого заболевания ГФФ позволил без дорогостоящего массового скринига и привлечения дополнительных ресурсов применить ранее полученные биохимические и клинические данные и выявить группу пациентов с высокой вероятностью положительного результата.В итоге выявлены 2 пациента с низкорослостью и рахитоподобными изменениями скелета, у которых диагноз «гипофосфатазия» подтвержден генетически. Кроме того, после установления педиатрических норм активности ТНЩФ обнаружен еще один пациент с низким уровнем активности ТНЩФ, клиническая картина у которого соответствовала ГФФ. Секвенирование гена, кодирующего ТНЩФ, показало наличие описанной ранее патогенной мутации. В последующем данным пациентам может быть оказана медицинская помощь соответственно диагнозу.
Таким образом, применение теста на активность щелочной фосфатазы, входящего в различные панели и часто назначаемого для диагностики, а также алгоритма клинического анализа позволяют обнаружить пациентов с редким заболеванием ГФФ. Адаптация данного алгоритма ретроспективной диагностики в других ЛПУ может способствовать улучшению качества диагностики и медицинской помощи без применения дополнительных средств.