Вариант нуклеотидной последовательности гена RBM20 в семье с дилатационным фенотипом некомпактного миокарда левого желудочка

Введение

Некомпактный миокард левого желудочка (НМЛЖ) — сложное, клинически и генетически неоднородное заболевание, характеризующееся наличием двухслойной структуры миокарда, основной слой которой представлен компактным миокардом, а другой слой представляет собой губчатую структуру с множественными трабекулами. В связи с развитием методов диагностики и повышением осведомленности о заболевании НМЛЖ стал чаще диагностироваться и у детей, и у взрослых [1]. Тем не менее, разногласия относительно постановки диагноза НМЛЖ сохраняются, поскольку постоянно появляются новые критерии диагностики, учитывающие различные сопутствующие факторы [2]. Из-за многообразия клинических фенотипов заболевания, склонности к развитию жизнеугрожающих аритмий, внезапной сердечной смерти (ВСС), сердечной недостаточности (СН) и недооценки заболевания многими клиницистами, НМЛЖ является заболеванием, которое требует лучшей клинической идентификации, а также понимания патогенеза для своевременного начала терапии. Генетическая природа заболевания выявляется только в половине случаев, однако по мере накопления данных секвенирования эта цифра будет расти [3]. В настоящее время известно >80 генов, ассоциированных с развитием НМЛЖ [4]. В большинстве случаев выявляются варианты в генах саркомерных белков, таких как MYH7, MYBPC3, TTN, а также в генах регуляторных белков, одним из которых является ген RBM20. ВНП в гене RBM20 были обнаружены у ряда пациентов с НМЛЖ [5-8]. Тем не менее, большинство известных патогенных ВНП RBM20 связано с дилатационной кардиомиопатией (ДКМП) [9-10]. В 2019г была опубликована работа Parikh V, et al., в которой идентифицированы 2 области, обогащенные вариантами, ассоциированными с кардиомиопатиями, в экзонах 9 и 11 гена RBM20 [11]. Был создан регистр пациентов RBM20, в котором была продемонстрирована высокая распространенность ВСС и кардиомиопатий с ранним началом, что нашло отражение в европейских рекомендациях 2022г по желудочковым аритмиям и ВСС [12]. Наличие патогенных вариантов в генах RBM20, LMNA, PLN, FLNC стало дополнительным фактором в пользу имплантации кардиовертера-дефибриллятора у пациентов с гипокинетическими кардиомиопатиями [12].

Цель исследования — представить два поколения семьи с прогрессивным течением НМЛЖ с дилатационным фенотипом с наличием вероятно-патогенного варианта в гене RBM20, который кодирует белок с РНК-связывающим мотивом (RNA-binding motif protein 20), отвечающий за сплайсинг как в саркомерных, так и в других генах, важных для нормального функционирования миокарда [9].

Материал и методы

На основании многоцентрового регистра пациентов с НМЛЖ в ФГБУ "НМИЦ ТПМ" Минздрава России [13], была выбрана семья с НМЛЖ с дилатационным фенотипом. Все участники подписали информированное согласие на участие в исследовании и обработку персональных данных. Дизайн исследования был одобрен этическим комитетом ФГБУ "НМИЦ ТПМ" Минздрава России. Всем участникам было проведено клинико-инструментальное обследование по протоколу, описанному ранее [14]. Диагноз НМЛЖ был установлен на основании эхокардиографических (ЭхоКГ) и магнитно-резонансной томографии (МРТ) критериев некомпактного миокарда [1, 15].

Экзомное секвенирование и биоинформатический анализ

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) была выделена из образцов цельной крови с помощью набора QIAamp DNA Blood Mini Kit (Qiagen, Германия). Экзомные библиотеки были приготовлены с использованием набора IDT-Illumina TruSeq DNA Exome (Illumina, США) в соответствии с инструкциями производителя. Секвенирование нового поколения было выполнено на приборе Nextseq 550 (Illumina, США) (75 п.н., парные чтения). Чтения были выровнены на референсный геном (GRCh38). Аннотация проводилась с использованием баз данных ClinVar (2021/01/10) [16], gnomAD (v2.1.1) [17], и dbSNP [18]. Для клинической интерпретации были отобраны варианты нуклеотидной последовательности (ВНП) в генах, ассоциированных с развитием НМЛЖ по имеющимся литературным данным с частотами <0,5% в базе данных gnomAD (v2.1.1) [17]. Патогенность ВНП оценивали в соответствии с критериями, изложенными в Руководстве по интерпретации данных секвенирования нового поколения [19]. Верификацию выявленных ВНП выполняли с помощью секвенирования по Сенгеру на приборе Applied Biosystem 3500 Genetic Analyzer (Thermo Fisher Scientific, США) с использованием набора ABI PRISM BigDye Terminator v3.1 (Thermo Fisher Scientific, США) согласно протоколу производителя.

Результаты

Пробанд (II-2) — женщина 57 лет, наблюдающаяся у кардиолога в ФГБУ "НМИЦ ТПМ" Минздрава России (рисунок 1). Телосложение — нормостеническое. В 44 года стала отмечать появление одышки при физической нагрузке (ФН), появление отеков нижних конечностей, к врачам не обращалась. В 45 лет отметила прогрессивное ухудшение состояния в виде усугубления одышки, появления ортопноэ. При обследовании была выявлена тяжелая митральная недостаточность, выполнено протезирование митрального клапана. После оперативного вмешательства улучшения состояния не отмечала, нарастала одышка, появились отеки нижних конечностей. С явлениями СН была госпитализирована в ФГБУ "НМИЦ ТПМ" Минздрава России. В анализах крови исследуемые показатели были в пределах нормальных значений. При суточном мониторировании электрокардиограммы по Холтеру была выявлена редкая желудочковая экстрасистолия, пробежки неустойчивой желудочковой тахикардии. При ЭхоКГ выявлено: конечный диастолический размер (КДР) — 5,7 см, толщина межжелудочковой перегородки (ТМЖП) — 0,6 см, фракция выброса (ФВ) левого желудочка (ЛЖ) — 22%, признаки НМЛЖ в области верхушки и боковой стенки (критерии Chin, Stollberger, Jenni [1]), систолическое давление в легочной артерии — 48 мм рт.ст., увеличение обоих предсердий, протезированный митральный клапан, митральная регургитация 2 ст., тромбоз полости ЛЖ. При проведении МРТ сердца с контрастированием (рисунки 2, 3) поствоспалительных очагов в миокарде не выявлено. КДР — 6,1 см, ФВ — 20%, картина синдрома некомпактного миокарда в области верхушки и боковой стенки (критерий Petersen, Jacquier, 2 критерия Grothoff [15][20]), соотношение массы некомпактного миокарда к общей массе миокарда (НКМ/ОММ) равно 16,0%, что не удовлетворяет критерию Jacquier [21]. Были назначены β-адреноблокаторы, ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента, антагонисты минералкортикоидных рецепторов (аМКР), диуретики, антикоагулянты, амиодарон. Однако состояние пациентки прогрессивно ухудшалось, и в возрасте 47 лет пациентке была выполнена ортотопическая трансплантация сердца. После трансплантации на фоне иммуносупрессивной терапии состояние пациентки стабильное. По данным ЭхоКГ: КДР — 4,1 см, ТМЖП — 0,9 см, ФВ — 66%.

Фенотипический каскадный скрининг

Родословная и клинические данные о родственниках пробанда представлены на рисунке 1.

Сыну пробанда (III-1) в возрасте 21 года было проведено комплексное кардиологическое обследование. В стандартных анализах все показатели в пределах нормальных значений. По данным ЭхоКГ: КДР — 5,3 см, ТМЖП — 0,7 см, ФВ — 53%, признаки некомпактного миокарда в области верхушки, боковой стенки (критерий Stollberger). По данным МРТ сердца (изображения не сохранялись) камеры сердца не расширены, сократимость миокарда ЛЖ — 50%, участков фиброза, рубцового и поствоспалительного поражения миокарда не выявлено, отмечается некомпактный миокард апикальных и латеральных сегментов, соотношение НКМ/ОММ равно 23,0% (критерий Petersen, Jacquier, 4 критерия Grothoff) [15][20][21]. Пациент проходил динамическое обследование на протяжении 7 лет, состояние оставалось стабильным, отмечалось незначительное снижение ФВ ЛЖ до 47%. Была назначена терапия ингибиторами ангиотензинпревращающего фермента и аМКР, которую пациент принимал нерегулярно. В возрасте 31 года стал отмечать снижение толерантности к ФН, появление одышки при ФН. По данным ЭхоКГ: КДР — 5,8 см, систолическое давление в легочной артерии — 34 мм рт.ст., ФВ ЛЖ — 36%. По данным суточного мониторирования электрокардиограммы по Холтеру: одиночная желудочковая экстрасистолия. Выполнено МРТ сердца с контрастированием (рисунки 3, 4). Выявлено увеличение степени некомпактности миокарда (соотношение НКМ/ОММ — 26%, ФВ ЛЖ — 38%). Участков интрамиокардиального фиброза, рубцового и воспалительного поражения миокарда не выявлено. Была скорректирована терапия: продолжена терапия аМКР, назначены β-адреноблокаторы и ангиотензиновых рецепторов и неприлизина ингибитор (АРНИ).

Сыну пробанда (III-2) был проведен кардиологический скрининг, по результатам которого данных за наличие НМЛЖ не получено.

С учетом выявленных изменений у III-1, кардиологический скрининг был проведен мужу пробанда (II-1). По данным ЭхоКГ признаков НМЛЖ не выявлено.

Генетический анализ

Пробанду и всем родственникам первой степени родства был проведен молекулярно-генетический анализ. В результате выявлена ранее описанная однонуклеотидная замена в 9 экзоне гена RBM20 (GRCh38.p12: chr10:110812310, NM_001134363.3:c.1913C>T, NP_001127835.2:p.Pro638Leu, rs267607003). Вариант подтвержден у пробанда и ее сына. На основании актуальных критериев патогенности ВНП может быть классифицирован как вероятно-патогенный вариант (PS3, PM2, PP3, PP5).

Обсуждение

RBM20 регулирует посттранскрипционный сплайсинг в саркомерных и в других генах, важных для поддержания нормальной структуры миокарда [22]. Он экспрессируется во всех поперечнополосатых мышцах, особенно в сердечной ткани [9]. Соответствующий ген, RBM20, расположен на длинном плече хромосомы 10 и содержит 14 экзонов. Он кодирует белок, состоящий из 1227 аминокислотных остатков, содержащий два домена цинкового пальца, область, богатую глутаматом, область, богатую лейцином, РНК-связывающий домен типа мотива распознавания РНК (RRM) и область, богатую аргинином/серином (RS-домен). Наиболее высокая семейная частота ВСС и агрессивное течение ДКМП и НМЛЖ наблюдаются у пациентов с патогенными вариантами в RS-домене [9][11][23]. Функциональный анализ, проведенный с использованием миокардиальной ткани пациентов с ДКМП и культуры клеток, показал, что, в отличие от белка дикого типа, RBM20 с вариантом p.Pro638Leu локализуется не в ядре, а в цитоплазме [24].

Большинство ВНП гена RBM20, обнаруженных у пациентов с ДКМП, являются миссенс-вариантами и локализованы в хот-спот регионе RS-домена (p.634-638) [23]. В работе Sedaghat-Hamedani F, et al. был выявлен новый ВНП p.R634L в хот-спот регионе RS-домена и проведен его функциональный анализ с использованием ткани миокарда ЛЖ двух пациентов с НМЛЖ, который показал, что данный ВНП приводит к неправильному сплайсингу TTN, который кодирует самый большой саркомерный белок титин и является мишенью RBM20 [5].

Важно отметить, что варианты в гене TTN являются частыми причинами НМЛЖ и ДКМП [3][5][25]. Однако данные, полученные недавно Gaertner A, et al. [24], свидетельствуют о том, что кардиомиопатия, вызванная вариантами в гене RBM20, не может быть объяснена исключительно изменениями в сплайсинге TTN, и, вероятно, другие гены-мишени RBM20 могут также вносить вклад в фенотип заболевания.

В исследовании Lennermann D, et al. было показано, что мишенью RBM20 являются >30 генов [26]. Среди них такие важные для функции саркомера гены, как LDВ3 и TNNT2, а также многие гены, имеющие решающее значение для усвоения кальция в кардиомиоцитах. В этой же работе было отмечено, что дефицит RBM20 приводит к перегрузке клеток кальцием, что объясняет наличие различных аритмий и высокий риск ВСС [26].

В настоящей работе представлена семья с различными фенотипами НМЛЖ. Наиболее тяжелое течение заболевания отмечается у пробанда (II-2), у которой диагностирован дилатационный тип НМЛЖ с тяжелым течением СН, с желудочковыми нарушениями ритма сердца, тромбоэмболическими осложнениями, приведший к трансплантации сердца. При этом стоит отметить, что активное прогрессирование ремоделирования миокарда и СН произошло после протезирования митрального клапана механическим протезом. Данная ситуация характерна для пациентов с относительной митральной недостаточностью на фоне дилатации с НМЛЖ [27]. У сына пробанда (III-1) в начале заболевания был выявлен изолированный НМЛЖ с незначительным снижением систолической функции ЛЖ до 47%, нормальными размерами камер сердца, что соответствует современному определению гипокинетической кардиомиопатии. Однако со временем отмечается тенденция к прогрессированию заболевания со снижением ФВ ЛЖ, дилатацией полостей сердца. Выявленный в данной семье ВНП в гене RBM20 находится в RS-домене, что может свидетельствовать о патогенности найденного варианта. Согласно базе OMIM (Online Mendelian Inheritance in Man), данный вариант описан в нескольких случаях ДКМП. Однако в представленной семье, несмотря на присутствие дилатации полостей, нельзя исключить факт наличия НМЛЖ, вероятно усугубляющий клинические проявления заболевания. Учитывая прогрессивное течение заболевания у сына пробанда (III-1), наличие ВНП в гене RBM20 несмотря на отсутствие жизнеугрожающих аритмий в настоящее время, следует проводить более тщательное динамическое наблюдение с целью оценки прогрессирования заболевания и развития фиброза миокарда.

Заключение

В настоящее время границы генетики кардиомиопатий расширяются. Патогенные и вероятно-патогенные варианты в гене RBM20 ассоциированы в первую очередь с дилатационным фенотипом и высоким риском ВСС. В статье представлены результаты обследования двух поколений семьи с НМЛЖ и прогрессирующим ремоделированием миокарда. Данная динамика ремоделирования миокарда указывает на относительную условность разделения по фенотипам у пациентов с НМЛЖ и подчеркивает важность регулярного динамического наблюдения с проведением клинико-инструментального обследования.

Отношения и деятельность: все авторы заявляют об отсутствии потенциального конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.