Вариант нуклеотидной последовательности гена TPM1 в семье с различными фенотипами некомпактного миокарда левого желудочка

Введение

Некомпактный миокард левого желудочка (НМЛЖ) относится к редким заболеваниям сердца. Морфологически он представлен тонким компактным слоем и утолщенным трабекулярным слоем миокарда, состоящим из наполненных кровью трабекул и глубоких межтрабекулярных пространств [1][2]. НМЛЖ относится к генетически и фенотипически гетерогенным заболеваниям, в связи с чем постановка диагноза часто затруднительна. Следует отметить, что наличие у пациента НМЛЖ в несколько раз увеличивает риск развития хронической сердечной недостаточности (ХСН), наджелудочковых и желудочковых аритмий, тромбоэмболических осложнений у взрослых пациентов и детей [3]. По статистике от 17 до 40% случаев НМЛЖ являются генетически детерминированными [4]. На текущий момент установлено, что >189 генов ассоциированы с развитием данного заболевания, для 11 из них существуют определяющие, а для 21 — умеренные доказательства их связи с НМЛЖ, в зависимости от молекулярных путей, которые могут лежать в основе развития заболевания. Варианты нуклеотидной последовательности (ВНП) в некоторых генах могут приводить к разным видам кардиомиопатий, например, к сочетанию НМЛЖ и дилатационной кардиомиопатии (ДКМП) (20 генов) или сочетанию НМЛЖ и гипертрофической кардиомиопатии (ГКМП) (18 генов), что также затрудняет диагностику и постановку диагноза [1][5]. К группе генов с определяющими доказательствами связи с НМЛЖ относится ген TPM1, кодирующий образование белка тропомиозина. Тропомиозин относится к семейству актин-связывающих белков, кодируемых четырьмя различными генами, и является основным регулирующим белком тонких филаментов мышечных клеток за счет влияния на тропомодулин и лейомодин. В поперечнополосатой мускулатуре его основная функция — связывание тропонинового комплекса, а также контроль доступа головок миозина к актину [6][7].

Цель исследования — описание нескольких поколений одной семьи с ВНП в гене TPM1, приводящем к различным фенотипическим проявлениям.

Материал и методы

На основании многоцентрового регистра "Некомпактный миокард" была выбрана семья с семейной формой НМЛЖ (рисунок 1). 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 [8, 9]. Диагноз НМЛЖ был установлен на основании критериев некомпактного миокарда по данным эхокардиографии (ЭхоКГ) [10] и магнитно-резонансной томографии (МРТ) [12].

Геномная дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) была выделена с помощью QIAamp DNA Blood Mini Kit (Qiagen, Германия). Концентрация ДНК измерялась с помощью флуориметра Qubit 4 (Thermo Fisher Scientific, США). Секвенирование следующего поколения (NGS) было проведено на приборе Ion S5 (Thermo Fisher Scientific, США) с использованием технологии Ampliseq. Библиотеки для таргетного секвенирования были приготовлены с помощью Ion Chef System (Thermo Fisher Scientific, США). Панель, разработанная с помощью программного обеспечения Ion AmpliSeq Designer (Thermo Fisher Scientific, США), включала экзонные последовательности 137 генов, ассоциированных с НМЛЖ и другими кардиомиопатиями [12]. Верификация ВНП проводилась 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). Все стадии секвенирования были выполнены в соответствии с протоколами производителей. Для клинической интерпретации были отобраны ВНП в генах, ассоциированных с развитием НМЛЖ по имеющимся литературным данным с частотой минорного аллеля <0,1% в базе данных gnomAD (v2.1.1) [13].

Оценка патогенности вариантов проводилась в соответствии с критериями, изложенными в Руководстве по интерпретации данных NGS [11]. Верификацию находок выполняли путем прямого двунаправленного секвенирования по Сенгеру.

Результаты

На рисунке 1 представлены 4 поколения семьи с НМЛЖ.

Пробанд (IV-1) — ребенок (девочка) 11 лет, наблюдается в ФГАУ "НМИЦ здоровья детей" Минздрава России с 2012г. Ребенок от 1-й беременности, наступившей путем экстракорпорального оплодотворения (подсадка двух эмбрионов). Родилась второй из двойни, вес 1620 г, апгар 2/3 балла, асфиксия при рождении, искусственная вентиляция легких в течение 3-4 сут. В отделении реанимации и интенсивной терапии находилась в течение 3 нед., далее в связи с улучшением состояния была переведена в отделение патологии новорожденных. Выписана домой в возрасте 3 мес. В возрасте 4 мес. была госпитализирована в стационар с клиникой дыхательной недостаточности. По ЭхоКГ дилатация полостей сердца (конечный диастолический размер (КДР) левого желудочка (ЛЖ) 24 мм), снижение фракции выброса (ФВ) до 40%. При динамическом обследовании в возрасте года по ЭхоКГ — умеренная дилатация полости ЛЖ (КДР 36 мм), повышенная трабекулярность верхушки и задней стенки ЛЖ, ФВ 63% по Тейхольцу. В 2 года по данным ЭхоКГ — признаки некомпактного миокарда (критерии Jenni) (Отмечается соотношение трабекулярного слоя к компактному 10/3/3,3), ФВ 56% по Симпсону. МРТ сердца (рисунок 2) — признаки некомпактного миокарда ЛЖ, соотношение массы некомпактного миокарда к общей массе миокарда ЛЖ 32% и снижение его сократительной активности (ФВ 43,8%) (критерии Jacquier и Petersen). Проведено молекулярно-генетическое исследование — выявлены ВНП в генах TPM1. На фоне терапии ингибиторами ангиотензинпревращающего фермента, β-блокаторами, спиронолактоном, ацетилсалициловой кислотой состояние пациентки стабилизировалось. При ежегодном динамическом наблюдении, по данным ЭхоКГ, сохраняются нормальные размеры камер сердца и ФВ 64%.

Фенотипический каскадный скрининг

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

Сестре-близнецу (IV-2), 11 лет, было проведено комплексное кардиологическое обследование. По данным ЭхоКГ КДР 4,2 см, толщина межжелудочковой перегородки (ТМЖП) 4,68 мм, ФВ 63% по Симпсону, некомпактный миокард по задней и задненижней части медиального сегментов (критерии Jenni), однако по данным МРТ сердца (рисунок 3) диагноз НМЛЖ подтвержден не был. Отмечался рассыпной тип строения сосочковых мышц, повышенная трабекулярность вдоль боковой и нижней стенок ЛЖ — более вероятно, малая аномалия развития сердца без критериев некомпактного миокарда.

Мать пробанда (III-2), 34 года. При проведении кардиологического скрининга по данным ЭхоКГ выявлены признаки НМЛЖ в области верхушки и боковой стенки (критерий Jenni), КДР 4,8 см, ТМЖП 0,8 см, ФВ 61% по Симпсону. МРТ-признаки некомпактного миокарда (рисунок 4) (критерии Jacquier и Petersen). При выполнении ЭхоКГ в динамике отмечалось снижение ФВ до 53%. В настоящее время находится на терапии лозартаном.

Отец пробанда (III-1), 47 лет. При проведении кардиологического скрининга данных за НМЛЖ нет.

Дедушка пробанда (II-6) отказался от клинико-инструментального обследования, его родная сестра (двоюродная бабушка пробанда) (II-8) длительное время наблюдалась с ХСН в связи с кардиомиопатией, умерла в возрасте 34 лет в связи с прогрессирующей сердечной недостаточностью.

Двоюродная тетя пробанда (III-7) умерла в возрасте 7 мес. — внезапная сердечная смерть.

Двоюродный дядя пробанда (III-5), 20 лет. Периодически отмечал жалобы на учащенное неритмичное сердцебиение. Однократно — синкопальное состояние. По данным ЭхоКГ КДР 5,8 см, ТМЖП 0,7 см, ФВ 37% по Симпсону, признаки некомпактного миокарда в апикальных сегментах ЛЖ (критерии Jenni). По данным МРТ сердца с контрастированием (рисунок 5) выявлен некомпактный миокард в средних сегментах и в апикальных сегментах (критерии Petersen). На текущий момент пациент находится на терапии сакубитрил + валсартан, бисопролол, спиронолактон.

Генетический анализ

Пробанду и всем родственникам первой степени родства был проведен молекулярно-генетический анализ. NGS было выполнено для пробанда (IV-1), ее сестры-близнеца (IV-2) и родителей (мамы III-2 и отца III-1) (рисунок 1 и таблица 1). В результате молекулярно-генетического тестирования было выявлено 3 ВНП с частотой минорного аллеля <0,1% (таблица 2).

Только однонуклеотидная замена в гене TPM1 имела семейную агрегацию — rs397516387 (GRCh38.p13::chr15:63062598, NM_001018005.2:c.725C>T, NP_001018005.1:p.Ala242Val). Валидация ВНП rs397516387 секвенированием по Сенгеру была выполнена для всех членов семьи (IV-1, IV-2, III-2, III-1, II-6, II-5, III-5, III-3, IV-3). ВНП был выявлен у пробанда (IV-1), ее сестры (IV-2), матери (III-2), дедушки (II-6) со стороны матери и двоюродного дяди пробанда (III-5). На основании актуальных критериев патогенности ВНП может быть классифицирован как вероятно-патогенный (PM1, PM2, PP1, PP3).

Обсуждение

TPM1 кодирует α-тропомиозин 1, миофиламент саркомера, который влияет как на стабилизацию тонких нитей, так и на взаимодействие между актином и миозином [7][14]. В исследовании England J, et al. [14] был проведен функциональный анализ, который показал, что TPM1 играет важную роль в кардиогенезе, и ВНП в этом гене могут вызывать широкий спектр пороков развития сердца. Ряд исследований выявил связь ВНП в гене TPM1 с НМЛЖ [15-21]. В 2013г была опубликована работа, в которой была продемонстрирована семья с тяжелым течением разных фенотипов кардиомиопатии (ДКМП и НМЛЖ) с патогенным вариантом в гене TPM1 [22]. В 2014г Tao Tian, et al. провели исследование 10 саркомерных генов на 57 неродственных пациентах с НМЛЖ [17]. Новый ВНП p.Ala242Val ранее был описан у мужчины 45 лет с диагнозом НМЛЖ, с отягощенным семейным анамнезом (младшая сестра умерла от ДКМП) и выраженной ХСН (ФВ 31%) [17].

В настоящей статье представлена семья с различными фенотипами НМЛЖ — изолированным и дилатационным. Ранее подобные клинические случаи были описаны в других работах [21-23]. Данный случай интересен тем, что изначально заболевание было диагностировано у ребенка, и только при каскадном семейном фенотипическом скрининге заболевание было выявлено у матери пробанда. При проведении генетического исследования выявлен ВНП в гене TPM1. В дальнейшем первично было проведено генетическое исследование родственников со стороны матери на наличие данного варианта. После выявления ВНП у III-5 удалось провести кардиологический скрининг и обнаружить прогрессирование НМЛЖ, при этом заболевание долгое время протекало бессимптомно и дебютировало с явлений сердечной недостаточности. Данная клиническая ситуация подчеркивает необходимость обследования родственников пациентов с кардиомиопатией с целью выявления заболевания на ранних стадиях.

Заключение

В настоящей работе представлено несколько поколений семьи с НМЛЖ и ВНП rs397516387 в гене TPM1, который привел к различным фенотипическим проявлениям заболевания. Начало генетического скрининга с больного пробанда, тщательный сбор семейного анамнеза и дальнейший подробный генетический скрининг родственников привел к выявлению ВНП rs397516387 еще у 4 членов семьи, что, в свою очередь, позволило провести дополнительное клинико-инструментальное обследование для подтверждения диагноза и назначить своевременную медикаментозную терапию.

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