Синдром Марфана, вызванный нонсенс-мутацией в гене фибриллина: клиническое применение ДНК-диагностики в хирургии аорты

Резюме

Молекулярно-генетические исследования в гене фибриллина могут стать определяющим фактором риска повторных вмешательств у пациентов с синдромом Марфана после операций на проксимальной аорте. Генетически предрасположенные гистологические изменения стенки аорты у пациентов с синдромом Марфана приводят к высокой частоте формирования аневризм или расслоения аорты. Необходимо учитывать, что после операции на восходящей аорте нередко возникает необходимость в дополнительных вмешательствах в связи с прогрессирующей патологией резидуальной аорты. В статье представлен пример успешного этапного хирургического лечения пациента с синдромом Марфана, расслоением аорты I типа по Дебейки и веретенообразной аневризмой брюшного отдела аорты. Больному первым этапом выполнено протезирование аортального клапана, восходящего отдела и полудуги аорты по методике Bentall-DeBono по поводу острого расслоения аорты А типа. Однако, несмотря на успешное хирургическое вмешательство с гемодинамической коррекцией I типа (пуском кровотока в истинный канал), пациенту потребовалось дальнейшее хирургическое лечение ввиду развития веретенообразной аневризмы брюшного отдела аорты. Представленный кли- нический пример показывает, что больные с синдромом Марфана требуют пожизненного кон- троля состояния аорты и ее ветвей, в том числе после успешного первичного хирургического вмешательства. Для данной категории больных характерно прогредиентное течение патологического процесса, поэтому нельзя недооценивать роль генетического исследования: расположение мутации и тип генетического повреждения позволяют адекватно ориентировать врача на этапе планирования вмешательства с целью достижения максимально радикального результата хирургического лечения.

Ключевые слова:синдром Марфана, расслоение и аневризма аорты, FBN1, ДНК-диагностика, протезирование восходящего отдела и дуги аорты, протезирование брюшного отдела аорты

Клин. и эксперимент. хир. Журн. им. акад. Б.В. Петровского. 2015. 2. С. 97-103.

Впоследние десятилетия благодаря совершенствованию хирургического лечения отмечаются снижение смертности и повышение длительности жизни пациентов с синдромом Марфана. Без хирургического лечения продолжительность жизни этих больных ограничена 30-40 годами [1].

Синдром Марфана (СМ) является наследственным аутосомно-доминантным заболеванием, характеризующимся генерализованным поражением соединительной ткани с высокой степенью клинического разнообразия, обусловленного дефектами синтеза фибрилина [2]. Распространенность СМ оценивается в 2-3 случая на 10 000 человек. Заболевание является полиорганным, но продолжительность жизни ограничивают прежде всего осложнения со стороны сердечно-сосудистой системы (аневризма или расслоение аорты и крупных артерий, нарушение ритма сердца, сердечная недостаточность вследствие прогрессирующей клапанной недостаточности). "Золотым стандартом" лечения аневризмы/расслоения аорты и клапанной недостаточности являются хирургические вмешательства [3]. При этом в европейских рекомендациях по диагностике и лечению заболеваний аорты (2014) пациентов с СМ и другими дисплазиями соединительной ткани выделяют в отдельную категорию больных, имеющих особенности при определении показаний к хирургическому вмешательству и хирургических рисков.

Известно, что после первичных вмешательств на проксимальных отделах аорты пациенты с СМ зачастую требуют дополнительных операций на дистальных отделах ввиду дальнейшего прогрессирования аневризматического процесса [4, 5]. Частота развития аневризм проксимальной, средней трети нисходящей грудной аорты (НГА) и аневризм брюшной аорты составляет 8,2; 4,1 и 3,1% соответственно. По данным Song и соавт., СМ наряду со значительным диаметром ложного канала в грудном отделе аорты является фактором риска развития аневризм дистальной аорты в отдаленном послеоперационном периоде [6].

Диагноз СМ ставится согласно Гентским критериям (2010), на основе комбинации больших и малых диагностических критериев (симптомов) в нескольких органах и системах [7]. Большие диагностические критерии включают патологию сердечно-сосудистой системы (аневризма аорты) и глаз (подвывих хрусталика), изменения скелета (длинные конечности, деформация позвоночни- ка и грудины). Выявление патогенных мутаций в гене фибриллина-1 (FBN1) также является большим диагностическим критерием. Для постановки диагноза достаточно одного большого и двух малых диагностических критериев.

Сбор семейного анамнеза и проведение ДНК- диагностики - необходимый этап в подтверждении диагноза СМ. До последнего времени в России не была разработана и внедрена молекулярно-генетическая диагностика СМ, что практически лишало врачей возможности использовать один из больших диагностических критериев.

Ниже представлен клинический пример ДНК- диагностики, медико-генетического консультирования и успешного хирургического лечения пациента с СМ, расслоением аорты I типа по Дебейки и веретенообразной аневризмой брюшного отдела аорты.

Клиническое наблюдение

Пациент Х., 36 лет, поступил в РНЦХ на обследование и хирургическое лечение с жалобами на сердцебиение, одышку при ходьбе, периодически появляющиеся боли, ощущение пульсации и жжения в животе.

При осмотре отмечается характерный для синдрома Марфана фенотип: астенического телосложения, долихостеномелия (рост - 185 см, размах рук (РР) - 205 см, соотношение Рост/РР - 0,9), снижение соотношения размера верхнего сегмента туловища к нижнему (рис. 1А), арахнодактилия пальцев кистей и стоп, положительный симптом большого пальца и запястья (рис. 1Б), кожа гиперэластична (рис. 1В), характерные стрии на плечах (рис. 1Г), несколько "папиросных" рубцов, послеоперационные швы с расхождением по типу "рыбьего рта", ограниченное разгибание в локтевых суставах (угол <170°). Искривление позвоночника (сколиоз грудного и поясничного отделов), крыло- видные лопатки (рис. 1Д), деформирующие контрактуры стоп (внутриутробные) (рис. 1Е). Гипотрофия мышц спины, нижних конечностей и лицевой мускулатуры. Лицевая асимметрия, микрогнатия, нёбо высокое, неправильный рост зубов (рис. 1Ж).

Рис. 1. Внешний вид пациента с синдромом Марфана: А - астеничес- кого телосложения, долихостеномилия [рост - 185 см, размах рук (РР) - 205 см, индекс со- отношение Рост/РР=0,9], снижение соотношения размера верхнего сег- мента туловища к ниж- нему. Несколько "па- пиросных" рубцов, по- слеоперационные швы с расхождением по типу "рыбьего рта", ограни- ченное разгибание в локтевых суставах (угол <170°). Лицевая асимметрия, микро- гнатия; Б - арахнодакти- лия пальцев кистей и стоп, положительный симптом большого пальца; В - кожа гиперэластична; Г - характерные стрии на плечах; Д - искривле- ние позвоночника (сколиоз грудного и поясничного отделов), крыловидные лопатки; Е - лицевая асимметрия, микрогнатия, нёбо высокое, неправильный рост зубов

В семейном анамнезе: родители страдают гипертонией, сестра здорова, случаев внезапной смерти и разрывов сосудов не отмечают.

Из анамнеза жизни и заболевания. С 7-летнего возраста страдает миопией высокой степени (-12D), выявлен подвывих хрусталика. С детства выявлены сколиоз грудного и поясничного отделов позвоночника. В 19 лет перенес операцию по замене хрусталика последовательно на оба глаза, в 25 лет - операцию по поводу отслойки сетчатки, после чего появились выраженное косоглазие левого глаза и резкое снижение остроты зрения, амблиопия левого глаза.

В 34 года после сильного психоэмоционального стресса внезапно развился приступ "кинжальной" боли от плеч до паха, госпитализирован в стационар по месту жительства, где при обследовании выявлено расслоение аорты I типа по Дебейки, острая стадия. По данным эхокардиографии определяются аортальная недостаточность III степени, пролапс митрального и трикуспидального клапанов с регургитацией, дефект межпредсердной перегородки. В хирургическом стационаре по месту жительства пациенту выполнены протезирование аортального клапана, восходящего отдела аорты по методике Bentall-DeBono клапансодержащим кондуитом MedEng-2-27 и полудуги аорты, протезирование митрального клапана ATS-Medical-31 с сохранением задней створки митрального кла- пана, ушивание дефекта межпредсердной перегородки. Послеоперационный период протекал с явлениями умеренной энцефалопатии. Из анамнеза также известно, что 2 года спустя в результате бытовой травмы (падения навзничь) пациент получил закрытую черепно-мозговую травму, по поводу которой дважды была проведена трепанация черепа с удалением гематомы правой теменной области. В том же году (в возрасте 36 лет) возник приступ затруднения дыхания, сердцебиения с падением артериального давления, был госпитализирован по месту жительства. При эхокардиографии значимых изменений функции клапанов не выявлено. Сократимость миокарда не нарушена, камеры сердца не увеличены.

Во время настоящей госпитализации в отделение хирургии аорты и ее ветвей ФГБНУ "РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского" была выполнена мультиспиральная компьютерная томограмма (МСКТ) сердца и сосудов. От уровня дистального края протеза отмечается контрастирование двойного канала на протяжении всей аорты с переходом на устье левой общей подвздошной артерии (ОПА) и до бифуркации правой ОПА. Также расслоение распространяется на брахиоцефальный ствол, который в диаметре достигает 20 мм. Диаметр НГА в проксимальной части равен 29 мм, на уровне ножек диафрагмы - 34 мм. Чревный ствол, верхняя брыжеечная и правая почечная артерии контрастируются от истинного канала. Визуализируются две левые почечные артерии: ствол левой почечной контрастируется от двух каналов, аберрантная нижнеполюсная артерия - от ложного канала. На уровне устья верхней брыжеечной артерии визуализируется мелкая фенестрация. Диаметр брюшной аорты в проксимальном отделе - 35 мм, на уровне устьев почечных артерий - 27 мм. В дистальном отделе диаметр аорты достигает 63 мм, ве- ретенообразная аневризма протяженностью 80 мм с распространением на левую ОПА. По сравнению с данным компьютерной томографии отмечается отрицательная динамика: увеличение диаметра аневризмы на 35 мм за 2 года (рис. 2).

Учитывая наличие двух больших диагностических критериев (аневризма аорты и подвывих хрусталика), у пациента Х. на основании Гентских критериев (2010) был поставлен диагноз СМ. С целью подтверждения диагноза и последующего ме- дико-генетического консультирования семьи был выполнен поиск мутаций в гене FBN1. Так как после хирургического лечения пациентам СМ показано пожизненное применение антикоагулянтов, методом аллель-специфической полимеразной цепной реакции (ПЦР) выполнен анализ чувствительности к варфарину.

Анализ полной кодирующей последовательности гена FBN1 и прилегающих интронных областей был выполнен путем секвенирования фрагментных библиотек на платформе Ion Torrent (Life Technologies, США). Все выявленные при секвенировании нового поколения (NGS) замены были подтверждены прямым секвенированием по Сен- геру. Была выявлена нонсенс-мутация p.R2776* в 66-м экзоне гена FBN1. Иными словами, диагноз СМ у пробанда был подтвержден (рис. 3). У клинически здоровых родителей пробанда мутация не обнаружена, что доказывает ее происхождение de novo.

Рис. 3. Фрагмент прямого секвенирования по Сенгеру последовательности66 экзона гена FBN1. Стрелкой отмечена мутация p.R2776* в гетерозиготном состоянии, обнаруженная у пациента X

Окончательный диагноз

Синдром Марфана. Расслоение аорты I типа по Дебейки, хроническая стадия. Аневризма инфраренального отдела брюшной аорты. Состояние после протезирования аортального клапана, восходящего отдела аорты по методике Bentall-DeBono клапансодержащим кондуитом MedEng-2-27 и полудуги аорты, протезирование митрального клапана ATS-Medical-31 с сохранением задней створкимитрального клапана, ушивание дефекта межпредсердной перегородки. Менингоцеле на уровне S1-S5. Артифакия, дистрофия сетчатки обоих глаз. Сходящееся косоглазие, амблиопия OS.

14 февраля 2012 г. в РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского была выполнена операция: резекция аневризмы инфраренального отдела аорты. Тромбэктомия. Бифуркационное аортообщеподвздошное протезирование.

Протокол операции. Полная продольная срединная лапаротомия. Кишечник мобилизован, отведен вправо. Вскрыт задний листок брюшины. Инфраренальный отдел аорты с максимальным диаметром 8 см, шейка аневризмы 1,5 см длиной. Правая и левая ОПА расширены до 2,5 см. Просвет аорты вскрыт дистальнее почечных артерии и до бифуркации. Определяется расслоение аорты на всем протяжении, истинный канал прослеживается по правой боковой поверхности аорты. Дистально расслоение переходит на правую ОПА. Прошиты 5 пар поясничных артерий. Произведена клиновидная резекция интимы на уровне проксимального анастомоза. Сформирован проксимальный анастомоз между аортой и синтетическим бифуркационным протезом 24×12×12 мм. Далее сформированы дистальные анастомозы между браншами бифуркационного протеза и общими подвздошными артериями соответственно по типу "конец в конец" с поочередным пуском кровотока по нижним конечностям. Стандартное окончание операции. Ишемия левой нижней конечности - 33 мин. Ишемия правой нижней конечности - 40 мин. Крово- потеря - 800 мл.

Ранний послеоперационный период протекал без осложнений. На 7-е сутки после операции на фоне гипокоагуляции развилась картина внутрибрюшного кровотечения, больной экстренно оперирован: выполнены релапаротомия, ревизия, санация брюшной полости и забрюшинного пространства. Интраоперационно отмечалась диффузная кровоточивость тканей. В дальнейшем течение послеоперационного периода гладкое. Выписан в удовлетворительном состоянии с рекомендациями планового ЭхоКГ 2 раза в год, МСКТ аорты, УЗИ органов брюшной полости и брюшной аорты 1 раз в год. С целью подбора индивидуальной (генетически) дозы варфарина была проведена ДНК- диагностика. Были также выявлены пониженная чувствительность к варфарину по гену VKORC1:G/G и снижение метаболизма лекарственных препаратов за счет снижение работы цитохромов CYP2C9*2, CYP4F2. Послеоперационный подбор дозы варфарина пациенту Х. осуществлялся с помощью программы Warfarindosing.org (с учетом рекомендаций FDA), расчетная нагрузочная доза - 7,7 мг/день. Для оптимального набора международного нормализованного отношения (МНО), учитывая медленный метаболизм лекарственных средств, в течение первых 2 дней расчетная доза увеличилась на 50% и составила 11,5 мг/день. При оптимальном МНО (2,8) терапевтическая доза составила 6,2 мг/день.

Обсуждение

Подавляющее большинство больных (до 93%) с классическим вариантом СМ имеют мутации в гене FBN1 [8]. Ген FBN1 кодирует белок фибриллин-1, и ведущая роль в патогенезе СМ связана с его повреждением. Ген FBN1 расположен в локусе 15q21.1, занимает участок геномной ДНК длиной 200 kb, содержит 65 экзонов и кодирует белок фибриллин-1 [9]. На сегодняшний день в международных базах данных зарегистрированы около 1500 мутаций в гене FBN1 у пациентов с СМ и целом ряде других родственных заболеваний [10].

Выявленная у больного Х. нонсенс-мутация p.R2776* в гене FBN1 приводит к появлению стоп-кодона. Поскольку стоп-кодон возникает в последнем 66-м экзоне гена, эта мутация не приводит к деградации мутантного транскрипта через систему контроля выбраковки мРНК, содержащих преждевременный стоп-кодон (Nonsense-mediated RNA decay mechanism, NMD) [11], а приводит к синтезу укороченного белка фибриллина-1 в его С-концевой области. Функциональные свойства этой мутации были изучены в экспериментальном исследовании [12]. Было показано, что эта мутация приводит как к нарушению экскреции белка фибриллина-1 из клетки в межклеточное пространство, так и к преждевременному слипанию незрелых фибриновых мономеров [11]. Она ведет себя как доминант-негативная мутация, т.е. нарушает работу не только мутантного, но и нормального белка, синтезирующегося с неизмененного аллеля. По всей видимости, этим объясняется необычно тяжелое течение заболевания у обследованного пробанда (трижды оперирован офтальмологом, дважды кардиохирургом, нуждался в коррекции и реабилитации по скелетным дисплазиям), выраженная мультисистемность поражения (наличие практически всех больших и малых диагностических симптомов).

Фибриллины являются основным компонентом соединительной ткани. Они входят в состав микрофибриллярных протеинов, формирующих основу эластина. Эластиновые волокна составляют значительную часть массы сухого вещества многих органов, в частности 30-60% сухого вещества аорты. Дезорганизация эластиновых волокон может вызывать как основные структурные нарушения тканей сосудов и клапанов, так и снижение адаптации к гемодинамическому стрессу и, возможно, предрасполагать к развитию вторичного повреждения [8].

Тип генетического повреждения в гене фибриллина может иметь важное прогностическое зна- чение при оценке риска повторных вмешательств у пациентов с СМ после операций на проксимальной аорте.

В тактике хирургического лечения пациентов с синдромом Марфана также существует ряд важных аспектов. В первую очередь следует отметить, что "золотым стандартом" хирургического лечения патологии проксимальной аорты у пациентов с СМ явля- ется операция Bentall-DeBono. Крайне нежелательно сохранять корень аорты (например, раздельное протезирование аортального клапана и восходящей аорты) ввиду очевидного дальнейшего увеличения его диаметра и необходимости повторных реконструкций с высокими периоперационными рисками осложне- ний и летальности. Что касается клапаносберегающих вмешательств (операция David), в настоящее время мнения авторов расходятся, ряд из них указывает на сопоставимые отдаленные результаты операции David и Bentall-DeBono [13].

Другим вопросом при расслоении аорты I типа является гемодинамическая коррекция. Известно, что коррекция II типа (с пуском кровотока в оба канала) нежелательна, так как она способствует сохранению кровотока в ложном канале, что в свою очередь приводит к увеличению диаметра дистальных отделов аорты [14, 15]. По данным Fattouch, синдром Марфана наряду с сохраненным кровотоком в ложном канале и диаметром НГА 4,5 см и более является предиктором дополнительных вмешательств на дистальных сегментах аорты [16]. Однако даже коррекция I типа не гарантирует развития тромбоза ложного канала и свободы от даль- нейших этапных вмешательств. Поэтому необходимо пристальное наблюдение за пациентами в послеоперационном периоде с регулярными обследованиями и оценкой динамики состояния аорты.

Необходимо помнить, что отсутствие отягощенного семейного анамнеза не исключает наследственной причины заболевания. До одной трети вновь выявленных пациентов СМ имеют здоровых родителей, и, следовательно, их состояние обусловлено результатом мутаций de novo, как в нашем наблюдении. Риск для родной сестры общепопуляционный, так как патогенной замены не обнаружено. Пациент планирует создать семью и при планировании деторождения ему, учитывая проведенные исследования, следует рекомендовать проведение предимплатационной или пренатальной диагностики.

Заключение

В данном клиническом наблюдении представ- лен пример работы мультидисциплинарной команды (кардиохирурги, кардиологи, генетики, не- врологи, трансфузиологи) при лечении пациентов с наследственной патологией соединительной ткани, расслоением аорты I типа и развитием аневризмы брюшного отдела аорты в отдаленном послеоперационном периоде. Несмотря на успешное первичное хирургическое вмешательство на проксимальной аорте с пуском кровотока в истинный канал, больному потребовалось хирургическое вмешательство ввиду развития аневризмы брюшного отдела аорты. Не исключено также дальнейшее увеличение нативной грудной аорты, что требует пожизненного регулярного обследования данного пациента с тщательной оценкой состояния аорты.

Разработка и внедрение в практическую работу хирургического отделения молекулярно-генетических исследований для больных с патологией аорты и ее ветвей позволяет проводить дифференциальную диа- гностику заболеваний соединительной ткани в соответствии с международными рекомендациями. Важно помнить, что отсутствие отягощенного семейного анамнеза не исключает наследственного характера заболевания. Множественные проявления синдрома обусловливают необходимость лечения и наблюдения в многопрофильных специализированных центрах, тогда есть вероятность увеличения средней продолжительности жизни пациентов от 32 до 60 лет и более. Верификация генетической причины заболевания у пробанда позволяет провести подтверждающую, раннюю и пресимптоматическую диагностику заболевания (в том числе пренатальную, по запросу семьи) у всех родственников, доступных для обследования. Своевременное выявление носителей мутаций даже в случае мало- и асимптомных вариантов течения позволит проводить своевременную первичную профилактику острого разрыва или расслоение аорты.

Генетическое исследование является одним из ключевых моментов обследования больных с аневризмами и расслоением аорты, так как наличие дисплазии соединительной ткани (в частности СМ) оказывает влияние на тактику лечения, объем и радикальность хирургического вмешательства. Результаты молекулярно-генетических исследований используются в практической работе специализированных кардиологических и кардиохирургических центров и отделений при оценке риска внезапной смерти и назначении геноспецифической терапии.

Литература

1. Pyeritz R.E., McKusick V.A. The Marfan syndrome: diagnosis and management // N. Engl. J. Med. 1979. Vol. 300. Р. 772-777.

2. ORPHANET/www.orpha.net.

3. Erbel R., Aboyans V., Boileau C. et al.2014 ESC Guidelines on the diagnosis and treatment of aortic diseases // Eur. Heart J. 2014. Vol. 35 (41). Р. 2873-2926.

4. Carrel T., Beyeler L., Schnyder A., Zurmuhle P. et al. Reoperations and late adverse outcome in Marfan patients following cardiovascular surgery // Eur. J. Cariothorac. Surg. 2004. Vol. 25. Р. 671-675.

5. Van der Velde E.T., Vriend J.W.J., Mannens M.M.A.M., Uiterwaal C.S.P.M et al. CONCOR, an initiative towards a national registry and DNA-bank of patients with congenital heart disease in the Netherlands: rationale, design, and first results // Eur. J. Epidemiol. 2005. Vol. 20. Р. 549-57.

6. Bernhardt A.M.J, Treede H., Rybczynski M. et al. David-operation vs. Bentall-procedure in patients with Marfans syndrome // Thorac. Сardiovasc. Surg. 2010. Vol. 58. Р. V104.

7. Loeys B.L., Dietz H.C., Braverman A.C. et al. The revised Ghent nosology for the Marfan syndrome // J. Med. Genet. 2010. Vol. 47. Р. 476-485.

8. Dietz H.C., Pyeritz R.E. OMMBID.

9. Olivieri J., Smaldone S., Ramirez F. Fibrillin assemblies: extracellular determinants of tissue formation and fibrosis // Fibrogen. Tissue Repair. 2010; Vol. 3: 24.

10. Marfan Universal Database: www.umd.be.

11. Inаcio A., Silva A.L., Pinto J., Ji X., Morgado A., Almeida F., Faustino P., Lavinha J., Liebhaber S.A., Romao L. Nonsense mutations in close proximity to the initiation codon fail to trigger full nonsense-mediated mRNA decay // J. Biol. Chem. 2004. Vol. 279 (31). Р. 32170-32180.

12. Jensen S.A., Aspinall G., Handford Р.A. C-terminal propeptide is required for fibrillin-1 secretion and blocks premature assembly through linkage to domains cbEGF41-43 // PNAS. 2014. Vol. 111, N 28. Р. 10155-10160.

13. Bernhardt A.M.J., Treede H., Rybczynski M., et al. David-operation vs. Bentall-procedure in patients with Marfans syndrome // Thorac Cardiovasc Surg. 2010. Vol. 58: V104.

14. Kimura N., Tanaka M., Adachi H., et al. Influence of Patent False Lumen on Secondary Dilation of the Distal Aorta Following Surgery for Acute Type A Aortic Dissection. Advances in Understanding Aortic Diseases. 2009. 197.

15. Белов Ю.В., Чарчян Э.Р., Ховрин В.В., Федулова С.В. Принципы гемодинамической коррекции при расслоении аорты I типа // Кардиология и сердеч.-сосуд. хир. 2009. No 3 (2). С. 40-44.

16. Kh. Fattouch, R. Sampognaro, E. Navarra, et al. Long-term results after repair of type A acute aortic dissection according to false lumen patency // Ann. Thorac. Surg. 2009. Vol. 88. Р. 1244- 1250.