Недостаточность дигидрофолатредуктазы
Недоста́точность дигидрофолатредуктаз́ы (недоста́точность ДГФР, дефици́т дигидрофолатредукта́зы) — редкое расстройство фолатного метаболизма, наследуемое по аутосомно-рецессивному типу. Расстройство возникает вследствие мутаций гена DHFR, кодирующего соответствующий фермент. При заболевании у пациента может отмечаться мегалобластная анемия и церебральная фолатная недостаточность, может наблюдаться ряд неврологических симптомов различной степени тяжести[1][2]. Диагностика основывается на сочетании клинической картины, лабораторных данных и генетического тестирования. У пациентов выявляют сниженные концентрации активных форм фолатов в плазме и спинномозговой жидкости, мегалобластную анемию. Подтверждение диагноза осуществляется с помощью молекулярно-генетического анализа гена DHFR для выявления патогенных мутаций. Лечение направлено на компенсацию дефицита активных форм фолатов и контроль неврологических проявлений. Основным препаратом является фолиновая кислота[2][3].
История
Недостаточность дигидрофолатредуктазы была впервые описана в 2011 году независимо двумя группами исследователей[3][1].
В 2011 году были зарегистрированы три случая заболевания у пациентов европейского происхождения с двумя различными патогенными вариантами гена DHFR[1], а в отдельном исследовании были описаны три брата и сестры британско-пакистанского происхождения с этим заболеванием[3]. В 2017 году был выявлен единичный случай у пациента из Германии[4]. В 2022 году сообщили ещё о трёх случаях у лиц голландского происхождения с гомозиготными вариантами гена DHFR[2], а в 2025 году — о двух сибсах китайского происхождения с компаунд-гетерозиготными вариантами этого гена[5].
Этиология
Недостаточность дигидрофолатредуктазы наследуется по аутосомно-рецессивному типу[1] и обусловлена мутациями гена DHFR, кодирующего одноимённый фермент. Ген DHFR расположен на длинном плече хромосомы 5 (5q14.1) и состоит из 6 экзонов и 5 интронов[6]. В геноме человека также присутствуют процессированные псевдогены DHFR, лишённые интронов и локализованные на других хромосомах (в частности, 2, 3, 6 и 18)[7]. Экспрессия мРНК DHFR обнаруживается в различных тканях организма, однако уровень экспрессии белка и его функциональная активность могут варьировать в зависимости от ткани[8].
У пациентов выявляются как гомозиготные, так и компаунд-гетерозиготные варианты гена DHFR, локализованные в различных экзонах. Описанные мутации преимущественно представлены миссенс-вариантами, приводящими к замене аминокислот и нарушению структуры белка. Согласно рекомендациям Американского колледжа медицинской генетики и геномики, такие варианты классифицируются как патогенные или вероятно патогенные[3][1][2][5].
К числу описанных мутаций относятся, например: c.61G>A (p.Gly21Arg)[2], c.458A>T (p.Asp153Val)[1], c.238C>T (p.Leu80Phe)[3], c.335T>G (p.Met112Arg)[4], а также компаунд-гетерозиготные варианты c.77C>T (p.Gly18Val) и c.53G>T (p.Pro26Leu)[5].
Патогенез
Дигидрофолатредуктаза катализирует восстановление дигидрофолата до тетрагидрофолата, а также участвует в превращении фолиевой кислоты в активные формы фолатов. Тетрагидрофолат является ключевым коферментом в реакциях одноуглеродного обмена и необходим для синтеза пуринов, тимидинов и ряда аминокислот, что делает его критически важным для синтеза ДНК, клеточной пролиферации и роста тканей. При дефиците дигидрофолатредуктазы нарушается образование тетрагидрофолата, что приводит к угнетению синтеза ДНК в быстро делящихся клетках, прежде всего в костном мозге. Это обуславливает развитие мегалобластного типа кроветворения и формирование мегалобластной анемии[9].
Дополнительно недостаточность дигидрофолатредуктазы нарушает восстановление тетрагидробиоптерина из дигидробиоптерина. Тетрагидробиоптерин является важным кофактором в синтезе нейромедиаторов (включая дофамин и серотонин) и участвует в метаболизме фенилаланина. Его недостаток приводит к нарушению нейромедиаторного обмена и ассоциирован с развитием неврологических симптомов, включая судороги и задержку психомоторного развития[2]. На молекулярном уровне патогенные варианты гена DHFR приводят к различным нарушениям структуры и функции фермента:
| Вариант | Расположение | Влияние на экспрессию и функцию белка |
|---|---|---|
| Гомозиготный вариант
c.238C>T;p.Leu80Phe[3] |
Экзон 3[3] | Замена лейцина на фенилаланин изменяет пространственное положение критически важного остатка лизина (в позиции 55), что приводит к возникновению стерических препятствий и нарушению конформации белка, вследствие чего нарушается связывание кофактора[3]. |
| Компаунд-гетерозиготный вариант
c.77C>T;p.Gly18Val и c.53G>T;p.Pro26Leu[5] |
Оба расположены в области активного центра на N-конце[5] | Замена глицина на валин в позиции 18 изменяет торсионные углы белка, что отрицательно влияет на его термодинамическую стабильность. В результате наблюдается снижение экспрессии и активности белка. Кроме того, валин имеет больший объём, чем глицин, что изменяет форму кармана для связывания субстрата с НАДФН[5].
Замена пролина на лейцин в позиции 26 изменяет торсионные углы белка, снижая его термодинамическую стабильность. Это приводит к уменьшению экспрессии и активности белка. Дополнительно данный вариант нарушает сворачивание домена петли Met20, что может влиять на функциональную конфигурацию белка[5]. |
| Гомозиготный вариант
c.61G>A;p.Gly21Arg[2] |
Активный сайт на N-конце[2] | Глицин в позиции 21, находящийся в кармане связывания субстрата НАДФН, заменяется на высокополярный и более крупный аргинин. Эта замена существенно снижает способность НАДФН связываться в активном центре, что уменьшает каталитическую эффективность и, возможно, термодинамическую стабильность белка. В экспериментах наблюдалось полное отсутствие активности дигидрофолатредуктазы[2][5]. |
| Гомозиготный вариант
c.458A>T;p.Asp153Val[1] |
Экзон 5[1] | Аспарагин в позиции 153 обычно стабилизирует петлю «F—G» с помощью водородной связи. Замена этого остатка нарушает структуру и динамику петель «F—G» и «Met20», которые критически важны для катализа, что приводит к снижению каталитической эффективности и уменьшению стабильности белка[1]. |
Эпидемиология
Недостаточность дигидрофолатредуктазы считается крайне редким генетическим заболеванием. По состоянию на 2025 г. в научной литературе описано менее 20 молекулярно подтверждённых случаев в мире[5].
Диагностика
Клиническая картина
Клинические проявления недостаточности дигидрофолатредуктазы характеризуются значительной вариабельностью — от бессимптомного течения до тяжёлых гематологических и неврологических нарушений. У части пациентов отмечается мегалобластная анемия, у других преобладают неврологические симптомы, при этом выраженность проявлений может существенно различаться[5].
Гематологические проявления
Наиболее типичным гематологическим признаком является мегалобластная анемия. Также описаны макроцитоз (в том числе без анемии), панцитопения, тромбоцитопения и лейкопения. В мазке периферической крови могут выявляться макроциты, микроциты и гиперсегментированные нейтрофилы[2][3][5]. У ряда пациентов отмечается снижение уровня фолатов в эритроцитах при нормальной концентрации сывороточного фолата[1][2]. Характерно также снижение или отсутствие 5-метилтетрагидрофолата в спинномозговой жидкости (церебральная фолатная недостаточность) и повышение концентрации лактатдегидрогеназы в сыворотке крови[1][2].
Изменения костного мозга
Исследование костного мозга выявляет признаки мегалобластного кроветворения. Описаны нарушения эритропоэза с наличием мегалобластов, гигантских форм клеток миелоидного ряда, а также признаков дефекта дифференцировки клеток. В отдельных случаях отмечается снижение количества мегакариоцитов и выраженные нарушения созревания клеток крови[3][1][2].
Неврологические проявления
Неврологические нарушения включают судорожный синдром и эпилепсию, а также задержку психомоторного развития различной степени выраженности. Возможны микроцефалия, центральная гипотония, нарушения координации и когнитивные расстройства[3][1][4].
По данным нейровизуализации описаны гипоплазия червя мозжечка, атрофия головного мозга, истончение мозолистого тела, задержка миелинизации, расширение желудочков и увеличение объёма спинномозговой жидкости. В отдельных случаях выявляются кальцификаты в ткани мозга и другие признаки повреждения центральной нервной системы[3][4].
Инфекционные и иммунологические проявления
У пациентов с недостаточностью дигидрофолатредуктазы часто отмечается повышенная восприимчивость к инфекциям, преимущественно дыхательных путей. Описаны рецидивирующие инфекции нижних дыхательных путей, включая бронхопневмонию и тяжёлые оппортунистические инфекции, в частности вызванные Pneumocystis jirovecii. В отдельных случаях инфекции протекают тяжело, с развитием дыхательной недостаточности и могут приводить к летальному исходу в раннем возрасте[3][2][5].
Иммунологические нарушения варьируют: у некоторых пациентов выявляется снижение уровней иммуноглобулинов (например, IgA и IgM), тогда как основные показатели клеточного иммунитета (абсолютное число лимфоцитов, соотношение CD4/CD8, пролиферативная активность лимфоцитов) могут оставаться в пределах нормы. Также описаны отдельные случаи герпетических инфекций слизистых оболочек[2][5].
Желудочно-кишечные и общие проявления
Со стороны желудочно-кишечного тракта и общего состояния наиболее часто отмечается гепатомегалия, иногда в сочетании с гепатоспленомегалией и увеличением лимфатических узлов. У пациентов могут наблюдаться снижение аппетита, рвота, диарея и недостаточная прибавка массы тела (задержка физического развития). Также часто присутствуют неспецифические симптомы, такие как бледность кожных покровов, лихорадка и признаки общей интоксикации. В тяжёлых случаях возможно выраженное истощение, нарушение питания, требующее специализированной поддержки (например, энтерального питания через гастростому)[3][2][5].
Кардиореспираторные проявления
Кардиореспираторные нарушения часто связаны как с основным заболеванием, так и с инфекционными осложнениями. У пациентов могут развиваться одышка, тахипноэ и дыхательная недостаточность, особенно на фоне пневмоний. Описаны случаи тяжёлой дыхательной недостаточности в раннем возрасте, в том числе с летальным исходом. У некоторых пациентов выявлялась лёгочная гипертензия, а также эпизоды цианоза, сопровождающиеся снижением насыщения крови кислородом. В редких случаях описаны врождённые пороки сердца, включая дефекты перегородок[2][5].
Офтальмологические и сенсорные проявления
Офтальмологические нарушения встречаются реже, однако могут включать эпизоды ухудшения зрения, иногда ассоциированные с нарушениями сознания или судорожной активностью. У отдельных пациентов наблюдаются патологические движения глаз (например, во сне или при приступах). Патоморфологические исследования выявляли изменения со стороны центральной нервной системы, затрагивающие зрительные пути, включая глиоз перивентрикулярного белого вещества и возможную атрофию зрительного нерва, что может лежать в основе зрительных нарушений[3][1].
Лабораторные исследования
В общем анализе крови выявляются признаки мегалобластной анемии, включая макроцитоз, а также возможны панцитопения, тромбоцитопения и лейкопения. В мазке периферической крови могут определяться макроциты, микроциты и гиперсегментированные нейтрофилы[1][2][5].
Биохимическое исследование включает оценку обмена фолатов. Характерно снижение концентрации фолатов в эритроцитах при нормальной концентрации сывороточного фолата. Важным диагностическим признаком является снижение или отсутствие 5-метилтетрагидрофолата в спинномозговой жидкости[1][2]. Для детального анализа профиля фолатов в крови и ликворе применяются методы жидкостной хроматографии в сочетании с тандемной масс-спектрометрией[3]. Дополнительно может проводиться исследование метаболитов нейромедиаторов и соединений, связанных с тетрагидробиоптерином, с целью выявления сопутствующих нарушений моноаминового обмена[3].
Оценка ферментативной активности дигидрофолатредуктазы возможна в культурах клеток (например, лимфобластоидных), где определяется способность фермента катализировать превращение дигидрофолата в тетрагидрофолат — у пациентов выявляется снижение активности фермента[1][3].
Молекулярно-генетическая диагностика является ключевой и включает выявление патогенных вариантов гена DHFR с помощью секвенирования (в том числе секвенирования всего экзома). У пациентов могут обнаруживаться как гомозиготные, так и компаунд-гетерозиготные варианты. В семьях с родственным браком могут применяться методы картирования гомозиготных участков генома. Также используются методы анализа экспрессии гена, такие как полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией и иммуноблоттинг[1][3].
Инструментальные исследования
Инструментальные методы направлены преимущественно на оценку поражения центральной нервной системы. При нейровизуализации (магнитно-резонансной томографии головного мозга) могут выявляться различные структурные изменения, включая гипоплазию червя мозжечка, атрофию головного мозга, истончение мозолистого тела, задержку миелинизации, расширение желудочков и увеличение объёма спинномозговой жидкости. Также описаны кальцификаты в веществе мозга и признаки диффузного повреждения белого вещества, включая глиоз[3][1][4].
Дифференциальная диагностика
Недостаточность дигидрофолатредуктазы по клинической картине очень похожа на другие формы мегалобластной анемии, поэтому важно исключить:
- дефицит витамина B12;
- дефицит фолатов;
- тиамин-зависимую мегалобластную анемию;
- наследственные нарушения метаболизма кобаламина;
- другие наследственные нарушения метаболизма фолатов[10].
Лечение
Лечение недостаточности дигидрофолатредуктазы направлено на компенсацию дефицита активных форм фолатов и контроль неврологических и инфекционных осложнений. Основным препаратом является фолиновая кислота (5-формилтетрагидрофолат), способная обходить блок фермента дигидрофолатредуктазы и обеспечивать синтез необходимых метаболитов для ДНК и клеточного деления. Применение фолиновой кислоты позволяет нормализовать концентрацию 5‑метилтетрагидрофолата в спинномозговой жидкости, улучшить гематологические показатели, уменьшить выраженность мегалобластной анемии и снизить частоту судорог[2].
Для контроля судорог применяются стандартные противосудорожные препараты. В ряде случаев фенобарбитал обеспечивал временный контроль приступов, но у некоторых пациентов судороги возобновлялись, требуя дополнительного назначения фолиновой кислоты и других противосудорожных средств. Сообщалось о младенцах с генерализованными и фокальными судорогами, которые не отвечали на фенитоин, бензодиазепины и пиридоксин, но достигли частичного контроля с помощью комбинации фенобарбитала и леветирацетама[3][5].
Прогноз
Прогноз при недостаточности дигидрофолатредуктазы во многом зависит от раннего выявления и своевременного начала терапии. Сообщается, что пациенты, у которых заболевание диагностировано на ранних этапах развития и которым своевременно назначают терапию, демонстрируют улучшение гематологических показателей, снижение частоты судорог и частичное улучшение неврологического статуса. Однако у некоторых пациентов, особенно при тяжёлых формах болезни или сопутствующих инфекциях, неврологические нарушения могут сохраняться, а течение заболевания оставаться тяжёлым[5].
Диспансерное наблюдение
Пациенты с подтверждённой недостаточностью дигидрофолатредуктазы должны находиться под наблюдением специализированной мультидисциплинарной команды, которая может включать генетика, педиатра/терапевта, гематолога и невролога[5].
Профилактика
Специфических мер профилактики недостаточности дигидрофолатредуктазы не разработано. Для семей с документированным дефицитом дигидрофолатредуктазы у одного из членов рекомендуется генетическое консультирование и пренатальный скрининг[5].
Ссылки
- OMIM 613839 — описание в каталоге OMIM