Синдром альпорта

25.12.2010
Синдром Альпорта
Историческая справка:
Первое упоминание патологии, известной как синдром Альпорта, принадлежит L. Guthrie, который в 1902 г. описал семью с гематурией в нескольких поколениях .
A. Hurst в 1915 г. в этой же семье наблюдал развитие уремии. В 1927 г. A. Alport, описывая глухоту у нескольких родственников с гематурией, отметил, что у мужчин уремия развивалась раньше, чем у женщин.
В 1972 г. выявлено неравномерное расширение и расслоение плотной пластинки гломерулярных базальных мембран при синдроме Альпорта, выраженность которых коррелировала с возрастом и полом, определяя прогрессирование болезни.
В 70-е годы М.С. Игнатовой и В.В. Фокеевой на основе наблюдения за 200 детьми высказывалась гипотеза о важнейшей роли в развитии наследственного нефрита патологии соединительной ткани, в качестве критерия состояния гломерулярных базальных мембран исследовалась экскреция гидроксилизингликозидов.

25.12.2010
Синдром Альпорта
Генетика:
Гены: Col IV AIII Col IV AIV Col IV AV Col IV AVI
Расположение хромосомы:
Col IV AIII, AIV локализуется на 2 хромосоме человека в позиции q35-37
Col IV AV локализуется в Х-хромосоме в позиции q22-23
Наследственность:
Cиндром Альпорта наследуется по сцепленному с Х-хромосомой
доминантному или рецессивному типу - III тип, или аутосомно-доминантному,
или аутосомно-рецессивному типу - I и II тип
Тип клеток, место экспрессии:
Базальная гломерулярная мембрана. Это бесклеточный матрикс толщиной в 300-500 нм, который представляет собой структурную опору для капиллярной стенки. Ее главными компонентами являются коллаген IV типа, протеогликаны, ламинин и нидоген. Коллаген плода с возрастом заменяется коллагеном взрослых. В случаях мутации происходит искажение структуры базальной мембраны гломерул у больных синдромом Альпорта, что ведет к появлению гематурии, как признака почечной патологии, а гематурия является причиной легкой протеинурии.

25.12.2010
Синдром Альпорта
COL4A5 COL4A3-4

25.12.2010
Синдром Альпорта
Генетика:
Число и тип мутаций:
Коллаген IV типа состоит из трех доменов, плотно скрученных друг с другом в нормальном состоянии. При мутации гена (чаще COL4A5) наблюдаются аномалии скручивания коллагена IV типа. Если наблюдается делеция COL4A5, что было отмечено нами в ДНК 5 из 16 обследованных семей , происходит выпадение большой части экзонов гена. В этих случаях нарушается скручивание доменов. Заболевание имеет тяжелое прогрессирующее течение с развитием экстраренальных проявлений и формированием ХПН. Также наблюдается резкая деформация гломерулярных БМ. При электронной микроскопии (ЭМ) почечного биоптата отмечаются выраженные дистрофические изменения БМ с участками просветления и скоплением тонкогранулярного вещества. Это приводит к появлению протеинурии с последующими изменениями в системе ангиотензина II и трансформирующего фактора роста бета (ТФР-β). Экспериментальные данные подтверждают значимость ТФР-β в прогрессировании синдрома Альпорта ]. В тех случаях, когда отмечается только однонуклеотидная замена в гене, т. е. происходит точечная мутация, нарушения скручивания коллагена выявляются лишь в отдельных участках, БМ остается тонкой и клинически у больного имеет место изолированная гематурия. Именно подобные случаи СА и БТБМ представляют большие сложности при проведении дифференциального диагноза.

25.12.2010
Синдром Альпорта
Образование молекул базальной мембраны из альфа-цепей коллагена IV: 1 - норма, 2 - деления гена COL4A5, 3 - точечная мутация гена COL4A5

25.12.2010
Синдром Альпорта
Белок:
Состав:Коллаген 4 типа
Состав
Col IV AIII - 1260 аминокислотных остатков
Col IV AIV - 1690 аминокислотных остатков, включая 38 аминокислот сигнального пептида, отщепляющегося в процессе созревания
Расположение:
Col IV находится в базальных мембранах. Базальная мембрана имеет толщину около 1 мкм и состоит из двух пластинок: светлой (lamina lucida) и темной (lamina densa). Основными компонентами базальных мембран являются коллаген IV типа, ламинин, гепарансульфатсодержащие протеогликаны (ГСПГ).
При этом нерастворимость и механическую стабильность базальных мембран обеспечивают молекулы коллагена IV типа, которые организуются в опорную сеть. Эта эластичная трёхмерная сеть образует структурный остов, к которому прикрепляются другие компоненты базальных мембран.
В почечных клубочках базальная мембрана служит полупроницаемым фильтром, препятствующим переходу макромолекул из плазмы в первичную мочу.

25.12.2010
Синдром Альпорта
Белок:
Структурные особенности:
Молекула коллагена представляет собой правозакрученную спираль из трёх α-цепей. Один виток спирали α-цепи содержит три аминокислотных остатка. Молекулярная масса коллагена около 300 кДа, длина 300 нм, толщина 1,5 нм. α-цепи состоит из триад аминокислот. В триадах третья аминокислота всегда глицин, вторая — пролин или лизин, первая — любая другая аминокислота, кроме трёх перечисленных.
Первичная структура коллагена характеризуется последовательным расположением аминокислотных остатков и их количеством в его полипептидных цепях. Аминокислоты могут относиться к алифатическим, карбоциклическим и гетероциклическим. В зависимости от строения боковой цепи аминокислотные остатки подразделяют на типы, состав которых, % от общего числа аминокислотных остатков, дан ниже.
Без боковой цепи (гликоколь) 33,34
С гидрофильной боковой цепью:
кислотного характера (аспарагиновая и глютаминовая аминокислоты) 12,38
основного характера (лизин, оксилизин, аргинин, гистидин) 8,96
Серосодержащие (метионин) 0,70
Содержащие гидроксил, за исключением оксилизина
(оксипролин, тирозин, серии, треонин) 13,54
Не содержащие азот и кислород в боковой цепи
(аланин, лейцин, изолейцин, валин, фенилаланин, пролин) 31,48
С иминогруппой (пролин и оксипролин) 21,40
Элементы вторичной структуры коллагена – спиральные полипептиды белка, так называемые α-цепи, – являются основной единицей третичной структуры – тропоколлагеновой частицы, состоящей из трех полипептидных цепей с общей осью.

25.12.2010
Синдром Альпорта

25.12.2010
Синдром Альпорта
Белок:
Функциональность:
Белок(молекулы коллагена IV типа) обеспечивает нерастворимость и механическую стабильность базальных мембран, которые организуются в опорную сеть. Эта эластичная трёхмерная сеть образует структурный остов, к которому прикрепляются другие компоненты базальных мембран.
В почечных клубочках базальная мембрана служит полупроницаемым фильтром, препятствующим переходу макромолекул из плазмы в первичную мочу.
В каких организмах присутствует:
Колаген четвертого типа содержится преимущественно в эукариотах.

25.12.2010
Синдром Альпорта
Признаки болезни в организме:
Основные симптомы:
Клиническая картина синдрома Альпорта, регулярно повторяющаяся в семье, обычно соответствует какому-либо фенотипу, хотя выраженность симптомов может меняться от человека к человеку и в зависимости от возраста и пола. Большинство семей с этой патологией хорошо вписываются в следующую классификацию:
Доминантный юношеский нефрит с тугоухостью.
Х-сцепленный юношеский нефрит с тугоухостью.
Х-сцепленный нефрит с тугоухостью у взрослых.
Х-сцепленный нефрит без экстраренальных проявлений.
Аутосомно-доминантный нефрит с тугоухостью и тромбоцитопатией, соответствующий по McKusick категории N 15365 (синдром Эпштейна).
Аутосомно-доминантный нефрит юношеского типа с тугоухостью.
Юношеским вариантом синдрома Альпорта считаются те случаи, когда хроническая почечная недостаточность развивается раньше 31 года.

25.12.2010
Синдром Альпорта
Признаки болезни в организме:
Связь с генетическими заболеваниями:
При болезни Шарко-Мари-Тута семейное сочетание нефропатии, тугоухости, фокально-сегментарного гломерулосклероза и расслоения плотной пластинки гломерулярных базальных мембран сопровождается мышечной атрофией. Нефропатия и тугоухость при синдроме Branchio-Oto-Renal сочетается с рудиментарными остатками жаберных щелей. Для синдрома Макла-Уэльса характерны аутосомно-доминантное наследование, повышение СОЭ, частое развитие хронической почечной недостаточности, озноб и уртикарная сыпь (в дебюте), тугоухость, глаукома и нефротический синдром (впоследствии). При синдроме Альстрема пигментная дегенерация сетчатки, нейросенсорная тугоухость и нефропатия сочетаются с сахарным диабетом и ожирением. Синдром Sebastian трудно дифференцируется от V типа синдрома Альпорта в связи с общей гематологической картиной.
В сочетании с тугоухостью описаны интерстициальный нефрит аутосомно-доминантного генеза с развитием хронической почечной недостаточности в зрелом возрасте, почечный тубулярный ацидоз и семейные случаи IgA-нефропатии. Среди семейных случаев гломерулонефрита чаще встречаются наблюдения аутосомно-доминантного наследования этой патологии. Гематурией сопровождается и врожденный дефицит 3-й фракции комплемента. Х-сцепленное наследование прогрессирующей тугоухости часто мимикрирует синдром Альпорта в связи с аллельностью их генов

25.12.2010
Синдром Альпорта
Признаки болезни в организме:
Типы пораженных клеток:
Нейроны, волосяные клетки
Необычные особенности болезни:
Поражение нервов (полиневропатия),
Миастения,
Потеря памяти и интеллекта,
Тромбоцитопения.
Модель животного для заболевания:
Белые крысы беспородной линии.

25.12.2010
Синдром Альпорта
Клеточная и молекулярная биология:
Поражение органелл:
Поражаются базальные мембраны.
Базальная мембрана - это плотное бесклеточное образование, на котором располагаются клетки эпителия или эндотелия. В состав базальной мембраны входят гликопротеиды, гликозаминогликаны и коллаген. Базальная мембрана выполняет опорную функцию, поддерживая форму органов и сосудов.
Патология тканей и клинические особенности при синдроме Альпорте это результат, экспрессии коллагена α3, α4, α5, и, возможно, α6 (IV) цепей в базальной мембране. Эти цепи, как правило, отсутствует или недостаточно выраженные в базальных мембранах лиц с синдромом Альпорте, так что сети которые они образуют отсутствуют или, если они присутствуют, дефективны по структуре и функции.

25.12.2010
Синдром Альпорта
Клеточная и молекулярная биология:
Нормальные функции:
В нормально развивающейся почке, изначально коллаген α1 (IV) и коллаген α2 (IV) цепи преобладают в гломерулярной базальной мембране незрелых почечных клубочках. Формирование капиллярных петель в течение созревания клубочков связано с появлением коллагена α3, α4, и α5 (IV) цепей в гломерулярной базальной мембраны. В то время как созревание прогрессирует, α3, α4, и α5 (IV) цепи становятся преобладающим типом коллагена IV в цепях гломерулярной базальной мембраны . Этот процесс был назван как "изотипные переключения" (isotype switching).
Протеинурия и почечная недостаточность, а также нейросенсорная глухота, произошли в результате процессов, инициируемых отсутствие коллагена α3-α4-α5 (IV) цепи, а не вытекает непосредственно из-за отсутствия этих цепей.

25.12.2010
Синдром Альпорта
Клеточная и молекулярная биология:
Как мутации изменяют функции органеллы:
Патология аллельных вариантов
Подавляющее большинство мутаций COL4A5 -это гуаниновые замены в первой или второй позиции глициновых кодонов. Такие мутации, как считается, мешают нормальному сплетению мутировавшего α5 коллагена (IV) с другими типами коллагена. Боковой цепи не хватает глицина, и присутствие громоздкой аминокислоты в глицин позиции предположительно создает излом или тройная спираль разворачивается. Заменa гицина в коллагене α1 (I) цепи вызывает несовершенный остеогенез. Неправильно сложенная тройная спирать коллагена обладает повышенной восприимчивостью к протеолитической деградации.
Мутации в генах Col IV AIII Col IV AIV Col IV AVI имеют ту же разновидность.