Клинические и молекулярно-генетические характеристики классической гомоцистинурии

Классическая гомоцистинурия - аутосомно-рецессивное заболевание, обусловленное дефицитом активности цистатионин-в-синтазы, возникающим вследствие мутаций в гене CBS.

Цель исследования - определить особенности клинических проявлений и установить мутации в гене CBS у пациентов с классической гомоцистинурией в Республике Беларусь.

В исследуемую группу были включены пациенты с классической гомоцистинурией и их здоровые сибсы (3 пробанда и 2 сибса) из трех неродственных семей. Диагноз классической гомоцистинурии пробандам был установлен на основании количественного определения концентрации общего гомоцистеина. Поиск мутаций в гене CBS осуществлен с помощью высокопроизводительного секвенирования. Наличие выявленных вариантов у пробандов и их сибсов было подтверждено секвенированием по Сэнгеру.

У всех обследованных пробандов выявлены характерные клинические признаки классической гомоцистинурии: врожденное смещение хрусталиков, изменения со стороны скелета. У 2 из 3 пробандов были отмечены симптомы поражения нервной системы, в том числе задержка развития и умственная отсталость, судороги, психические нарушения.

У пробанда 1 выявлена миссенс-мутация c.430G>C (p.Glu144Gln, rs121964966) в гомозиготном состоянии. Пробанд 2 являлся гомозиготным носителем замены c.473C>T p.(Ala158Val, rs1376851289). У пробанда 3 обнаружен миссенс-вариант c.1064C>T p.(Ala355Val, rs772384826). Сибсы пробандов 1 и 3 являлись носителями соответствующих мутаций в гетерозиготном состоянии.

Классическая гомоцистинурия - весьма редкое заболевание в Республике Беларусь. Все случаи заболеваемости в Беларуси обусловлены очень редкими мутациями, не зарегистрированными в граничащих с республикой странах, и являются следствием браков между родственниками или уроженцами одной местности. Нами впервые описаны фенотипические проявления мутаций p.Glu144Gln и p.Ala355Val, расширено описание спектра клинических проявлений замены Ala158Val, проведена оценка клинической значимости выявленных вариантов в соответствии с современными критериями.

1. Three main causes of homocystinuria: CBS, cblC and MTHFR deficiency. What do they have in common? / G. R. W. Hoss [et al.] // J. Inborn Errors Metab. Screen. - 2019. - Vol. 7. - P. e20190007. https://doi.org/10.1590/2326-4594-jiems-2019-0007

2. Клинико-генетические аспекты и патогенетические механизмы классической гомоцистинурии у детей / A. Н. Семячкина [и др.] // Рос. вестн. перинатол. и педиатр. - 2013. - Т. 58, № 3. - С. 30-37.

3. Uhlendorf, B. W. Cystathionine synthase in tissue culture derived from human skin: enzyme defect in homocystinuria / B. W. Uhlendorf, H. Mudd // Science. - 1968. - Vol. 160, N 3831. - P. 1007-1009. https://doi.org/10.1126/science.160.3831.1007

4. The gene for cystathionine beta-synthase (CBS) maps to the subtelomeric region on human chromosome 21q and to proximal mouse chromosome 17 / M. Munke [et al.] // Am. J. Hum. Genet. - 1988. - Vol. 42, N 4. - P 550-559.

5. Classical homocystinuria: f common inborn error of metabolism? An epidemiological study based on genetic databases / G. R. Weber Hoss [et al.] // Mol. Genet. Genom. Med. - 2020. - Vol. 8, N 6. - P. e1214. https://doi.org/10.1002/mgg3.1214

6. In silico and in vivo models for Qatari-specific classical homocystinuria as basis for development of novel therapies / H. M. Ismail [et al.] // Hum. Mutat. - 2019. - Vol. 40, N 2. - P. 230-240. https://doi.org/10.1002/humu.23682

7. Mudd, S. H. Disorders of transsulfuration / S. H. Mudd, H. L. Levy, J. P. Kraus // The metabolic and molecular bases of inherited disease. - New York, McGraw-Hil, 2001. - P. 2007-2056.

8. Diversity of cystathionine beta-synthase haplotypes bearing the most common homocystinuria mutation c. 833T>C: a possible role for gene conversion / P. Vyletal [et al.] // Hum. Mutat. - 2007. - Vol. 28, N 3. - P. 255-264. https://doi.org/10.1002/humu.20430

9. Regulation of 3' splice site selection in the 844ins68 polymorphism of the cystathionine beta-synthase gene / M. Romano [et al.] // J. Biol. Chem. - 2002. - Vol. 277, N 46. - P. 43821-43829. https://doi.org/10.1074/jbc.M208107200

10. A common 844ins68 insertion variant in the cystathionine beta-synthase gene / L. A. Kluijtmans [et al.] // Biochem. Mol. Med. - 1997. - Vol. 62, N 1. - P. 23-25.

11. CBS mutations are good predictors for B6-responsiveness: a study based on the analysis of 35 Brazilian classical homocystinuria patients / S. Poloni [et al.] // Mol. Genet. Genom. Med. - 2018. - Vol. 6, N 2. - P. 160-170. https://doi.org/10.1002/mgg3.342

12. Homocystinuria due to cystathionine beta-synthase (CBS) deficiency in Russia: molecular and clinical characterization / E. Voskoboeva [et al.] // Mol. Gen. Metab. Rep. - 2017. - Vol. 14. - P. 47-54. https://doi.org/10.1016/j.ymgmr.2017.11.001

13. Гомоцистинурия у детей / А. А. Баранов [и др.] // Вопр. в-овр. педиатр. - 2017. - Т. 16, № 6. - C. 457-467.

14. Guidelines for the diagnosis and management of cystathionine beta-synthase deficiency / A. A. Morris [et al.] // J. Inherit. Metab. Dis. - 2017. - Vol. 40, N 1. - P. 49-74. https://doi.org/10.1007/s10545-016-9979-0

15. Facts and recommendations about total homocysteine determinations: an expert opinion / H. Refsum [et al.] // Clin. Chem. - 2004. - Vol. 50, N 1. - P. 3-32. https://doi.org/10.1373/clinchem.2003.021634

16. Novel compound heterozygous CBS mutations cause homocystinuria in a Han Chinese family / B. Gong [et al.] // Sci. Rep. - 2015. - Vol. 5, N 1. - P. 1-7. https://doi.org/10.1038/srep17947

17. Vascular presentation of cystathionine betasynthase deficiency in adulthood / M. Magner [et al.] // J. Inherit. Metab. Dis. - 2011. - Vol. 34, N 1. - P. 33-37. https://doi.org/10.1007/s10545-010-9146-y

18. Руководство по интерпретации данных последовательности ДНК человека, полученных методами массового параллельного секвенирования (MPS) (редакция 2018, версия 2) / О. П. Рыжкова [и др.] // Мед. генетика. - 2019. -Т. 18, № 2. - С. 3-23.

19. A missense mutation (I278T) in the cystathionine beta-synthase gene prevalent in pyridoxine-responsive homocystinuria and associated with mild clinical phenotype / V. E. Shih [et al.] // Am. J. Hum. Genet. - 1995. - Vol. 57, N 1. - P. 34-39.

20. Characterisation of five missense mutations in the cystathionine beta-synthase gene from three patients with B6-nonresponsive homocystinuria / P. A. Dawson [et al.] // Eur. J. Hum. Genet. - 1997. - Vol. 5, N 1. - P. 15-21.

21. Mutational analysis of the cystathionine beta-synthase gene: a splicing mutation, two missense mutations and an insertion in patients with homocystinuria. Mutations in brief no. 120. Online / R. B. Gordon [et al.] // Hum. Mutat. - 1998. - Vol. 11, N 4. - P. 332. https://doi.org/10.1002/(SICI)1098-1004(1998)

22. Impaired heme binding and aggregation of mutant cystathionine beta-synthase subunits in homocystinuria / M. Jam^k [et al.] // Am. J. Hum. Genet. - 2001. - Vol. 68, N 6. - P. 1506-1513. https://doi.org/10.1086/320597

23. The molecular basis of cystathionine beta-synthase deficiency in Australian patients: genotype-phenotype correlations and response to treatment / M. Gaustadnes [et al.] // Hum. Mutat. - 2002. - Vol. 20, N 2. - P. 117-126. https://doi.org/10.1002/humu.10104

24. Shan, X. Correction of disease-causing CBS mutations in yeast / X. Shan, W. D. Kruger // Nat. Genet. - 1998. - Vol. 19, N 1. - P. 91-93. https://doi.org/10.1038/ng0598-91

25. Regressive pyridoxine-induced sensory neuronopathy in a patient with homocystinuria / A. Echaniz-Laguna [et al.] // BMJ Case Rep. - 2018. - Vol. 2018. - P. bcr2018225059d. https://doi.org/10.1136/bcr-2018-225059