Berdon впервые описал пациентов с тяжелым фенотипом, характеризующимся функциональной неспособностью гладких мышц в 1976, в то время, когда полное парентеральное питание (total parenteral nutrition (TPN)) стало общераспространенной клинической практикой [1]. Berdon отметил, что дефект функции кишечника не может быть скорректирован, находка причины нарушения, описанного как megacystis-microcolon-intestinal hypoperistalsis syndrome (MMIHS, OMIM 249210) необходима, чтобы избежать содержания пациентов с нарушением как "заложников" TPN без др. эффективного лечения. С тех пор генетические, патологические, эндокринные и физиологические исследования не позволили определить причину MMIHS, и клиническая история пациентов с этим нарушением часто следует предсказаниям Berdon's, пациенты длительное время остаются на TPN, а лежащая в основе этиология остается неизвестной.

Клинически MMIHS характеризуется пренатальным увеличением мочевого пузыря, неонатальной функциональной закупоркой ЖКТ и хронической зависимостью от TPN и катеризацией мочевого пузыря [2]-[4]. Пациенты подвергаются повторным абдоминальным хирургическим вмешательствам, страдают от печеночных осложнений из-за TPN, и чувствительны к плохому питанию, а также к инфекционным осложнениям из-за ileostomies и внутривенных и мочевых катетеров. Главным затруднением в понимании генетики MMIHS была характеристика клинического фенотипа. MMIHS является частью фенотипического спектра, который включает кишечную псведо-закупорку [5] (OMIM 155310, 609629), миопатию полых органов [6], [7] (OMIM 609629), псевдо-Hirschsprung болезнь [8], и синдром раздраженной толстой кишки [9]. Функциональная желудочно-кишечная обструкция также часто наблюдается в ассоциации с др. аномалиями, такими как синдром недостаточности мышц живота (OMIM 100100), наружная офтальмоплегия (OMIM 277320), и пищевод Barrett (OMIM 611376). Однако существует неопределенность относительно степени, в которой гетерогенность и изменчивость в экспрессии лежит в основе такой клинической вариабельности [9]. Помимо ряда описанных одиночных случаев предполагается ассоциация MMIHS с др. нарушениями, такими как трисомия 18 [10], кардиальные рабдомиомы [11] и делеция 15q11.2 [12]. Однако в этих случаях неясно, связаны ли эти генетические нарушения с MMIHS или это совпадающие находки. Аутосомно рецессивное наследование MMIHS (OMIM 249210) было предположено в многочисленных случаях, исходя из присутствия двух затронутых сиблингов [3], [13], [14], единокровности [15] или обоих [16]-[19], но гены не были идентифицированы, хотя в ретроспективе сообщения о доминантной мутации в ACTG2 в гене энтерического актина в Финской семье с началом у взрослых висцеральной миопатии очень важно [20].

Патологические исследования тонкого кишечника при MMIHS также оказались неспособными прийти к заключению [4]. Некоторые исследования продемонстрировали аномалии циркулярных и продольных слоёв muscularis propria [21], [22], тогда ка др. сфокусировались на аномалиях ганглиолярных клеток, включая редуцированные [4], увеличенные [4], гипертрофические [23], незрелые или диспластические ганглии [4], [19]. Отмечено нарушение баланса между кишечными гормонами в случаях MMIHS [24]. Наконец, прирожденные, задающие ритм клетки ЖКТ, кишечные клетки Кахаля, как было установлено, обнаруживают аномалии при MMIHS [25], [26]. Учитывая столь широкий спектр находок, возникают противоречия, какие из патологических изменений в ЖКТ первичные, а какие вторичны [4].

Дополнительная информация о генетических основах MMIHS исходят от мышей, моделирующих эту болезнь. Мыши, лишённые экспрессии α3 субъединицы нейронального nicotinic acetylcholine рецептора, кодируемого геном Chrna3 и мыши, лишённые β2 и β4 субъединиц, кодируемых генами Chrnb2 и Chrnb4, соотв., обнаруживают megacystis, неспособность полос мочевого пузыря сокращаться в ответ на никотин, сильно расширенные глазные зрачки, неспособность к росту и перинатальная смертность [27], [28]. Эти субъединицы экспрессируются в различных симпатических и парасимпатических ганглиях, а отсутствие трансмиссии в этих ганглиях может объяснить отсутствие сокращений непроизвольных гладких мышц. Роль субъединицы α3 далее была подтверждена, когда были установлены пониженные уровни мРНК при гибридизации in situ и снижение иммуноокрашивания на белки, возможно обнаруживаемые в тканях от пациентов с MMIHS [29]. Однако антитела против субъединиц нейрональных никотиновых рецепторов общеизвестно ненадежны [30], а специфический поиск мутаций в CHRNA3 и CHRNB4 у многих из изученных пациентов не выявил каких-либо болезнь вызывающих мутаций [31].

Discussion

Идентификация мутаций ACTG2, лежащих в основе значительной пропорции MMIHS и кишечной псевдо-обструкции, проводилась по трем причинам. Во-первых, аутосомно доминантные скорее, чем аутосомно рецессивные мутации на сегодня известны, как присутствующие в большинстве семей (15 из 26 пробандов, описанных в данном исследовании). Многие случаи в литературе, а также база данных Online Mendelian Inheritance in Man подтверждают аутосомно рецессивное наследование. Поскольку др. локусы, обладающие рецессивным наследованием, возможны, то почти половина наших случаев MMIHS, по-видимому, следует доминантному или спорадическому паттерну наследования с гетерозиготными мутациями, сегрегирующими вместе с фенотипом.

Во-вторых, фенотипический спектр болезнь вызывающих мутаций в ACTG2 может быть сегодня определен относительно легко. Все кажущиеся de novo случаи обнаруживают четкие указания на тяжелую болезнь гладких мышц с пренатальным или неонатальным началом, катеризацию мочевого пузыря и зависимость от TPN. Однако, существуют фенотипическая изменчивость и разнообразие диагностируемых осложнений, таких как prune belly syndrome, MMIHS, hollow visceral myopathy и кишечная псевдо-обструкция. Распознавание этих нозологических форм в спектре нарушений, связанных с ACTG2 было бы существенным успехом для понимания естественной причины этой болезни.

В-третьих, лучшее понимание патофизиологии могло бы привести к возможности лечения. Удивительно, три индивида, описанных здесь с MMIHS обусловлены, по-видимому, мутациями de novo в ACTG2, обнаруживали клиническое улучшение в ответ на прием cisapride, serotonergic 5HT4 агониста. Серотонинергическая активность 5HT4 рецептора была отмечена как терапевтическая мишень для constipation and irritable bowel syndrome [38]. Cisapride был предложен в качестве терапевтического средства MMIHS в 1991 [14]. Последующие сообщения отмечали неспособность cisapride вызывать клиническое улучшение при MMIHS [39], [40]. Однако в нашей выборке из трех пациентов из 5, которым был предписан cisapride, обнаруживали улучшение подвижности и субъективное клиническое улучшение. 2 из 3-х пациентов обнаруживали кардиальные побочные эффекты на лекарство. Принимая во внимание, что новый 5HT4 агонист с безопасным кардиальным профилем исследуется [41], пациенты с мутациями ACTG2 могут быть кандидатами для терапевтической стратегии. Также мутационные данные подтверждают осуществимость селективного нокдауна мутантных транскриптов при использовании антисмысловых олигонуклеотидов, открывающего некоторую терапевтическую надежду у индивидов и семей с подобными нарушениями [42].

Наконец, наше исследование эффективно сменило фокус исследования MMIHS обратившись к контрактильному аппарату гладких мышц путем, аналогичным тому, как были привязаны контрактильные гены мышц к кардиомиопатии и миопатии. При менделирующих нарушениях функции скелетных и сердечной мышц были исторически занижена роль саркомеров и их сократительного аппарата у здоровых и больных людей [43], [44]. С тех пор как Huxley сформулировал модель скользящих филамент, все мышечные сокращения стали понятны как продукт взаимодействия двух полимеров, тонких актиновых филамент и толстых миозиновых филамент [45]. Менделирующие нарушения в основном подтвердили фундаментальную информацию Huxley's, т.к. многочисленные нарушения теперь увязаны с мутациями в актинах, миозинах и родственных белков [46], [47]. Саркомерные белки ранее не изучались при MMIHS, поскольку роль саркомерных белков в болезнях гладких мышц была еще менее ясной, чем при скелетных и кардиальных нарушениях, и гладкие мышцы лишены жесткого построения саркомеров, наблюдаемого в кардиальной и скелетных мышцах. Однако болезни гладких мышц сосудов были объяснены мутациями в ACTA2 [48] и MYH11 [49] при торакальных аневризмах аорты и разрывах. Сообщалось также о специфической мутации в ACTA2, ассоциированной с сосудистыми аневризмами и пониженной подвижностью ЖКТ (OMIM 613834) [50], а также с prune belly sequence [51]. Кроме того, как упоминалось выше, висцеральная миопатия с началом во взрослом возрасте недавно была ассоцирована в доминантной мутацией в ACTG2 гена энтерического актина в финской семье [20]. Эти находки составили контекст для наших данных, продемонстрировавших роль ACTG2 в MMIHS. Поскольку мыши, моделирующие CHRNA3, предоставили многообещающую информацию о нейротрансмиссии ганглиолярных клеток и функции гладких мышц [27], стало ясно, что гладкие мышцы безусловно участвуют в MMIHS, и гены кандидаты можно себе представить, исходя из комбинированных данных по мутациям у мышей и людей. MMIHS может рассматриваться как наиболее тяжелая менделирующая миопатия энтерических гладких мышц.

После подачи в печать манускрипта было опубликовано сообщение с детальной идентификацией мутаций de novo ACTG2 путем экзонного секвенирования двух детей с MMIHS [52].