Рецептор к гонадотропин-рилизинг-гормону. Мутации ГнРГ-рецептора

Обновлено: 03.05.2024

Центральный гипогонадизм (ЦГ) – редкое заболевание, причиной которого является нарушение продукции, секреции или биологического действия гонадотропин-рилизинг гормона (ГнРГ), являющегося главным гормональным регулятором гипоталамо-гипофизарно-гонадной оси у человека. ЦГ у женщин является важной медицинской и социальной проблемой ввиду большого количества бесплодных браков. Этиология данного состояния гетерогенна, и является различной для врожденных и приобретенных форм гипогонадизма. Врожденные формы гипогонадизма имеют генетические причины; на сегодняшний день известно около 50 генов, мутации в которых ассоциированы с ЦГ. В то же время, всего в половине случаев ЦГ удается выявить генетическую основу. Что касается приобретенных форм, их причины разнятся в зависимости от состояния хиазмально-селлярной области (ХСО): при интактном состоянии ХСО можно диагностировать функциональную форму ЦГ, наличие структурных нарушений в этой области говорит в пользу органической причины ЦГ. В данном обзоре изложены современные представления об этиологии и патогенезе центрального гипогонадизма у женщин.

Ключевые слова

Для цитирования:

For citation:

Введение

Одной из приоритетных медицинских проблем на сегодняшний день является сохранение репродуктивного потенциала мужчин и женщин. К сожалению, частота бесплодных браков в России составляет, по данным разных исследований, 17,2 - 24 %'. Каждый четвертый случай бесплодного брака обусловлен эндокринным фактором, а именно отсутствием овуляции у женщин репродуктивного возраста [1][2].

За становление и поддержание репродуктивной и менструальной функций у женщин отвечает пульсирующий паттерн секреции гонадотропин-рилизинг гормона (ГнРГ) гипоталамусом. Благодаря нормальной частоте и амплитуде пиков секреции ГнРГ в разные периоды менструального цикла секретируется различное количество гонадотропинов, лютеинизирующего (ЛГ) и фолликулостимулирующего (ФСГ) гормонов. Они же, в свою очередь, руководят фолликулогенезом и стероидогенезом в яичниках [3]. Дисрегуляция работы гипоталамо-гипофизарно-яичниковой оси (ГГЯО) выражается различными нарушениями менструального цикла, вплоть до аменореи. Распространенность нефизиологической аменореи (т.е. не связанной с беременностью или грудным вскармливанием) составляет около 3 - 5% среди женщин репродуктивного возраста [4,5], и расстройствами работы центральных звеньев ГГЯО (гипоталамуса и гипофиза) обусловлено более трети случаев вторичной аменореи [6][7]. В литературе для обозначения аменореи центрального генеза на фоне гипоэстрогенемии и при отсутствии других причин используются термины «изолированная недостаточность гонадотропин-рилизинг гормона (ГнРГ)» (Isolated Gonadotropin-Releasing Hormone (GnRH) Deficiency (IGD)); «гипогонадотропный гипогонадизм», ГГ (hypogonadotropic hypogonadism, HH); «центральный гипогонадизм», ЦГ (central hypogonadism, CH). Учитывая тот факт, что при дисфункции гипоталамуса и гипофиза могут быть выявлены референсные уровни гонадотропинов при наличии дефекта их импульсной секреции, термин «центральный гипогонадизм» наиболее полно описывает патогенез данного состояния.

Целью данного обзора является освещение этиологии и патогенеза центрального гипогонадизма у женщин.

Определение и классификация

ЦГ у женщин — это синдром, основным клиническим проявлением которого является аменорея на фоне ги- поэстрогенемии вследствие снижения адекватной (центральной, или гипоталамо-гипофизарной) регуляции работы яичников, при исключении других причин аменореи. Иными словами, при этом состоянии отсутствует нормальная реакция гипофиза в виде повышения уровней гонадотропинов в ответ на снижение концентраций эстрадиола в сыворотке крови. Аменорея при этом может быть как первичной, так и вторичной [8].

Существует два основных этиологических варианта ЦГ: генетически обусловленный и возникший вследствие структурного поражения хиазмально-селлярной области (ХСО). Характеристики указанных вариантов ЦГ представлены в табл. 1.

Таблица / Table 1

Этиологическая структура форм центрального гипогонадизма у женщин

Etiology of female central hypogonadism

Формы ЦГ
CH forms

Генетически обусловленные Genetically determined

Органически обусловленные Structurally determined

Врожденные (СК, нЦГ) Inherited (KS, nCH)

Приобретенные (ФГА) Acquired (FHA)

Манифест до пубертата Start before puberty

Манифест после пубертата Start after puberty

Спонтанное менархе Spontaneous menarche

Присутствует, в старшем возрасте по сравнению со здоровыми добровольцами [8]

Present at an older age compared to healthy women [8]

Картина ХСО по данным визуализирующих методов исследования CSR in radiologic investigation methods

Интактное состояние ХСО Intact CSR

Органическое поражение ХСО Organic damage of CSR

Примечание: СК — синдром Каллманна, нЦГ — нормосмическая форма центрального гипогонадизма, ФГА — функциональная гипоталамическая аменорея, ХСО — хиазмально-селлярная область.

Note: KS — Kallmann syndrome, nCH — normosnic central hypogonadism, FHA — functional hypothalamic amenorrhea, CSR — chiasmosellar region.

Врожденные формы центрального гипогонадизма

Как уже было упомянуто, при центральном гипого- надизме у женщин отмечается аменорея на фоне гипо- эстрогенемии и низких (либо нормальных) уровней гонадотропинов. В классическом варианте этот синдром характеризуется, во-первых, полным или частичным отсутствием секреции ЛГ, которую в норме индуцирует ГнРГ; во-вторых, нормализацией функции гипоталамо- гипофизарно-яичниковой в ответ на экзогенное введение ГнРГ; в-третьих, нормальным состоянием хиазмально- селлярной области по данным радиологических исследований и нормальным функционированием других ги- поталамо-гипофизарных осей [9]. Врожденный ЦГ может быть представлен исключительно недостаточностью ГнРГ и, как следствие, бесплодием, а может быть сопряжен с другими аномалиями развития, такими как расщелины губы и/или нёба, дентальная агенезия, аномалии строения уха, врожденные нарушения слуха, агенезия почек, бимануальная синкенезия и скелетные аномалии [10]. В случае ассоциации ЦГ с гипосмией/аносмией диагностируется т.н. синдром Каллманна (СК), который является результатом нарушения миграции ГнРГ-нейронов из назальной плакоды (места их закладки) в гипоталамус (место их функционирования) [11][12]. Врожденные формы ЦГ среди женщин встречаются с частотой примерно 1:125 000, что в 4 раза реже, чем у мужчин [13], при этом нормосмические формы (нЦГ) составляют примерно 2/3 от этого количества. Распространённость СК среди мужчин также выше и составляет примерно 1:8000-10000 (у женщин, опять же, в 3 - 5 раз реже) [14]. Таким образом, заболевание является редким и в РФ относится к орфанным.

Считается, что врожденные формы ЦГ обусловлены генетическими причинами. В течение последних 10 лет выявлено более 30 генов, мутации в которых приводят к фенотипическим проявлениям ЦГ [15]. Всего насчитывается около 50 генов, альтерации в которых ассоциированы с развитием ЦГ [16]. В то же время, мутации в тех или иных репродуктивно заинтересованных известных генах обнаруживаются только в 40 - 50 % случаев данного синдрома [13][17]. Тот факт, что генетическую причину удается выявить не в каждом случае ЦГ, может быть объяснен двояко. Во-первых, несмотря на динамичные темпы открытий в этой области, еще не все гены, обуславливающие дисфункцию репродуктивной оси, нам известны. А во-вторых, есть вероятность наличия эпигенетической регуляции функций уже известных генов. На данный момент проводятся исследования мРНК нейроразвивающих генов, участвующих в нормальном формировании ГГЯО, и по предварительным данным у пациентов с ЦГ при отсутствии мутаций в этих генах отмечаются отклонения в их экспрессии [18].

С момента обнаружения в 1991 г. первой генной аберрации, ассоциированной с СК (мутация гена KAL1 (ANOS)) [19], ЦГ считался заболеванием с моногенным типом наследования. Но данные последних двух десятилетий, отмеченных повышенным интересом к поиску причин ЦГ, привели к тому, что представление о моно- генном наследовании меняется в пользу так называемого «олигогенного», когда у одного пациента можно выявить мутации сразу нескольких ответственных за развитие ЦГ генов [20]; олигогенная этиология выявляется примерно в каждом пятом случае врожденного ЦГ [16]. При этом гены проявляют некоторую специфичность: в то время как альтерации в одних приводят к СК, мутации в других фенотипически выражаются как нЦГ, и есть группа генов, мутации в которых обнаруживают и при СК, и при нЦГ [13]. Учитывая особенности онтогенеза ГнРГ-нейронов, некоторые исследователи предлагают дифференцировать так называемые «нейроразвивающие» гены, отвечающие за нормальные развитие и миграцию этих нейронов, и «нейроэндокринные», влияющие на выработку ГнРГ и оказание им биологического эффекта на гонадотрофы гипофиза. Очевидно, что нейроразвивающие гены большей частью ответственны за развитие фенотипа СК.

Нейроразвивающие гены

Итак, слаженную работу репродуктивной оси координирует ГнРГ, который вырабатывается нейронами ар- куатного ядра гипоталамуса. Всего в гипоталамусе примерно 1500 ГнРГ-нейронов [13]. Во время эмбриогенеза эти нейроны зарождаются в медиальной обонятельной плакоде, затем мигрируют сквозь пластинку решетчатой кости, через развивающиеся обонятельные луковицы, и затем, после прохождения через полушария переднего мозга, заканчивают путь в гипоталамусе, где в течение жизни и выполняют свою функцию [11]. Уже упомянутый KAL1 (ANOS1) как раз играет очень важную роль в этой миграции: продукт этого гена, белок аносмин, ассоциирован с нейрональной клеточной адгезией и аксональной миграцией. Результатом мутаций в этом гене является дисфункция аносмина, вследствие которой нарушается процесс миграции ГнРГ-нейронов в гипоталамус. Аносмин экспрессируется не только в центральной нервной системе, но также и в пищеварительной, дыхательной, мочеполовой, сердечно-сосудистой и опорнодвигательной системах [21]. Именно этой широтой экспрессии гена KAL1 в различных органах и тканях можно объяснить наличие внерепродуктивных фенотипических признаков СК, таких как агенезия почек или синкинезии (патологические зеркальные движения конечностей).

Примерно через 10 лет после открытия гена KAL1 количество генов-кандидатов на роль причины ЦГ стало постепенно расти. При изучении генотипов пациентов, страдающих недостаточностью ГнРГ, выявлены новые нейроразвивающие гены. Одним из первых был ген рецептора 1 фактора роста фибробластов, FGFR1. После открытия роли этого гена в патогенезе ЦГ, было описано множество мутаций его экзонов [22]. Несмотря на наличие 23 известных лигандов этого рецептора (белков ФРФ, факторов роста фибробластов), только ФРФ-8 был описан как лиганд, ответственный за нейрональную миграцию; мутации гена FGF8 также были найдены у пациентов с ЦГ [23]. Таким образом, продукты генов FGF8 и FGFR1 также имеют важное значение для нормальной миграции ГнРГ-нейронов. Чуть позже, при изучении бе- лок-белковых взаимодействий, был выявлен еще ряд генов, продукты которых необходимы для развития ГнРГ- нейронов: FGF17, IL17RD, DUSP6, SPRY4, GLCE, и FLRT3, а также лиганды рецептора IL17RD [24].

Еще одна важная пара лиганд-рецептор — это PROK2 и PROKR2. Ген PROKR2 (он же KAL3) кодирует рецептор, связанный с G-белком, рецептор-2 прокинетицина; ген PROK2 (он же KAL4) кодирует белок прокинетицин 2 (РК2). При взаимодействии этой пары запускается сигнальный киназный каскад, необходимый для нейрогенеза и миграции ольфакторных и ГнРГ-нейронов [25]. Также работа этой лиганд-рецепторной пары участвует в высвобождении ГнРГ нейронами гипоталамуса.

В сумме, порядка 30 генов, известных на данный момент в качестве причины ЦГ, можно отнести к нейроразвивающим. Среди них, кроме уже перечисленных, гены, участвующие в процессах межклеточного взаимодействия, ответственные за аксональный рост и за миграцию клеток нервного гребня, а также различные транскрипционные факторы [13].

Нейроэндокринные гены

Ген самого ГнРГ (GNRH1) и рецептора к нему (GNRHR) являются, пожалуй, самыми очевидными кандидатами на роль причины ЦГ. Действительно, у ряда пациентов с врожденным ЦГ были выявлены мутации в гене GNRHR с различными паттернами наследования — аутосомно- рецессивным моногенным и олигогенным [26]. Вариации GNRH1, также приводящие к фенотипу нЦГ, встречаются намного реже; впервые мутации этого гена были обнаружены в крупном исследовании с участием более чем 300 пациентов с нормосмической формой врожденного гипогонадотропного гипогонадизма [27].

В 2003 г. две независимые группы ученых одновременно выявили аутосомно-рецессивный тип наследования мутации гена KISS1R (ранее известного как GPR54), которые приводят к развитию нЦГ [28,29]. Белок KISS1R — рецептор, основным лигандом которого является кис- спептин-1 (ранее также известный как кисспептин-54). Ген кисспептина-1 (KISS1) — также является исключительно важным в работе репродуктивной оси, и мутации в нем описаны как одна из причин нЦГ [30]. Белок кис- спептин был открыт в 1996 г. как супрессор метастазирования меланомы: его мРНК была выделена из тканей неметастазирующей меланомы, в то время как в тканях метастазирующей опухоли её выявлено не было. В связи с этим белок получил свое первое название «метастатин» [31]. В последующем было показано, что кисспептин се- кретируется KISS-нейронами гипоталамуса, и было изучено его прямое и опосредованное стимулирующее влияние на секрецию ГнРГ. На данный момент эта лиганд- рецепторная пара является, без преувеличения, самым мощным известным регулятором работы ГнРГ-нейронов. В ходе научных работ эта исключительная роль кисспеп- тина в репродуктивной функции млекопитающих была подтверждена и у животных [32], и у человека: в исследовании на контрольной группе здоровых добровольцев-мужчин было продемонстрировано дозо-зависимое увеличение уровня ЛГ при введении им кисспептина-10, и, в меньшей степени, прирост уровней ФСГ и тестостерона [33]. Измерение ГнРГ в крови напрямую является технически сложным ввиду его малого содержания в периферической крови, поэтому влияние кисспептина на выработку ГнРГ оценивалось опосредованно через повышение уровней гонадотропинов. Помимо всего прочего, увеличение импульсной секреции кисспептина инициирует начало полового созревания у человека [34].

Еще одной важной для работы ГГЯО парой лиганд- рецептор является пара лептина (ген LEP) и его рецептора (ген LEPR). Мутации в генах этой пары, как правило, идентифицируют у пациентов с ожирением и нЦГ [35]. После синтеза лептина в жировой ткани и секреции его в кровоток он, по данным исследований, действует на уровне гипоталамуса тремя способами: 1) подавляет активность NPY-нейронов (секретирующих нейропептид-Y), таким образом уменьшая тягу к приему пищи и снижая ингибирование KISS-нейронов нейропептидом Y; 2) активирует синтез меланоцит-стимулирующего гормона (МСГ), чьей функцией является подавление аппетита; и 3) прямо воздействует на субпопуляцию KISS-нейронов для дальнейшего усиления стимулирующего воздействия на высвобождение ГнРГ и секрецию гонадотропинов гипофизом [13]. Любые изменения энергетического баланса влияют на секрецию лептина, что отражается на секреции ГнРГ. Лептин рассматривается как посредник между энергетическим обменом и кисспептином, на который и возложены основные регуляторные функции. И хотя в исследованиях было показано, что введение лептина приводит к повышению уровня экспрессии гена KISS1 в гипоталамусе [36], селективная делеция рецептора лептина в KISS-нейронах у мышей не оказала значимого влияния на способность животных достигать половой зрелости и реализовывать репродуктивную функцию [37]. Этот факт подтверждает наличие других путей влияния лептина на репродукцию - в том числе и через нейропептид Y.

Заметный прогресс в области идентификации генов, сопряженных с различными заболеваниями, был достигнут благодаря широким исследованиям GWAS (genome-wide association study, полногеномный поиск ассоциаций). Например, при проведении подобного исследования по определению генетических предикторов возраста наступления менархе и менопаузы, были выявлены гены, локусы которых находятся в непосредственной близости от локусов генов, сопряженных с ЦГ [38][39]. С учетом того, что на данный момент лишь не более чем в половине случаев ЦГ удается выяснить генетическую причину, в ближайшее время стоит ожидать появления новых генов-кандидатов на роль причины ЦГ.

Известные на сегодняшний день гены, мутации которых выявлены у пациентов с ЦГ, перечислены в табл. 2.

Таблица / Table 2.

Гены, ответственные за развитие ЦГ и их характеристики ([13], адаптировано)

Genes responsible for CH development and their characteristics ([13], adapt.)

Рецептор к гонадотропин-рилизинг-гормону. Мутации ГнРГ-рецептора

Гонадотропин-рилизинг-гормон (ГнРГ) связывается со специфическими мембранными рецепторами гонадотрофов и стимулирует секрецию ФСГ и ЛГ. Кроме гонадотрофов, рецепторы к ГнРГ экспрессируют половые железы, плацента и головной мозг. Специфические рецепторы к гонадотропин-рилизинг-гормону (ГнРГ) также описаны в иммортализированных аТ3-1-гопадотрофах и ГнРГ-секретирующих GTl-клетках гипоталамуса. Экспрессия рецепторов к гонадотропин-рилизинг-гормону (ГнРГ) в яичниках происходит в гранулезных клетках и клетках желтого тела.

В яичках эти рецепторы экспрессируются в клетках Лейдига, но отсутствуют в клетках Сертоли. В культуре гранулезных клеток активация рецепторов к ГнРГ стимулирует синтез прогестерона и простагландинов, созревание яйцеклетки и овуляцию, но угнетает ФСГ-индуцируемый стероидогенез, развитие и созревание фолликулов, а также секрецию ингибина. В клетках желтого тела активация рецепторов к ГнРГ ингибирует экспрессию рецепторов к ЛГ, препятствуя, таким образом, его эффектам.

Строение, функции и пути передачи внутриклеточного сигнала ГнРГ в последнее время интенсивно изучались. Ген рецептора к ГнРГ расположенный на длинном плече хромосомы 4 (локус 4q21.2), состоит из 3 экзонов и кодирует 327-аминокислотный белок с молекулярной массой приблизительно 50-60 кДа. Рецептор обладает всеми характерными чертами GPCR. Он состоит из N-терминального домена, за которым следуют 7 трансмембранных доменов, соединенных тремя внеклеточными и тремя внутриклеточными петлями.

В отличие от остальных GPCR, рецептор к ГнРГ не имеет С-терминального цитоплазматического домена. ГнРГ связывается с трансмембранным доменом и внеклеточной петлей в структуре шпильки, для чего необходим частичный вход его N- и С-терминальных регионов в трансмембранный стержень рецептора.

Природа механизмов внутриклеточной передачи сигнала рецептором к ГнРГ изучалась в основном на клеточной линии гонадотрофов аТ3-1. Эффекторной системой здесь выступает фос-фолипаза Ср (ФЛ-Ср), а вторичными мессенджерами — фосфатидилинозитол-3,4,5-трифосфат (IP3) и 1,2-диацилглицерол (ДАГ). Механизм их действия является кальцийзависимым. Активация рецептора связыванием с ним лиганда запускает серию реакций, обеспечивающую преобразование сигнала.

Первой такой реакцией является G-npoTeHH(G /n)-опосредованная активация фермента ФЛ-Ср, приводящая к гидролизу фосфоинозитола (PffS) с образованием IP3 и ДАГ. В свою очередь IP3 взаимодействует с рецептором эндоплазматического ретикулума, чтобы начать осцилляторный или бифазный выход ионов Са2+ из внутриклеточных депо, который является важным пусковым фактором секреции гонадотропинов. Повышенный уровень Са2+ и ДАГ активирует группу подвидов протеинкиназы С (РКС). Затем РКС запускает различные каскады последующей передачи сигнала, в том числе сигнальные пути ЭРК и JNK-киназы (киназы, фосфорилирующей N-терминальный фрагмент транскрипционного фактора c-Jun).

Мутации гена рецептора гонадотропин рилизинг гормона (ГнРГ-рецептора)

Нормально функционирующий ген рецептора к ГнРГ — непременное условие для адекватного синтеза ЛГ и ФСГ. Иными словами, этот ген крайне важен для полового развития и репродуктивной функции. Идентифицировано несколько инактивирующих мутаций гена рецептора к ГнРГ, ответственных за формирование различных патологических фенотипов, от умеренной до полной потери чувствительности к ГнРГ. Эти мутации обнаруживаются у части пациентов с идиопатическим гипогонадотропным гипогонадизмом (ИГГ) с аутосомно-рецессивным наследованием, а также у некоторых пациентов со спорадическим ИГГ.

Большинство идентифицированных мутаций являются гетерозиготными миссенс-мутациями (missence — от англ. бессмысленный) и распределены на всем протяжении гена рецептора к ГнРГ. На сегодняшний день описано 14 мутаций. Исследования in vitro показали, что некоторые из этих мутаций приводят к полной утрате функции рецептора; при других мутациях сохраняется некоторая возможность добиться ответа на ГнРГ.

Рецептор гонадотропин-рилизинг-гормона - Gonadotropin-releasing hormone receptor

В рецептор гонадотропин-рилизинг-гормона (GnRHR), также известный как высвобождающий гормон лютеинизирующего гормона рецептор (LHRHR), является членом семимембранной, Рецептор, связанный с G-белком (GPCR) семейство. Это рецептор гонадотропин-рилизинг гормон (ГнРГ). GnRHR выражается на поверхности гипофиз гонадотропные клетки, а также лимфоциты, грудь, яичник, и предстательная железа.

Этот рецептор - 60 кДа Рецептор, связанный с G-белком и проживает в основном в гипофиз и отвечает за выявление действий GnRH после его выхода из гипоталамус. [1] После активации LHRHr стимулирует тирозинфосфатаза и вызывает высвобождение ЛГ из гипофиза.

Существуют доказательства, показывающие присутствие GnRH и его рецептора во внегипофизарных тканях, а также его роль в прогрессировании некоторых заболеваний. раки. [2]

Содержание

Функция

После связывания GnRH, GnRHR связывается с G-белками, которые активируют фосфатидилинозитол (PtdIns) -кальций второй посланник система. Активация GnRHR в конечном итоге вызывает высвобождение фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) и лютеинизирующий гормон (LH).

Есть две основные формы GNRHR, каждая из которых кодируется отдельным геном (GNRHR и GNRHR2 ). [3] [4]

Альтернативный сплайсинг гена GNRHR, GNRHR, приводит к нескольким стенограмма варианты кодирования разные изоформы. Более 18 транскрипция сайты инициации в 5 'области и множественные полиА сигналы в 3 'области были идентифицированы для GNRHR.

Регулирование

GnRHR реагирует на GnRH, а также на синтетические Агонисты ГнРГ. Агонисты стимулируют рецептор, однако длительное воздействие приводит к подавление эффект, приводящий к гипогонадизму, эффект, который часто используется в медицине. Антагонисты ГнРГ блокировать рецептор и подавлять выброс гонадотропина. GnRHR дополнительно регулируются наличием половые гормоны а также активин и ингибин.

Лиганды

Агонисты

Пептиды

Антагонисты

Пептиды

Непептиды

Фармакопероны

Текущие исследования изучают фармакопероны или химические шапароны, которые способствуют перемещению зрелого белка рецептора гонадотропин-рилизинг-гормона (GNRHR) к поверхности клетки, что приводит к образованию функционального белка. Было показано, что на функцию рецептора гонадотропин-рилизинг-гормона отрицательно влияют точечные мутации в его гене. Некоторые из этих мутаций при экспрессии заставляют рецептор оставаться в цитозоле. Подход к спасению функции рецептора использует фармакопероны или молекулярные шапероны, которые обычно представляют собой небольшие молекулы, которые спасают неправильно свернутые белки на поверхности клетки. Они взаимодействуют с рецептором для восстановления функции родственного рецептора, лишенного антагонистической или агонистической активности. Этот подход, когда он эффективен, должен увеличить терапевтический охват. Определены фармакопероны, которые восстанавливают функцию рецептора гонадотропин-рилизинг-гормона. [5] [6]

Клинические последствия

Эта секция требует внимания специалиста в области медицины. Пожалуйста, добавьте причина или разговаривать в этот шаблон, чтобы объяснить проблему с разделом. WikiProject Medicine может помочь нанять эксперта. ( Март 2011 г. )

Нормальный половое созревание начинается в возрасте от 8 до 14 лет у девочек и от 9 до 14 лет у мальчиков. Однако половое созревание у некоторых детей может наступить намного раньше или намного позже, а во многих случаях никогда не наступает и, таким образом, способствует возникновению бесплодия у 35–70 миллионов пар во всем мире. У детей ненормально раннее или позднее начало полового созревания вызывает сильный эмоциональный и социальный стресс, который слишком часто остается без лечения.

Своевременное наступление половой зрелости регулируется многими факторами, и одним из факторов, который часто называют главным регулятором полового созревания и репродукции, является гонадолиберин. Этот пептидный гормон вырабатывается в гипоталамусе, но секретируется и действует на GnRHR в передний гипофиз оказывать влияние на репродуктивное созревание.

Понимание того, как функционирует GnRHR, стало ключом к разработке клинических стратегий лечения репродуктивных расстройств. [8] [9] [10]

Полиморфизмы генов рецепторов гормонов репродуктивной сферы

Биологический эффект любого гормона на клетку-мишень осуществляется через комплекс гормон-рецептор, то есть, чтобы возник клеточный ответ, необходимо, чтобы гормон вступил в соединение с рецептором. Несмотря на многообразие гормонов и рецепторов в организме человека, все рецепторы делятся на 2 типа — мембранные и внутриклеточные. А функциональные характеристики выражаются либо в способности связываться с гормоном, либо в нарушенной функции проведения сигнала.

Рецепторы гонадотропных гормонов гипоталамуса и гипофиза являются рецепторами клеточной мембраны и представляют из себя G-протеин. Как и все белки в организме они кодируются определенными генами. Полиморфизмы (выражаются в замене однонуклеотидных последовательностей в ДНК), затрагивающие кодирующие части этих генов, нередко приводят к аминокислотным заменам в молекуле белка и появлению белков-рецепторов с искаженными функциональными свойствами.

Ген LHCGR кодирует рецептор лютеинизирующего гормона (ЛГ). Рецепторы ЛГ в организме женщины расположены на тека-лютеиновых клетках яичника, рецепторы играют решающее значение для поддержания теки, созревания фолликулов и овуляции. LHR-опосредованные сигналы играют важную роль в ответе яичников на введение экзогенного ФСГ.

Известно, по крайней мере, 300 полиморфизмов гена LHCGR, которые оказывают значительное влияние на половое развитие и фертильность. Мутации гена рецептора ЛГ бывают двух типов: активирующие и инактивирующие рецептор. Активирующая мутация у мальчиков вызывают преждевременное половое развитие, которое может начинаться в возрасте до 1 года, при другой мутации до 4-х лет. У женщин фенотипическое проявление активирующих мутаций в гене рецептора ЛГ не отмечено.

Инактивирующие мутации (8 мутаций) гена рецептора ЛГ вызывают нарушение проведения сигнала при воздействии ЛГ, либо приводят к уменьшению способности рецептора связываться с ЛГ. Инактивирующие мутации определяют целый спектр клинических проявлений. Самые тяжелые – это вследствие гомозиготного носительства этих мутаций. Проявляются в период дифференцировки мужского пола в эмбриогенезе. Может формироваться мужской псевдогермафродитизм ( нарушен синтез тестостерона тестикулами из-за гипоплазии клеток Лейдига или полного их отсутствия). При мягких формах патологии, в отличие от классического варианта мужского псевдогермафродитизма, формируется гипогонадизм с выраженной гипоплазией наружных половых органов. И здесь очень важна дифференциальная диагностика с гипогонадизмом у мужчин, обусловленным мутацией в другом гене - в гене β-субъединицы ЛГ. У женщин гомозиготное носительство мутантных аллелей гена рецептора ЛГ сопровождается незначительным изменением фенотипа. Но при этом может отмечаться первичная аменорея и бесплодие.

GNRHR - ген рецептора гонадотропин-рилизинг-гормона (ГнРГ, GNRH) расположен на 14 хромосоме (14q21.1). Иследование важно для дифференциальной диагностики таких клинических форм, как идиопатический гипогонадотропный гипогонадизм (ИГГ). Клиническая картина гипогонадотропного гипогонадизма у мужчин характеризуется снижением либидо, отсутствием лицевого оволосения, редким лобковым оволосением, уменьшенной массой яичек. Половое созревание начинается в возрасте 16 лет. У женщин наблюдается первичная аменорея и бесплодие. Наружные гениталии и молочные железы развиты нормально.

Клиническая и молекулярно-генетическая характеристика случаев изолированного гипогонадотропного гипогонадизма, обусловленного дефектами рецептора гонадотропин-рилизинг-гормона

Врожденный гипогонадотропный гипогонадизм (ВГГ) — редкое заболевание, характеризующееся задержкой или отсутствием появления вторичных половых признаков, обусловленное недостаточной выработкой, секрецией или действием гонадотропин-рилизинг-гормона (ГнРГ). Клинически выделяют варианты ВГГ с гипо-/аносмией (синдром Кальмана) и нормосмический гипогонадотропный гипогонадизм. Учитывая многообразие генетических дефектов, отвечающих за развитие ВГГ, применение метода высокоэффективного параллельного секвенирования (NGS) является оптимальным диагностическим подходом, поскольку позволяет одновременно проанализировать несколько генов-кандидатов. Биаллельные мутации в гене GNRHR приводят к развитию гипогонадотропного гипогонадизма с нормосмией. В настоящей работе нами представлено описание 16 пациентов с доказанной резистентностью к ГнРГ, а также оценена частота патогенных вариантов в гене GNRHR в российской популяции.

Ключевые слова

Для цитирования:

For citation:

АКТУАЛЬНОСТЬ

Врожденный гипогонадотропный гипогонадизм (ВГГ) — снижение функции половых желез, в основе которого лежит нарушение синтеза, секреции или действия гонадотропин-рилизинг-гормона (ГнРГ) — ключевого нейрорегулятора репродуктивной системы млекопитающих. ВГГ может проявляться изолированным нарушением функции ГнРГ, сочетаться с недостаточностью других гормонов аденогипофиза (врожденный гипопитуитаризм) или быть частью синдромов. Клинически принято также выделять вариант ВГГ с гипо-/аносмией (синдром Кальмана), патогенез которого связывают с нарушением миграции ГнРГ-нейронов из обонятельной плакоды в передний мозг в процессе эмбрионального развития [1].

В последние годы благодаря развитию молекулярной биологии и внедрению технологий секвенирования следующего поколения (NGS) достигнут значительный прогресс в изучении ВГГ, и к настоящему моменту известно более 40 генов, ассоциированных с данными состояниями [2]. Наряду с X-сцепленным рецессивным и аутосомно-доминантным вариантами наследования в структуре ВГГ выделяют также аутосомно-рецессивные формы, распространенность которых нередко зависит от «эффекта основателя» и может значительно варьировать в различных этнических группах. В этой связи заслуживает особого внимания рецессивная форма ВГГ, обусловленная дефектами гена GNRHR, кодирующего рецептор ГнРГ. По данным литературы, доля данной формы ВГГ варьирует в широких пределах, колеблясь от 2% [3] до 32% [4].

В настоящем исследовании нами представлено описание 16 пациентов с доказанными дефектами рецептора ГнРГ и оценена частота патогенных вариантов в гене GNRHR в российской популяции.

ОПИСАНИЕ СЛУЧАЕВ

В группу пациентов с гипогонадотропным гипогонадизмом включены 175 пациентов (мальчики (n=139), девочки (n=36)). Этническая принадлежность обследуемых — русские.

По результатам молекулярно-генетического исследования у 16 пробандов (мальчики (n=11); девочки (n=5)) выявлены изменения в гене GNRHR (табл. 1). У 15 пациентов клиническая картина соответствовала нормосмическому гипогонадотропному гипогонадизму, у 1 (пациент №4) — синдрому Кальмана (аносмия установлена клинически на основании жалоб).

Таблица 1. Клинико-гормональные и молекулярно-генетические данные пациентов

Пол

Фенотип

ЛГ, Ед/л

0’ (240’)

ФСГ, Ед/л

0’

Тестостерон, нмоль/л

Эстрадиол, пг/мл

Ген

н/к

а/к

Аллельность

gnomAD

RUEXAC

Примечание: М — мужской; Ж — женский; СК — синдром Кальмана; нГГ — нормосмический гипогонадотропный гипогонадизм; а/к — аминокислотная замена; н/к — нуклеотидная замена; het — гетерозиготная; hem — гемизиготная; hom — гомозиготная.

15 из 16 пациентов обратились с жалобами на выраженную задержку полового развития в подростковом возрасте (Ме 16,25 года); у одного пациента (№4) диагноз заподозрен в 9,5 года на основании сочетания аносмии с микропенисом и левосторонним крипторхизмом. Физическое развитие всех пациентов соответствовало норме. По данным рентгенографии костей кисти медиана костного возраста соответствовала 14 годам. Нарушение обоняния отмечалось с раннего возраста у пациента 4. Других фенотипических черт, характерных для синдрома Кальмана (дефекты средней линии, тугоухость, бимануальные синкинезы), ни у кого из обследованных выявлено не было.

По результатам гормонального исследования базальные уровни гонадотропинов соответствовали допубертатным значениям: Ме лютеинизирующего гормона (ЛГ) 0,15 Ед/л [ 0,1; 0,34 ]; Ме фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) 0,445 Ед/л [ 0,2; 0,74 ]; Ме тестостерона (для мальчиков) 0,585 нмоль/л [ 0,32; 0,79 ], Ме эстрадиола (для девочек) 39 пг/мл [ 9; 48,8 ]. Всем пациентам старше 14 лет проведена проба с аналогом Гн-РГ, максимальный выброс ЛГ варьировал от 0,1 до 10,3 Ед/л (Ме 0,58 Ед/л [ 0,2; 4,68 ]).

В нашей когорте выявлено 4 варианта изменений нуклеотидной последовательности (табл. 1). Наиболее часто (n=15) идентифицирована мутация p.R139H. Сочетание данного варианта с p.M1T выявлено у 8 пациентов (во всех случаях оба варианта в цис-положении), с p.R262Q — у 4, с p.Q106R — у 2. У всех 16 пациентов определялись биаллельные изменения в гене GNRHR. Все нуклеотидные замены в гене GNRHR описаны ранее при изолированном гипогонадотропном гипогонадизме [9].

У 1 пациента (№4) биаллельная мутация в гене GNRHR сочеталась с ранее не описанной патогенной гемизиготной мутацией в гене ANOS1 (табл. 1).

ОБСУЖДЕНИЕ

ГнРГ — гипоталамический декапептид, синтезируемый в нейронах медиобазальной и преоптической областей гипоталамуса и аркуатного ядра, имеет пульсаторный характер секреции и через гипоталамо-гипофизарную портальную систему попадает в переднюю долю гипофиза. ГнРГ осуществляет свое периферическое действие, связываясь со специфическим рецептором (GNRHR) в передней доле гипофиза [10].

Экспрессия рецептора определяется преимущественно в гонадотрофах передней доли гипофиза, а также в лимфоцитах, клетках молочных желез, яичников и предстательной железы. После связывания со специфическим лигандом рецептор взаимодействует с G-белком, в результате чего происходят активация фосфолипазы С и мобилизация внутриклеточного кальция [13]. Активация рецептора приводит к выбросу гонадотропинов — ЛГ и ФСГ, которые оказывают дальнейшее периферическое действие.

Фенотип нокаутных по Gnrhr мышей имеет сходства с ВГГ у человека и проявляется половым инфантилизмом, низким уровнем половых стероидов и гонадотропинов; помимо этого, отмечаются нарушения минерализации костной ткани и закладки зубов [13].

В зависимости от степени нарушения функции рецептора пациенты имеют широкий спектр фенотипических проявлений — от синдрома фертильных евнухов и парциального гипогонадотропного гипогонадизма до более выраженных форм резистентности к ГнРГ, характеризующихся наличием крипторхизма, микропениса, неопределяемым уровнем гонадотропинов и отсутствием пубертата [13][17]. В нашей когорте у всех пациентов клинически определялись выраженные проявления резистентности к ГнРГ, и лишь в одном случае отмечался низконормальный выброс ЛГ на стимуляцию аналогом ГнРГ (пациент № 13). У данного пациента была выявлена компаунд-гетерозиготность по 2 мутациям (p.Q106R/p.R139H), первая из которых характеризуется частично сохраненной функцией рецептора по данным функционального анализа in vitro [14].

рГнРГ не связан с процессом миграции ГнРГ-нейронов из обонятельной плакоды, поэтому при мутациях в гене GNRHR не ожидается нарушение обоняния. Между тем поводом для первоначального обследования одного из наших пациентов (№ 4) была именно аносмия, и последующее молекулярно-генетическое обследование, помимо биаллельного дефекта в гене GNRHR, выявило также патогенный гемизиготный вариант в гене ANOS1, мутации в котором являются наиболее частой причиной синдрома Кальмана. Это наблюдение подчеркивает важность использования мультигенных панелей для выяснения этиологии ВГГ.

Несмотря на то что в данный момент известно много других генов, ассоциированных с развитием ВГГ, мутации GNRHR остаются самой частой причиной развития этого состояния [19]. Однако данные по частоте встречаемости дефектов в гене GNRHR у пациентов с ВГГ значительно варьируют, что определяется критериями включения пациентов в исследование, методом молекулярно-генетического анализа и, не в последнюю очередь, популяционными особенностями. Так, Quaynor и соавт. [3] в рамках многоцентрового исследования в США провели таргетное высокопроизводительное секвенирование с анализом 261 гена-кандидата у 48 пациентов с ВГГ (у 22 — СК) и выявили мутацию GNRHR (p.R35C) у 1 пациента (2,1%). В работе Beranova и соавт. [20], которые прицельно анализировали ген GNRHR у 108 пациентов из США с различными формами ВГГ, мутации были найдены в 5 случаях, что для всей когорты соответствовало доле 4,6%, а в подгруппе 48 пациентов с ВГГ и нормосмией — 10,4%. Как и ожидается для аутосомно-рецессивного типа наследования, наиболее часто изменения в гене GNRHR выявляются при семейных формах ВГГ. В пользу этого свидетельствует, например, публикация Gurbuz F. и соавт. [4], в которой в турецкой популяции было проанализировано 22 семейных случая ВГГ без аносмии, и при анализе ассоциированных с рецессивными формами ВГГ генов (GNRHR, GNRH1, TACR3, TAC3, KISS1R и KISS1) мутации в гене GNRHR выявлены в 7 семьях (31,8%). Интересно, что среди этих 7 семей только в 2 определялись варианты (p.R139H и p.R262Q соответственно), которые встречались в изученной нами когорте больных. Показательно, что, по данным gnomAD [8], общая частота для варианта p.Q106R является самой высокой (табл. 1), что также согласуется с результатами анализа гена GNRHR при ВГГ среди европейцев [9][18][20]. Между тем в нашем исследовании p.Q106R был найден только у 2 пациентов (оба случая — в составе компаунд-гетерозиготной мутации), а чаще выявлялась мутация p.R139H (у 15 пациентов). При оценке популяционной частоты варианта p.R139H по данным RUEXAC она оказалась приблизительно в 9 раз выше, чем частота данного варианта в gnomAD (табл. 1). Следует также отметить, что в 8 из 15 случаев вариант p.R139H был сцеплен (находился на одном аллеле) с заменой р.М1T, что также, по-видимому, является особенностью российской популяции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, нами представлен опыт применения высокопроизводительного параллельного секвенирования для молекулярно-генетической диагностики ВГГ. В обследованной нами когорте мутации в гене GNRHR были наиболее частой причиной данного заболевания, составив 9,1%. Обращает на себя внимание преобладание патогенного варианта p.R139H и его частое сочетание в цис-положении с вариантом р.М1T, что отличает полученные нами данные для российских больных от частот вариантов в гене GNRHR при ВГГ, описанных в других популяциях.