Способ прогнозирования безопасности хирургического лечения пациентов с кератопатией на фоне врожденной аниридии

Изобретение относится к медицине, а более конкретно к офтальмологии, и может быть использовано с целью прогнозирования безопасности хирургических вмешательств в отношении прогрессирования аниридийной кератопатии (АК) у пациентов с врожденной аниридией в зависимости от молекулярных механизмов повреждения гена РАХ6.

Врожденная аниридия - это панокулярная мальформация, включающая в себя аниридию, гипоплазию фовеа и диска зрительного нерва, дисгенез угла передней камеры глаза, помутнение хрусталика, кератопатию, нарушение гидродинамики глаза. Клинические проявления аниридии в 80-95% случаев опосредованы мутациями в транскрипционном факторе РАХ6, играющем решающую роль в процессе глазного морфогенеза. Мутации в гене РАХ6 могут носить не только точковый характер, но и представлять собой крупные хромосомные перестройки с вовлечением области р13 хромосомы 11.

Большое число разных мутаций в РАХ6 отражает возможные пути повреждения функций белка. Среди всех обнаруживаемых при аниридии мутаций значительно преобладают нонсенс-мутации и мутации, приводящие к сдвигу рамки считывания. Более 85% всех мутаций в гене РАХ6 приводят к возникновению преждевременного стоп кодона и реализуют механизм гаплонедостаточности. Проще всего это объясняется снижением активности РАХ6 на клеточном уровне на 50%. Функция белкового продукта мутантного аллеля теряется, а нормальный белок РАХ6, вырабатываемый аллелем дикого типа, не достигает порогового уровня, необходимого для нормального развития глаза.

Более половины спорадических случаев аниридии вызваны хромосомными делециями, которые также эффективно производят нулевой аллель, как и мутации, приводящие к укорочению белка. Данные типы мутаций (укорачивающие белок и делеции всего гена РАХ6) ассоциированы с «классическим» фенотипом аниридии, который характеризуется наличием частичной или полной аниридии, нистагма, кератопатии, врожденных, либо приобретенных помутнений хрусталика, гипоплазии фовеа, нарушением гидродинамики глаза. Степень выраженности каждого признака может значительно варьировать в зависимости от резидуального уровня РАХ6, что в значительной степени определяет фенотипическую вариабельность заболевания.

Клинические проявления миссенс мутаций определяются степенью сохранности структуры и функции белка, они могут варьировать от «мягких» аниридийных фенотипов до тяжелых форм в виде микрофтальма и аномалии Петерса. Несмотря на минимальные изменения в радужке (корэктопия, эктропион увеа, секторальная гипоплазия), другие проявления врожденной аниридии вследствие миссенс мутаций могут быть выражены более значительно. Так, на фоне точковых мутаций описаны случаи развития тяжелой кератопатии и помутнения роговицы, вследствие первичной лимбальной недостаточности.

Помимо непосредственного повреждения РАХ6 рядом авторов были описаны хромосомные перестройки, затрагивающие отдаленные регуляторные области данного гена. Сбалансированные мутации в виде парацентрических инверсий или реципрокных транслокаций подобной локализации хотя и не приводили к потере или добавлению генетического материала, однако оказывали существенное влияние на экспрессию РАХ6 (Ton, С.С, Hirvonen, Н., Miwa, Н., Weil, М.М., Monaghan, P., Jordan, Т., van Heyningen, V., Hastie, N.D., Meijers-Heijboer, H., Drechsler, M., et al. Cell 199; 67: 1059-1074). Один из путей формирования аномального фенотипа в данном случае реализовался за счет «эффекта положения» (Fantes J., Redeker В., Breen М., Boyle S., Brown J., Fletcher J., Jones S., Bickmore W., Fukushima Y., Mannens M., et al. Hum. Mol. Genet 1995;4:415-422). Молекулярные механизмы воздействия подобных цитогенетических мутаций на регуляторные области гена РАХ6 были изучены Д. Лаудердейлом с соавторами в 2005 году (Lauderdale J.D., Wilensky J.S., Oliver E.R., Walton D.S., Glaser Т. 3' deletions cause aniridia by preventing PAX6 gene expression. Proc Natl Acad Sci USA 2005; 97 (25): 13755-9. doi: 10.1073/pnas.240398797). Описанные ими хромосомные аберрации затрагивали удаленную 3' цис-регуляторную область, расположенную на уровне генов ELP4 и DCDC1 (примерно 200 т.п.н. от гена РАХ6), и оставляли интактной кодирующую область самого гена РАХ6. Авторами была доказана важная роль данной удаленной регуляторной области в инициации экспрессии гена РАХ6 и формировании аниридийного фенотипа. Генетики акцентировали внимание на ведущем значении механизма гаплонедостаточности (потери функции одной копии гена) в возникновении клинических проявлений аниридии в отличие от ранее описанного эффекта негативного доминирования.

Однако, несмотря на накопившиеся знания о патогенезе и генетических основах врожденной аниридии, по-прежнему актуальным является вопрос оказания эффективной помощи больным с данной патологией. Прогрессирование в течение всей жизни таких проявлений врожденной аниридии как кератопатия, катаракта, развитие глаукомы часто требуют хирургического сопровождения и коррекции. В большинстве случаев оперативные вмешательства по поводу экстракции катаракты, для компенсации внутриглазного давления затрагивают лимбальную зону роговицы с расположенными в ней прогениторными структурами и усугубляют естественное течение АК вплоть до полной потери зрения. Ассоциированная с аниридией кератопатия встречается у 20-90% пациентов. Причину ее возникновения связывают с первичной недостаточностью лимбальных стволовых клеток (НЛСК) и альтерацией лимбального микроокружения вследствие мутации в гене РАХ6. Декомпенсация роговичного статуса чаще всего встречается в третьей декаде жизни и является одной из ведущих причин слепоты пациентов с врожденной аниридией в возрасте старше 30 лет. В связи с этим важность определения диагностических критериев прогрессирования АК после любых хирургических вмешательств на глазу, затрагивающих лимбальную зону, не оставляет сомнений.

Оценка прогениторных структур лимба является необходимым условиям для прогнозирования дальнейшего течения АК, предиктором переносимости хирургических вмешательств и зрительного прогноза в целом. Стандартом визуализации морфологических изменений роговицы in vivo является конфокальная микроскопия. Альтернативный способ диагностики лимбальных палисад представлен оптической когерентной томографией (ОКТ), выполненной по протоколу 3D Cornea в режиме En Face, позволяющей детально визуализировать структуру и локализацию лимбальных палисад Фогта и в высокой степени коррелирующей с результатами лазерной сканирующей конфокальной микроскопии (ЛСКМ).

Задачей изобретения является разработка способа прогнозирования безопасности хирургического лечения пациентов с врожденной аниридией в отношении прогрессирования АК в зависимости от молекулярных механизмов повреждения гена РАХ6 и морфологических изменений лимбальной прогениторной зоны.

Техническим результатом изобретения является предотвращение или снижение риска прогрессирования АК в раннем и позднем послеоперационных периодах, сохранение прозрачности роговицы, остроты зрения и уменьшение количества субъективных жалоб.

Технический результат достигается тем, что в способе прогнозирования безопасности хирургического лечения пациентов с кератопатией на фоне врожденной аниридии, затрагивающего лимбальную стволовую зону роговицы, учитывается результат генетического анализа по верификации мутации в гене РАХ6. В случае обнаружения хромосомной перестройки, захватывающей 3'цис-регуляторную область, расположенную на уровне генов ELP4 и DCDC1, биомикроскопического подтверждения 0 стадии АК, наличия прогениторных лимбальных структур по данным ЛСКМ и ОКТ проведение хирургических вмешательств в лимбальной зоне связано с минимальным риском развития декомпенсации роговицы и потерей ее прозрачности; при обнаружении других мутаций в гене РАХ6 в сочетании с картиной АК, альтерацией лимбальных прогениторных структур по данным ЛСКМ и ОКТ проведение хирургических вмешательств сопряжено с высоким риском прогрессирования лимбальной недостаточности, приводящей к формированию аномального репаративного ответа, конъюнктивизации роговицы, потере ее прозрачности и значительному снижению зрительных функций.

В способе определения показаний к хирургическому лечению пациентов с врожденной аниридией, затрагивающему лимбальную стволовую зону роговицы (формирование поверхностного и глубокого склерального лоскута при проведении антиглаукомных операции, формирование роговичных тоннелей, парацентезов во время катарактальной хирургии и др.) следует учитывать результаты генетического анализа по верификации мутации в гене РАХ6. Офтальмологические диагностические методики, включающие в себя биомикроскопию переднего отрезка глаза с целью визуализации лимбальных палисад Фогта, проведение ЛСКМ верхней и нижней лимбальных гемисфер, а также выполнение ОКТ переднего отрезка глаза направлены на обнаружение прогениторных лимбальных структур у данной группы пациентов. Для хромосомных перестроек отдаленной 3'цис-регуляторной области, расположенной на уровне генов ELP4 и DCDC1 (примерно 200 т.п.н. от гена РАХ6) и оставляющей интактной кодирующую область самого гена РАХ6, характерно формирование аниридийного фенотипа без признаков АК (кератопатия 0 стадии). Роговица в этих случаях сохраняет свою прозрачность по всему диаметру, не обнаруживаются признаки лимбальной недостаточности, у пациентов отсутствуют или минимальны жалобы на чувство дискомфорта и инородного тела в глазу. Морфология прогениторных структур лимбальной зоны может быть полностью сохранена и соответствовать картине конфокальной микроскопии здоровых пациентов. В некоторых случаях лимбальные крипты могут иметь деформированный измененный характер, однако их наличие в верхней и/или нижней лимбальной гемисферах всегда определяется по данным ЛСКМ или ОКТ. Доказанное наличие прогениторных лимбальных структур у пациентов с подобной мутацией объясняет отсутствие АК и прозрачность роговичной поверхности после перенесенных оперативных вмешательств, сохранность роговицы у лиц средней и старшей возрастных групп, а также указывает на наличие механизма, позволяющего сохранить функционирующие лимбальные стволовые клетки на фоне РАХ6 гаплонедостаточности. Для остальной группы пациентов с мутациями, локализованными в гене РАХ6, отмечена большая частота встречаемости АК (до 90% случаев), тяжесть которой может варьировать в зависимости от типа генетических изменений. Изменение уровня экспрессии гена РАХ6 приводит к значительному клиническому полиморфизму АК вследствие нарушения функции белка РАХ6, вызванного оверэкспрессией или гаплонедостаточностью гена, а также другими факторами, влияющими на фенотипическую вариабельность врожденной аниридии. Морфологические исследования лимбальной зоны in vivo и данные ОКТ у этой категории пациентов не обнаруживают характерных лимбальных структур в большинстве случаев, что определяет прогрессирование АК с возрастом и после хирургических вмешательств. Локальные палисадоподобные структуры и значительно измененные деформированные фокальные стромальные проекции были верифицированы у 5,7% пациентов с мутациями в гене РАХ6. Наличие подобных прогениторных роговичных структур замедляет скорость прогрессирования кератопатии, однако не исключает ее наличие.

Способ лечения, согласно изобретению, осуществляется следующим образом. Всем пациентам с врожденной аниридией проводится генетическая идентификация причинной мутации в гене РАХ6 с обязательным исследованием региона на уровне генов ELP4 и DCDC1 с целью исключения мутации в отдаленной регуляторной области. Клинические методы исследования включают биомикроскопию с верификацией стадии кератопатии, ЛСКМ и ОКТ зоны лимба. В случае обнаружения хромосомной перестройки, захватывающей 3'цис-регуляторную область, расположенную на уровне генов ELP4 и DCDC1, биомикроскопического подтверждения 0 стадии АК, наличия прогениторных лимбальных структур по данным ЛСКМ и ОКТ проведение хирургических вмешательств в лимбальной зоне связано с минимальным риском развития декомпенсации роговицы и потерей ее прозрачности. При обнаружении других мутаций в гене РАХ6, биомикроскопической картины АК, альтерацией лимбальных прогениторных структур по данным ЛСКМ и ОКТ проведение хирургических вмешательств сопряжено с высоким риском прогрессирования лимбальной недостаточности, приводящей к формированию аномального репаративного ответа, конъюнктивизации роговицы, потерей ее прозрачности и значительного снижения зрительных функций. Учитывая прогрессирование АК в связи с ятрогенным повреждением лимбальной ростковой зоны во время хирургических вмешательств по поводу катаракты, глаукомы, при использовании местных антиметаболитов (5-фторурацила и др.), рекомендуется применение щадящей техники оперативных вмешательств с максимальным выключением лимбальной зоны из области операционной травмы.

Результаты данного способа определения дифференцированных показаний к хирургическому лечению пациентов с врожденной аниридией в зависимости от молекулярных механизмов повреждения гена РАХ6 подтверждены генетическими методами исследования (методом прямого двунаправленного секвенирования, мультиплексной лигазозависимой амплификации зондов (MLPA) и др.), клиническими методами исследования (биомикроскопией), результатами ЛСКМ лимбальных зон, выполненной на Гейдельбергском лазерном ретинальном томографе HRT3 с роговичным модулем Rostock Cornea Module (Heidelberg Engineering, Германия), данными ОКТ роговицы, выполненной по протоколу 3D Cornea (в режиме En Face) и Cornea Cross Line с помощью спектрального оптического когерентного томографа RTVue XR Avanti (Optovue, США, версия программного обеспечения 2016.1.0.26) с насадкой для исследования переднего отрезка глаза.

Предлагаемое изобретение поясняется следующими примерами.

Пример 1. Пациентка К., 30 лет. Диагноз: OU: Врожденная аниридия. Кератопатия 0 стадии. Гиперметропия средней степени. OD: Частичная осложненная катаракта. OS: Полная осложненная катаракта. Генетический анализ выявил хромосомную перестройку DCDC1-ELP4 del без захвата гена РАХ6. При биомикроскопии была обнаружена полностью прозрачная роговица без признаков лимбальной недостаточности. Анализ данных конфокальной микроскопии выявил измененные структуры лимбальных палисад Фогта в верхнем лимбе в виде утолщенных гиперрефлективных палисадоподобных образований с нечеткими контурами и единичные фокальные стромальные проекции. По данным ОКТ роговицы в этой зоне не удалось достоверно визуализировать лимбальные структуры. В то же время обследование нижнего лимба выявило сохранные лимбальные палисады Фогта, имеющие вид гиперрефлективных двухконтурных линий, расположенных в виде характерного частокола. Данные ОКТ лимбальных зон в режиме En Face соответствовали результатам обследования роговицы методом ЛСКМ и визуализировали структуру лимбальных палисад Фогта. По данным ОКТ по протоколу Cornea Cross Line просматривалась зона корнеосклерального перехода с постепенной сменой оптически прозрачного эпителия роговицы более оптически плотным конъюнктивальным эпителием, что также является подтверждением сохранности лимбального барьера роговицы, ее прозрачности и регенераторных свойств. На левом глазу пациентке было выполнено оперативное вмешательство по поводу факоэмульсификации катаракты и имплантации искусственной иридохрусталиковой диафрагмы. Трехлетний срок наблюдения не выявил потерю прозрачности роговицы на левом глазу, повторно проведенные исследования in vivo по обнаружению лимбальных палисад Фогта подтвердили их сохранность и целостность.

Пример 2. Пациентка Б., 33 года. Диагноз OU: Врожденная аниридия. Нистагм. Кератопатия II стадии. Полная осложненная катаракта. Подвывих хрусталика III степени. Гипоплазия фовеа. Проведенный генетический анализ на причинную мутацию выявил делецию одного нуклеотида в экзоне 7 гена РАХ6 (c.491delC ex7). Внутригенная перестройка стала причиной сдвига открытой рамки считывания и образования через 43 кодона преждевременного стоп кодона. Данная транкирующая мутация привела к формированию классического аниридийного фенотипа за счет реализации эффекта ran лоне достаточности. II стадия АК характеризовалась периферическим помутнением роговицы с врастанием новообразованных сосудов. По данным ЛСКМ не удалось выявить прогениторные структуры в лимбальной зоне. На периферии роговицы наблюдалось внедрение конъюнктивальной ткани в виде конъюнктивальных островков, разрушение лимбального барьера сопровождалось появлением в роговице единичных клеток воспаления и бокаловидных клеток. По данным ОКТ в режиме En Face в месте предположительной локализации лимбальных палисад Фогта определялась равномерная монохромная гиперрефлективная полоса без визуализации каких-либо структур. Исходная острота зрения с коррекцией составила 0,1. Пациентке на правом глазу была выполнена интракапсулярная экстракция катаракты без имплантации ИОЛ, учитывая выраженный подвывих хрусталика. Ранний послеоперационный период протекал без особенностей, острота зрения с коррекцией сохранялась на прежнем уровне (0,1). Однако через 3 месяца были отмечены признаки прогрессирования АК по всей окружности роговицы. Биомикроскопически определялось изменение характера роговичного эпителия, потеря его прозрачности, зона эпителиопатии продвигалась в центральные отделы роговицы, в области послеоперационного разреза по верхнему лимбу появились локальные субэпителиальные помутнения, усугубились жалобы пациентки на чувство дискомфорта, ощущение «жжения, инородного тела в глазу», усиление светобоязни. По данным ЛСКМ отмечалось появление признаков конъюнктивизации роговичного эпителия с инвазией большого количества воспалительных и бокаловидных клеток. Метаплазированный по конъюнктивальному типу эпителий роговицы в виде клеток со светлыми ядрами и нечеткими контурами достигал средней периферии и центра роговицы. Результаты ОКТ зоны лимба соответствовали данным ЛСКМ и не обнаруживали лимбальных палисад Фогта. Через год после оперативного вмешательства было отмечено снижение корригированной остроты зрения до 0,05 на фоне потери прозрачности центральных отделов роговицы.