Врожденный изолированный гипогонадотропный гипогонадизм: клинический и молекулярно-генетический полиморфизм

Abstract

Врожденный изолированный гипогонадотропный гипогонадизм — группа заболеваний, вызванных нарушением секреции, действия гонадотропин-рилизинг-гормона (ГнРГ) и гонадотропинов. В половине случаев врожденный гипогонадотропный гипогонадизм сочетается с нарушением обоняния и носит название синдрома Кальмана. В настоящее время известно, что развитие данной группы заболеваний связано с мутациями в 40 генах, ответственных за функционирование гипоталамо-гипофизарно-гонадной оси. Гетерогенность клинической картины этой группы заболеваний, в том числе и в лечении, в значительной степени обуславливается различной молекулярно-генетической основой. Однако клинические проявления при одинаковых молекулярно-генетических дефектах могут варьировать даже в пределах одной семьи при одной и той же молекулярно-генетической основе заболевания. Корреляция между фенотипическими особенностями и генотипом обуславливает приоритетность поиска мутаций в определенных генах при сочетании гипогонадизма с врожденными пороками развития. В обзоре представлены данные о существенном вкладе в гетерогенность клинической картины заболевания олигогенного наследования. Кроме того, в работе поднимается вопрос о необходимости пересмотра современного определения и классификации врожденного изолированного гипогонадизма с учетом развития заболевания при мутациях в генах, не ассоциированных с закладкой и функционированием ГнРГ-секретирующих нейронов.

Врожденный изолированный гипогонадотропный гипогонадизм (ВИГГ) — группа заболеваний, обусловленных нарушением продукции гонадотропин-рилизинг-гормона (ГнРГ) и гонадотропинов, что проявляется задержкой полового развития и бесплодием. Развитие данного заболевания может быть обусловлено нарушением внутриутробной закладки нейронов, секретирующих ГнРГ, в ольфакторной плакоде (пластине), нарушением миграции этих нейронов вместе с ольфакторными нейронами в гипоталамус, нарушением секреции и/или действия самого ГнРГ, дефицитом гонадотропинов.Выделяют 2 основных фенотипа заболевания:

1. синдром Кальмана — сочетание гипогонадотропного гипогонадизма и гипосмии или аносмии, которое чаще наблюдается при нарушении закладки и миграции ГнРГ-секретирующих нейронов;

2. нормосмический вариант изолированного гипогонадотропного гипогонадизма может наблюдаться при нарушении секреции ГнРГ, мутациях в гене рецептора к ГнРГ, нарушении секреции гонадотропинов.

Несмотря на тот факт, что первые данные о мутациях в генах, ответственных за развитие гипогонадотропного гипогонадизма, были получены при изучении семейных случаев заболевания, в настоящее время большинство случаев гипогонадотропного гипогонадизма являются спорадическими [1]. Семейные случаи характеризуются неполной пенетрантностью и, соответственно, различной степенью выраженности клинических проявлений заболевания, от полной формы гипогонадизма до задержки пубертата. В настоящее время описаны формы гипогонадотропного гипогонадизма, которые наследуются по аутосомно-доминантному, аутосомно-рецессивному или Х-сцепленному типам.

Большинство случаев изолированного гипогонадотропного гипогонадизма описано у мужчин. Ранее считалось, что более низкая (до 10 раз) встречаемость данной патологии среди девочек (1:50 000–120 000) в сравнении с мальчиками (1:1000–30000) обусловлена Х-сцепленным типом наследования. Однако в настоящее время известно, что у большинства пациентов с данным синдромом выявлены формы гипогонадотропного гипогонадизма, наследуемые по аутосомно-доминантному и аутосомно-рецессивному типам [2]. Возможно, такие данные по гендерной распространенности обусловлены тем, что среди пациенток женского пола чаще встречаются неполные (парциальные) формы гипогонадизма [3], которые проявляются более мягким течением заболевания: может наблюдаться спонтанное развитие телархе и, редко, менархе, что затрудняет своевременную диагностику гипогонадизма [4]. Так, Shaw и соавт. в ретроспективном исследовании с участием 248 пациенток с гипогонадотропным гипогонадизмом показали, что у 51% женщин были развитые молочные железы, а 10% сообщили об 1–2 эпизодах менструальных кровотечений [4]. Вероятно, в детской практике парциальные случаи заболевания среди девушек-подростков остаются недиагностированными, чем обуславливается кажущаяся более высокая распространенность синдрома Кальмана и нормосмического варианта гипогонадотропного гипогонадизма среди юношей. Кроме того, в настоящее время описаны и другие генетические механизмы, приводящие к превалированию пациентов мужского пола при данном заболевании.

В ряде случае гипогонадотропный гипогонадизм сочетается с другими врожденными пороками. Так, например, при гипогонадизме вследствие мутаций в гене KAL1 в 40% случаев отмечаются неврологические нарушения в виде синкинезии рук, а гипогонадизм, обусловленный мутацией в гене FGFR1, может сочетаться с агенезией зубов и пороками развития кистей и стоп.

Гипогонадотропный гипогонадизм может входить в состав синдромальных патологий, например, CHARGE синдрома, синдрома Ваардербурга, септооптической дисплазии, синдрома Хартсфилда.

Таким образом, разнообразие фенотипа обуславливается молекулярно-генетическим полиморфизмом. Однако клинические проявления при одинаковых молекулярно-генетических дефектах могут варьировать даже в пределах одной семьи.

МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОЛИМОРФИЗМ КАК ОСНОВА ГИПОГОНАДОТРОПНОГО ГИПОГОНАДИЗМА

При врожденном гипогонадотропном гипогонадизме выявлены мутации в более чем 40 генах [5–8]. Однако установить молекулярно-генетическую основу заболевания удается только в 30–50% случаев, что, возможно, обуславливается различными методиками исследования [5].

Гены, связанные с развитием гипогонадотропного гипогонадизма, условно можно разделить на 3 группы: гены, ответственные за закладку ГнРГ-секретирующих нейронов в ольфакторной пластине и их миграцию в гипоталамус (FGF8, FGFR1, KAL1, PROK2, PROKR2, NELF и другие), за импульсную секрецию ГнРГ (GNRH1, GPR54, TAC3, TACR3 и др.) и ген, определяющий чувствительность рецепторов к ГнРГ (GNRHR) [4].

В таблице 1 представлены наиболее часто встречающиеся гены, мутации в которых ассоциированы с развитием гипогонадотропного гипогонадизма.

Таблица 1. Наиболее часто встречающиеся гены, ассоциированные с синдромом Кальмана: частота встречаемости, тип наследования и клинические проявления

Ген	Частота встречаемостипри гипогонадизме	Ассоциированные клинические проявления	Ассоциированныесиндромы	Наследование
Ген аносминаKAL1 (ANOS1)	3,7–12% [14][16]	Бимануальная синкинезия. Агенезия почек	Не описано	X-сцепленное
Ген рецептора факторов роста фибробластов FGFR1	15–20% [5][32]	Пороки развития неба. Септооптическая дисплазия. Скелетные аномалии. Бимануальная синкинезия. Пороки развития кистей/стоп Пороки развития неба	Синдром Хартсфилда	АД
Гены факторов роста фибробластов FGF2*, FGF8*, FGF17*	Синдром Денди–Уокера
Ген рецептора ГнРГ (GNRHR)	6,6–11% [5][41]	Не описано специфических клинических проявлений	Синдром фертильного евнуха	АР
Ген хромодомена ДНК-зависимой хеликазы CHD7	6–16% [56][58]	Аплазия полукружного канала.Врожденная тугоухость.Аномалии сердца.Колобома	CHARGE-синдром	АД
Ген прокинетицина и его рецептора		Нарушения слуха, синкинезия рук, эпилепсия,нарушения сна, ожирение		АР
PROK2	3% [68]
PROKR2*	6,6–7% [68]	Синдром утреннего сияния (патология диска зрительного нерва)

Мутации в генах, ответственных за развитие и миграцию ГнРГ-секретируюших нейронов из ольфакторной пластины в гипоталамус (FGF8, CHD7, HS6ST1, SOX10, SEMA3A,WDR11), ассоциированы с развитием гипогонадизма с аносмией, в то время как мутации в генах GNRHR, GNRH1, KISS1R, KISS1, TACR3, TAC3 чаще приводят к развитию нормосмического варианта гипогонадизма [8].

В настоящее время известно, что при одинаковых генетических дефектах степень нарушения обоняния у пациентов с гипогонадотропным гипогонадизмом может быть разной. Достоверно оценить наличие нарушений обонятельной функции у пациентов с синдром Кальмана возможно только методом ольфактометрии с помощью специальных наборов пахучих веществ. Ранее считалось, что обонятельные луковицы являются уникальным органом центральной нервной системы, для которого установлена корреляция между размером и функцией [1], однако Danda и соавт. в 2020 г. показали, что нарушение обонятельной функции не во всех случаях сопровождается изменениями обонятельных луковиц на МРТ головного мозга [8]: гипо- и аносмия могут наблюдаться у пациентов с интактными обонятельными луковицами. Причины развития аносмии или гипосмии при сохранных обонятельных луковицах у пациентов с синдромом Кальмана на данный момент неизвестны и требуют дальнейшего изучения.

По данным популяционных исследований установлено, что у пациентов с изолированным гипогонадотропном гипогонадизмом из различных этнических групп выявляются различные генетические нарушения. Bhagavath и соавт. в исследовании с участием более 300 пациентов с гипогонадотропным гипогонадизмом показали, что для северо-американской и турецкой популяций наиболее характерны мутации в гене рецептора ГнРГ (GNRHR) и в гене KAL1 [3]. По данным работы Guimaraes и соавт., для бразильской популяции наиболее характерны мутации в генах ANOS1 (он же KAL1), FGFR1 и GNRHR [5]. По данным исследования 2016 г. с участием 27 мальчиков с гипогонадизмом из Финляндии и 9 из Дании, наиболее типичными мутациями оказались нарушения в генах KAL1 и FGFR1 [9].

Несмотря на то что большинство случаев врожденного гипогонадотропного гипогонадизма являются спорадическими, очень важен детальный анализ родословной, так как доказано, что у половины пациентов с синдромом Кальмана имеются родственники с той или иной степенью нарушения репродуктивной функции. Рецессивный тип наследования можно предполагать в случае, если брак является близкородственным, или при наличии патологии у сибсов при фенотипически здоровых родителях. Однако большинство форм гипогонадотропного гипогонадизма наследуется по аутосомно-доминантному типу. Х-сцепленный тип наследования можно заподозрить в случае, если мальчик с гипогонадизмом и аносмией при фенотипически здоровой матери имеет родственника мужского пола со стороны матери, как правило, дядю [10], с конституциональной задержкой пубертата в анамнезе или гипогонадизмом.

МУТАЦИИ В НАИБОЛЕЕ ЧАСТО ВСТРЕЧАЮЩИХСЯ ГЕНАХ: КОРРЕЛЯЦИЯ ГЕНОТИПА С ФЕНОТИПОМ

Ген аносмина KAL1

В 1991 г. был обнаружен первый ген, мутации в котором являются причиной развития синдрома Кальмана — KAL1 (Kallman syndrome 1, MIM 300836). Раньше этот ген называли ANOS1. Он состоит из 14 экзонов, а продуктом его экспрессии является белок аносмин-1, чем и объясняется предыдущее название. Аносмин является гликопротеином, состоящим из 680 аминокислот [11]. Он играет важную роль в формировании органов не только нервной, но и пищеварительной, опорно-двигательной и мочеполовой систем [12]. Аносмин влияет на процесс миграции ольфакторных и ГнРГ-секретирующих нейронов из назальной плакоды в гипоталамус во время внутриутробного развития, вследствие чего мутации в этом гене, как правило, ассоциированы с нарушением обоняния. Однако мутации в гене KAL1 могут приводить к гипогонадизму без гипо- и аносмии: так, по результатам исследования Sato et al. [13], среди 15 пациентов с мутациями в гене KAL1 у 2 пациентов не было выявлено нарушения обоняния.

По разным данным, распространенность мутаций в этом гене среди всех случаев ВИИГ составляет от 3,7% до 12% [14–16]. Среди генов, мутации в которых ассоциированы с развитием гипогонадизма, ген KAL1 является единственным, наследуемым Х-сцепленно [17], хотя ранее считалось, что он отвечает только за 70% Х-сцепленно передаваемых мутаций при гипогонадизме. Ген KAL1 расположен на коротком плече X-хромосомы (Xp22.3). Мутации в этом гене среди женщин с гипогонадизмом встречаются редко [18], что не позволяет рассматривать Х-сцепленное наследование как основную причину более высокой распространенности синдрома Кальмана среди мужчин: по результатам исследования 2019 г. с участием 39 женщин [5] наиболее часто выявляемыми мутациями оказались мутации в генах FGFR1 — 15%, GNRHR — 6,6% и PROKR2 — 6,6%, в то время как мутации в гене KAL1 выявлялись только в 6,2% случаев. Другое объяснение данного факта может быть в том, что гены, передающиеся Х-сцепленно и ответственные за правильную работу оси «гипоталамус-гипофиз-гонады», еще не открыты. К такому же выводу пришли финские ученые, которые обследовали 5 женщин с гипогонадотропным гипогонадизмом и у всех выявили мутации в гене FGFR1 [19]. Некоторые исследователи считают, что заболевание более часто встречается среди мужчин по причине достаточного образования аносмина у женщин и его взаимодействия с рецептором фактора роста фибробластов 1. Для гена KAL1 описан феномен избегания («Escape» phenomenon), при котором ген KAL1 у женщин при одной интактной Х-хромосоме «избегает» полной Х-инактивации. Таким образом, образуется достаточное количество аносмина для активации рецептора к фактору роста фибробластов, что может проявляться сохранной репродуктивной функцией при имеющемся парциальном дефекте гена у женщин [20–22].

Фенотип пациентов с мутациями в гене KAL1 вариабелен: у большинства развивается полная форма гипогонадизма [23], характеризующаяся объемом яичек менее 3 мл у мужчин и отсутствием развития молочных желез и менархе у женщин, однако встречаются неполные [24] и реверсивные формы [25][26]. Имеются данные о том, что пациенты с синдромом Кальмана и мутациями в гене KAL1 имеют вдвое меньший объем гонад в сравнении с пациентами с мутациями в генах NELF, CHD7, HS6ST1, FGF8/FGFR1, PROK2/PROKR2 [24]. Участие аносмина в формировании органов не только нервной, но и опорно-двигательной и мочеполовой систем объясняет частое сочетание синдрома Кальмана с аномалиями развития скелета, пороками развития средней линии, бимануальной синкинезией (зеркальные движения рук) и агенезией почек. Последняя встречается почти у каждого третьего пациента с синдромом Кальмана [16]. Бимануальная синкинезия долгое время считалась «уникальным» проявлением мутаций в гене KAL1, однако на данный момент известно, что синкинезия также может иметь место при мутациях в генах FGF8/FGFR1, PROK2/PROKR2, CHD7 и других, но при мутациях в гене KAL1 все же встречается в 4 раза чаще [24].

По данным исследования Costa-Barbosa и соавт. [24], среди мужчин с синдромом Кальмана и нарушениями в гене KAL1 ответ на пульсовую терапию ГнРГ был менее выражен в сравнении с группами пациентов с мутациями в генах FGF8/FGFR1, PROK2/PROKR2, CHD7 и с группой пациентов без установленной молекулярно-генетической причины заболевания: 50, 100, 100, 78% соответственно. Интересно, что среди женщин с синдромом Кальмана подобной тенденции не наблюдалось. Однако ограниченный размер выборки (34 пациента) не позволяет экстраполировать результаты исследования на всех пациентов с мутациями в гене KAL1.

В 1998 г. Maya-Nunez и соавт. описали клинический случай пациента с гипогонадотропным гипогонадизмом, аносмией и генерализованным ихтиозом. У данного пациента был диагностирован синдром «генных последовательностей» (contiguous gene syndrome), в основе которого — делеция 3 экзонов гена KAL1 и полная делеция гена стероидной сульфатазы STS [27], что привело к развитию ихтиоза. Данные гены расположены на Х-хромосоме (Xp22.3): ген KAL1 проксимальнее гена STS, а его 3’-конец обращен к теломере. Обнаружить микроделецию короткого участка Х-хромосомы с помощью метода секвенирования нового поколения, как правило, не удается [28]. Могут потребоваться полноэкзомное секвенирование [29] или проведение микроматричного анализа [30][31].

Гены факторов роста фибробластов FGF8/FGF2 и рецептора фактора роста фибробластов FGFR1

Мутации в гене рецептора факторов роста фибробластов 1-го типа FGFR1 (ранее KAL2) являются одними из самых часто встречающихся: мутация в гене FGFR1 выявляется у каждого пятого пациента с гипогонадотропным гипогонадизмом [32]. Ген рецептора фактора роста фибробластов расположен на коротком плече 8 хромосомы (8p11.23), состоит из 18 экзонов. Гипогонадотропный гипогонадизм при дефекте данного гена наследуется аутосомно-доминантно.

Продуктом экспрессии гена FGFR1 является рецептор фактора роста фибробластов 1-го типа — гликопротеин, содержащий 822 аминокислотных остатка. Взаимодействие рецептора фактора роста фибробластов с его эндогенными лигандами, факторами роста фибробластов, необходимо для запуска митоген-активируемого сигнального пути и играет важную роль в регуляции процессов эмбриональной дифференцировки и миграции ГнРГ-секретирующих и обонятельных нейронов [20].

Впервые нарушения закладки ГнРГ-секретирующих нейронов при дефектах гена FGFR1 были выявлены у генно-модифицированных мышей [33]. Ассоциация между мутациями в гене FGFR1 и синдромом Кальмана у человека была установлена в 2003 г., когда были описаны первые 4 семейных и 8 спорадических случаев заболевания [34].

Установлено, что мутации в гене FGFR1 могут выявляться у пациентов не только с синдромом Кальмана, но и с гипогонадизмом без нарушения обоняния. Фенотипические проявления, ассоциированные с инактивирующими мутациями в гене рецептора фактора роста фибробластов, варьируют от задержки пубертата, изолированной гипосмии до тяжелых форм гипогонадизма с множественными врожденными пороками развития [20][35].

Ген FGFR1 экспрессируется в различных клетках и тканях, чем обуславливается корреляция генотипа с фенотипом. Так, при сочетании гипогонадизма с пороками развития одной или обеих конечностей мутации в гене FGFR1 определяются в 90% случаев [36][37]. FGFR1 является первым геном-кандидатом, который рекомендуется исследовать у пациентов с пороками развития кистей и стоп [38]. Ранее считалось, что бимануальная синкинезия наблюдается только у пациентов с мутациями в гене KAL1, однако на данный момент известно, что синкинезия может наблюдаться и при дефектах в гене FGFR1 [39]. Кроме нарушений формирования конечностей, доказана корреляция между инактивирующими мутациями в генах факторов роста фибробластов (FGF8/FGF2) и аномалиями развития зубов, поэтому исследование этих генов является приоритетным при проведении генетического исследования у пациентов с гипогонадизмом и дентальной агенезией.

В 30% случаев у пациентов с мутацией в гене FGFR1 наблюдается расщелина губы и неба [8]. Пороки развития средней линии у данной когорты пациентов могут быть ассоциированы с голопрозэнцефалией и эктродактилией (отсутствие или недоразвитие одного или нескольких центральных пальцев кистей и стоп). Подобное сочетание врожденных пороков развития носит название синдрома Хартсфилда (Hartsfield syndrome) [40]. Степень выраженности клинических составляющих данного синдрома варьирует, что, по предположению некоторых исследователей, также объясняется высокой степень клинического полиморфизма при мутациях в данном гене [40].

В исследовании Li и соавт. 2020 г. с участием 14 мужчин с установленной мутацией в гене FGFR1 объем гонад был значимо ниже, чем в группе пациентов с гипогонадизмом без установленной генетической причины. Полиморфизм клинической картины проявляется и в ответе на заместительную терапию: доля пациентов, успешно ответивших на пульсовую терапию ГнРГ и гонадотропинами в виде индукции сперматогенеза, значимо не различалась в группах (76% vs 82%), в отличие от среднего времени до начала сперматогенеза: в группе пациентов с мутацией в гене FGFR1 добиться сперматогенеза удалось после 15 мес терапии, а в контрольной группе — после 10 мес (p<0,05), что подтверждает ранее выдвинутую гипотезу о том, что мутации в гене FGFR1 вызывают более тяжелые формы гипогонадизма [32].

Ген рецептора гонадотропин-рилизинг-гормона GNRHR

Мутации в гене рецептора ГнРГ (GNRHR, MIM 146110) встречаются у 7–11% пациентов с гипогонадотропным гипогонадизмом [41]. Ген расположен на длинном плече 4 хромосомы (4q21.2), состоит из 3 экзонов. Гипогонадотропный гипогонадизм при изменениях в этом гене наследуется по аутосомно-рецессивному типу.

Продуктом экспрессии гена является G-белок-ассоциированный рецептор, функционирующий на мембране гонадотрофов. Взаимодействие рецептора с ГнРГ приводит к активации различных внутриклеточных сигнальных путей, обеспечивающих регуляцию транскрипции генов гонадотропинов.

Впервые миссенс-мутации в гене GNRHR были описаны у брата и сестры с гипогонадотропным гипогонадизмом в 1997 г. [42]. Последующие клинические случаи также были описаны у сибсов [43][44]. Видимо, по этой причине считалось, что мутации в гене ГнРГ чаще встречаются при семейных формах заболевания, однако на данный момент известно, что около половины мутаций в гене ГнРГ являются спорадическими [45].

При мутациях в гене GNRHR, как правило, развивается гипогонадизм без нарушений обоняния [41].

Клинические проявления при мутациях в гене рецептора ГнРГ крайне вариабельны и зависят от степени инактивации рецептора: может развиваться как полный, так и парциальный гипогонадизм [46]. Beranova и соавт. установили, что у мужчин с мутациями в этом гене на момент установления диагноза объем яичек может быть как препубертатным, так и не отличаться от объема яичек у здоровых мужчин [45]. Кроме того, нарушения в гене ГнРГ могут приводить к развитию реверсивных форм гипогонадизма [47], которые, по данным исследования Gianetti и соавт., чаще наблюдаются при биаллельных мутациях, ассоциированных с парциальной инактивацией рецептора, в то время как моноаллельные мутации гена ГнРГ могут проявляться как тяжелыми формами гипогонадизма, так и не нарушать репродуктивную функцию вовсе [48].

Неполной степенью инактивации рецептора, по-видимому, объясняется определенная эффективность пульсовой терапии ГнРГ у данной когорты пациентов. Впервые Tamaya и соавт. В 2000 г. описали группу пациенток с гипогонадотропным гипогонадизмом вследствие мутаций в гене GNRHR, у которых отмечалась индукция овуляции в ответ на введение ГнРГ в пульсовом режиме [49]. Результаты исследований Seminara и соавт. и Abel и соавт. также доказывают, что резистентность рецептора у данной когорты пациенток может быть успешно преодолена [50][51]. Пульсовая терапия ГнРГ подтвердила свою эффективность и у мужчин с гипогонадизмом вследствие мутаций в гене GNRHR [52]. Предикторы эффективности пульсовой терапии у данной когорты пациентов не установлены, а ответ на терапию может различаться даже у сибсов. [53]

Ген хромодомена ДНК-зависимой хеликазы СHD7

Ген расположен на длинном плече 8 хромосомы (8q12). Состоит из 38 экзонов. Гипогонадизм, ассоциированный с мутацией в гене CHD7, наследуется аутосомно-доминантно. Продуктом экспрессии гена CHD7 является белок — хромодомен (CHRomatin Organisation MOdifier) АТФ-зависимой хеликазы. Как следует из названия, этот белок оказывает влияние на организацию и структуру хроматина. Продуктом экспрессии гена CHD7 является транскрипционный фактор — энхансер, влияющий на экспрессию других генов: есть данные о том, что CHD7 может регулировать экспрессию генов KAL1, FGFR1, PROK2 и PROKR2 [54]. Возможно, это одна из причин, по которой мутации в гене CHD7 могут приводить к развитию и синдрома Кальмана, и нормосмического гипогонадотропного гипогонадизма [55].

По результатам исследований частота мутаций в гене CHD7 у пациентов с врожденным гипогонадотропным гипогонадизмом составляет от 6 до 8% [56][57]. Однако результаты проведенного в 2019 г. исследования (Gonçalves и соавт.) с участием 50 пациентов с гипогонадотропным гипогонадизмом свидетельствуют о более высокой распространенности мутаций в гене CHD7 — до 16% [58], что, возможно, связано с объемом выборки.

Большинство мутаций в гене СHD7 являются спорадическими [57]. Анализируя семейные случаи заболевания, Pauli и соавт. пришли к выводу, что в 92% случаев мутации в гене СHD7 связаны с нарушениями в отцовском аллеле [59]. По данным исследования Marcos и соавт. [57], к гипогонадизму без нарушения обоняния и к синдрому Кальмана чаще приводят миссенс-мутации в гене СHD7, т.е. мутации, ассоциированные с образованием белка с большей молекулярной массой. При нонсенс-мутациях, мутациях сайтов сплайсинга и мутациях, приводящих к сдвигу рамки считывания, образуется более короткий белок с меньшей молекулярной массой, что чаще клинически проявляется СHARGE-синдромом [60].

CHARGE-СИНДРОМ (OMIM 214800)

Это редкое тяжелое врожденное заболевание, распространенность которого составляет 1 на 8500–15 000 новорожденных. Интересно, что чаще СHARGE-синдром встречается среди девочек [17].

CHARGE-синдром впервые был описан в 1979 г. двумя работающими независимо друг от друга врачами — офтальмологом Хелен Хитнер (Helen Hitner) и морфологом Брайаном Холлом (Bryan Hall) [55]. Ученые описали когорту детей с множественными врожденными пороками развития и гипогонадизмом. Сначала CHARGE-синдром носил имена этих ученых (синдром Хитнер–Холла), пока в 1981 г. Pagon и соавт. не создали акроним СHARGE. Название синдрома является аббревиатурой, составленной из начальных букв его основных клинических проявлений, где «С» — coloboma — колобома, «H» — heart disease — пороки сердца, «A» — atresia of the choanae — атрезия хоан, «R» — retarded growth and development — задержка роста и развития, «G» — genital hypoplasia — гипоплазия наружных половых органов и «E» — ear anomalies — пороки развития органов слуха, которые могут проявляться тугоухостью. Кроме этого, у пациентов с CHARGE-cиндромом могут наблюдаться расщелина неба, пороки развития пищевода, почек и гипопитуитаризм. В 1988 г. Blake и соавт. [55, 61] систематизировали клинические проявления при CHARGE-синдроме и выделили большие и малые критерии заболевания [62], а в 2009 г. критерии были пересмотрены и из больших критериев были исключены поражения черепных нервов. В 2016 г. были предложены новые диагностические критерии, в которых центральное место отводится мутациям в гене CHD7 [63]. Такое предложение кажется обоснованным с учетом высокой частоты встречаемости атипичных и парциальных форм синдрома [61][63][64]: так, например, гипогонадотропный гипогонадизм встречается в половине случаев, а большинство мутаций в гене CHD7 ассоциировано только с нарушениями слуха и пороками развития средней линии. Однако выявить мутации в гене СHD7 у пациентов с CHARGE-синдромом удается лишь в 58–90% случаев [61]. По результатам исследования Lalani и соавт. с участием 110 пациентов, среди тех, у кого диагноз был подтвержден результатами молекулярно-генетического исследования, в сравнении с пациентами без установленной мутации значимо чаще наблюдались пороки развития сердца, колобома и асимметрия лица, обусловленная односторонним парезом лицевого нерва [61].

Ген прокинетицина и его рецептора PROKR2, PROK2

Ген PROKR2 расположен на коротком плече 20-й хромосомы (20p12.3). Продуктом гена PROKR2 является рецептор прокинетицина 2-го типа. Взаимодействие рецептора с лигандом, прокинетицином, продуктом гена PROK2 (3p13), играет важную роль в нейрогенезе обонятельной луковицы [65]. Гипогонадотропный гипогонадизм при дефектах данных генов наследуется аутосомно-доминантно.

Впервые мутации в этих генах у пациентов с синдромом Кальмана были описаны в 2006 г. Dode и соавт. [65] диагностировали 10 различных мутаций в гене PROKR2 и 4 мутации в гене PROK2. У одного из пациентов, кроме мутации в гене PROKR2, была выявлена мутация в гене KAL1.

До 2008 г. считалось, что прокинетициновый сигнальный путь оказывает свое влияние только на формирование обонятельных луковиц и, соответственно, может наблюдаться только у пациентов с гипогонадизмом и нарушением обоняния. Однако в 2008 г. Cole и соавт. [66] выявили мутации в гене PROKR2 у 4 пациентов с гипогонадизмом без нарушения обоняния. Отсутствие мутаций в других ассоциированных с гипогонадизмом генах позволили Сole и соавт. предположить, что развитие нормосмического гипогонадотропного гипогонадизма у этих пациентов не обусловлено олигогенным наследованием. Еще ранее, в 2007 г. Pitteloud и соавт. установили, что мутации в гене самого прокинетицина 2-го типа тоже могут приводить к развитию гипогонадизма без нарушения обоняния [67].Распространенность мутаций в генах прокинетицина и его рецептора исследована только среди пациентов с синдромом Кальмана и составляет 7% для мутаций в гене PROKR2 и 3% для мутаций в гене PROK2 [68].

У пациентов с мутациями в генах PROK2/PROKR2, кроме гипогонадизма, могут иметь место нарушения слуха, синкинезия рук, эпилепсия, нарушения сна, ожирение [67][69]. Ожирение и нарушения сна, вероятно, объясняются влиянием прокинетицина на циркадные ритмы сна и бодрствования и пищевое поведение [68][69].

Для пациентов с моноаллельными мутациями в генах PROKR2 и PROK2 характерны более мягкие формы гипогонадизма, чем для пациентов с биаллельными мутациями: пациенты с моноаллельными мутациями имеют больший объем яичек, более высокие базальные уровни тестостерона, лютеинизирующего (ЛГ) и фолликулостимулирующего гормонов (ФСГ) ( [69]. Высокие уровни ЛГ у некоторых пациентов связывают с «двойным» влиянием мутаций в гене PROKR2 на репродуктивную систему и развитием первичной резистентности гонад — данный ген экспрессируется в сперматогенном эпителии и интерстиции, что может проявляться первичным гипогонадизмом [66, 70].

МУТАЦИИ В ГЕНАХ, НЕ АССОЦИИРОВАННЫХ С ЗАКЛАДКОЙ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕМ ГНРГ-СЕКРЕТИРУЮЩИХ НЕЙРОНОВ

За развитие изолированного гипогонадотропного гипогонадизма могут отвечать мутации в генах, не ассоциированных с формированием, миграцией и работой ГнРГ-секретирующих нейронов. С 1990-х гг. описывались единичные клинические случаи мутаций β-субъединиц ЛГ и ФСГ, сопровождающихся развитием гипогонадизма. Однако один и тот же полиморфизм может проявляться как гипогонадотропным гипогонадизмом, так и гипергонадотропным гипогонадизмом или не приводить к снижению репродуктивной функции вовсе. Так, результаты исследования с участием более 2500 тысяч мужчин подтвердили связь между полиморфизмом в гене LHB, кодирующем бета-субъединицу ЛГ (так называемый V-LHB полиморфизм, Trp8Arg/Ile15Thr), и сниженным уровнем ЛГ. При этом, по результатам работы Punab и соавт. 2015 г. с участием более 1500 мужчин, тот же самый полиморфизм проявлялся повышением уровня ЛГ, то есть формально приводил к гипергонадотропному гипогонадизму, но не влиял на показатели спермограммы [71]. Данные этого исследования частично согласуются с результатами исследования с участием 120 женщин, в котором данный полиморфизм также был ассоциирован с развитием гипергонадотропного гипогонадизма, однако проявлялся снижением репродуктивной функции [72].

Спектр клинических проявлений, ассоциированных с мутациями в бета-субъединице ФСГ, также широк: мутации в этом гене приводят к развитию как полных, так и парциальных форм гипогонадизма [73][74].

Описано несколько клинических случаев успешного лечения препаратами хорионического гонадотропина человека (ХГЧ) пациентов с гипогонадотропным гипогонадизмом, вследствие мутации в гене LHB: лечение препаратами ХГЧ в течение 6 мес в дозе 4000–5000 МЕ в неделю у 28-летнего пациента привело к нормальным показателям спермограммы [75]. Другой клинический случай лечения 30-летнего мужчины с мутацией в бета-субъединице ЛГ препаратами ХГЧ также позволил добиться не только андрогенизации, но и индукции сперматогенеза [76]. Исследований, подтверждающих высокую эффективность терапии ХГЧ, на больших группах не проводилось, что, по-видимому, связано с очень низкой встречаемостью данного генетического дефекта. Лечение пациентов с мутациями в гене, кодирующем бета-субъединицу ФСГ, вероятно, также приводит к хорошим результатам. Однако данное предположение основывается только на единичных описаниях успешного применения препаратов ФСГ у пациенток с первичной аменореей [77][78]. В исследовании Matthews и соавт. пациентка на фоне терапии смогла в естественном цикле зачать ребенка [79]. Уже на 5-й день применения препаратов ФСГ наблюдались повышение уровня эстрадиола, ингибина B, а также развитие множественных фолликулов [80]. В статье Kottler и соавт. также приводится описание клинического случая девушки с мутацией в гене FSHB, которая получала лечение рекомбинантным ФСГ в течение 10 дней, на фоне чего наблюдалось повышение уровня ингибина B и эстрадиола [81].

Кроме мутаций в генах, ответственных за функционирование ГНРГ-секретирующих нейронов, известно, что к гипогонадотропному гипогонадизму также могут привести инактивирующие мутации в генах лептина (LEP) и его рецептора (LEPR) [82]. Лептин оказывает влияние на секрецию гипоталамическими нейронами нейропептида Y, кисспептина и проопиомеланокортина, которые, в свою очередь, регулируют пульсовую секрецию ГнРГ [83]. Экзогенное введение лептина пациенту с дефицитом лептина позволило инициировать собственное половое развитие [84].

Описанные случаи выходят за рамки устоявшихся представлений о природе изолированного врожденного гипогонадотропного гипогонадизма как заболевания, ассоциированного с мутациями в генах, ответственных за правильную работу ГнРГ-секретирующих нейронов. Случаи развития гипогонадизма при мутациях в генах, кодирующих бета-субъединицы ФСГ и ЛГ, а также в генах лептина и его рецептора, свидетельствуют о необходимости пересмотра современного определения и классификации заболевания [74].

ОЛИГОГЕННАЯ ПРИРОДА НАСЛЕДОВАНИЯ

В 1990 г. английский врач L.J. Hipkin и соавт. описали случай развития синдрома Кальмана у одного близнеца из пары, в то время как его однояйцевый близнец наблюдался только с гипосмией, но вовремя вступил в пубертат и имел нормальный уровень тестостерона [85]. У родителей и сестры близнецов не наблюдалось нарушений обоняния и репродуктивной функции. Еще раньше, в 1985 г., детскими эндокринологами из ФРГ был описан случай развития гипогонадизма с аносмией у одной девочки из пары монозиготных близнецов, в то время как ее сестра-близнец не имела задержки полового развития, но наблюдалась с аносмией [86]. Такой клинический полиморфизм может быть обусловлен неполной пенетрантностью или влиянием эпигенетических факторов, но нельзя исключить и потенциальный вклад олигогенности, так как Jonsson и соавт. в 2021 г. было доказано, что геном монозиготных близнецов не идентичен [87]: по данным исследования Raivio. и соавт., мутации в гене рецептора фактора роста фибробластов FGFR1 проявлялись различными нарушениями репродуктивной функции, от неполных форм до реверсивного течения гипогонадизма [88], что, вероятно, обуславливается выявленными мутациями и в других генах (GNRHR, PROKR2 и FGF8). По данным исследования Sykiotis и соавт. также указывается, что дигенные нарушения чаще выявляются именно у пациентов с мутациями в гене FGFR1 [52].

Известно, что 80% случаев гипогонадотропного гипогонадизма обусловлены мутацией в одном гене, 12% — мутациями в двух (дигенные нарушения) и 2,5% — мутациями в более чем двух генах (олигогенное наследование) [17]. В европейском консенсусе 2015 г. по врожденному гипогонадотропному гипогонадизму приведены данные о том, что олигогенный характер могут носить до 20% случаев заболевания [82]. Однако только олигогенной природой наследования объяснить фенотипическую гетерогенность заболевания не представляется возможным.

НЕПОЛНЫЕ И РЕВЕРСИВНЫЕ ФОРМЫ ГИПОГОНАДИЗМА

Неполные, или парциальные, формы гипогонадизма диагностируются у пациентов с объемом гонад >4 мл перед началом лечения. По данным исследования Hao и соавт. с участием 122 мужчин с врожденным гипогонадотропным гипогонадизмом, с развитием неполных форм чаще ассоциированы мутации в генах FGFR1, PROKR2 и CHD7. В исследовании также сравнивались результаты лечения гонадотропинами у пациентов с парциальными и полными формами заболевания: после двух лет терапии индукция сперматогенеза была отмечена у 92% пациентов с парциальным гипогонадизмом и у 75% с полными формами заболевания [89].

От 10 до 20% случаев гипогонадизма характеризуется реверсивностью, то есть, по сути, является поздним пубертатом [82]: наличие реверсивных форм доказано для мутаций в генах GNRHR, PROKR2, CHD7 [6] и KAL1 [90]. Так, описан клинический случай пациента с двумя миссенс-мутациями в 11 экзоне гена KAL1, который получал терапию хорионическим гонадотропином человека. Через 1,5 года от начала приема мужчина самостоятельно прекратил терапию ХГЧ, а через 3 мес после прекращения терапии ХГЧ, несмотря на сниженный объем эякулята, снижение концентрации, подвижности и количества сперматозоидов, пациентом в естественном цикле без применения вспомогательных репродуктивных технологий был зачат ребенок без фенотипических проявлений, ассоциированных с гипогонадотропным гипогонадизмом [25]. Таким образом, диагностирована реверсивная форма заболевания. Возможно, прекращение терапии ХГЧ способствовало «растормаживанию» оси гипоталамус-гипофиз-гонады. Одна из мутаций, диагностированных у данного пациента, а именно мутация в кодоне 514 11 экзона, приводящая к замене аминокислоты глутамина на лизин, была уже ранее описана у 6 пациентов с синдромом Кальмана [2]. Следовательно, именно сочетание 2 миссенс-мутаций привело к реверсивному, более мягкому течению, заболевания. Через 4 мес с момента зачатия ребенка у пациента появились жалобы на эректильную дисфункцию, в связи с чем потребовалось назначение терапии тестостероном. Реверсивные формы гипогонадизма не всегда сопровождаются долговременным или пожизненным сохранением репродуктивной функции и часто требуют назначения заместительной гормональной терапии [82].

Предикторов развития реверсивной формы на данный момент не выявлено, а результаты молекулярно-генетического исследования не во всех случаях могут помочь клиницистам в дифференциальной диагностике заболевания, особенно с учетом вклада олигогенного наследования в фенотипический полиморфизм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Врожденный гипогонадотропный гипогонадизм характеризуется генетическим и клиническим полиморфизмом. Однако различные фенотипические проявления заболевания, от задержки пубертата до полных форм гипогонадизма, могут наблюдаться даже в одной семье при одном и том же молекулярно-генетическом дефекте. На данный момент накоплено достаточно данных, чтобы утверждать, что такая неполная пенетрантность клинических проявлений может быть обусловлена олигогенностью.

Корреляция между определенными фенотипическими проявлениями и генотипом может помочь клиницисту не только в выборе приоритетных для молекулярно-генетического исследования генов, но и подходящего метода исследования.

Данные молекулярно-генетического исследования могут стать основой персонализированной терапии. Есть основания полагать, что наиболее эффективна пульсовая терапия ГнРГ у пациентов с мутациями в гене рецептора ГнРГ за счет различной степени его инактивации.