Skip to main content
NCBI home page
Problems of Endocrinology logoLink to Problems of Endocrinology
. 2021 Sep 7;67(5):43–47. [Article in Russian] doi: 10.14341/probl12789

Синдром Кальмана у монозиготных близнецов как изолированное проявление дефекта гена SOX10

Kalmann syndrome in monozygous twins as an isolated manifestation of the SOX10 gene defect

Е Б Фролова 1,✉, В М Петров 2, Е В Васильев 3, Н A Макрецкая 4, О В Пилипенко 5, А Н Тюльпаков 6
PMCID: PMC9112924  PMID: 34766489

Abstract

На сегодняшний день известно более 30 генов, дефекты в которых могут приводить к развитию врожденного изолированного гипогонадотропного гипогонадизма (иГГ), роль еще более 10 генов изучается, и, тем не менее, до 50% случаев иГГ все еще не находят молекулярно-генетического объяснения.

В структуре иГГ выделяют ряд синдромальных форм — сочетаний гипогонадизма с нерепродуктивными проявлениями. Так, для дефектов некоторых генов, кодирующих факторы нейрональной миграции, известно сочетание синдрома Кальмана с нейросенсорной тугоухостью, среди пациентов с данным фенотипом чаще других выявляются дефекты в CHD7, SOX10. Однако для дефектов генов факторов нейрональной миграции характерна широкая вариабельность фенотипических проявлений, что связывают с влиянием эпигенетических механизмов. У носителей мутации в пределах одной семьи могут отсутствовать как нерепродуктивные проявления, так и гипогонадизм. В данной статье представлено описание случая синдрома Кальмана у монозиготных близнецов, обусловленного ранее не описанной гетерозиготной мутацией c.462C>G p.I154M в гене SOX10, не ассоциированного с нейросенсорной тугоухостью, унаследованной от отца, имеющего в фенотипе лишь аносмию и не страдающего гипогонадизмом. Мутация выявлена в ходе полноэкзомного секвенирования. Это первое подобное наблюдение в России, указывающее, с одной стороны, на необходимость обследования пациентов с синдромом Кальмана на дефекты SOX10 в числе прочих факторов нейрональной миграции и дифференцировки, с другой стороны — на перспективность проведения полноэкзомного секвенирования в группе пациентов с недифференцированным иГГ.

Keywords: нейросенсорная тугоухость, синдром Кальмана, SOX10, клинический случай

ВВЕДЕНИЕ

Изолированный гипогонадотропный гипогонадизм (иГГ) — генетически гетерогенная группа заболеваний, объединенных общей клинической картиной: отсутствие признаков полового развития или незавершенный пубертат к возрасту 18 лет в сочетании с низкими уровнями гонадотропинов и половых стероидов в крови и нормальной продукцией остальных гормонов передней доли гипофиза.

Механизмы развития иГГ можно условно разделить на три группы: нарушение миграции в гипоталамус нейронов, продуцирующих гонадотропин-рилизинг-гормон (ГнРГ), нарушение синтеза или активности ГнРГ и, наконец, резистентность к ГнРГ гонадотрофов передней доли гипофиза. Фенотипически все пациенты с иГГ подразделяются на две группы: с нарушениями обоняния (синдром Кальмана (СК)) и нормосмическим ГГ. ­Фенотип СК ассоциирован с дефектами генов нейрональной миграции [1].

На сегодняшний день известно более 30 генов, дефекты в которых приводят к развитию заболевания, и, тем не менее, до 50% случаев иГГ все еще не находят молекулярно-генетического объяснения [1]. Внедрение в повседневную клиническую практику секвенирования следующего поколения (NGS) положило начало новому этапу в изучении молекулярно-генетической природы иГГ, значительно упростив и ускорив обследование. В группе пациентов с клинической картиной иГГ, не имеющих дефектов генов-кандидатов по NGS, целесообразно продолжение клинического и молекулярно-генетического обследования, в частности — полноэкзомного секвенирования.

В структуре заболевания выделяют ряд синдромальных форм — сочетаний иГГ с нерепродуктивными проявлениями: неврологическими нарушениями (бимануальные гиперкинезы при нарушении развития проводящих путей, врожденные лейкодистрофии), нейросенсорной тугоухостью, аномалиями опорно-двигательного аппарата, агенезией почки и множественными пороками развития (сочетание нескольких пороков развития, обусловленных дефектом одного гена, как и при полной CHARGE-ассоциации, когда все пороки обусловлены дефектом гена CHD7). Наличие в фенотипе таких нерепродуктивных патологий могло бы стать ключом в поиске генов-кандидатов. Так, у 5% пациентов с СК отмечается снижение слуха, а для сочетания нейросенсорной тугоухости с иГГ известно, что в 30% случаев в его основе лежат мутации в гене SOX10 и в 30–40% — в гене CHD7 [2]. У большинства ранее описанных пациентов с дефектами SOX10 отмечено снижение слуха [2–7]. Однако для иГГ характерно отсутствие четкой корреляции генотип/фенотип, велик вклад в развитие фенотипа эпигенетических механизмов, и наличие характерных нерепродуктивных проявлений непостоянно [1]. В данной статье мы описываем случай СК у монозиготных близнецов, обусловленного гетерозиготной мутацией c.462C>G:p.I154M в гене SOX10, не ассоциированного с нарушениями слуха. Мутация выявлена в ходе полноэкзомного секвенирования.

ОПИСАНИЕ КЛИНИЧЕСКОГО СЛУЧАЯ

Семейный анамнез по эндокринным заболеваниям не отягощен. Со слов матери, у отца отмечается аносмия.

Пробанды от третьей беременности, данная беременность двойней, протекала без особенностей, роды на 36-й неделе. При рождении масса 2600 г и 2630 г, длина 46 см и 47 см. При рождении у обоих мальчиков яички в мошонке отсутствовали. В раннем возрасте осмотрены урологом, констатирован высокий кремастерный рефлекс с двух сторон.

У обоих пробандов отмечается аносмия.

Впервые обратились к эндокринологу в возрасте 14 лет с жалобами на неудовлетворительные темпы полового развития, по проведенному обследованию: ­пробанд 1: рост 160 см, вес 50 кг, половое развитие Таннер II (G1P2); яички в мошонке по 1 мл, костный возраст 14 лет, лютеинизирующий гормон (ЛГ) 0,1 Ед/л, фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) 0,4 Ед/л, тестостерон 0,7 нмоль/л, антимюллеров гормон (АМГ) 60,64 нг/мл (3,8–159,8), ингибин В 45,9 пг/мл (35–475).

Пробанд 2: рост 161 см, вес 50 кг, костный возраст 14 лет, объем гонад 1 мл, ЛГ 0,1 ед/л, ФСГ 0,43 ед/л, тестостерон 0,8 нмоль/л, АМГ 52,12 нг/мл (3,8–159,8), ингибин В 44,5 пг/мл (35–475).

Проведена проба с люлиберином, у обоих пробандов в ходе пробы получены допубертатные значения гонадотропинов. Обоим пробандам проведен курс терапии хорионическим гонадотропином человека (ХГЧ) по схеме: ХГЧ 1,5 тыс. Ед 2 раза в неделю N 20. Через 1 мес повторно проведен курс ХГЧ 2 тыс. Ед 2 раза в неделю N10, по завершении второго курса тестостерон пробанда 1 — 0,721 нмоль/л, пробанда 2 — 1,24 нмоль/л, объем гонад 4 мл, что не противоречит диагнозу ГГ. В связи с неудовлетворительным ответом на терапию ХГЧ у обоих братьев начата терапия препаратами тестостерона с наращиванием дозы со 100 мг на введение до 250 мг на введение каждые 28 дней в течение 6 мес, далее 1 год в дозе 250 мг/28 дней, получен ответ в виде прогрессии полового развития до 4-й стадии по Таннеру в течение 12 мес, отмечено увеличение объема тестикул до 8 мл, закрытие зон роста по данным рентгенограммы кисти. Конечный рост пробанда 1 — 172 см, пробанда 2 — 174 см. В дальнейшем семья отказалась от терапии препаратами тестостерона, спустя 12 мес от последней инъекции вновь отмечены допубертатные значения тестостерона и гонадотропинов у обоих пробандов (уровни тестостерона 0,59 и 0,73 нмоль/л у пробанда 1 и 2 соответственно), объем тестикул 4 мл.

Молекулярно-генетическое исследование проведено методом высокопроизводительного параллельного секвенирования. Использовалась разработанная в отделении наследственных эндокринопатий ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» панель праймеров Ion Ampliseq Custom DNA Panel (Life technologies, США), охватывающая кодирующие области следующих генов: CHD7, DNMT3L, DUSP6, FGF17, FGF8, FGFR1, FLRT3, GNRH1, GNRHR, HS6ST1, IL17RD, INSL3, KAL1, KISS1, KISS1R, LHB, NELF, POLR3B, PROKR2, RBM28, SEMA3A, SPRY4, TACR3, WDR11, GREAT, TAC3, KAL4, NR0B1, POLR3A, MKRN3. Секвенирование осуществлялось на полупроводниковом секвенаторе PGM (Ion Torrent, Life Technologies, США).

Значимых изменений последовательности 30 включенных генов не выявлено. Проведено полноэкзомное секвенирование, выявившее гетерозиготную мутацию в гене SOX10, мутация ранее не описана, с неопределенной патогенностью. Эта же мутация выявлена у отца пробандов.

Нарушений пигментации у пробандов нет, снижения слуха по результатам аудиометрии не выявлено.

ОБСУЖДЕНИЕ

Ген SOX10 кодирует фактор транскрипции, участвующий в развитии нервного гребня и олигодендроцитов, периферических нервов, дифференцировке меланоцитов. Относится к семейству SOX-генов, объединенных идентичным с SRY-геном ДНК-связывающим доменом, известным как HMG (high mobility group).

В 1998 г. V. Pingault и соавт. выделили ДНК гена SOX10, кодирующую 466 аминокислот с высококонсервативным HMG-доменом, и установили, что ген SOX10 состоит из 5 экзонов [8]. Используя нозерн-блоттинг, было показано, что мРНК SOX10 выявляется в головном мозге плода, сердце, мозге, тонкой и толстой кишке взрослого. У мышей экспрессия SOX10 показана в периферической нервной системе, а наиболее выражена в тройничном, коленчатом и акустическом ядрах ствола головного мозга [9–12].

К. Kuhlbrodt и соавт. (1998) клонировали SOX10 крысы и показали, что в ходе развития эмбриона его экспрессия, впервые выявляясь в формирующемся нервном гребне, обеспечивает формирование периферической нервной системы и в конечном итоге — дифференцировку клеток в шванновские клетки. В центральной нервной системе SOX10 экспрессируется в предшественниках глиальных клеток и позднее выявляется в олигодендроцитах мозга взрослого. Белок SOX10 реализует свое действие путем активации фактора транскрипции MITF (melanocyte inducing transcription factor — фактор транскрипции, индуцирующий развитие меланоцитов) в синергизме с фактором транскрипции PAX3 (paired box3).

Известна ассоциация мутаций в гене SOX10 с развитием различных форм синдрома Варденбурга–Шаха (ВШ — сочетание нарушений пигментации с нейросенсорной тугоухостью) [1][8][9][12]. Выделяют тип 4С (ВШ4С), сочетающийся с болезнью Гиршпрунга, а также особый тип, ассоциированный с тяжелой периферической полинейропатией, лейкодистрофией и болезнью Гиршпрунга. Роль SOX10 в дифференцировке нейронов, продуцирующих ГнРГ, описана на животных моделях K. Whitlock [13].

Впервые предположение о возможной связи мутаций в SOX10 с СК возникло в ходе исследования МР-изображений головы, полученных в группе пациентов с фенотипом синдрома ВШ, исследование проводилось в связи с тугоухостью с целью оценки морфологии височных костей. У 16 из 17 обследованных была отмечена аплазия или гипоплазия обонятельных луковиц. У одного из пациентов был ранее установлен диагноз иГГ [3].

V. Pingault и соавт. (2013) исследовали ген SOX10в группе из 17 пациентов с ГГ и аносмией (СК) и как минимум одним симптомом, характерным для синдрома ВШ (нарушение пигментации и/или нейросенсорная тугоухость). В ходе исследования у 6 пациентов были выявлены гетерозиготные мутации в гене SOX10(30% обследованных). Далее ген SOX10 исследован в группе из 86 пациентов с СК, у 20 из которых отмечались различные ассоциированные нерепродуктивные аномалии. У 2 пациентов были выявлены гетерозиготные мутации в SOX10, у одного из пациентов был снижен слух, у второго слух был в норме [3]. Автор отметила, что вероятна гиподиагностика иГГ и аносмии в группе больных с синдромом ВШ, который, как правило, диагностируется в раннем возрасте, и пациенты активно не жалуются на аносмию и задержку полового развития [6][11].

V. Pingault и соавт. (2013) выявили экспрессию SOX10 в предшественниках обонятельных нервов в ходе их развития у мышей и человека. Авторами была показана практически полная аплазия предшественников обонятельных луковиц у SOX10-нокаутных мышей и неправильное развитие нейронов, продуцирующих ГнРГ, что подтверждало связь дефектов SOX10и СК [3][14].

За прошедшие с первого описания ассоциации СК с дефектами SOX10 7 лет выявлено более 20 мутаций в гене SOX10, приводящих к развитию гипогонадизма. У большинства описанных пациентов отмечается нарушение слуха (уни- или билатеральное снижение слуха, чаще — на высоких частотах) [2–7].

Интересен тот факт, что среди пациентов со всеми типами синдрома ВШ гипогонадизм описан всего в нескольких случаях. Вероятно, это связано с гиподиагностикой этого состояния, отчасти объяснимой возрастом пациентов на момент постановки диагноза. Однако в ходе исследований на мышиных моделях установлено, что при мутациях, характерных для синдрома ВШ, в гетерозиготном положении у особей, сформировавших фенотип синдрома ВШ (аганглиоз кишки и нарушения пигментации), не отмечалось проявлений СК. И только у гомозигот по мутантному аллелю отмечена гипоплазия обонятельных луковиц [11].

В 2016 г. впервые описан случай спонтанного стойкого (по крайней мере в течение 10 лет) восстановления синтеза гонадотропинов у мужчины с мутацией в SOX10 [6].

W. Dai и соавт., проведя полноэкзомное секвенирование в смешанной группе из 145 пациентов с ГГ, 60% из которых имели фенотип СК, обнаружили 3 новых мутации в экзоне 2 гена SOX10, у одного из пробандов — в гомозиготном положении, и провели функциональное исследование выявленных мутаций. Степень нарушений слуха варьировала от полной глухоты (у носителя гомозиготной мутации) до нормального слуха (у носителя гетерозиготной мутации с остаточной активностью фермента 30%). У третьего пробанда с гетерозиготной мутацией с полной утратой функции продукта мутантного аллеля отмечалось унилатеральное снижение слуха. Авторами выдвинуто предположение о связи остаточной активности фермента с наличием тугоухости [7].

У наших пациентов выявлена гетерозиготная миссенс-мутация c.462C>G:p.I154M, унаследованная от отца, который страдает аносмией. В литературе есть описания случаев гипогонадизма, при которых у родителей отмечаются лишь нерепродуктивные проявления дефекта SOX10 [3]. В качестве объяснения такой вариабельности фенотипа при одной и той же мутации предложен вклад эпигенетических механизмов [3].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, нами представлен клинический случай ранее не описанной гетерозиготной мутации c.462C>G:p.I154M в гене SOX10 у монозиготных сибсов с СК. Данное наблюдение демонстрирует вариабельность фенотипа при синдромальных формах ГГ, которые могут проявляться лишь отдельными клиническими компонентами (в нашем случае: гипогонадизм и аносмия без других проявлений синдрома ВШ), и подчеркивает роль полноэкзомного секвенирования в диагностике редких вариантов ГГ.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Информация о финансировании. Работа выполнена при содействии Фонда поддержки и развития филантропии «КАФ».

Конфликт интересов Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Согласие пациента. Добровольные информированные согласия пациентов и их законных представителей на публикацию в журнале «Проблемы эндокринологии» получены.

Участие авторов: Фролова Е.Б. — анализ полученных данных, написание текста статьи; Пилипенко О.В. — сбор материала; Макрецкая Н.А. — анализ полученных данных; Васильев Е.В. — проведение молекулярно-генетического исследования; Петров В.М. — проведение молекулярно-генетического исследования; Тюльпаков А.Н. — концепция и дизайн исследования, анализ полученных данных, проведение молекулярно-генетического исследования.

Благодарности. Выражаем благодарность Фонду поддержки и развития филантропии «КАФ» за помощь в проведении исследования.

Footnotes

The authors declare that there are no conflicts of interest present.

Contributor Information

Е. Б. Фролова, Email: mohnatiyshmel@mail.ru.

В. М. Петров, Email: petrov.vasiliy@gmail.com.

Е. В. Васильев, Email: vas-evg@yandex.ru.

Н. A. Макрецкая, Email: makretskayan@gmail.com.

О. В. Пилипенко, Email: oxana.b@ngs.ru.

А. Н. Тюльпаков, Email: anatolytiulpakov@gmail.com.

References

  1. Boehm U, Bouloux P, Dattani M, et al. European Consensus Statement on congenital hypogonadotropic hypogonadism — pathogenesis, diagnosis and treatment. Nature Reviews Endocrinology. 2015;11(9):547-564. doi: https://doi.org/ 10.1038/nrendo.2015. [DOI] [PubMed]
  2. Vaaralahti Kirsi, Tommiska Johanna, Tillmann Vallo, Liivak Natalja, Känsäkoski Johanna, Laitinen Eeva-Maria, Raivio Taneli. De novo SOX10 nonsense mutation in a patient with Kallmann syndrome and hearing loss. Pediatric Research. 2014 Apr;76(1):115–116. doi: 10.1038/pr.2014.60. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  3. Pingault Veronique, Bodereau Virginie, Baral Viviane, Marcos Severine, Watanabe Yuli, Chaoui Asma, Fouveaut Corinne, Leroy Chrystel, Vérier-Mine Odile, Francannet Christine, Dupin-Deguine Delphine, Archambeaud Françoise, Kurtz François-Joseph, Young Jacques, Bertherat Jérôme, Marlin Sandrine, Goossens Michel, Hardelin Jean-Pierre, Dodé Catherine, Bondurand Nadege. Loss-of-Function Mutations in SOX10 Cause Kallmann Syndrome with Deafness. The American Journal of Human Genetics. 2013 May;92(5):707–724. doi: 10.1016/j.ajhg.2013.03.024. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  4. Suzuki Erina, Izumi Yoko, Chiba Yuta, Horikawa Reiko, Matsubara Yoichi, Tanaka Mamoru, Ogata Tsutomu, Fukami Maki, Naiki Yasuhiro. Loss-of-Function SOX10 Mutation in a Patient with Kallmann Syndrome, Hearing Loss, and Iris Hypopigmentation. Hormone Research in Paediatrics. 2015 Jul;84(3):212–216. doi: 10.1159/000436965. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  5. Pingault V, Faubert E, Baral V, et al. SOX10 mutations mimic isolated hearing loss. Clin Genet. 2014;88(4):352-359. doi: https://doi.org/ 10.1111/cge. [DOI] [PubMed]
  6. Maione Luigi, Brailly-Tabard Sylvie, Nevoux Jérôme, Bouligand Jérôme, Young Jacques. Reversal of congenital hypogonadotropic hypogonadism in a man with Kallmann syndrome due toSOX10mutation. Clinical Endocrinology. 2016 Sep;85(6):988–989. doi: 10.1111/cen.13231. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  7. Dai W, Wu J, Zhao Y, et al. Functional analysis of SOX10 mutations identified in Chinese patients with Kallmann syndrome. Gene. 2019;702:99-106. doi: https://doi.org/ 10.1016/j.gene.2019.03. [DOI] [PubMed]
  8. Pingault V, Bondurand N, Kuhlbrodt K, et al. SOX10 mutations in patients with Waardenburg-Hirschsprung disease. Nat Genet. 1998;18(2):171-173. doi: https://doi.org/ 10.1038/ng0298- [DOI] [PubMed]
  9. Bondurand Nadege, Dastot-Le Moal Florence, Stanchina Laure, Collot Nathalie, Baral Viviane, Marlin Sandrine, Attie-Bitach Tania, Giurgea Irina, Skopinski Laurent, Reardon William, Toutain Annick, Sarda Pierre, Echaieb Anis, Lackmy-Port-Lis Marilyn, Touraine Renaud, Amiel Jeanne, Goossens Michel, Pingault Veronique. Deletions at the SOX10 Gene Locus Cause Waardenburg Syndrome Types 2 and 4. The American Journal of Human Genetics. 2007 Dec;81(6):1169–1185. doi: 10.1086/522090. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  10. Southard-Smith E. Michelle, Kos Lidia, Pavan William J. SOX10 mutation disrupts neural crest development in Dom Hirschsprung mouse model. Nature Genetics. 2004 Aug;18(1):60–64. doi: 10.1038/ng0198-60. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  11. Truch Kathrin, Arter Juliane, Turnescu Tanja, Weider Matthias, Hartwig Anna C, Tamm Ernst R, Sock Elisabeth, Wegner Michael. Analysis of the human SOX10 mutation Q377X in mice and its implications for genotype-phenotype correlation in SOX10-related human disease. Human Molecular Genetics. 2018 Jan;27(6):1078–1092. doi: 10.1093/hmg/ddy029. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  12. Pingault Véronique, Girard Mathilde, Bondurand Nadège, Dorkins Huw, Van Maldergem Lionel, Mowat David, Shimotake Takashi, Verma Ishwar, Baumann Clarisse, Goossens Michel. SOX10 mutations in chronic intestinal pseudo-obstruction suggest a complex physiopathological mechanism. Human Genetics. 2003 Feb;111(2):198–206. doi: 10.1007/s00439-002-0765-8. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  13. Whitlock K. A role for foxd3 and sox10 in the differentiation of gonadotropin-releasing hormone (GnRH) cells in the zebrafish Danio rerio. Development. 2005;132(24):5491-5502. doi: https://doi.org/ 10.1242/dev.0215 [DOI] [PubMed]
  14. Barraud Perrine, St John James A., Stolt C. Claus, Wegner Michael, Baker Clare V. H.. Olfactory ensheathing glia are required for embryonic olfactory axon targeting and the migration of gonadotropin-releasing hormone neurons. Biology Open. 2013 Jun;2(7):750–759. doi: 10.1242/bio.20135249. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

Articles from Problems of Endocrinology are provided here courtesy of Russian Association of Endocrinologists

RESOURCES