Заболявания, причинени от нарушен синтез на функциониращи протеини. Хуморални промени при епилепсия

Известно е, че протеините се хидролизират под въздействието на ендо- и екзопептидази, образувани в стомаха, панкреаса и червата. Ендопептидазите (пепсин, трипсин и химотрипсин) предизвикват разграждането на протеина в средната му част до албумин и пептони. Екзопептидазите (карбопептидаза, аминопептидаза и дипептидаза), образувани в панкреаса и тънките черва, осигуряват разцепването на крайните участъци на протеиновите молекули и техните разпадни продукти до аминокиселини, чиято абсорбция се извършва в тънките черва с участието на АТФ.

Нарушенията на протеиновата хидролиза могат да бъдат причинени от много причини: възпаление, тумори на стомаха, червата, панкреаса; резекция на стомаха и червата; общи процеси като треска, прегряване, хипотермия; с повишена перисталтика поради нарушения на невроендокринната регулация. Всички горепосочени причини водят до дефицит на хидролитични ензими или ускоряване на перисталтиката, когато пептидазите нямат време да осигурят разграждането на протеините.

Неразградените протеини навлизат в дебелото черво, където под въздействието на микрофлората започват процеси на гниене, водещи до образуването на активни амини (кадаверин, тирамин, путресцин, хистамин) и ароматни съединения като индол, скатол, фенол, крезол. Тези токсични веществасе неутрализират в черния дроб чрез свързване със сярна киселина. При условия на рязко увеличаване на процесите на гниене е възможно интоксикация на тялото.

Нарушенията на абсорбцията се причиняват не само от нарушения на разграждането, но и от дефицит на АТФ, свързан с инхибиране на свързването на дишането и окислителното фосфорилиране и блокада на този процес в стената на тънките черва по време на хипоксия, отравяне с флоридин, монойодоацетат.

Нарушеното разграждане и усвояване на протеини, както и недостатъчният прием на протеини в организма, водят до протеиново гладуване, нарушен синтез на протеини, анемия, хипопротеинемия, склонност към отоци и имунна недостатъчност. В резултат на активирането на системата хипоталамус-хипофиза-надбъбречна кора и системата хипоталамус-хипофиза-щитовидна жлеза се увеличава образуването на глюкокортикоиди и тироксин, които стимулират тъканните протеази и разграждането на протеини в мускулите, стомашно-чревния тракт и лимфоидната система. В този случай аминокиселините могат да служат като енергиен субстрат и освен това интензивно се екскретират от тялото, осигурявайки образуването на отрицателен азотен баланс. Протеинова мобилизация е една от причините за дистрофия, включително в мускулите, лимфните възли и стомашно-чревния тракт, което утежнява нарушаването на разграждането и абсорбцията на протеини.

При абсорбиране на неразделен протеин е възможно алергизиране на тялото. По този начин изкуственото хранене на деца често води до алергизиране на тялото по отношение на протеина краве млякои други протеинови продукти. Причините, механизмите и последствията от нарушенията на разграждането и усвояването на протеините са представени на схема 8.

Схема 8. Нарушения на хидролизата и абсорбцията на протеини
	Нарушения на хидролизата	Нарушения на абсорбцията
причини	Възпаления, тумори, резекция на стомаха и червата, повишена перисталтика (нервни въздействия, понижена стомашна киселинност, поглъщане на некачествена храна)
Механизми	Дефицит на ендопептидази (пепсин, трипсин, химотрипсин) и екзопептидази (карбо-, амино- и дипептидази)	Дефицит на АТФ (усвояването на аминокиселини е активен процес и протича с участието на АТФ)
Последствия	Белтъчно гладуване -> хипопротеинемия, отоци, анемия; нарушен имунитет -> податливост на инфекциозни процеси; диария, нарушаване на транспорта на хормоните. Активиране на протеиновия катаболизъм -> атрофия на мускулите, лимфните възли, стомашно-чревния тракт с последващо влошаване на нарушенията в процесите на хидролиза и абсорбция не само на протеини, витамини, но и на други вещества; отрицателен азотен баланс. Усвояване на неразграден протеин -> алергизиране на тялото. Когато неразградените протеини навлизат в дебелото черво, процесите на бактериално разграждане (гниене) се засилват с образуването на амини (хистамин, тирамин, кадаверин, путресцин) и ароматни токсични съединения (индол, фенол, крезол, скатол)

Този тип патологични процеси включват недостатъчен синтез, повишено разграждане на протеини и нарушения в превръщането на аминокиселините в организма.

• Нарушаване на протеиновия синтез.

  Биосинтезата на протеини се извършва върху рибозомите. С участието на трансферна РНК и АТФ върху рибозомите се образува първичен полипептид, в който последователността на аминокиселините се определя от ДНК. Синтезът на албумин, фибриноген, протромбин, алфа и бета глобулини се извършва в черния дроб; Гама-глобулините се образуват в клетките на ретикулоендотелната система. Нарушения на протеиновия синтез се наблюдават при протеиново гладуване (в резултат на гладуване или нарушено разграждане и усвояване), с увреждане на черния дроб (нарушения на кръвообращението, хипоксия, цироза, токсично-инфекциозни лезии, дефицит на анаболни хормони). Важна причина е наследственото увреждане на В-имунната система, при което се блокира образуването на гама-глобулини при момчетата (наследствена агамаглобулинемия).

  Недостатъчният протеинов синтез води до хипопротеинемия, нарушен имунитет, дегенеративни процеси в клетките и възможно забавяне на съсирването на кръвта поради намаляване на фибриногена и протромбина.

  Увеличаването на протеиновия синтез се причинява от излишното производство на инсулин, андрогени и соматотропин. По този начин, с тумор на хипофизата, включващ еозинофилни клетки, се образува излишък от соматотропин, което води до активиране на протеиновия синтез и повишени процеси на растеж. Ако се появи прекомерно образуване на соматотропин в организъм с незавършен растеж, тогава растежът на тялото и органите се увеличава, проявявайки се под формата на гигантизъм и макрозомия. Ако се наблюдава повишена секреция на соматотропин при възрастни, тогава увеличаването на протеиновия синтез води до растеж на изпъкнали части на тялото (ръце, крака, нос, уши, гребени на веждите, долна челюст и др.). Това явление се нарича акромегалия (от гръцки акрос - връх, мегалос - голям). При тумор на ретикуларната зона на надбъбречната кора, вроден дефект в образуването на хидрокортизон, както и тумор на тестисите, образуването на андрогени се засилва и се активира протеиновият синтез, което се проявява в увеличаване на мускулите обем и ранното формиране на вторични полови белези. Повишеният протеинов синтез е причина за положителен азотен баланс.

  Увеличаването на синтеза на имуноглобулини възниква при алергични и автоалергични процеси.

  В някои случаи е възможно да се наруши протеиновият синтез и да се образуват протеини, които обикновено не се намират в кръвта. Това явление се нарича парапротеинемия. Парапротеинемия се наблюдава при миелом, болест на Waldenström и някои гамапатии.

  При ревматизъм, тежки възпалителни процеси, инфаркт на миокарда, хепатит се синтезира нов, т. нар. С-реактивен протеин. Не е имуноглобулин, въпреки че появата му се дължи на реакцията на тялото към продуктите от увреждане на клетките.

• Повишено разграждане на протеини.

  При протеиново гладуване се активира изолирано увеличаване на образуването на тироксин и глюкокортикоиди (хипертиреоидизъм, синдром и болест на Кушинг), тъканни катепсини и разграждане на протеини, главно в клетките на набраздените мускули, лимфоидните възли и стомашно-чревния тракт. Получените аминокиселини се екскретират в излишък с урината, което допринася за образуването на отрицателен азотен баланс. Прекомерното производство на тироксин и глюкокортикоиди също се проявява в нарушен имунитет и повишена чувствителност към инфекциозни процеси, дистрофия на различни органи (набраздени мускули, сърце, лимфоидни възли, стомашно-чревен тракт).

  Наблюденията показват, че за три седмици в тялото на възрастен протеините се обновяват наполовина чрез използването на аминокиселини, получени от храната и чрез разграждане и ресинтез. Според McMurray (1980) при азотно равновесие дневно се синтезират 500 g протеини, т.е. 5 пъти повече от това, което идва с храната. Това може да се постигне чрез повторно използване на аминокиселини, включително тези, образувани при разграждането на протеините в тялото.

  Процесите на усилване на синтеза и разграждането на протеини и техните последствия в организма са представени на схеми 9 и 10.

  Схема 10. Азотен дисбаланс
  	Положителен азотен баланс	Отрицателен азотен баланс
  причини	Увеличаване на синтеза и, като следствие, намаляване на екскрецията на азот от тялото (тумори на хипофизната жлеза, ретикуларната зона на надбъбречната кора).	Преобладаването на разграждането на протеините в тялото и в резултат на това освобождаването на азот в по-големи количества в сравнение с приема.
  Механизми	Укрепване на производството и секрецията на хормони, които осигуряват синтеза на протеини (инсулин, соматотропин, андрогенни хормони).	Повишено производство на хормони, които стимулират протеиновия катаболизъм чрез активиране на тъканните катепеини (тироксин, глюкокортикоиди).
  Последствия	Ускоряване на процесите на растеж, преждевременен пубертет.	Дистрофия, включително стомашно-чревния тракт, нарушен имунитет.

• Нарушения в превръщането на аминокиселините.

  По време на интерстициалния метаболизъм аминокиселините претърпяват трансаминиране, дезаминиране и декарбоксилиране. Трансаминирането е насочено към образуването на нови аминокиселини чрез прехвърляне на аминогрупа към кето киселина. Акцепторът на аминогрупите на повечето аминокиселини е алфа-кетоглутаровата киселина, която се превръща в глутаминова киселина. Последният отново може да отдаде аминогрупа. Този процес се контролира от трансаминази, чийто коензим е пиридоксал фосфат, производно на витамин В6 (пиридоксин). Трансаминазите се намират в цитоплазмата и митохондриите. Донорът на аминогрупите е глутаминовата киселина, разположена в цитоплазмата. От цитоплазмата глутаминовата киселина навлиза в митохондриите.

  Инхибирането на реакциите на трансаминиране възниква при хипоксия, дефицит на витамин В6, включително потискане на чревната микрофлора от сулфонамиди и фтивазид, който частично синтезира витамин В6, както и при токсично-инфекциозни чернодробни лезии.

  При тежко увреждане на клетките с некроза (инфаркт, хепатит, панкреатит) трансаминазите от цитоплазмата навлизат в кръвта в големи количества. Така при остър хепатит, според McMurray (1980), активността на глутамат-аланин трансферазата в кръвния серум се увеличава 100 пъти.

  Основният процес, водещ до разрушаване на аминокиселините (тяхното разграждане), е неаминирането, при което под въздействието на ензимите на аминооксидазата се образуват амоняк и кето киселина, които претърпяват по-нататъшно превръщане в цикъла на трикарбоксилната киселина до CO 2 и H 2 0. Хипоксия, хиповитаминоза C, PP, B 2, B 6 блокира разграждането на аминокиселини по този път, което допринася за тяхното повишаване в кръвта (аминоацидемия) и екскреция в урината (аминоацидурия). Обикновено, когато дезаминирането е блокирано, някои аминокиселини се подлагат на декарбоксилиране с образуването на редица биологично активни амини - хистамин, серотонин, гама-амино-маслена киселина, тирамин, DOPA и др. Декарбоксилирането се инхибира от хипертиреоидизъм и излишък от глюкокортикоиди.

В резултат на дезаминирането на аминокиселините се образува амоняк, който има силно цитотоксично действие, особено за клетките на нервната система. Тялото е образувало серия компенсаторни процеси, осигуряващи свързването на амоняка. Черният дроб синтезира урея от амоняк, който е относително безвреден продукт. В цитоплазмата на клетките амонякът се свързва с глутаминовата киселина, за да образува глутамин. Този процес се нарича амидиране. В бъбреците амонякът се свързва с водороден йон и се екскретира в урината под формата на амониеви соли. Този процес, наречен амоногенеза, също е важен физиологичен механизъм, насочен към поддържане на киселинно-алкалния баланс.

Така в резултат на дезаминиране и синтетични процеси в черния дроб се образуват крайни продукти на азотния метаболизъм като амоняк и урея. По време на трансформацията в цикъла на трикарбоксилната киселина на продуктите от интерстициалния протеинов метаболизъм - ацетил коензим-А, алфа-кетоглутарат, сукцинил коензим-А, фумарат и оксалоацетат - се образуват АТФ, вода и CO2.

Крайните продукти на азотната обмяна се отделят от организма по различни пътища: урея и амоняк - главно с урината; вода чрез урината, през белите дробове и чрез изпотяване; CO 2 - главно през белите дробове и под формата на соли в урината и потта. Тези непротеинови вещества, съдържащи азот, представляват остатъчен азот. Нормално съдържанието му в кръвта е 20-40 mg% (14,3-28,6 mmol/l).

Основният феномен на нарушения в образуването и екскрецията на крайните продукти на протеиновия метаболизъм е повишаване на непротеиновия азот в кръвта (хиперазотемия). В зависимост от произхода хиперазотемията се разделя на производствена (чернодробна) и ретенционна (бъбречна).

Продуктивната хиперазотемия се причинява от увреждане на черния дроб (възпаление, интоксикация, цироза, нарушения на кръвообращението), хипопротеинемия. В този случай синтезът на урея се нарушава и амонякът се натрупва в тялото, предизвиквайки цитотоксичен ефект.

Задържаща хиперазотемия възниква, когато бъбреците са увредени (възпаление, нарушения на кръвообращението, хипоксия) или нарушено изтичане на урина. Това води до забавяне и повишаване на остатъчния азот в кръвта. Този процес е съчетан с активиране на алтернативни пътища за освобождаване на азотни продукти (през кожата, стомашно-чревния тракт, белите дробове). При ретенционна хиперазотемия повишаването на остатъчния азот се дължи главно на натрупването на урея.

Нарушенията в образуването на урея и освобождаването на азотни продукти са придружени от нарушения на водно-електролитния баланс, дисфункция на органи и системи на тялото, особено нервна система. Възможно е развитие на чернодробна или уремична кома.

Причините за хиперазотемия, механизмите и промените в организма са представени на диаграма 11.

Схема 11. Нарушения в образуването и екскрецията на крайните продукти на протеиновия метаболизъм
ХИПЕРАЗОТЕМИЯ
	Чернодробна (продуктивна)	Бъбречно (задържане)
причини	Увреждане на черния дроб (интоксикация, цироза, нарушения на кръвообращението), протеиново гладуване	Нарушено образуване на урея в черния дроб
Механизми	Възпаление на бъбреците, нарушения на кръвообращението, нарушения в изтичането на урина	Недостатъчно отделяне на азотни продукти в урината
Промени в тялото	Последствия- Дисфункция на органи и системи, особено на нервната система. Възможно е развитие на чернодробна или уремична кома. Компенсационни механизми- Амидиране в клетките, амониогенеза в бъбреците, освобождаване на азотни продукти по алтернативни пътища (през кожата, лигавиците, стомашно-чревния тракт)

Източник: Овсянников В.Г. Патологична физиология, типична патологични процеси. Урок. Изд. Ростовски университет, 1987. - 192 с.

Учените са установили, че увеличаването на производството на протеин, който участва във формирането на дълготрайна памет, предотвратява пристъпите на епилепсия. По време на изследването учените успяха значително да увеличат протеиновия синтез с помощта на генно инженерство. eEF2при лабораторни мишки. Връзката между действието на този протеин и епилепсията не е била известна досега, което дава надежда за развитието на нови възможности в лечението на заболяването.

Проучването е проведено в университета в Хайфа (Израел) заедно с учени от университета в Милано и няколко други европейски университети. Професор Коби Розенблум, главният изследовател на изследването, каза: „Чрез промяна на генетичния код успяхме да предотвратим развитието на епилепсия при мишки, които биха се родили с това състояние, както и да излекуваме мишки, които вече са имали това състояние.“

Епилепсията е неврологично заболяване, при което възниква внезапна и неконтролирана активност в нервните клетки на мозъчната кора, което води до епилептични припадъци с различна честота и сила. Лекарствата, използвани днес за лечение на епилепсия, могат да премахнат или намалят броя на пристъпите на заболяването само при някои пациенти. В някои случаи прибягват до минимално инвазивни неврохирургични операции, които дават добри резултати. Те обаче не могат да се използват за всички пациенти.

Интересното е, че израелските учени първоначално планираха да проведат проучване за изучаване на механизмите, които влияят върху формирането на дългосрочната памет. Целта на учените е била да изследват молекулярните механизми, които допринасят за формирането на дълготрайна памет и се намират в хипоталамуса (област на мозъка). За да направят това, те се фокусираха върху изучаването на протеини eEF2, който участва в процесите на формиране на паметта и образуването на нови клетки на нервната система. Използвайки методите на генното инженерство, учените успяха да постигнат повишено производство на протеини, което доведе до промяна в активността на нервните клетки, отговорни за образуването на епилептични припадъци.

За да се тества как производството на този протеин влияе върху развитието на епилептични пристъпи, мишките бяха разделени на две групи. Първата група има генна мутация и съответно интензивно произвежда протеин eEF2, а втората контролна група мишки е без никакви генетични промени. Учените инжектирали мишки от двете групи с разтвор, който причинява епилептични припадъци. Това доведе до епилептични припадъци при контролни мишки, но мишките с генетична мутация не развиха признаци на епилепсия.

Учените обаче не спират дотук и решават да тестват ефекта от мутацията при наследствена епилепсия. За да направят това, те кръстосаха мишки с генна мутация eEF2с мишки, които имат ген, отговорен за развитието на епилепсия. Според резултатите от експеримента при мишки с протеинова мутация не са наблюдавани пристъпи на епилепсия. По време на цялото изследване мишките са подложени различни текстове, определящи двигателни, когнитивни и поведенчески функции. Всички те остават нормални при мишки, които имат мутация в този протеин.

„Резултатите от изследването ни дават по-добро разбиране за процесите на възбуждане и инхибиране в хипоталамуса, чието нарушаване е свързано с различни патологии на нервната система“, казва професор Розенблум, „Продължаваме изследванията в тази посока, за да разберем по-добре причината за развитието на епилептични припадъци. Това ще ни позволи да създадем нови лечения за болестта в бъдеще.

Връщане към номер

Епилепсия при вродени нарушения на метаболизма при деца/

Автори: Nicole I. WOLF, Thomas BAST, Отделение по детска неврология, Университетска детска болница, Хайделберг, Германия; Робърт СУРТС, Стипендия за неврологични изследвания, Институт по детско здраве, Университетски колеж, Лондон, Обединеното кралство

Резюме

Въпреки че вродените грешки на метаболизма са достатъчно редки, за да се считат за причина за епилепсия, гърчовете са често срещани симптоми на метаболитни нарушения. При някои от тези заболявания епилепсията реагира на специфично лечение с диета или добавки. Въпреки това, в повечето случаи такова лечение е неефективно и е необходимо да се предпише конвенционална антиепилептична терапия, която също често е неефективна. Рядко видовете гърчове са специфични за определени метаболитни нарушения и обикновено не се записват на ЕЕГ. За да се постави диагноза, е необходимо да се вземат предвид други симптоми и синдроми, както и в някои случаи допълнителни методи за изследване. Ние правим преглед на най-важните симптоми на епилепсия, причинени от вродени грешки на метаболизма, паметта, интоксикации и нарушения на невротрансмитерните системи. Ние също така разглеждаме витамин-чувствителната епилепсия и различни други метаболитни нарушения, които могат да бъдат сходни по патогенеза, и значението на техните симптоми за диагностика и лечение.

Ключови думи

вродени грешки на метаболизма, нарушения на паметта, невротрансмитери, витамин-чувствителна епилепсия, епилепсия.

Гърчовете са често срещан симптом за голям брой метаболитни нарушения, възникващи в неонаталния период и детството. Понякога атаките се появяват само докато не се предпише адекватно лечение или са следствие от остро декомпенсирано метаболитно разстройство, като хиперамонемия или хипогликемия. В други случаи гърчовете са основната проява на заболяването и могат да доведат до резистентна към лекарства епилепсия, както при един от синдромите на дефицит на креатинин и дефицит на гуанидин ацетат метилтрансфераза (GAMT). В някои случаи на метаболитни нарушения епилепсията може да бъде предотвратена ранно назначаванеиндивидуално съобразено „метаболитно“ лечение, което е въведено след скрининг на новородени с фенилкетонурия (PKU) или дефицит на биотинидаза в някои страни. За някои заболявания, като целиакия ацидурия тип 1 (GA 1), трябва да се предписва "метаболитна" терапия заедно с конвенционални антиепилептични лекарства; въпреки това, за много метаболитни нарушения, единственото средство за елиминиране на гърчовете е монотерапията с антиепилептични лекарства.

Епилепсията, дължаща се на вродени грешки на метаболизма, може да се класифицира по различни начини. Един от правилни опциие използването на патогенетични механизми за класификация: атаките могат да бъдат причинени от липса на енергиен разход, интоксикация, увреждане на паметта, увреждане на невротрансмитерните системи със случаи на възбуждане или липса на инхибиране или могат да бъдат свързани с церебрални съдови малформации (Таблица 1) . Други класификации вземат предвид клиничните прояви с акцент върху семиотиката на припадъците, епилептичните синдроми и техните прояви върху ЕЕГ (Таблица 2) или възрастта, в която е започнало заболяването (Таблица 3). Организирането на тези типове епилепсии означава идентифициране на тези, които отговарят и не отговарят на същото лечение като метаболитни нарушения (Таблица 4). В този преглед ще се съсредоточим върху патогенезата и нейната роля в диагностиката и лечението.

Епилепсия поради вродени нарушения на енергийния метаболизъм

Митохондриални нарушения

Митохондриалните нарушения често се комбинират с епилепсия, въпреки че има малко точни данни в тази област, има само няколко публикации по този въпрос. В неонаталния период и детството епилепсията се открива в 20-60% от случаите на всички митохондриални нарушения. В общата подгрупа, със синдрома на Leigh, епилепсията се открива при половината от всички пациенти. Според нашия опит епилепсията е общо заболяванес ранно начало и тежко изоставане в психомоторното развитие, което е по-рядко при по-леките случаи на заболяването и при което преобладават бели включвания на ЯМР. Всички атаки се проявяват клинично.

Намаленото производство на АТФ, основният биохимик надолу по веригата на нарушената дихателна верига, вероятно ще причини нестабилен мембранен потенциал и бдителност на нервната система, тъй като около 40% от невроните изискват Na-K-ATPase, за да произвеждат АТФ и да поддържат мембранния потенциал. Една от мутациите в митохондриалната ДНК (mtDNA) причинява миоклонична епилепсия с интермитентни червени вълни (MREW), с увредени калциев метаболизъм, което води до повишена конвулсивна готовност. В момента се обсъжда друг възможен механизъм и е доказано, че значението на митохондриалния глутамат медиира ранната миоклонична енцефалопатия (EME), което също може да се дължи на дисбаланс на възбуждащите невротрансмитери. Едно от първите описани митохондриални разстройства, MEPLE, се причинява от мутация в митохондриалната tRNA за лизин, присъстваща през второто десетилетие или по-късно като прогресивна миоклонична епилепсия с типични ЕЕГ промени на високоамплитудни соматосензорни потенциали и фоточувствителност. Клинично пациентите изпитват кортикален миоклонус, както и други видове гърчове. Друго митохондриално разстройство, причинено от мутация в митохондриалната тРНК за левцин, митохондриална енцефалопатия с лактатна ацидоза и инсулт-подобни епизоди (MELIE), също често води до гърчове, особено по време на остри инсулт-подобни епизоди, когато възникват фокални гърчове в засегнатите кортикални области (Фигура 1), което води до фокален епистатус. Тази подчертана епилептична активност също е отговорна за разпространяващото се увреждане, наблюдавано при някои остри епизоди.

При поява на митохондриална енцефалопатия в неонаталния период или в детството миоклоничните пристъпи са чести, понякога с редки изолирани клинични прояви (тремор на клепачите) и дълбока умствена изостаналост. ЕЕГ моделите варират от супресивни изблици до неправилни пароксизми на полиспайкова вълна по време на миоклонус. Възможно е обаче да се появят други видове гърчове - тонични, тонично-клонични, парциални, хипо- и хипермоторни гърчове или инфантилни спазми. Едно проучване установи, че 8% от всички деца с инфантилни спазми имат митохондриални нарушения. Епистатус също е наблюдаван със или без гърчове. Дълготрайната частична епилепсия, като фокална епилепсия, е често срещана при болестта на Алперс, някои случаи на която са причинени от мутация в митохондриалната ДНК полимераза гама, причинена от митохондриално изчерпване. Болестта на Алперс трябва да се подозира при деца с този симптом и трябва да се разграничи от енцефалита на Рамусен.

Неконвулсивният епистатус или развитието на хипоаритмия могат да доведат до постепенно развиваща се деменция, която може да се сбърка с постоянното и нелечимо прогресиране на основното заболяване, но те трябва да бъдат лекувани.

Нарушения на метаболизма на креатина

Нарушенията на метаболизма на креатина включват три различни дефекта: нарушен транспорт на креатин в мозъка поради дефект в свързания креатинов транспортер и нарушен синтез на креатин поради дефекти в GAMT (гуанидиниум ацетат метилтрансфераза) и AGAT (аргинин глицин амидин трансфераза). Само дефицитът на GAMT е последователно свързан с епилепсия, която е резистентна на конвенционално лечение (фиг. 2). Добавянето на креатин често води до подобрение. Въпреки това, при някои пациенти, намаляването на токсичните компоненти на гуанидин ацетат чрез ограничаване на приема на аргинин и допълване с орнитин е успяло да контролира епилепсията. В допълнение, превантивното лечение позволява да се предотврати появата на неврологични симптоми. Има много видове пристъпи, те са разнообразни. Новородените се характеризират със синдром на West с атипични абсанси, астатични и генерализирани тонично-клонични припадъци, последвани от обща генерализация. Такива находки може да са нормални дори при възрастни пациенти, но някои пациенти имат необичаен сигнал от базалните ганглии. Диагнозата на дефицит на GAMT може да бъде поставена под въпрос чрез биохимично откриване на повишена екскреция в урината на гуанидинови съставки; И трите нарушения са разрешени, когато спектроскопията на протонно-магнитен резонанс на мозъка или SMPS разкрива липсата на свободен креатин или креатин фосфат.

Дефицит на GLUT-1

Нарушеният транспорт на глюкоза в мозъка чрез кръвта се причинява от мутация в доминантния ген за глюкозен транспортер 1 (GLUT-1). Мутацията обикновено възниква de novo, въпреки че в някои семейства е описано автозомно-доминантно унаследяване. Клиничните прояви на лекарствено-резистентна епилепсия започват през първата година от живота и се допълват от развитието на микроцефалия и интелектуално увреждане. Атаксия е често срещана находка, а двигателни нарушения като дистония също се появяват. Симптомите могат да се развият бързо и ЕЕГ може да разкрие увеличени генерализирани или локални епилептиформни промени, които регресират след хранене. Церебралната картина е нормална. Тази диагноза трябва да се подозира, ако се установят ниски нива на кръвната захар (< 0,46). Диагноз должен быть подтвержден исследованием транспорта глюкозы через мембрану эритроцита (эритроциты переносят также транспортер глюкозы) и анализом генни мутации. Лечението е подходящо и включва кетогенна диета, тъй като кетонните тела са алтернативен енергиен субстрат за мозъка. Различни антиконвулсанти, особено фенобарбитал, хидрохлорид и диазепам, могат допълнително да намалят GLUT-1 и не трябва да се използват при това заболяване.

Хипогликемия

Хипогликемията е често срещано и лесно коригираемо метаболитно нарушение, което води до гърчове и следователно трябва да се изключи при всички пациенти с гърчове. Продължителните пристъпи, причинени от хипогликемия, могат да причинят хипокампална склероза и впоследствие епилепсия на париеталния лоб; при новородени преобладава увреждането на темпоралния лоб. Хипогликемията може също да причини някои метаболитни заболявания, като дефекти в глюконеогенезата, така че е необходимо допълнително изследване. Всяко дете с хипогликемия трябва да бъде изследвано за кръвна захар, бета-хидроксибутират, аминокиселини, ацилкарнитин, амоний, инсулин, растежен хормон, кортизол, мозъчни кетонни тела и органични киселини.

Дисфункция на нервната система, причинена от увреждане на паметта

Много нарушения на паметта са свързани с епилепсия и са трудни за лечение. Епилепсията е водещият симптом на болестта на Ty-Sachs с миоклонус, атипични абсанси и моторни гърчове.

Сиалидоза тип 1 води до развитие на прогресивна миоклонична епилепсия, характерен симптоме симптомът на ретината „черешова костилка“. При различни невронални сероидни липофусцинози (NSL, болест на Batten) в повечето случаи се появява епилепсия. При инфантилните форми (NSL-1) гърчовете започват и завършват през първата година от живота и се проявяват под формата на миоклонични, атопични и тонично-клонични гърчове. ЕЕГ показва ранна дълбока депресия. Диагнозата се потвърждава от бързо прогресираща деменция и развитие на комплекс от двигателни нарушения почти веднага след развитието на епилепсията. MRI с NSL разкрива атрофия на кората, малкия мозък и бялото вещество и вторичен патологичен сигнал от бялото вещество (фиг. 3). Електроретинограмите са много оскъдни и евокираните потенциали изчезват бързо. По-леките варианти са подобни на късните ювенилни форми на заболяването.

Клиничните прояви на късните инфантилни форми (LID-2) обикновено се появяват през втората година от живота. Развива се преходно забавяне на говорната функция, но това развитие на гърчове подтиква по-нататъшни изследвания. Припадъците могат да бъдат генерализирани, тонично-клонични, атонични и миоклонични; Децата могат да имат клинична картина на миоклонично-астатична епилепсия. ЕЕГ разкрива пикове с бавна фотостимулация (фиг. 4). Откриват се потенциали с висока амплитуда с визуално предизвикани и соматосензорни реакции. Атаките често са резистентни на лечение. Ранен клиничен диагностичен симптом е наличието на активен миоклонус, който може да бъде сбъркан с церебеларна атаксия.

Диагнозата на NSL-1 и NSL-2 понастоящем се основава на определяне на активността на ензими като палмитеил протеин тиоестераза (PTP-1) или трипептидил пептидаза (PTP-2) в кръвни петна или бели кръвни клетки или чрез анализи на генна мутация ( NSL-1, NSL-2 и в късните инфантилни варианти SLN-5, SLN-6, SLN-8). Ювенилната форма (NSL-3) също предизвиква развитие на епилепсия, въпреки че не се развива веднага и не е един от ранните клинични симптоми.

Токсични ефекти

Нарушение на цикъла на урея

По време на ранно развитиехиперамонемия, гърчове често се развиват преди дълбока кома, особено при новородени. При добър метаболитен контрол епилепсията е рядък симптом при такива нарушения.

Нарушения на метаболизма на аминокиселините

При нелекувана фенилкетонурия епилепсията се развива при приблизително една четвърт до половината от всички пациенти. Синдромът на West с хипсаритмия и инфантилни гърчове е най-честият синдром при новородени, който напълно регресира, когато се предпише симптоматична терапия. Припадъците могат да придружават болестта кленов сироп в неонаталния период; ЕЕГ разкрива "гребеновиден" ритъм, подобен на ритъма в централните области на мозъка. При предписване на адекватна диета епилепсията не се развива. При някои редки нарушения на метаболизма на аминокиселините епилепсията може да бъде един от основните симптоми.

Нарушения на метаболизма на органичните киселини

Различни органични ацидурии могат да доведат до пристъпи или епизоди на остра декомпенсация. Най-важните са метилмалонова ацидемия и пропионова ацидемия. При адекватно лечение гърчовете са редки и отразяват персистиращо увреждане на мозъка. При глутарова ацидурия тип 1 пристъпите могат да се развият в остри случаи, но те отзвучават след започване на адекватно лечение. При дефицит на 2-метил-3-хидроксибутират-CoA дехидрогеназа, който наскоро беше описан като вродено киселинно заболяване, отговорно за брахиоцефално затлъстяване и нарушение на метаболизма на изолевцин, тежката епилепсия е често срещана.

Нарушения на метаболизма на пурин и пиримидин

В случаите на дефицит на аденилсукцинат, чиито de novo ефекти предизвикват синтеза на пурин, епилепсията често се развива през първата година от живота или в неонаталния период. Освен това пациентите проявяват тежки психомоторни увреждания и аутизъм. Модифицираният тест на Bratton-Marshall се използва за изследване на урината. Няма адекватно лечение на това заболяване, така че прогнозата в повечето случаи е неблагоприятна. Гърчове се развиват и при половината от всички пациенти с дефицит на дихидропиримидин дехидрогеназа.

Нарушения на невротрансмитерните системи

Некетотична хипергликемия

Обикновено това нарушение на недостатъчното разграждане на глицин се проявява рано в неонаталния период с летаргия, хипотония, хълцане (които се откриват преди раждането), офталмоплегия и автономни нарушения. С влошаването на комата се развиват апнея и чести фокални миоклонични спазми. През следващите 5 месеца (обикновено повече от 3) се развива тежка, трудна за лечение епилепсия с миоклонични гърчове, в повечето случаи включващи инфантилни спазми или парциални моторни гърчове. Доказано е и развитието на тежка умствена изостаналост и тетраплегия. В първите дни и седмици ЕЕГ показва нормална фонова активност, но се появяват зони на епилептични остри вълни (т.нар. супресивни избухвания), последвани от бавна активност с висока амплитуда и след това хипсаритмия в рамките на 3 месеца, ако новороденото оцелее. Диагнозата се основава на висока концентрацияглицин във всички телесни течности и цереброспиналната течност (> 0,08), което се потвърждава от намалената активност на чернодробната система за разграждане на глицин. ЯМР може да покаже нормален вид или агенезия или хипоплазия на corpus callosum. Глицинът е един от основните инхибитори на невротрансмитерите в мозъка и гръбначния мозък. Прекомерното инхибиране на структурите на главния и гръбначния мозък поражда първите симптоми в клиниката на заболяването. Въпреки това, глицинът може да бъде и ко-антагонист на екзотоксичния глутаматен NMDA рецептор. При физиологични условия коантагонистът не е изцяло разположен върху NMDA рецептора и неговото свързване е предпоставка за преминаването на йона през рецептора. Хипотезата е, че излишъкът от глицин насища коантагонист-свързващото място на NMDA рецептора, причинявайки свръхвъзбуждане на невротрансмисията и постсинаптична токсичност. Вълнуващо токсичен ефектсвръхактивният NMDA рецептор очевидно е причината за епилепсия и отчасти тетраплегия и умствена изостаналост. Специфичното лечение не е подходящо, въпреки че понижаването на нивата на глицин с натриев бензоат осигурява оцеляване. Някои пациенти се представят при терапевтични изпитвания с NMDA антагонисти с някои ЕЕГ прояви и чести припадъци. Тежката епилепсия при оцелели пациенти обикновено се лекува с конвенционални антиепилептични лекарства. Валпроевата киселина не се използва на теория, защото инхибира системата за разграждане на чернодробния глицин.

Нарушения на метаболизма на GABA

Дефицитът на GABA трансаминаза е доста рядка патология, описана само при 3 пациенти. Конвулсии се отбелязват от раждането. Нивото на GABA в CSF и плазмата се повишава. Само 2 пациенти оцеляват до зряла възраст. Все още няма план за лечение на това заболяване. Дефицитът на сукцинат семиалдехид дехидрогеназа причинява тежка умствена изостаналост. Почти половината от пациентите развиват епилепсия и други неврологични симптоми, главно атаксия. Биохимичен признак е натрупването на 4-хидроксибутират в телесните течности. Антиепилептичното лекарство вагабатрин, което необратимо инхибира GABA трансаминазата, е ефективно при много пациенти, но може да причини влошаване на състоянието при някои.

Малформации в мозъка

Сред пероксизомните разстройства тежкият синдром на Zellweger се характеризира с малформации в мозъчната кора. Често се среща полимикрогирия на фронталните и оперкуларните области, понякога се среща и пахигирия. Характерни са вродените кисти в каудоталамичните ганглии (фиг. 5). Епилепсията при синдрома на Zellweger обикновено включва парциални моторни припадъци, които се лекуват със стандартни антиепилептични лекарства и показват в коя област на мозъка е налице малформацията. Нарушеното O-гликозилиране (синдром на Walker-Warburg, заболяване на очните мускули, мозъчно заболяване, мускулна дистрофия на Фукуяма) води до мозъчни малформации, включително лисенцефалия (фиг. 6). Пациентите често имат гърчове, които не са устойчиви на лечение. ЕЕГ показва необичайна бета активност.

Витамин-зависима епилепсия

Пиридоксин-зависима епилепсия и дефицит на пиридокс(ам)ин фосфат оксигеназа

Феноменът на пиридоксин-зависимата епилепсия е известен от 1954 г., но неговата молекулярна основа все още трябва да бъде изяснена. Възможен метаболитен маркер за това заболяване изглежда е пипеколиновата киселина в плазмата и CSF, която се повишава преди пиридоксин и намалява по време на лечението, въпреки че все още е под нормата. При изучаване на генетиката в някои семейства е идентифицирана верига, включително хромозома 5q-31.

Класификацията на пиридоксин-зависимата епилепсия е разделена на типична, ранна, появяваща се в първите дни от живота, и атипична, късна, проявяваща се до 34-годишна възраст. Ако началото е рано, може да има пренатални гърчове, които се появяват около 20 гестационна седмица. Неонатална енцефалопатия с повишена тревожност, раздразнителност и чувствителност към външни стимули. Може да бъде придружено от системно увреждане, като респираторен дистрес синдром, гадене, коремни нарушения и метаболитна ацидоза. Много атаки започват в първите дни от живота и не отговарят на стандартното лечение. Могат да се наблюдават структурни мозъчни аномалии, като хипоплазия на задната част на corpus callosum, церебрална хипоплазия или хидроцефалия, и други нарушения, като кръвоизливи или органични лезии на бялото вещество на мозъка. Открива се ясна (до минути) реакция под формата на спиране на конвулсивната активност при интравенозно приложение на 100 mg пиридоксин. Въпреки това, при 20% от новородените с пиридоксин-зависима епилепсия, първата доза пиридоксин може да причини депресия: новородените стават хипотонични и спят няколко часа, апнея и дисфункция се развиват по-рядко. на сърдечно-съдовата системаи изоелектричен модел на ЕЕГ. Церебралната депресия от първата доза пиридоксин е по-честа, когато антиконвулсанти се предписват на новородени.

Напротив, при късна пиридоксин-зависима епилепсия не се развиват енцефалопатия и структурни мозъчни нарушения. При деца над 3-годишна възраст гърчовете се развиват на всяка година от живота. Те често се развиват в контекста на фебрилни състояния и могат да се трансформират в епистатус. Обикновено антиепилептичните лекарства имат положителен ефект, но след това все още става трудно да се контролират тези припадъци. Пиридоксин в дневна доза 100 mg per os осигурява спиране на конвулсивната активност за 2 дни. При пиридоксин-зависима епилепсия с късно начало не се наблюдава церебрална депресия.

Понастоящем единственото потвърждение на диагнозата пиридоксин-зависима епилепсия е спирането на гърчовете, когато се предписва пиридоксин. Лечението е пожизнено, като дневната доза пиридоксин е 15-500 mg/kg. Устойчив симптом на пиридоксин-зависима епилепсия е трудностите в ученето, особено при изучаване на езици. Спирането на лечението за няколко месеца или години води до развитие на тежки двигателни нарушения, затруднения в обучението и сетивни нарушения. На всяко новородено с гърчове, дори и с диагностицирана перинатална асфиксия или сепсис, задължително се предписва пиридоксин.

Пиридокс(амин) фосфат оксидазата (PPO) катализира превръщането на пиридоксин фосфат в активния кофактор, пиридоксал фосфат. Дефицитът на PPO причинява неонатални гърчове, подобни на тези при ранна епилепсия с дефицит на пиридоксин, но те не могат да бъдат лекувани с пиридоксин, а се лекуват с пиридоксал фосфат в дневна доза от 10-50 mg/kg. Пиридоксал фосфатът е кофактор за различни ензими в синтеза на невротрансмитери и разграждането на треонин и глицин. Биохимичен маркер на заболяването е намаляване на концентрацията на хомованилова киселина и 5-хидроксииндол ацетат (продукт на разпадане на допамин и серотонин) и повишаване на концентрацията на 3-метокситирозин, глицин и треонин в цереброспиналната течност. Прогнозата за лечение на дефицит на PPO е неясна. Предполага се, че ако не се лекува, ще настъпи смърт.

Фолиево-зависими припадъци

Това рядко заболяване, който се лекува с фолиева киселина. Молекулярна основатази патология не е ясна. Във всички случаи до момента е установено неидентифицирано вещество в цереброспиналната течност. Новородените с фолат-зависима епилепсия се нуждаят от пробна доза фолиева киселинав случай, че няма ефект от пиридоксин и пиридоксал фосфат.

Дефицит на биотинидаза и холокарбоксилаза синтаза

Биотинидазата е кофактор за различни карбоксилази. В урината се натрупват различни метаболити и често се развива лактатна ацидоза. При дефицит на биотинидаза се развиват ендогенни нарушения на метаболизма на биотин. Епилепсията обикновено започва след 3-4 месечна възраст и често се срещат инфантилни спазми, оптична атрофия и загуба на слуха. Ключът към диагнозата е наличието на алопеция и дерматит. Пристъпите обикновено спират, когато биотинът се предписва в доза от 5-20 mg/ден. При дефицит на холокарбоксилаза синтаза симптомите се появяват в неонаталния период. Конвулсии се наблюдават само при 25-50% от пациентите. Биотинът е ефективен при дозировката, описана по-горе, въпреки че при някои деца може да са необходими по-високи дози.

Смесени нарушения

Дефицит на молибденов кофактор и сулфит оксидаза

Тези редки вродени грешки на метаболизма обикновено се проявяват в неонаталния период с енцефалопатия, трудноразрешими гърчове (обикновено миоклонични) и изместване на лещата. ЯМР разкрива кисти в бялото вещество на мозъка и тежка атрофия. Лесният скринингов тест е прост тест със сулфитна лента, който се извършва чрез потапяне в проба от прясно събрана урина. Фибробластите проявяват дефицит на различни ензими. Все още няма схеми за лечение на тази патология.

Болест на Менкес

Децата с този рецесивен Х-хромозомен дефект винаги страдат от епилепсия, често с резистентни на лечение инфантилни спазми. Диагнозата се потвърждава чрез откриване на ниски нива на мед и церулоплазмин в кръвния серум. Предназначение подкожно приложениеМедният хистидинат може да причини спиране на атаките и да спре развитието на болестта.

Дефицит на биосинтеза на серин

Биосинтезата на серин се нарушава от дефицит на два ензима: 3-фосфат глицерат дехидрогеназа и 3-фосфосерин фосфатаза. Описан е само един случай на тази патология в по-възрастна възрастова група. Като цяло това е доста рядко заболяване. Децата с тази патология се раждат с микроцефалия. Те развиват пристъпи през първата година от живота си, най-често синдром на West. Припадъците намаляват с орална добавка на серин. Ключът към правилната диагноза е откриването на ниски нива на серин в цереброспиналната течност. MRI разкрива атрофия на бялото мозъчно вещество и демиелинизация.

Вродени нарушения на гликозилирането (CDG)

При деца със SUD тип 1а (фосфоманомутазен дефицит) епилепсията е рядка, понякога само под формата на остри удароподобни епизоди. Това обаче е често срещан синдром при SNG тип 1. Описани са изолирани случаи на гърчове при пациенти с други подтипове на SNG тип 1. Клиничната картина на атаките варира в зависимост от подгрупите. Лечението със стандартни антиепилептични лекарства се провежда в зависимост от клиничната картина на пристъпите. Диагнозата се поставя на базата на изоелектрично фокусиране на трансферин, което е част от изследването на деца с неуточнена епилепсия и умствена изостаналост.

Вродени нарушения на мозъчната възбудимост

Концепцията за вродени грешки на метаболизма е, че името предполага нарушение на потока на вещества през клетъчни мембрани. Невронната възбудимост завършва с появата на мембранен потенциал, който се поддържа от енергозависима йонна помпа (Na-K-ATPase и K/Cl транспортер) и се модулира от йонен поток през протеинови канали. Те са постоянно затворени и отворени (по този начин позволявайки потока на йони през мембраната) в отговор на действието на лиганди (като невротрансмитери) или промени в мембранния потенциал. Генетичните дефекти в йонните канали могат да бъдат причина за различни епилептични синдроми. Така в някои случаи, например в резултат на метаболитни нарушения, може да се развие първична епилепсия.

Генетичните дефекти в алфа-2 субединицата-Na-K-ATPase 1 са една от причините за фамилна миграционна хемиплегия при деца. И в двата случая вероятността от епилепсия е висока. В едно семейство се опитаха да разберат дали фамилните спазми са изолирано заболяване или се комбинират с мигрираща хемиплегия. Генетичните дефекти в K/Cl транспортер 3 са една от причините за синдрома на Andermann (болест на Charlevox или агенезия на corpus callosum в комбинация с периферна невропатия). При това заболяване често се развива и епилепсия.

Разрушаването на лиганда на затворените йонни канали може също да доведе до еписиндром. Генетичните дефекти в невралните рецептори за никотиновия ацетилхолин (алфа 4 или бета 2 субединици) са една от причините за автозомно доминантна епилепсия на фронталния лоб. Наследствените дефекти в алфа 1 субединицата на GABA-A рецептора са една от причините за миоклонична ювенилна епилепсия. Мутациите в генния код за гама 2 субединицата на този рецептор причиняват генерализирани епилептични фебрилни плюс гърчове (GEFS+), тежка миоклонична епилепсия на новороденото (SMEN) и абсанси при деца.

Други вродени каналопатии също могат да се проявят като еписиндроми. Дефектите в волтаж-зависимите калиеви канали са една от причините за фамилни неонатални спазми. Нарушенията в волтаж-зависимите хлоридни канали са една от причините за ювенилни абсанси, ювенилна миоклонична епилепсия и генерализирана епилепсия с гранд-мал припадъци. Мутациите в гените, кодиращи различни алфа субединици на волтаж-зависими калиеви канали в мозъка, причиняват неонатални инфантилни спазми (тип II алфа субединица), GEPS+ и TMEN. Тъй като алелните нарушения на GEPS+ и TMEN– са в два различни локуса и двете форми на епилепсия могат да се появят в членове на едно и също семейство, TMEN се счита за най-тежкия фенотип в спектъра на GEPS+ епилепсия.

Заключение

Вродените грешки на метаболизма рядко се проявяват при епилепсия. Въпреки това, епилептичният синдром често е характерен за други метаболитни нарушения. Кои пациенти се нуждаят от скринингово изследване и при какви метаболитни нарушения? Отговорът на този въпрос, разбира се, не е лесен. Метаболитни нарушения трябва да се подозират, ако епилепсията е устойчива на стандартно лечение и ако има симптоми като умствена изостаналост и двигателни нарушения. Понякога резултатите от прегледа на пациента са характерни за конкретно метаболитно нарушение, например типична ЯМР картина за митохондриални нарушения. Ако първата атака се появи в зряла възраст, спектърът на метаболитните нарушения е по-тесен, отколкото при децата.

Децата имат едно или друго диагностични методиизползвани в зависимост от възрастта. В неонаталния период на всеки трябва да се предписва пиридоксин или пиридоксал фосфат за диагностични цели, дори ако атаките са причинени от сепсис или перинатална асфиксия. Ако гърчовете не се повлияват от стандартните антиепилептични лекарства, е необходим опит с фолиева киселина. При наличие на вродена миоклонична енцефалопатия често се предполага вродена грешка в обмяната на веществата, въпреки че понякога естеството й не може да бъде изяснено. Допълнителни прегледи се предписват, ако се открие влошаване на препрандиалната ЕЕГ (дефицит на GLUT-1), двигателни нарушения (дефицит на креатин), промени в кожата и косата (болест на Menkes и дефицит на биотинидаза), дисморфологични симптоми (синдром на Zellweger), други нарушения ( митохондриални заболявания). Пациенти с частична епилепсия (освен ако няма синдром на Рамусен) и резистентна към AED епилепсия трябва да бъдат оценени за митохондриални нарушения, особено изчерпване на митохондриална ДНК, което е често срещано при болестта на Алперс. Основните метаболитни изследвания трябва да включват тестове като нива на глюкоза в серума и цереброспиналната течност, лактат в кръвта и цереброспиналната течност, нива на амоний и аминокиселини и нива на пикочна киселина.

Диагнозата на метаболитно разстройство при пациент с гърчове позволява да се избере правилното лечение и по този начин да се подобри състоянието на пациента. Често, независимо какво, трябва да се предписват антиепилептични лекарства. Ако не е възможно да се предпише специфично лечение, се предписват неспецифични антиепилептични лекарства; при някои видове атаки е препоръчително да се предпише някое от антиепилептичните лекарства, с изключение на валпроева киселина. Не се използва при митохондриални нарушения, нарушения на цикъла на урея и се предписва с повишено внимание при много други метаболитни нарушения. Изясняването на диагнозата не само помага да се определи тактиката на лечение, но също така дава възможност да се каже на членовете на семейството на пациента какво е най-важно за промяна на състоянието на пациента.

Библиография

1. Applegarth D.A., Toone J.R. Глицинова енцефалопатия (некетотична хиперглицинемия): преглед и актуализация // J Inherit Metab Dis, 2004; 27: 417-22.

2. Barkovich A.J., Peck W.W. MR на синдрома на Zellweger // AJNR, 1997; 18: 1163-70.

3. Baxter P. Епидемиология на пиридоксин-зависими и пиридоксин-реагиращи припадъци в Обединеното кралство // Arch. дис. Дете., 1999; 81: 431-3.

4. Бакстър П., Грифитс П., Кели Т., Гарднър-Медуин Д. Пиридоксин-зависими припадъци: демографски, клинични, ЯМР и психометрични характеристики и ефект на дозата върху коефициента на интелигентност // Dev Med Child Neurol., 1996; 38:998-1006.

5. Berkovic S.F., Heron S.E., Giordano L. et al. Доброкачествени фамилни неонатално-инфантилни гърчове: характеризиране на нова натриева каналопатия // Ann Neurol, 2004; 55: 550-7.

6. Brautigam C., Hyland K., Wevers R. et al. Клинични и лабораторни находки при близнаци с неонатална епилептична енцефалопатия, имитираща дефицит на ароматна L-аминокиселина декарбоксилаза // Neuropediatrics, 2002; 33: 113-7.

7. Brini M., Pinton P., King MP, Davidson M., Schon E.A., Rizzuto R. Калциев сигнализиращ дефект в патогенезата на унаследен дефицит на оксидативно фосфорилиране на митохондриална ДНК // Nat Med 1999; 5:951-4.

8. Brockmann K., Wang D., Korenke C.G. и др. Синдром на автозомно доминантен дефицит на глут-1 и фамилна епилепсия // Ann Neurol, 2001; 50: 476-85.

9. Castro M., Perez-Cerda C., Merinero B. et al. Скрининг за дефицит на аденилосукцинат лиаза: клинични, биохимични и молекулярни находки при четирима пациенти // Neuropediatrics, 2002; 33: 186-9.

10. Charlier C., Singh N.A., Ryan S.G. и др. Мутация на пори в нов KQT-подобен ген на калиев канал в семейство с идиопатична епилепсия // Nat Genet, 1998; 18:53-5.

11. Claes L., Ceulemans B., Audenaert D. et al. De novo SCN1A мутациите са основна причина за тежка миоклонична епилепсия в ранна детска възраст // Hum Mutat, 2003; 21: 615-21.

12. Claes L., Del Favero J., Ceulemans B., Lagae L., Van Broeckhoven C., De Jonghe P. De novo мутации в гена на натриевия канал SCN1A причиняват тежка миоклонична епилепсия в ранна детска възраст // Am J Hum Genet ., 2001; 68: 1 322-7.

13. Clayton P.T., Surtees R.A., DeVile C., Hyland K., Heales S.J. Неонатална епилептична енцефалопатия // Lancet, 2003; 361:1614.

14. Колинс Дж.Е., Никълсън Н.С., Далтън Н., Леонард Дж.В. Дефицит на биотинидаза: ранно неврологично представяне // Dev Med Child Neurol 1994; 36: 268-70.

15. Купър Дж.Д. Разбиране на напредъка към невробиологията на болестта на Батен или невронална цероидна липофусциноза // Curr Opin Neurol, 2003; 16: 121-8.

16. Cormier-Daire V., Dagoneau N., Nabbout R. et al. Ген за пиридоксин-зависима епилепсия се картографира към хромозома 5q31 // Am J Hum Genet, 2000; 67:991-3.

17. Cossette P., Liu L., Brisebois K. et al. Мутация на GABRA1 в автозомно доминантна форма на ювенилна миоклонична епилепсия // Nat Genet, 2002; 31: 184-9.

18. Darin N., Oldfors A., Moslemi AR, Holme E., Tulinius M. Честотата на митохондриалните енцефаломиопатии в детството: клинични характеристики и морфологични, биохимични и ДНК аномалии // Ann Neurol, 2001; 49: 377-83.

19. De Fusco M., Becchetti A., Patrignani A. et al. Бета 2 субединицата на никотиновия рецептор е мутантна при нощна епилепсия на фронталния лоб // Nat Genet, 2000; 26: 275-6.

20. de Koning T.J., Klomp L.W. Синдроми на дефицит на серин // Curr Opin Neurol, 2004; 17: 197-204.

21. Dupre N., Howard H.C., Mathieu J. et al. Наследствена моторна и сензорна невропатия с агенезия на corpus callosutn // Ann Neurol., 2003; 54: 9-18.

22. Escayg A., MacDonald B.T., Meisler M.H. и др. Мутации на SCN1A, кодиращи невронален натриев канал, в две семейства с GEFS+2 // Nat Genet, 2000; 24: 343-5.

23. Ферари Г., Ламантеа Е., Донати А. и др. Инфантилни хепатоцеребрални синдроми, свързани с мутации в митохондриалната ДНК полимераза-жA // Мозък, 2005; 128: 723-31.

24. Coutieres F., Aicardi J. Атипични прояви на пиридоксин-зависими припадъци: лечима причина за неразрешима епилепсия при кърмачета // Ann Neurol, 1985; 17: 117-20.

25. Grewal P.K., Hewitt J.E. Дефекти на гликозилиране: нов механизъм за мускулна дистрофия? // Hum Mol Genet 2003; 1 2: R259-R264.

26. Gropman A. Vigabatrin и по-нови интервенции при дефицит на янтарна семиалдехид дехидрогеназа // Ann Neurol, 2003; 54 (Допълнение 6): S66-S72.

27. Grunewald S., Imbach T., Huijben K. et al. Клинични и биохимични характеристики на вродено нарушение на гликозилиране тип Ic, първият признат дефект на ендоплазмения ретикулум в синтеза на N-гликан // Ann Neurol, 2000; 47: 776-81.

28. Hamosh A., Maher J.F., Bellus G.A., Rasmussen S.A., Johnston M.V. Дългосрочно използване на високи дози бензоат и декстрометорфан за лечение на некетотична хиперглицинемия // J Pediatr, 1998; 1 32: 709-13.

29. Харкин Л.А., Боузър Д.Н., Дибенс Л.М. и др. Съкращаване на GABA(A)-рецепторната γ2 субединица в семейство с генерализирана епилепсия с фебрилни гърчове плюс // Am J Hum Genet., 2002; 70: 530-6.

30. Haug K., Warnstedt M., Алеков A.K. и др. Мутации в CLCN2, кодиращ волтаж-зависим хлориден канал, са свързани с идиопатични генерализирани епилепсии // Nat Genet, 2003; 33: 527-32.

31. Howard H.C., Mount D.B., Rochefort D. et al. K-CI котранс-портерът KCC3 е мутант в тежка периферна невропатия, свързана с агенезия на corpus callosum // Nat Genet, 2002; 32: 384-92.

32. Хънт младши AD, Stokes Jr. J., McCrory W.W., Stroud H.H. Зависимост от пиридоксин: доклад за случай на неразрешими конвулсии при бебе, контролирано от пиридоксин // Педиатрия, 1954; 13: 140-5.

33. Lizuka T., Sakai F., Kan S., Suzuki N. Бавно прогресивно разпространение на подобни на инсулт лезии при MELAS // Неврология, 2003; 61: 1238-44.

34. Лизука Т., Сакай Ф., Сузуки Н. и др. Невронна свръхвъзбудимост при инсулт-подобни епизоди на синдрома на MELAS // Неврология, 2002; 59: 816-24.

35. Позиция C.B., Stockler-lpsiroglu S., Stromberger C. et al. Дефицит на аргинин: гли-цин амидинотрансфераза: третата вродена грешка в метаболизма на креатина при хора // Am J Hum Genet, 2001; 69: 1127-33.

36. Jaeken J. Генетични нарушения на гама-аминобутирова киселина, глицин и серин като причини за епилепсия // J Child Neurol, 2002; 17 (Допълнение 3): 3S84-3S87.

37. Jaeken J. Komrower Лекция. Вродени нарушения на гликозилирането (CDC): всичко е в това! // J Inherit Metab Dis., 2003; 26: 99-118.

38. Jaeken J., Corbeel L., Casaer P., Carchon H., Eggermont E., Eeckels R. Дипропилацетат (валпроат) и метаболизъм на глицин // Lancet 1977; 2: 617.

39. Klepper J., Fischbarg J., Vera J.C., Wang D., De Vivo D.C. Дефицит на GLUT1: барбитуратите потенцират хаплонедостатъчност in vitro // Pediatr. Res., 1999; 46: 677-83.

40. Kunz W.S. Ролята на митохондриите в епилептогенезата // Curr. мнение Neurol., 2002; 15: 179-84.

41. Kuo M.F., Wang H.S. Реагираща на пиридоксал фосфат епилепсия с резистентност към пиридоксин // Pediatr Neurol., 2002; 26: 146-7.

42. MacDermot K., Nelson W., Weinberg J.A., Schulman J.D. Валпроат при некетотична хиперглицинемия // Педиатрия, 1980; 65:624.

43. Mitchison H.M., Hofmann S.L., Becerra C.H. и др. Мутации в палмитоил-протеин тиоестеразния ген (PPT; CLN1), причиняващи ювенилна невронална цероидна липофусциноза с гранулирани осмиофилни отлагания // Hum Mol Genet, 1998; 7: 291-7.

44. Молинари Ф., Раас-Ротшилд А., Рио М. и др. Нарушен митохондриален транспорт на глутамат при автозомно-рецесивна неонатална миоклонична епилепсия // Am J Hum Genet., 2004; 76: 334-9.

45. Naviaux R.K., Нгуен K.V. POLC мутации, свързани със синдрома на Alp-ers" и изчерпването на митохондриалната ДНК // Ann Neurol., 2004; 55: 706-12.

46. ​​Пърл П.Л., Гибсън К.М., Акоста М.Т. и др. Клиничен спектър на дефицит на сукцинова семиалдехид дехидрогеназа // Неврология, 2003; 60: 1413-7.

47. Plecko B., Stockler-lpsiroglu S., Paschke E., Erwa W., Struys E.A., Jakobs C. Повишаване на пипеколиновата киселина в плазмата и цереброспиналната течност на двама пациенти с пиридоксин-зависима епилепсия // Ann Neurol., 2000; 48: 121-5.

48. Рахман С., Блок Р.Б., Дал Х.Х. и др. Синдром на Leigh: клинични характеристики и биохимични и ДНК аномалии // Ann Neurol., 1996; 39: 343-51.

49. Sadleir L.G., Connolly M.B., Applegarth D. et al. Спазми при деца с определено и вероятно митохондриално заболяване // Eur J Neurol., 2004; 11: 103-10.

50. Salbert B.A., Pellock J.M., Wolf B. Характеризиране на гърчове, свързани с дефицит на биотинидаза // Неврология, 1993; 43: 1351-5.

51. Salomons G.S., van Dooren S.J., Verhoeven N.M. и др. Дефект на Х-свързан креатин-транспортен ген (SLC6A8): нов синдром на дефицит на креатин // Am I Hum Genet, 2001; 68: 1497-500.

52. Schulze A., Bachert P., Schlemmer H. et al. Липса на креатин в мускулите и мозъка при възрастен с дефицит на GAMT // Ann Neurol, 2003; 53: 248-51.

53. Schulze A., Ebinger F., Rating D., Mayatepek E. Подобряване на лечението на дефицит на гуанидиноацетат метилтрансфераза: намаляване на гуанидинооцетната киселина в телесните течности чрез ограничаване на аргинин и добавяне на орнитин // Mol Genet Metab, 2001; 74: 413-9.

54. Seidner G., Alvarez M.G., Yeh J.l. и др. Синдром на дефицит на GLUT-1, причинен от хаплонедостатъчност на хексозния носител на кръвно-мозъчната бариера // Nat Genet, 1998; 18: 188-91.

55. Sfaello I., Castelnau P., Blanc N., Ogier H., Evrard P., Arzimanoglou A. Инфантилни спазми и болест на Menkes // Epileptic Disord, 2000; 2: 227-30.

56. Singh N.A., Charlier C., Stauffer D. et al. Нов ген на калиев канал, KCNQ2, е мутиран при наследствена епилепсия на новородени // Nat. Генет., 1998; 18:25-9.

57. Сингх Р., Андерман Е., Уайтхаус У.П. и др. Тежка миоклонична епилепсия в ранна детска възраст: разширен спектър на GEFS+? // Епилепсия, 2001; 42: 837-44.

58. So N., Berkovic S., Andermann F., Kuzniecky R., Cendron D., Quesney L.F. Миоклонус епилепсия и накъсани червени влакна (MERRF). 2. Електрофизиологични изследвания и сравнение с други прогресивни миоклонични епилепсии // Brain, 1989; 112: 1261-76.

59. Steinlein O.K., Mulley J.C., Propping P. et al. Мисенс мутация в алфа 4 субединицата на невронния никотинов ацетилхолинов рецептор е свързана с автозомно доминантна нощна епилепсия на фронталния лоб // Nat Genet 1995; 11: 201-3.

60. Stockier S., Isbrandt D., Hanefeld F., Schmidt B., von Figura K. Дефицит на куанидиноацетат метилтрансфераза: първата вродена грешка в метаболизма на креатина при човека // Am J. Hum Genet, 1996; 58: 914-22.

61. Swoboda K.J., Kanavakis E., Xaidara A. et al. Алтернативна хемиплегия от детството или фамилна хемиплегична мигрена? Нова ATP1A2 мутация // Ann Neurol, 2004; 55: 884-7.

62. Takahashi Y., Suzuki Y., Kumazaki K. и др. Пероксизомна епилепсия. Болести // Епилепсия, 1997; 38: 182-8.

63. Тарп Б.Р. Уникален EEC модел (гребеновиден ритъм) при неонатална болест на урината с кленов сироп // Pediatr. Neurol., 1992; 8: 65-8.

64. Thomson A.M. Глицинът е коагонист на комплекса NMDA рецептор/канал // Prog Neurobiol., 1990; 35: 53-74.

65. Torres O.A., Miller V.S., Buist N.M., Hyland K. Неонатални гърчове, реагиращи на фолинова киселина // J. Child Neurol, 1999; 14: 529-32.

66. Van den Berghe G., Vincent M.F., Jaeken J. Вродени грешки на цикъла на пуриновите нуклеотиди: дефицит на аденилосукциназа // J. Inherit Metab Dis., 1997; 20: 193-202.

67. Van Kuilenburg A.B., Vreken P., Abeling N.G. и др. Генотип и фенотип при пациенти с дефицит на дихидропиримидин дехидрогеназа // Hum Genet., 1999; 104:1-9.

68. Vanmolkot K.R., Kors E.E., Hottenga J.J. и др. Нови мутации в гена на помпата на Na+, K+-ATPase ATP1A2, свързани с фамилна хемиплегична мигрена и доброкачествени фамилни инфантилни конвулсии // Ann Neurol., 2003; 54: 360-6.

69. Von Moers A., Brockmann K., Wang D. et al. Характеристики на EEC на синдрома на дефицит на glut-1 // Epilepsia, 2002; 43: 941-5.

70. Wallace R.H., Marini C., Petrou S. et al. Мутантен GABA(A) рецептор γ2-субединица при абсансна епилепсия в детска възраст и фебрилни гърчове // Nat Genet 2001; 28: 49-52.

71. Wolf N.l., Smeitink J.A. Митохондриални нарушения: предложение за консенсусни диагностични критерии при кърмачета и деца // Неврология, 2002; 59: 1402-5.

72. Yanling Y., Qiang G., Zhixiang Z., Chunlan M., Lide W., Xiru W. Клинично изследване на 228 пациенти с фенилкетонурия в континентален Китай // Southeast Asian J TropMed Public Health, 1999; 30 (Допълнение 2): ​​58-60.

73. Zschocke J., Ruiter J.P., Brand J. et al. Прогресивна инфантилна невродегенерация, причинена от дефицит на 2-метил-3-хидроксибутирил-CoA дехидрогеназа: нова вродена грешка на метаболизма на мастна киселина с разклонена верига и изолевцин // Pediatr. Res., 2000; 48: 852-5.

74. Zupanc M.L., Legros B. Прогресивна миоклонична епилепсия // Cerebellum, 2004; 3: 156-71.

Протеините са онези химични съединения, чиято активност води до формирането на нормални характеристики здраво тяло. Прекратяването на синтеза на определен протеин или промяна в неговата структура води до образуване на патологични признаци и развитие на заболявания. Нека назовем няколко заболявания, причинени от нарушения в структурата или интензивността на протеиновия синтез.

1. 
   Класическата хемофилия се причинява от липсата в кръвната плазма на един от протеините, участващи в съсирването на кръвта; Болните хора изпитват повишено кървене
2. 
   Сърповидноклетъчната анемия се причинява от промяна в първичната структура на хемоглобина: при болните хора червените кръвни клетки имат сърповидна форма, броят на червените кръвни клетки намалява в резултат на ускорения процес на тяхното унищожаване; хемоглобинът свързва и пренася по-малко от нормалното количество кислород.
3. 
   Гигантизмът се причинява от повишени количества хормон на растежа; пациентите са прекалено високи.
4. 
   Цветната слепота се причинява от липсата на конусен пигмент на ретината, който участва във формирането на цветовото възприятие; Далтонистите не могат да различат някои цветове.
5. 
   Диабетът е свързан с така наречения дефицит на хормона инсулин, който може да се дължи на различни причини: намаляване на количеството или промяна в структурата на секретирания инсулин, намаляване на количеството или промяна в структурата на инсулинов рецептор. При болни хора има увеличено количествосе развиват нива на глюкоза в кръвта и съпътстващи патологични признаци.
6. 
   Злокачествената холестеролемия се причинява от липса на цитоплазмена мембрананормални рецепторни протеинови клетки, които разпознават транспортния протеин, който пренася молекулите на холестерола; в тялото на пациентите холестеролът, необходим на клетките, не прониква в клетките, а се натрупва в големи количества в кръвта и се отлага в стената кръвоносни съдове, което води до тяхното стесняване и бързо развитиехипертония в ранна възраст.

Прогресивната ксеродермия се причинява от нарушение във функционирането на ензимите, които обикновено възстановяват увредените от ултравиолетовите лъчи области на ДНК в кожните клетки; пациентите не могат да бъдат на светлина, тъй като при тези условия те развиват множество кожни язви и възпаления.

8. Кистозната фиброза се причинява от промяна в първичната структура на протеина, който образува канал за SG йони във външната плазмена мембрана; при пациентите се натрупва в дихателните пътища голям бройслуз, което води до развитие на респираторни заболявания.

2. Протеомика

Изминалият 20-ти век се характеризира с появата и бързото развитие на научни дисциплини, които разделят биологичния феномен на съставните му компоненти и се стремят да обяснят феномените на живота чрез описание на свойствата на молекулите, предимно биополимери, които изграждат живите организми. Тези науки са биохимия, биофизика, молекулярна биология, молекулярна генетика, вирусология, клетъчна биология, биоорганична химия. В момента се разработват научни направления, които се опитват, въз основа на свойствата на компонентите, да дадат цялостна картина на всичко биологичен феномен. Тази нова интегративна стратегия за разбиране на живота изисква огромно количество Допълнителна информация. Науките на новия век - геномиката, протеомиката и биоинформатиката вече са започнали да доставят изходен материал за него.

Геномиката е биологична дисциплина, която изучава структурата и механизма

функционирането на генома в живите системи. Геном- съвкупността от всички гени и междугенни региони на всеки организъм. Структурната геномика изучава структурата на гените и междугенните региони, които играят основна роля в регулирането на генната активност. Функционалната геномика изучава функциите на гените и функциите на техните протеинови продукти. Предмет на сравнителната геномика са геномите на различни организми, чието сравнение ще позволи да се разберат механизмите на еволюцията на организмите и неизвестните функции на гените. Геномиката се появява в началото на 90-те години с проекта за човешкия геном. Целта на този проект беше да се определи последователността на всички нуклеотиди в човешкия геном с точност до 0,01%. До края на 1999 г. беше напълно разкрита структурата на генома на много десетки видове бактерии, дрожди, кръгли червеи, дрозофила и арабидопсис. През 2003 г. човешкият геном е дешифриран. Човешкият геном съдържа около 30 хиляди гени, кодиращи протеини. Само 42% от тях имат известна молекулярна функция. Оказа се, че само 2% от всички наследствени заболявания са свързани с дефекти в гените и хромозомите; 98% от заболяванията са свързани с дисрегулация на нормален ген. Гените проявяват своята активност в синтезирани протеини, които изпълняват различни функции в клетката и тялото.

Във всяка конкретна клетка, в определен момент от време, функционира определен набор от протеини - протеом. Протеомика- наука, която изучава съвкупността от протеини в клетките под различни физиологични условияи в различни периоди на развитие, както и функциите на тези протеини. Между геномиката и протеомиката има съществена разлика - геномът е стабилен за даден вид, докато протеомът е индивидуален не само за различните клетки на един и същи организъм, но и за една клетка в зависимост от нейното състояние (деление, латентност, диференциация, и т.н.). Множеството протеоми, присъщи на многоклетъчните организми, ги прави изключително трудни за изследване. Точният брой на протеините в човешкото тяло все още не е известен. Според някои оценки те са стотици хиляди; Вече са изолирани само няколко хиляди протеини, а още по-малка част е проучена в детайли. Идентифицирането и характеризирането на протеините е изключително технически сложен процес, който изисква комбинация от биологични и компютърни методи за анализ. Разработен обаче през последните годиниметодите за идентифициране на продуктите от генната активност - иРНК молекули и протеини - ни позволяват да се надяваме на бърз напредък в тази област. Вече са създадени методи, които правят възможно едновременното идентифициране на стотици клетъчни протеини едновременно и сравняването на набори от протеини в различни клеткии тъкани при нормални условия и при различни патологии. Един такъв метод е да използвате биологични чипове,което позволява откриването на хиляди обекти в изследвания обект наведнъж различни вещества: нуклеинови киселини и протеини. Големи възможности се отварят за практическата медицина: разполагайки с протеомна карта, подробен атлас на целия комплекс от протеини, лекарите най-накрая ще имат дългоочакваната възможност да лекуват самата болест, а не симптомите.

Геномиката и протеомиката оперират с толкова огромни количества информация, че станаха спешна нужда V биоинформатика- наука, която събира, сортира, описва, анализира и обработва нова информацияза гените и протеините. Използвайки математически методии компютърни технологии, учените изграждат генни мрежи, моделират биохимични и други клетъчни процеси. След 10-15 години геномиката и протеомиката ще достигнат такова ниво, че ще могат да се изучават метаболом- сложна схема на взаимодействие на всички протеини в живата клетка. Експериментите върху клетките и тялото ще бъдат заменени от експерименти с компютърни модели. Ще бъде възможно да се създават и използват индивидуални лекарства и да се разработват индивидуални превантивни мерки. Новите знания ще имат особено силно въздействие върху биологията на развитието. Ще бъде възможно да се получи холистичен и в същото време доста подробен изглед на отделните клетки, вариращи от яйцеклетката и спермата до диференцирани клетки. Това ще даде възможност за първи път да се проследи количествено взаимодействието на отделните клетки на различни етапиембриогенезата, която винаги е била съкровената мечта на учените, изучаващи биологията на развитието. Откриват се нови хоризонти в решаването на проблеми като канцерогенезата и стареенето. Напредъкът в геномиката, протеомиката и биоинформатиката ще окаже решаващо влияние върху теорията за еволюцията и таксономията на организмите.
3. Протеиново инженерство
Физическите и химичните свойства на естествените протеини често не отговарят на условията, при които тези протеини ще бъдат използвани от хората. Необходима е промяна в първичната му структура, която ще осигури образуването на протеин с различна от досегашната пространствена структура и нови физикохимични свойства, позволяващи му да реализира присъщите си свойства при други условия. естествен протеинфункции. Проектира протеини протеиново инженерство.За получаване на модифицирания протеин се използват методи комбинаторна химияи внедрите сайт-насочена мутагенеза- въвеждане на специфични промени в кодиращите последователности на ДНК, водещи до определени промени в аминокиселинните последователности. За ефективно проектиране на протеин с желани свойства е необходимо да се познават моделите на формиране на пространствената структура на протеина, от които зависят неговите свойства. физикохимични характеристикии функции, т.е. необходимо е да се знае как първичната структура на протеина, всеки от неговите аминокиселинни остатъци влияе върху свойствата и функциите на протеина. За съжаление, за повечето протеини третичната структура е неизвестна; не винаги е известно коя аминокиселина или последователност от аминокиселини трябва да се промени, за да се получи протеин с желаните свойства. Още сега учените, използващи компютърен анализ, могат да предскажат свойствата на много протеини въз основа на последователността на техните аминокиселинни остатъци. Такъв анализ значително ще опрости процедурата за създаване на желаните протеини. Междувременно, за да получат модифициран протеин с желаните свойства, те основно преминават по различен начин: получават няколко мутантни гена и намират един протеинов продуктедин от тях, който има желаните свойства.

Използват се различни експериментални подходи за сайт-насочена мутагенеза. След като получи модифицирания ген, той се вмъква в генетичен конструкт и се въвежда в прокариотни или еукариотни клетки, които синтезират протеина, кодиран от този генетичен конструкт. Потенциалът на протеиновото инженерствоса както следва.

1. 
   Чрез промяна на силата на свързване на веществото, което се превръща - субстрата - към ензима, е възможно да се увеличи общата каталитична ефективност на ензимната реакция.
2. 
   Чрез увеличаване на стабилността на протеина в широк диапазон от температури и киселинност, той може да се използва при условия, при които оригиналният протеин денатурира и губи своята активност.
3. 
   Чрез създаването на протеини, които могат да функционират в безводни разтворители, е възможно да се извършват каталитични реакции при нефизиологични условия.

4. Чрез промяна на каталитичния център на ензима можете да увеличите неговата специфичност и да намалите броя на нежеланите странични реакции

5. Чрез увеличаване на устойчивостта на протеина към ензимите, които го разграждат, процедурата за неговото пречистване може да бъде опростена.

б) Чрез промяна на протеина, така че да може да функционира без обичайния си неаминокиселинен компонент (витамин, метален атом и др.), той може да се използва в някои непрекъснати технологични процеси.

7. Чрез промяна на структурата на регулаторните участъци на ензима е възможно да се намали степента на неговото инхибиране от продукта на ензимната реакция според вида на отрицателната обратна връзка и по този начин да се увеличи добивът на продукта.

8. Възможно е да се създаде хибриден протеин, който има функциите на два или повече протеина. 9. Възможно е да се създаде хибриден протеин, една от секциите на който улеснява освобождаването на хибридния протеин от култивираната клетка или извличането му от сместа.

Нека се запознаем с някои постиженията на генното инженерство на протеините.

1. Чрез заместване на няколко аминокиселинни остатъка от лизозим на бактериофаг Т4 с цистеин се получава ензим с голям брой дисулфидни връзки, поради което този ензим запазва своята активност при по-висока температура.

2. Замяната на цистеинов остатък със серинов остатък в молекулата на човешкия β-интерферон, синтезиран от Escherichia coli, предотвратява образуването на междумолекулни комплекси, което намалява антивирусната активност на това лекарство приблизително 10 пъти.

3. Заместването на треониновия остатък в позиция 51 с пролинов остатък в молекулата на ензима тирозил-тРНК синтетаза повишава каталитичната активност на този ензим десетократно: той започва бързо да свързва тирозин към тРНК, която пренася тази аминокиселина към рибозомата по време на превод.

4. Субтилизините са богати на серин ензими, които разграждат протеините. Те се секретират от много бактерии и се използват широко от хората за биоразграждане. Те здраво свързват калциевите атоми, повишавайки тяхната стабилност. В промишлените процеси обаче има химични съединения, които свързват калция, след което субтилизините губят своята активност. Чрез промяна на гена учените премахнаха аминокиселините от ензима, които участват в свързването на калций, и замениха една аминокиселина с друга, за да повишат стабилността на субтилизина. Модифицираният ензим се оказва стабилен и функционално активен при условия, близки до индустриалните.

5. Показано е, че е възможно да се създаде ензим, който функционира като рестрикционен ензим, който разцепва ДНК на строго определени места. Учените създадоха хибриден протеин, един фрагмент от който разпознаха определена последователностнуклеотидни остатъци в молекулата на ДНК, а другият разделя ДНК в този регион.

6. Тъканен плазминогенен активатор - ензим, който се използва в клиниката за разтваряне на кръвни съсиреци. За съжаление, той бързо се елиминира от кръвоносната система и трябва да се прилага многократно или в големи дози, което води до странични ефекти. Чрез въвеждане на три целеви мутации в гена на този ензим, ние получихме дълготраен ензим с повишен афинитет към разградения фибрин и със същата фибринолитична активност като оригиналния ензим.

7. Чрез замяната на една аминокиселина в молекулата на инсулина учените гарантират, че когато този хормон се прилага подкожно на пациенти с диабет, промяната в концентрацията на този хормон в кръвта е близка до физиологичната, която настъпва след хранене.

8. Има три класа интерферони, които имат антивирусна и противоракова активност, но проявяват различни специфичности. Беше изкушаващо да се създаде хибриден интерферон, който да притежава свойствата на трите вида интерферони. Създадени са хибридни гени, които включват фрагменти от естествени интерферонови гени от няколко вида. Някои от тези гени, интегрирани в бактериални клетки, осигуряват синтеза на хибридни интерферони с по-голяма противоракова активност от родителските молекули.

9. Естественият човешки растежен хормон се свързва не само с рецептора на този хормон, но и с рецептора на друг хормон - пролактин. За да избегнете нежелани странични ефектиПо време на процеса на лечение учените решават да премахнат възможността хормонът на растежа да се прикрепи към пролактиновия рецептор. Те постигнаха това чрез заместване на някои аминокиселини в първичната структура на растежния хормон с помощта на генно инженерство.

10. Докато разработваха лекарства срещу ХИВ инфекция, учените получиха хибриден протеин, един фрагмент от който осигури специфичното свързване на този протеин само с лимфоцитите, засегнати от вируса, друг фрагмент извърши проникването на хибридния протеин в засегнатата клетка и друг фрагмент наруши протеиновия синтез в засегнатата клетка, което доведе до нейната смърт.

По този начин ние сме убедени, че чрез промяна на специфични части от протеиновата молекула е възможно да се придадат нови свойства на съществуващите протеини и да се създадат уникални ензими.

Протеините са основните мишеназа лекарства. В момента са известни около 500 цели за действие на наркотици. През следващите години техният брой ще нарасне до 10 000, което ще даде възможност за създаване на нови, по-ефективни и безопасни лекарства. Напоследък бяха разработени фундаментално нови подходи за откриване на лекарства: не единични протеини, а техните комплекси, протеин-протеинови взаимодействия и сгъване на протеини се считат за мишени.