Заболявания, причинени от нарушение на синтеза на функциониране на 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) причиняват разцепване на протеина в средната му част до албумоза и пептони. Екзопептидазите (карбопептидаза, аминопептидаза и дипептидаза), които се образуват 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.

Неразделените 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 вещества се неутрализират в черния дроб чрез свързване със сярна киселина. При условия на рязко засилване на процесите на гниене е възможна интоксикация на тялото.

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

Нарушенията на разграждането и усвояването на протеините, както и недостатъчният прием на протеини в организма, водят до протеиново гладуване, нарушен синтез на протеини, анемия, хипопротеинемия, склонност към отоци и имунитет. В резултат на активирането на хипоталамо-хипофизно-надбъбречната кора и хипоталамо-хипофизно-щитовидната система 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, лимфоидните възли и стомашно-чревния тракт, което утежнява разграждането и усвояването на протеините.

С усвояването на неразделен протеин е възможно алергизиране на тялото. Така че изкуственото хранене на деца често води до алергизиране на тялото по отношение на протеини от краве мляко и 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	Малабсорбция
причини	Възпаления, тумори, резекции на стомаха и червата, повишена перисталтика (нервни въздействия, понижена киселинност на стомаха, прием 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 оток, анемия; нарушен имунитет -> податливост на инфекциозни процеси; диария, нарушаване на транспорта на хормоните. Активиране на протеиновия катаболизъм -\u003e атрофия на мускулите, лимфоидните възли, стомашно-чревния тракт, последвано от влошаване на нарушенията на 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 неразделените протеини навлизат в дебелото черво, процесите на бактериално разцепване (разпад) се увеличават с образуването на амини (хистамин, тирамин, кадаверин, путресцин) и ароматни токсични съединения (индол, фенол, крезол, скатол)

Този тип патологични процеси включват недостатъчност на синтеза, 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 аминокиселинната последователност на включване се определя от ДНК. Синтезът на албумини, фибриноген, протромбин, алфа и бета глобулини се извършва в черния дроб; гама-глобулините се произвеждат в клетките на ретикулоендотелната система. Нарушения на протеиновия синтез се наблюдават при протеиново гладуване (в резултат на гладуване или нарушено разцепване 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-системата на имунитета, при което се блокира образуването на гама-глобулини при момчетата (наследствена агамаглобулинемия).

  Липсата на протеинов синтез води до хипопротеинемия, нарушен имунитет, дистрофични процеси в клетките, вероятно забавяне на съсирването на кръвта поради намаляване на фибриногена и протромбина.

  Увеличаването на протеиновия синтез се дължи на прекомерното производство на инсулин, андрогени, соматотропин. Така че, 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 засилва, 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, суперцилиарни арки, 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 ранно формиране на вторични полови белези. Увеличаването на протеиновия синтез е причина за положителен азотен баланс.

  Повишаване на синтеза на имуноглобулини възниква по време на алергични и автоалергични процеси.

  В някои случаи е възможно нарушаване на протеиновия синтез и образуването на протеини, които обикновено не се намират в кръвта. Това явление се нарича парапротеинемия. Парапротеинемия се наблюдава при мултиплен миелом, болест на Waldenström, 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 белтъчно гладуване се активира изолирано увеличаване на образуването на тироксин и глюкокортикоиди (хипертиреоидизъм, синдром и болест на Иценко-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 (напречно 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 от храната и поради разпадане и ресинтеза. Според McMurray (1980) при азотен баланс се синтезират 500 g протеини дневно, т.е. 5 пъти повече, отколкото се доставя 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 белтъците и последствията от тях в организма са представени на схеми 9 и 10.

  Схема 10. Нарушаване на азотния баланс
  	положителен азотен баланс	Отрицателен азотен баланс
  причини	Увеличаване на синтеза и в резултат на това намаляване на екскрецията на азот от тялото (тумори на хипофизната жлеза, ретикуларната зона на надбъбречната кора).	Преобладаването на разграждането на протеини в тялото и в резултат на това освобождаването на азот в по-голямо количество в сравнение с приема.
  Механизми	Повишено производство и секреция на хормони, които осигуряват протеинов синтез (инсулин, соматотропин, андрогенни хормони).	Увеличаване на производството на хормони, които стимулират протеиновия катаболизъм чрез активиране на тъканни катеини (тироксин, глюкокортикоиди).
  Последствия	Ускоряване на процесите на растеж, преждевременен пубертет.	Дистрофия, включително стомашно-чревния тракт, нарушен имунитет.

• Нарушения на трансформацията на аминокиселини.

  По време на междинния обмен аминокиселините претърпяват трансаминиране, дезаминиране, 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, която се намира в цитоплазмата. От цитоплазмата глутаминовата киселина навлиза в митохондриите.

  Инхибирането на реакциите на трансаминиране възниква по време на хипоксия, дефицит на витамин В6, включително потискане на чревната микрофлора, която частично синтезира витамин В6, със сулфонамиди, фтивазид, както и с токсично-инфекциозни чернодробни лезии.

  При тежко увреждане на клетките с некроза (сърдечен удар, хепатит, панкреатит) трансаминазите от цитоплазмата навлизат в кръвта в големи количества. И 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 допълнителна трансформация в цикъла на трикарбоксилната киселина до CO 2 и H 2 0. Хипоксия, хиповитаминоза C, PP, B 2, B 6 блокират разграждането на аминокиселини по този път, което допринася за тяхното повишаване в кръвта (аминоацидемия) и екскреция в урината (аминоацидурия). Обикновено, когато дезаминирането е блокирано, част от аминокиселините се подлагат на декарбоксилиране с образуването на редица биологично активни амини - хистамин, серотонин, гама-аминомаслена киселина, тирамин, DOPA и др. Декарбоксилирането се инхибира при хипертиреоидизъм и излишък от глюкокортикоиди.

В резултат на деаминирането на аминокиселините се образува амоняк, който има изразен цитотоксичен ефект, особено за клетките на нервната система. В организма се образуват редица компенсаторни процеси, които осигуряват свързването на амоняка. В черния дроб уреята се синтезира 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 под формата на амониеви соли в урината. 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. В хода на трансформацията в цикъла на трикарбоксилната киселина на продуктите от междинния метаболизъм на протеините - ацетилкоензим-А, алфа-кетоглутарат, сукцинилкоензим-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 с урина, през белите дробове и изпотяване; CO 2 - главно през белите дробове и под формата на соли с урината и потта. Тези непротеинови вещества, съдържащи азот, образуват остатъчния азот. Обикновено съдържанието му в кръвта е 20-40 mg% (14,3-28,6 mmol / l).

Основният феномен на нарушения на 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).

Производствената 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, осигурявайки цитотоксичен ефект.

Задържаща хиперазотемия възниква при увреждане на бъбреците (възпаление, нарушения на кръвообращението, хипоксия), нарушено изтичане на урина. Това води до задържане и повишаване на остатъчния азот в кръвта. Този процес е съчетан с активиране на алтернативни пътища за отделяне на азотсъдържащи продукти (през кожата, стомашно-чревния тракт, белите дробове). При ретенционна хиперазотемия нарастването на остатъчния азот се дължи главно на натрупването на урея.

Нарушенията в образуването на урея и отделянето на азотни продукти са придружени от нарушения на водно-електролитния баланс, дисфункция на органите и системите на тялото, особено на нервната система. Може би развитието на чернодробна или уремична кома.

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

Схема 11. Нарушения на 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	Нарушаване на образуването на урея в черния дроб
Механизми	Възпаление на бъбреците, нарушения на кръвообращението, нарушения на оттока на урина	Недостатъчна екскреция на азотни продукти в урината
Промени в тялото	Последствия- Дисфункция на органи и системи, особено на нервната система. Може би развитието на чернодробна или уремична кома. Компенсационни механизми- Амидиране в клетките, амониогенеза в бъбреците, отделяне на азотни продукти по алтернативни пътища (през кожата, лигавиците, стомашно-чревния тракт)

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

Учените са установили, че увеличаването на производството на протеин, който участва в механизма на формиране на дълготрайна памет, предотвратява епилептичните пристъпи. В хода 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.

Изследването е проведено в университета в Хайфа (Израел) съвместно с учени от Милано и редица други европейски университети. Професор Коби Розенблум, научен директор на изследването, казва: „Чрез промяна на генетичния код успяхме да предотвратим развитието на епилепсия при мишки, за които се предполагаше, че са родени с това заболяване, както и да излекуваме мишки, които вече са страдали от това болест."

Епилепсията е неврологично заболяване, при което настъпва внезапна и неконтролирана активност в нервните клетки на кората на главния мозък, изразяваща се в епилептични припадъци с различна честота и сила. Лекарствата, използвани днес за лечение на епилепсия, могат да премахнат или намалят броя на пристъпите само при част от пациентите. В някои случаи те прибягват до минимално инвазивни неврохирургични операции, които дават добри резултати. Възможно е обаче те също да не са подходящи за всички пациенти.

Интересното е, че първоначално израелски учени планираха да проведат проучване за изучаване на механизмите, които влияят върху формирането на дългосрочна памет. Целта на учените е била да изследват молекулярните механизми, които допринасят за формирането на дълготрайна памет и се намират в хипоталамуса (част от мозъка). За да направят това, те се фокусираха върху изследването на протеина 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 припадъци, 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. Мишките от двете групи са инжектирани с разтвор, който предизвиква епилептични припадъци. Това доведе до епилептични припадъци при мишки от контролната група, а 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 мишки с протеинова мутация не са имали епилептични припадъци. По време на проучването мишките са били изложени на различни текстове, определящи моторни, когнитивни и поведенчески функции. Всички те остават нормални при мишки, които са имали мутация на този протеин.

„Резултатите от изследването ни дават повече разбиране за процесите на възбуждане и инхибиране в хипоталамуса, чието нарушение е свързано с различни патологии на нервната система“, казва професор Розенблум, „ние продължаваме изследванията в тази посока, за да по-добре да разбере причината за развитието на епилептични припадъци. Това ще ни позволи да създадем нови методи за лечение на болестта в бъдеще.

Назад към номера

Епилепсия при вродени нарушения на метаболизма при деца

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

Резюме

Въпреки че вродените метаболитни нарушения 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 не работи 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, а в някои случаи и допълнителни методи за изследване. Даваме преглед на най-важните симптоми на епилепсия, дължащи се на вродени нарушения на метаболизма, паметта, интоксикация и нарушения на невротрансмитерните системи. Ние също така вземаме предвид витамин-чувствителната епилепсия и различни други метаболитни нарушения, вероятно сходни по патогенеза, както и значението на техните симптоми за диагностика и лечение.

Ключови думи

вродени метаболитни нарушения, нарушения на паметта, невротрансмитери, витамин-чувствителна епилепсия, епилепсия.

Гърчовете са често срещан симптом за голям брой метаболитни нарушения, възникващи в неонаталния период и в детството. Понякога атаките се появяват само докато не се предпише адекватно лечение или са резултат от остро декомпенсирано метаболитно разстройство, като например хиперамонемия или хипогликемия. В други случаи гърчовете са основната проява на заболяването и могат да доведат до резистентна към лекарства епилепсия, като например 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 чрез ранно започване на индивидуално съобразено "метаболитно" лечение, което е прието след скрининг на новородени с фенилкетонурия (PKU) или дефицит на биотинидаза в някои страни. За някои заболявания, като целиакия ацидурия тип 1 (GA 1), "метаболитната" терапия трябва да се прилага заедно с конвенционалните антиепилептични лекарства; въпреки това, за много метаболитни нарушения монотерапията с антиепилептични лекарства е единственото средство за изравняване на гърчовете.

Епилепсията при вродени метаболитни нарушения може да се класифицира по различни начини. Един от правилните варианти е да се използват патогенетични механизми за класифициране: припадъците могат да се дължат на липса на консумация на енергия, интоксикация, нарушение на паметта, увреждане на невротрансмитерните системи със случаи на възбуда или липса на инхибиране или могат да бъдат свързани с малформации на церебралната съдове (Таблица 1). Други класификации вземат предвид клиничните прояви с акцент върху семиотиката на пристъпите, епилептичните синдроми и техните прояви върху ЕЕГ (Таблица 2) или възрастта, на която е настъпило началото на заболяването (Таблица 3). Да се ​​подредят тези видове епилепсия означава да се идентифицират тези, които са и не са податливи 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 появяват едновременно с епилепсия, въпреки че има малко окончателни данни в тази област, само с няколко публикации по темата. В неонаталния период и детството епилепсията се открива в 20-60% от случаите на всички митохондриални нарушения. В общата подгрупа, със синдрома на Leig, епилепсията се открива при половината от всички пациенти. Според нашия опит епилепсията е често срещано заболяване с ранно начало и тежко психомоторно изоставане, което е по-рядко при по-леко заболяване и при което има предимно бели включвания на ЯМР. Всички гърчове са клинично изявени.

Намаляването на производството на АТФ, основният биохимичен наследник на нарушената дихателна верига, може да причини нестабилен мембранен потенциал и конвулсивна готовност на нервната система, тъй като около 40% от невроните изискват Na-K-ATPase в процеса на производство на АТФ. и за поддържане на мембранния потенциал. Една от мутациите на митохондриалната ДНК (mtDNA) причинява миоклонична епилепсия с интермитентни червени вълни (MEPLE), с нарушен калциев метаболизъм, водещ до повишена готовност за припадъци. Друг възможен механизъм, който в момента се обсъжда, показа значението на митохондриалния глутамат за причиняване на ранна миоклонична енцефалопатия (EME), която може също да се дължи на дисбаланс на възбуждащите невротрансмитери. Едно от първите описани митохондриални нарушения, MEPKV, се дължи на мутация в митохондриалната тРНК 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 имат кортикални миоклонуси, както и други видове гърчове. Друго митохондриално разстройство, причинено от митохондриална тРНК мутация 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 области на кортекс (фиг. 1), водещ до фокален епистатус. Тази изразена епилептична активност също е отговорна за разпространението на увреждането, което се отбелязва при някои остри епизоди.

При поява на митохондриална енцефалопатия в неонаталния период или в детството миоклоничните гърчове са чести, понякога с редки единични клинични прояви (тремор на клепачите) и тежка умствена изостаналост. ЕЕГ моделите варират от супресивни изблици до неправилни пароксизми на полипикови вълни по време на миоклонус. Могат обаче да се появят други видове гърчове, като 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. Дългосрочната парциална епилепсия, като фокална епилепсия, е често срещана при болестта на Алперс, някои случаи на която се дължат на 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 диференцира от енцефалита на Рамусен.

Неконвулсивният епистатус или развитието на хипоаритмия могат да доведат до постепенно развиваща се деменция, която може да се сбърка с непроменена и нелечима прогресия 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 до мозъка поради дефект в свързания креатинов транспортер, нарушен синтез на креатин поради дефекти в GAMT (гуанидин ацетат метилтрансфераза) и AGAT (аргинин глицин амидин трансфераза). Само дефицитът на GAMT е последователно свързан с епилепсия, която е резистентна на конвенционалното лечение (фиг. 2). Предписването на добавки с креатин често води до подобрение. Въпреки това, при някои пациенти намаляването на токсичните съставки на гуанидиноацетат чрез ограничаване на употребата на аргинин и добавки, съдържащи орнитин, направи възможно постигането на способността за контролиране на 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 при някои пациенти се открива необичаен сигнал от базалните ганглии. Диагнозата на дефицит на GAMT може да бъде под въпрос при биохимично откриване на повишена екскреция на гуанидинови съставки в урината; и трите нарушения са разрешени, когато спектроскопията с протонно-магнитен резонанс на мозъка или SMPS разкрива липсата на свободен креатин или креатин фосфат.

Дефицит на GLUT-1

Нарушаването на транспорта на глюкоза към мозъка чрез кръвта се причинява от мутация в доминиращия ген на 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, ЕЕГ може да покаже повишени генерализирани или локализирани епилептиформни промени, които регресират след хранене. Церебралната картина е нормална. Тази диагноза трябва да се подозира, ако се установи ниско ниво на кръвната захар (< 0,46). Диагноз должен быть подтвержден исследованием транспорта глюкозы через мембрану эритроцита (эритроциты переносят также транспортер глюкозы) и анализом генных мутаций. Лечение целесообразно и включает в себя кетогенную диету, так как кетоновые тела являются альтернативной энергетических субстратов для мозга. Различные антиконвульсанты, особенно фенобарбитал, хлоргидрат и диазепам, могут в дальнейшем снижать ГЛУТ-1 и не должны использоваться при этом заболевании.

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 припадъци, причинени от хипогликемия, могат да причинят хипокампална склероза и впоследствие епилепсия на париеталния лоб; при новородени доминира лезията на темпоралния лоб. Хипогликемията може също да причини някои метаболитни заболявания, като дефекти в глюконеогенезата, така че е необходимо допълнително изследване. На всяко дете с хипогликемия трябва да се направят тестове за кръвна захар, бета-хидроксибутират, аминокиселини, ацилкарнитин, амоний, инсулин, растежен хормон, кортизол, мозъчни кетонни тела и органични киселини.

Дисфункция на нервната система, причинена от нарушена памет

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

Сиалидоза тип 1 води до развитие на прогресивна миоклонична епилепсия, характерен симптом е ретиналния симптом на "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 като миоклонични, атопични и тонично-клонични гърчове. На ЕЕГ се записва ранна дълбока депресия. Диагнозата се потвърждава от бързо прогресираща деменция и развитие на комплекс от двигателни разстройства почти веднага след началото на епилепсията. MRI при 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 (LTS-2) обикновено се появяват през втората година от живота. Развива се преходно забавяне на говорната функция, но това развитие на гърчове е предизвикало допълнителни изследвания. Припадъците могат да бъдат генерализирани, тонично-клонични, атонични и миоклонични; децата могат да имат клиника на миоклонично-астатична епилепсия. ЕЕГ разкрива пикове с бавна фотостимулация (фиг. 4). Разкриват се високоамплитудни потенциали с визуално предизвикани и соматосензорни реакции. Припадъците често са резистентни на лечение. Ранен клиничен диагностичен симптом е наличието на активен миоклонус, който може да бъде сбъркан с церебеларна атаксия.

Диагнозата на HSL-1 и HSL-2 понастоящем се основава на определянето на активността на ензими като палмитеил протеин тиоестераза (HSL-1) или трипептидил пептидаза (NSL-2) в кръвни капки или левкоцити или в анализи за 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 ранното развитие на хиперамонемия, преди настъпването на дълбока кома, често се развиват гърчове, особено при новородени. При добър метаболитен контрол епилепсията е рядък симптом при тези разстройства.

Нарушения на метаболизма на аминокиселините

При нелекувана фенилкетонурия епилепсията се развива при около една четвърт или половината от всички пациенти. Синдромът на West с хипсаритмия и инфантилни гърчове е най-често срещаният синдром при новородени, който напълно регресира със симптоматична терапия. Припадъците могат да бъдат придружени от заболяване кленов сироп в неонаталния период; ЕЕГ разкрива "гребенен" ритъм, подобен на ритъма в централните области на мозъка. При назначаването на адекватна диета епилепсията не се развива. При някои редки нарушения на метаболизма на аминокиселините епилепсията може да бъде един от основните симптоми.

Метаболитни нарушения на органичните киселини

Различни органични ацидурии могат да доведат до гърчове 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 остър случай, но те изчезват след започване на адекватно лечение. При дефицит на 2-метил-3-хидроксибутират-CoA дехидрогеназа, който наскоро беше описан като вродено заболяване на киселината, отговорно за брахиоцефалното затлъстяване и нарушение на метаболизма на изолевцина, тежката епилепсия е честа.

Нарушения на метаболизма на пурин и пиримидин

При дефицит на аденил сукцинат, чиито de novo ефекти предизвикват синтеза на пурин, епилепсията често се развива през първата година от живота или в неонаталния период. Освен това пациентите показват тежки психомоторни нарушения 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 лоша. Гърчове се развиват и при половината от всички пациенти с дефицит на дихидропиримидин дехидрогеназа.

Нарушения на невротрансмитерната система

Некетотична хипергликемия

Обикновено това нарушение на недостатъчното храносмилане на глицин се проявява рано в неонаталния период с летаргия, хипотония, хълцане (което е налице преди раждането), офталмоплегия и автономни нарушения. При влошаване на кома се развиват апнея и чести фокални миоклонични конвулсивни потрепвания. 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. През първите дни и седмици ЕЕГ показва нормална фонова активност, но се появяват зони на епилептични остри вълни (т.нар. депресивни вълни), последвани от бавна активност с висока амплитуда и след това хипсаритмия за 3 месеца, ако новороденото оцелее. Диагнозата се основава на висока концентрация на глицин във всички телесни течности и цереброспинална течност (> 0,08), което се потвърждава от намалена активност на чернодробната система за разграждане на глицин. ЯМР може да покаже нормална картина 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 дава появата на първите симптоми в клиниката на заболяването. Въпреки това, глицинът може да бъде и ко-антагонист на екзотоксичния NMDA глутаматен рецептор. При физиологични условия коантагонистът не е изцяло разположен върху NMDA рецептора и неговото свързване е предпоставка за преминаването на йона през рецептора. Предполага се, че излишъкът от глицин насища коантагонист-свързващото място на NMDA рецептора, причинявайки прекомерно възбуждане на невротрансмисията и постсинаптична токсичност. Възбуждащият токсичен ефект на свръхактивен NMDA рецептор очевидно е причината за епилепсия и отчасти за тетраплегия и умствена изостаналост. Специфично лечение не е препоръчително, въпреки че понижаването на нивата на глицин с натриев бензоат осигурява оцеляване. Някои пациенти са представили терапевтични изпитвания на NMDA антагонисти с някои ЕЕГ находки и чести гърчове. Тежката епилепсия при оцелели пациенти обикновено се лекува с конвенционални антиепилептични лекарства. Валпроевата киселина не се използва теоретично, тъй като 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. Припадъците се отбелязват от раждането. Нивото на GABA в CSF и плазмата се повишава. Само 2 пациенти оцеляват до зряла възраст. Засега няма схема за лечение на това заболяване. Дефицитът на сукцинат семиалдехид дехидрогеназа причинява тежка умствена изостаналост. Почти половината от пациентите развиват епилепсия и други неврологични симптоми, най-вече 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 влоши състоянието при някои.

Малформации в мозъка

Сред пероксизомните разстройства тежкият синдром на Zellweger се характеризира с малформации в мозъчната кора. Полимикрогирия на фронталните и оперкуларните области е често срещана, а понякога се наблюдава и пахигирия. Характерни са вродените кисти в каудоталамичните възли (фиг. 5). Епилепсията при синдрома на Zellweger обикновено включва парциални моторни припадъци, които са лечими със стандартни антиепилептични лекарства и показват в коя област на мозъка е налице малформацията. Нарушаването на O-гликозилирането (синдром на Walker-Warburg, заболяване на мускулите на очите, мозъка, мускулна дистрофия на Фукуяма) води до мозъчни малформации, включително лисенцефалия (фиг. 6). Пациентите често получават гърчове, които не могат да бъдат лекувани. ЕЕГ показва необичайна бета активност.

Витамин зависима епилепсия

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

Феноменът на пиридоксин-зависима епилепсия е известен от 1954 г., но неговата молекулярна основа все още трябва да бъде изяснена. Изглежда, че възможен метаболитен маркер за това заболяване е пипеколинова киселина в плазмата и цереброспиналната течност, която се увеличава преди приложението на пиридоксин и намалява по време на лечението, въпреки че все още не достига нормални нива. При изучаване на генетиката в някои семейства е идентифицирана верига, която включва хромозома 5q-31.

В класификацията на пиридоксин-зависимата епилепсия се разграничават типично, ранно начало, появяващо се в първите дни от живота, и атипично, късно начало, проявяващо се до 34-годишна възраст. При ранно начало може да има пренатални гърчове, които се появяват около 20 гестационна седмица. Често се открива (в 1/3 от случаите) неонатална енцефалопатия с повишена тревожност, раздразнителност и чувствителност към външни стимули. Може да бъде придружено от системно засягане, като синдром на респираторен дистрес, гадене, коремни смущения и метаболитна ацидоза. Много гърчове започват в първите дни от живота и не се поддават на стандартно лечение. Възможно е да има структурни мозъчни нарушения като хипоплазия на задната част на корпус калозум, церебрална хипоплазия или хидроцефалия и други нарушения като кръвоизливи или органични лезии на бялото вещество на мозъка. Ясна (до минути) реакция се определя 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, по-рядко развиват апнея, дисфункция на сърдечно-съдовата система и изоелектрична картина на ЕЕГ. Церебралната депресия от първата доза пиридоксин е по-честа, когато се дават антиконвулсанти на новородени.

Напротив, при късна пиридоксин-зависима епилепсия не се развиват енцефалопатия и структурни мозъчни нарушения. При деца на възраст над 3 години гърчовете се развиват през всяка година от живота. Често те се развиват на фона 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 атаки. Пиридоксин в дневна доза от 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 с назначаването на пиридоксин. Лечението е пожизнено, като дневната доза пиридоксин е 15-500 mg/kg. Постоянният симптом на пиридоксин-зависимата епилепсия е трудностите в ученето, особено при изучаването на езици. Прекъсването на лечението за няколко месеца или години причинява развитие на тежки двигателни нарушения, затруднения в обучението и сетивни нарушения. На всяко новородено с гърчове, дори и с диагностицирана перинатална асфиксия или сепсис, трябва да се предпише пиридоксин.

Пиридокс(ам)инфосфат оксидазата (PPO) катализира превръщането на пиридоксин фосфат в активния кофактор, пиридоксал фосфат. Дефицитът на PFO причинява неонатални гърчове, подобни на тези при ранна епилепсия с дефицит на пиридоксин, но те не се лекуват с пиридоксин, а се лекуват с пиридоксал фосфат в дневна доза от 10-50 mg/kg. Пиридоксал фосфатът е кофактор за различни ензими в процеса на синтез на невротрансмитери и разграждането на треонин и глицин. Биохимичният маркер на заболяването е намаляване на концентрацията на хомованилова киселина и 5-хидроксииндол ацетат (продуктът 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 PFO не е изяснена. Предполага се, че ако не се лекува, настъпва смърт.

Фолиево-зависими припадъци

Това е рядко заболяване, което се лекува с фолиева киселина. Молекулярната основа на тази патология не е ясна. Във всички случаи до момента е открито неидентифицирано вещество в цереброспиналната течност. Новородени с фолат-зависима епилепсия се нуждаят от пробна фолиева киселина, ако пиридоксин и пиридоксал фосфат не дадат резултат.

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, атрофия на зрителния нерв и загуба на слуха. Ключът към диагнозата е наличието на алопеция и дерматит. Атаките обикновено се спират с назначаването на биотин в доза от 5-20 mg / ден. При дефицит на холокарбоксилаза синтаза симптомите се появяват в неонаталния период. Припадъци 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

Молибденов кофактор и дефицит на сулфит оксидаза

Тези редки вродени грешки на метаболизма обикновено се проявяват в неонаталния период с енцефалопатия, трудноразрешими гърчове (често миоклонични) и изместване на лещата. ЯМР разкрива кисти в бялото вещество на мозъка и тежка атрофия. Тестът за светлинен скрининг е прост тест, използващ сулфитни ленти, като ги пуснете в проба от прясно събрана урина. Фибробластите имат дефицит на различни ензими. Все още няма схеми за лечение на тази патология.

Болест на Менкес

Децата с този рецесивен X 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. Назначаването на подкожно приложение на меден хистидинат може да доведе до спиране на гърчовете и да спре развитието на заболяването.

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-възрастната възрастова група. Като цяло това е доста рядко заболяване. Децата с тази патология се раждат с микроцефалия. Те развиват гърчове през първата година от живота, по-често това е синдром на Уест. Припадъците намаляват при предписване на добавки със серин per os. Ключът към правилната диагноза е откриването на ниски нива на серин в CSF. ЯМР разкрива атрофия на бялото вещество и демиелинизация.

Вродени нарушения на процеса на гликозилиране (CNG)

При деца с CNH тип 1а (фосфоманмутазен дефицит) епилепсията е рядка, понякога само под формата на остри удароподобни епизоди. Въпреки това, това е често срещан синдром при CNH тип 1. Пациенти с други подтипове на CNH тип 1 са описани в изолирани случаи на гърчове. Клиничната картина на гърчовете варира в зависимост от подгрупите. Лечението със стандартни антиепилептични лекарства се провежда в зависимост от клиничната картина на гърчовете. Диагнозата се поставя на базата на изоелектрично фокусиране на трансферин, което е включено в комплексното изследване на деца с неуточнена епилепсия и умствена изостаналост.

Вродени нарушения на мозъчната възбудимост

Концепцията за вродени метаболитни нарушения е, че това име предполага нарушение на потока на вещества през клетъчните 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 (и по този начин позволяват 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 че в някои случаи, като следствие от метаболитни нарушения, може да се развие първична епилепсия.

Генетичните дефекти в алфа-2 субединицата на Na-K-ATPase 1 са една от причините за фамилна миграционна хемиплегия при деца. И в двата случая вероятността от епилепсия е висока. Едно семейство се опита да разбере дали фамилните спазми са изолирано заболяване или са свързани 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.

Лигандните разстройства на затворените йонни канали също могат да се проявят с еписиндром. Генетичните дефекти в невронните никотинови ацетилхолинови рецептори (алфа-4 или бета-2 субединици) са една от причините за автозомно доминантна фронтална епилепсия. Наследствените дефекти в алфа-1 субединицата на GABA-A рецептора са една от причините за ювенилна миоклонична епилепсия. Мутациите в генния код за гама-2 субединицата на този рецептор причиняват генерализирани епилептични фебрилни конвулсии (GEFS+), тежка миоклонична епилепсия на новороденото (SMEN) и абсанси при деца.

Други вродени каналопатии също могат да се проявят с 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 мозъчни калиеви канали, причиняват неонатални инфантилни спазми (тип II алфа субединица), GEPS+ и TMEN. Тъй като HEPS+ и TMEN са алелни нарушения 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 HEPS+ епилепсия.

Заключение

Вродените метаболитни нарушения рядко се проявяват с епилепсия. Въпреки това, епилептичният синдром често е характерен за други метаболитни нарушения. Какви 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 резистентна на стандартно лечение и ако са налице симптоми като умствена изостаналост и двигателни нарушения. Понякога резултатите от прегледите на пациентите са характерни за определено метаболитно разстройство, като например типичния ЯМР модел при митохондриални нарушения. Ако първият пристъп настъпи в зряла възраст на пациента, спектърът на метаболитните нарушения е по-тесен в сравнение с този при децата.

При деца се използват определени диагностични методи в зависимост от възрастта. В неонаталния период пиридоксин- или пиридоксал фосфат трябва да се дава на всички за диагностични цели, дори ако пристъпите се дължат на сепсис или перинатална асфиксия. Ако гърчовете не се повлияват от стандартните антиепилептични лекарства, трябва да се опита с фолиева киселина. При наличие на вродена миоклонична енцефалопатия често се предполага вродено метаболитно нарушение, въпреки че понякога не е възможно да се изясни естеството му. Допълнителни изследвания се предписват, ако се установи влошаване на ЕЕГ преди хранене (недостиг на GLUT-1), двигателни нарушения (дефицит на креатин), промени в кожата и косата (болест на Menkes и дефицит на биотинидаза), дисморфологични симптоми (синдром на Zelweger), други нарушения (митохондриални заболявания). Пациентите с парциална епилепсия (освен ако не е синдром на Ramussen) и резистентна към антиепилептични лекарства епилепсия трябва да бъдат оценени за митохондриални нарушения, особено изчерпване на митохондриална ДНК, което е често срещано при болестта на Alpers. 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, въпреки всичко, трябва да се изпишат и антиепилептични лекарства. Ако не е възможно да се предпише специфично лечение, се предписват неспецифични антиепилептични лекарства; при някои варианти на припадъци е препоръчително да се предпише някое от антиепилептичните лекарства, с изключение на валпроевата киселина. Не се използва при митохондриални нарушения, нарушения в цикъла на урея и се предписва с повишено внимание при много други метаболитни нарушения. Изясняването на диагнозата помага не само да се определи тактиката на лечението, 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. et al. 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. et al. 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. Напредък към разбирането на невробиологията на болестта на Батен или невронната 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 HC, 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. et al. 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. et al. 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. et al. 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. GLUT1-дефицит: 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. et al. 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 изчерпване на митохондриална ДНК // Ann Neurol., 2004; 55: 706-12.

46. ​​Пърл П.Л., Гибсън К.М., Акоста М.Т. et al. 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. et al. 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. et al. 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. et al. 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. et al. 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 хемиплегия мигрена? Нова ATP1A2 мутация // Ann Neurol, 2004; 55:884-7.

62. Takahashi Y., Suzuki Y., Kumazaki K. и др. епилепсия при пероксизомална. 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. et al. 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. et al. 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 тези химични съединения, чиято активност води до формирането на нормални признаци на 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 нарушение на структурата или интензивността на синтеза на протеини.

1. 
   Класическата хемофилия се причинява от липсата в кръвната плазма на един от протеините, участващи в съсирването на кръвта; болните хора имат повишено кървене
2. 
   Сърповидно-клетъчната анемия се причинява от промяна в първичната структура на хемоглобина: при болните хора червените кръвни клетки са сърповидни, броят на червените кръвни клетки намалява в резултат на ускорения процес на тяхното унищожаване; хемоглобинът се свързва и пренася по-малко от нормалното количество кислород.
3. 
   Гигантизмът се дължи на повишено количество 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 наречената недостатъчност 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 се наблюдава повишено количество глюкоза в кръвта и се развиват патологични признаци, съпътстващи това.
6. 
   Злокачествената холестеролемия се дължи на отсъствието на нормален рецепторен протеин в цитоплазмената мембрана на клетките, който разпознава транспортен протеин, който пренася холестеролови молекули; в тялото на пациентите необходимият за клетките холестерол не прониква в клетките, а се натрупва в големи количества в кръвта, отлага се в стената на кръвоносните съдове, което води до тяхното стесняване и бързо развитие на хипертония при ранна възраст.

Прогресивната ксеродерма се причинява от неизправност на ензимите, които обикновено извършват възстановяването на ДНК, увредена от ултравиолетовите лъчи 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 в дихателните пътища се натрупва голямо количество слуз, което води до развитие на респираторни заболявания.

2. Протеомика

Изминалият 20-ти век се характеризира с появата и бързото развитие на научни дисциплини, които разчленяват биологичен 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 развиват научни области, които се опитват, въз основа на свойствата на компонентите, да дадат пълна картина на целия 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 са от голямо значение за регулирането на генната активност. Функционалната геномика изучава функциите на гените, 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, 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 от 0,01%. До края на 1999 г. беше напълно разкрита структурата на генома на много десетки видове бактерии, дрожди, кръгли червеи, растения Drosophila, Arabidopsis. През 2003 г. човешкият геном е дешифриран. Човешкият геном съдържа около 30 000 гени, кодиращи протеини. Само 42% от тях познават молекулярната си 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 показват своята активност в синтезирани протеини, които изпълняват различни функции в клетката и организма.

Във всяка конкретна клетка в определен момент от време функционира определен набор от протеини - протеом. Протеомика- наука, която изучава съвкупността от протеини в клетките при различни физиологични условия и 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 същ организъм, но и за една клетка в зависимост от нейното състояние (деление, латентност, диференциация). и т.н.). Множеството протеоми, характерни за многоклетъчните организми, прави тяхното изследване изключително трудно. Досега дори не е известен точният брой на протеините в човешкото тяло. Според някои оценки те са стотици хиляди; вече са изолирани само няколко хиляди протеини, а още по-малко са изследвани в детайли. Идентифицирането и характеризирането на протеините е изключително технически сложен процес, който изисква комбинация от биологични и компютърни методи за анализ. Въпреки това, разработените през последните години методи за откриване на продукти от генната активност - иРНК молекули и протеини - дават надежда за бърз напредък в тази област. Вече са създадени методи, които позволяват едновременно откриване на стотици клетъчни протеини едновременно и сравняване на набори от протеини в различни клетки и тъкани при нормални условия и при различни патологии. Един такъв метод е да използвате биологични чиповекоето позволява да се открият хиляди различни вещества наведнъж в обекта на изследване: нуклеинови киселини и протеини. Големи възможности се отварят за практическата медицина: разполагайки с протеомна карта, подробен атлас на целия протеинов комплекс, лекарите най-накрая ще имат дългоочакваната възможност да лекуват самата болест, а не симптомите.

Геномиката и протеомиката оперират с толкова огромни количества информация, от които има спешна нужда биоинформатика- наука, която събира, сортира, описва, анализира и обработва нова информация за гени и протеини. Използвайки математически методи и компютърна технология, 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, да се разработват индивидуални превантивни мерки. Новите знания ще имат особено силно въздействие върху биологията на развитието. Ще стане възможно да се получи цялостна и в същото време достатъчно подробна представа за отделните клетки, като се започне от яйцето и сперматозоидите и се стигне до диференцирани клетки. Това ще позволи за първи път да се проследи на количествена основа взаимодействието на отделните клетки на различни етапи от ембриогенезата, което винаги е било съкровената мечта на учените, изучаващи биологията на развитието. Откриват се нови хоризонти при решаването на проблеми като канцерогенезата и стареенето. Напредъкът в геномиката, протеомиката и биоинформатиката ще окаже решаващо влияние върху теорията на еволюцията и систематиката 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 неговата първична структура, която ще осигури образуването на протеин с различна от предишната пространствена структура и нови физикохимични свойства, които позволяват да изпълнява функциите, присъщи на естествения протеин при други условия. Занимава се с изграждането на протеини протеиново инженерство.Използват се методи за получаване на променен протеин. комбинаторна химияи изпълнявайте сайт-насочена мутагенеза- въвеждане на специфични промени в кодиращите ДНК последователности, водещи до определени промени в аминокиселинните последователности. За ефективното проектиране на протеин с желани свойства е необходимо да се познават моделите на формиране на пространствената структура на протеина, от които зависят неговите физикохимични свойства и функции, т.е. необходимо е да се знае как се формира първичната структура на протеина. протеинът, 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 аминокиселинна последователност трябва да се промени, за да се получи протеин с желаните свойства. Вече 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 отиват основно по различен начин: получават няколко мутантни гена и намират протеиновия продукт на един от тях, който има желаните свойства.

За сайт-насочена мутагенеза се използват различни експериментални подходи. След като получи модифициран ген, той се вгражда в генетичен конструкт и се въвежда в прокариотни или еукариотни клетки, които синтезират протеина, кодиран от този генетичен конструкт. Потенциални възможности за протеиново инженерствоса както следва.

1. 
   Чрез промяна на силата на свързване на преобразуваното вещество - субстрата - с 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 на средата, 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 е възможно да се увеличи неговата специфичност и да се намали броят на нежеланите странични реакции

5. Чрез увеличаване на устойчивостта на протеина към ензими, които го разграждат, е възможно да се опрости процедурата за неговото пречистване.

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 области на ензима е възможно да се намали степента на неговото инхибиране от продукта на ензимната реакция чрез вида на отрицателната обратна връзка и по този начин да се увеличи добивът на продукта.

8. Можете да създадете 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 напредък в 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 р-интерферон, синтезирана от Escherichia coli, предотвратява образуването на междумолекулни комплекси, при които антивирусната активност на това лекарство намалява с около 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. Субтилизини - богати на серин ензими, които разграждат протеините. Те се секретират от много бактерии и се използват широко от хората за биоразграждане. Те силно свързват калциевите атоми, което повишава тяхната стабилност. В промишлените процеси обаче има химични съединения, които свързват калций, след което субтилизините губят своята активност. Чрез промяна на гена учените премахнаха аминокиселините, участващи в свързването на калция от ензима, и замениха една аминокиселина с друга, за да повишат стабилността на субтилизина. Модифицираният ензим се оказа стабилен и функционално активен при условия, близки до индустриалните.

5. Беше показано, че е възможно да се създаде ензим, който функционира като рестрикционни ензими, които разцепват ДНК на строго определени места. Учените създадоха хибриден протеин, единият фрагмент от който разпознава определена последователност от нуклеотидни остатъци в молекулата на ДНК, а другият разцепва ДНК в тази област.

6. Тъканен плазминогенен активатор - ензим, който се използва в клиниката за разтваряне на кръвни съсиреци. За съжаление, той бързо се изчиства от кръвоносната система и трябва да се прилага многократно или в големи дози, което води до странични ефекти. Чрез въвеждане на три насочени мутации в гена на този ензим се получава дълготраен ензим с повишен афинитет към разградим 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 с антивирусна и противоракова активност, но показващи различна специфичност. Беше изкушаващо да се създаде хибриден интерферон със свойствата на три вида интерферони. Създадени са хибридни гени, които включват фрагменти от естествени интерферонови гени от няколко типа. Някои от тези гени, интегрирани в бактериални клетки, осигуряват синтеза на хибридни интерферони с по-голяма противоракова активност от тази на 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 избегнат нежеланите странични ефекти по време на лечението, учените решават да премахнат възможността за свързване на хормона на растежа към пролактиновия рецептор. Те постигнаха това, като замениха някои от аминокиселините в първичната структура на растежния хормон чрез генно инженерство.

10. Докато разработват лекарства срещу ХИВ инфекция, учените получават хибриден протеин, един фрагмент от който осигурява специфично свързване на този протеин само към засегнатите от вируса лимфоцити, друг фрагмент прониква в хибридния протеин в засегнатата клетка, а друг фрагмент нарушава протеиновия синтез в засегнатата клетка, което е довело до нейната смърт.

Така бяхме убедени, че чрез промяна на специфични части от протеиновата молекула е възможно да се придадат нови свойства на вече съществуващи протеини и да се създадат уникални ензими.

Протеините са основните мишеназа лекарства. Сега са известни около 500 наркомишени. През следващите години техният брой ще нарасне до 10 000, което ще позволи създаването на нови, по-ефективни и безопасни лекарства. Напоследък бяха разработени фундаментално нови подходи за търсене на лекарства: не единични протеини, а техните комплекси, протеин-протеинови взаимодействия и сгъване на протеини се считат за мишени.