Хвороби, зумовлені порушенням синтезу функціонування білків. Гуморальні зрушення при епілепсії

Відомо, що білки піддаються гідролізу під впливом ендо- та екзопептидаз, що утворюються в шлунку, підшлунковій залозі та кишечнику. Ендопептидази (пепсин, трипсин та хімотрипсин) викликають розщеплення білка в середній його частин до альбумозу та пептонів. Екзопептидази (карбопептидаза, амінопептидаза та дипептидаза), що утворюються в підшлунковій залозі та тонкому кишечнику, забезпечують відщеплення кінцевих ділянок білкових молекул та продуктів їх розпаду до амінокислот, всмоктування яких відбувається у тонкому кишечнику за участю АТФ.

Порушення гідролізу білків можуть бути викликані багатьма причинами: запалення, пухлини шлунка, кишківника, підшлункової залози; резекції шлунка та кишечника; загальні процеси типу лихоманки, перегрівання, гіпотермії; при посиленні перистальтики внаслідок розладів нейроендокринної регуляції Усі вищезгадані причини ведуть до дефіциту гідролітичних ферментів або прискорення перистальтики, коли пептидази не встигають забезпечити розщеплення білків.

Нерозщеплені білки надходять у товстий кишечник, де під впливом мікрофлори починаються процеси гниття, що призводять до утворення активних амінів (кадаверин, тирамін, путресцин, гістамін) та ароматичних сполук типу індолу, скатолу, фенолу, крезолу. Ці токсичні речовинизнешкоджуються в печінці шляхом з'єднання із сірчаною кислотою. У разі різкого посилення процесів гниття можлива інтоксикація організму.

Порушення всмоктування обумовлені не тільки розладами розщеплення, а й дефіцитом АТФ, пов'язаним з гальмуванням сполучення дихання та окисного фосфорилювання та блокадою даного процесу у стінці тонкого кишечника при гіпоксії, отруєннях флоридином, монойодацетатом.

Порушення розщеплення та всмоктування білків, так само як і недостатнє надходження білків в організм, ведуть до білкового голодування, порушення синтезу білка, анемії, гіпопротеїнемії, схильності до набряків, недостатності імунітету. В результаті активації системи гіпоталамус-гіпофіз-кора надниркових залоз та гіпоталамо-гіпофізарно-тиреоїдної системи збільшується утворення глюкокортикоїдів та тироксину, які стимулюють тканинні протеази та розпад білка у м'язах, шлунково-кишковому тракті, лімфоїдній системі. Амінокислоти при цьому можуть бути енергетичним субстратом і, крім того, посилено виводяться з організму, забезпечуючи формування негативного азотистого балансу. Мобілізація білка є однією з причин дистрофії, у тому числі у м'язах, лімфоїдних вузлах, шлунково-кишковому тракті, що посилює порушення розщеплення та всмоктування білків.

При всмоктуванні нерозщепленого білка можлива алергізація організму. Так, штучне вигодовування дітей нерідко веде до алергізації організму до білка. коров'ячого молоката іншим білковим продуктам. Причини, механізми та наслідки порушень розщеплення та всмоктування білків представлені на схемі 8.

Схема 8. Порушення гідролізу та всмоктування білків
	Порушення гідролізу	Порушення всмоктування
Причини	Запалення, пухлини, резекції шлунка та кишечника, посилення перистальтики (нервові впливи, зниження кислотності шлунка, прийом недоброякісної їжі)
Механізми	Дефіцит ендопептидаз (пепсин, трипсин, хімотрипсин) та екзопептидаз (карбо-, аміно- та дипептидази)	Дефіцит АТФ (всмоктування амінокислот – активний процес і відбувається за участю АТФ)
Наслідки	Білкове голодування -> гіпопротеїнемія набряку, анемія; порушення імунітету -> схильність до інфекційних процесів; діарея, порушення транспорту гормонів. Активація катаболізму білків -> атрофія м'язів, лімфоїдних вузлів, шлунково-кишкового тракту з подальшим посиленням порушень процесів гідролізу та всмоктування не тільки білків, вітамінів, а й інших речовин; негативний баланс азоту. Всмоктування нерозщепленого білка -> алергізація організму. При надходженні нерозщеплених білків до товстого кишечника посилюються процеси бактеріального розщеплення (гниття) з утворенням амінів (гістамін, тирамін, кадаверин, путресцин) та ароматичних токсичних сполук (індол, фенол, крезол, скатол).

Цей тип патологічних процесів включає недостатність синтезу, посилення розпаду білків, порушення перетворення амінокислот в організмі.

• Порушення синтезу білка.

  Біосинтез білків відбувається на рибосомах. За участю транспортної РНК та АТФ на рибосомах утворюється первинний поліпептид, у якому послідовність включення амінокислот визначається ДНК. Синтез альбумінів, фібриногену, протромбіну, альфа- та бета-глобулінів відбувається в печінці; гамма-глобуліни утворюються в клітинах ретикулоендотеліальної системи. Порушення синтезу білка спостерігаються при білковому голодуванні (внаслідок голодування або порушення розщеплення та всмоктування), при ураженні печінки (розлади кровообігу, гіпоксія, цироз, токсико-інфекційні ураження, дефіцит анаболічних гормонів). Важливою причиною є спадково обумовлене ураження В-системи імунітету, при якому блоковано утворення гамма-глобулінів у хлопчиків (спадкові агаммаглобулінемії).

  Недостатність синтезу білка призводить до гіпопротеїнемії, порушення імунітету, дистрофічних процесів у клітинах, можливе уповільнення згортання крові через зменшення фібриногену та протромбіну.

  Збільшення синтезу білка зумовлено надмірною продукцією інсуліну, андрогенів, соматотропіну. Так, при пухлини гіпофіза із залученням еозинофільних клітин утворюється надлишок соматотропіну, що призводить до активації синтезу білка та посилення процесів росту. Якщо надмірне утворення соматотропіну відбувається в організмі з незавершеним зростанням, то посилюється зростання тіла та органів, що проявляється у вигляді гігантизму та макросомії. Якщо посилення секреції соматотропіну відбувається у дорослих, збільшення синтезу білка призводить до зростання виступаючих частин тіла (кистей, стоп, носа, вух, надбрівних дуг, нижньої щелепи і т. д.). Це явище отримало назву акромегалії (від грец. acros – кінчик, megalos – великий). При пухлини сітчастої зони кори надниркових залоз, уродженому дефекті утворення гідрокортизону, а також пухлини насінників посилюється утворення адрогенів та активується синтез білка, що проявляється у збільшенні обсягу мускулатури та ранньому формуванні вторинних статевих ознак. Збільшення синтезу білка є причиною позитивного балансу азоту.

  Збільшення синтезу імуноглобулінів відбувається при алергічних та аутоалергічних процесах.

  У ряді випадків можливе спотворення синтезу білка та утворення білків, які в нормі не виявляються в крові. Це явище отримало назву парапротеїнемії. Парапротеїнемія спостерігається при мієломній хворобі, хворобі Вальденстрему, деяких гаммапатіях.

  При ревматизмі, тяжких запальних процесах, інфаркті міокарда, гепатит синтезується новий, так званий С-реактивний білок. Він не є імуноглобуліном, хоча його поява зумовлена ​​реакцією організму на продукти ушкодження клітин.

• Посилення розпаду білків.

  При білковому голодуванні, ізольованому збільшенні утворення тироксину та глюкокортикоїдів (гіпертиреоз, синдром і хвороба Іценка-Кушинга) активуються тканинні катепсини та розпад білка насамперед, у клітинах поперечно-смугастої мускулатури, лімфоїдних вузлів, шлунково-кишкового тракту. Утворені амінокислоти виділяються надлишку із сечею, що сприяє формуванню негативного азотистого балансу. Надмірна продукція тироксину та глюкокортикоїдів проявляється також у порушенні імунітету та підвищеної схильності до інфекційних процесів, дистрофії різних органів (поперечно-смугастої мускулатури, серця, лімфоїдних вузлів, шлунково-кишкового тракту).

  Спостереження показують, що за три тижні в організмі дорослої людини білки оновлюються наполовину шляхом використання амінокислот, що надійшли з їжею, та за рахунок розпаду та ресинтезу. За даними Мак-Мюррей (1980), при азотистому рівновазі щодня синтезується 500 г білків, тобто у 5 разів більше, ніж надходить із їжею. Це може бути досягнуто за рахунок повторного використання амінокислот, у тому числі і білків, що утворюються при розпаді в організмі.

  Процеси посилення синтезу та розпаду білків та їх наслідки в організмі представлені у схемах 9 та 10.

  Схема 10. Порушення азотистої рівноваги
  	Позитивний азотистий баланс	Негативний баланс азоту
  Причини	Збільшення синтезу та, як наслідок, зменшення виведення азоту з організму (пухлини гіпофіза, сітчастої зони кори надниркових залоз).	Переважна більшість розпаду білка в організмі і, як наслідок, виділення азоту в більшій кількості в порівнянні з надходженням.
  Механізми	Посилення продукції та секреції гормонів, які забезпечують синтез білка (інсулін, соматотропін, гормони андрогенної дії).	Збільшення продукції гормонів, що стимулюють катаболізм білка шляхом активації тканинних катепеї-нів (тироксин, глюкокортикоїди).
  Наслідки	Прискорення процесів зростання, передчасне статеве дозрівання.	Дистрофія, зокрема шлунково-кишкового тракту, порушення імунітету.

• Порушення перетворення амінокислот.

  В ході проміжного обміну амінокислоти піддаються трансамінування, дезамінування, декарбоксилювання. Трансамінування спрямоване освіту нових амінокислот шляхом перенесення аміногрупи на кетокислоту. Акцептором аміногруп більшості амінокислот є альфа-кетоглютарова кислота, яка перетворюється на глютамінову. Остання знову може давати аміногрупу. Цей процес контролюється трансаміназами, коферментом яких є піридоксальфосфат, похідне вітаміну В 6 (піридоксин). Трансамінази містяться в цитоплазмі та мітохондріях. Донатором аміногруп є глютамінова кислота, що знаходиться в цитоплазмі. З цитоплазми глютамінова кислота надходить у мітохондрії.

  Гальмування реакцій трансамінування виникає при гіпоксії, дефіциті вітаміну В6, у тому числі при пригніченні сульфаніламідами, фтивазидом кишкової мікрофлори, яка частково синтезує вітамін В6, а також при токсико-інфекційних ураженнях печінки.

  При тяжких ушкодженнях клітин з явищами некрозу (інфаркт, гепатит, панкреатит) трансамінази з цитоплазми надходять у великій кількості кров. Так, при гострому гепатиті, за даними Мак-Мюррея (1980), активність глютамат-алланінтрансферази у сироватці крові зростає у 100 разів.

  Основним процесом, що призводить до руйнування амінокислот (деградації їх), є безамінування, при якому під впливом ферментів амінооксидаз утворюються аміак і кетокислота, що піддаються подальшому перетворенню в циклі трикарбонових кислот до С02 і Н20. Гіпоксія, гіпоРіміноз , В 6 блокують розпад амінокислот цим шляхом, що сприяє їх збільшенню в крові (аміноацидемія) і виділенню з сечею (аміноацидурія). Зазвичай при блокаді дезамінування частина амінокислот піддається декарбоксилюванню з утворенням ряду біологічно активних амінів - гістаміну, серотоніну, гамма-аміно-масляної кислоти, тираміну, ДОФА та ін. Декарбоксилювання гальмується при гіпертиреозі та надлишку глюкози.

В результаті дезамінування амінокислот утворюється аміак, який має сильно виражений цито-токсичний ефект, особливо для клітин нервової системи. В організмі сформовано ряд компенсаторних процесів, що забезпечують зв'язування аміаку У печінці з аміаку синтезується сечовина, яка є порівняно нешкідливим продуктом. У цитоплазмі клітин аміак зв'язується глютаміновою кислотою з утворенням глютаміну. Цей процес отримав назву амідування. У нирках аміак з'єднується з іоном водню і як солей амонію видаляється із сечею. Цей процес, названий амоніогенез, є одночасно важливим фізіологічним механізмом, спрямованим на підтримку кислотно-лужної рівноваги.

Таким чином, в результаті дезамінування та синтетичних процесів у печінці утворюються такі кінцеві продукти азотистого обміну, як аміак та сечовина. У ході перетворення в циклі трикарбонових кислот продуктів проміжного обміну білків - ацетилкоензиму-А, альфа-кетоглютарату, сукцинілкоензиму-А, фумарату та оксалоацетату - утворюються АТФ, вода та С02.

Кінцеві продукти азотистого обміну виділяються з організму різними шляхами: сечовина та аміак – переважно із сечею; вода з сечею, через легені та потовиділенням; С0 2 - переважно через легені та у вигляді солей із сечею і потім. Ці небілкові речовини, що містять азот, становлять залишковий азот. У нормі його вміст у крові становить 20-40 мг% (14,3-28,6 ммоль/л).

Основним феноменом порушень освіти та виведення кінцевих продуктів білкового обміну є збільшення небілкового азоту крові (гіперазотемія). Залежно від походження гіперазотемія поділяється на продукційну (печінкову) та ретенційну (ниркову).

Продукційна гіперазотемія обумовлена ​​ураженнями печінки (запалення, інтоксикації, цироз, розлади кровообігу), гіпопротеїнемія. При цьому синтез сечовини порушується і аміак накопичується в організмі, надаючи цитотоксичний ефект.

Ретенційна гіперазотемія виникає при ураженні нирок (запалення, розлади кровообігу, гіпоксія), порушенні відтоку сечі. Це веде до затримки та збільшення в крові залишкового азоту. Цей процес поєднується з активацією альтернативних шляхів виділення азотистих продуктів (через шкіру, шлунково-кишковий тракт, легені). При ретенційній гіперазотемії збільшення залишкового азоту відбувається переважно з допомогою накопичення сечовини.

Порушення утворення сечовини та виділення азотистих продуктів супроводжуються розладами водно-електролітного балансу, порушенням функцій органів та систем організму, особливо нервової системи. Можливий розвиток печінкової або уремічної коми.

Причини гіперазотемії, механізми та зміни в організмі представлені на схемі 11.

Схема 11. Порушення освіти та виведення кінцевих продуктів білкового обміну
ГІПЕРАЗОТЕМІЯ
	Печінкова (продукційна)	Ниркова (ретенційна)
Причини	Ураження печінки (інтоксикації, цироз, розлади кровообігу), білкове голодування	Порушення утворення сечовини у печінці
Механізми	Запалення нирок, розлади кровообігу, порушення відтоку сечі	Недостатнє виділення азотистих продуктів із сечею
Зміни в організмі	Наслідки- Порушення функції органів та систем, особливо нервової системи. Можливий розвиток печінкової або уремічної коми. Механізми компенсації- амідування в клітинах, амоніогенез у нирках, виділення азотистих продуктів альтернативними шляхами (через шкіру, слизові, шлунково-кишковий тракт)

Джерело: Овсянніков В.Г. Патологічна фізіологія, типові патологічні процеси. Навчальний посібник. Вид. Ростовського університету, 1987. – 192 с.

Вчені виявили, що підвищення вироблення білка, який задіяний у механізмі формування довгострокової пам'яті, запобігає нападам епілепсії. У ході дослідження вченим вдалося за допомогою генної інженерії значно збільшити синтез білка eEF2у лабораторних мишей. Зв'язок між дією цього білка та епілепсією не був відомий раніше, що дає надію на розвиток нових можливостей у лікуванні захворювання.

Дослідження проводилося в Хайфському університеті (Ізраїль) спільно з вченими Міланського та інших європейських університетів. Професор Кобі Розенблюм, науковий керівник дослідження, каже: «За допомогою зміни генетичного коду нам вдалося запобігти розвитку епілепсії у мишей, які мали народитися з цим захворюванням, а також вилікувати мишей, які вже страждали на це захворювання».

Епілепсія - неврологічне захворювання, при якому відбувається раптова та неконтрольована активність у нервових клітинах кори головного мозку, що виражається в епілептичних нападах різної частоти та потужності. Препарати для терапії епілепсії, що застосовуються сьогодні, дозволяють усунути або скоротити кількість нападів хвороби тільки у частини пацієнтів. У деяких випадках для вдаються до міні-інвазивних нейрохірургічних операцій, які дають гарні результати. Однак вони також можуть бути використані не для всіх пацієнтів.

Цікаво, що спочатку ізраїльські вчені планували провести дослідження щодо вивчення механізмів, що впливають на процес утворення довгострокової пам'яті. Метою вчених було вивчити молекулярні механізми, які сприяють формуванню довгострокової пам'яті та знаходяться у гіпоталамусі (ділянці головного мозку). Для цього вони зосередилися на вивченні білка eEF2, який бере участь у процесах формування пам'яті та утворення нових клітин нервової системи. За допомогою методів генної інженерії вченим вдалося досягти посиленого вироблення білка, що призвело до зміни діяльності нервових клітин, відповідальних за утворення епілептичних нападів.

Щоб перевірити, як впливає вироблення даного білка в розвитку нападів епілепсії, мишей поділили дві групи. Перша група мала генну мутацію і, відповідно, посилено виробляла білок eEF2, а друга контрольна група мишей була без будь-яких генетичних змін. Мишам обох груп вчені ввели розчин, який викликає епілептичні напади. Це призвело до епілептичних нападів у мишей із контрольної групи, а миші з генетичною мутацією не розвинули ознак епілепсії.

Проте вчені не зупинилися і вирішили перевірити вплив мутації при спадковій епілепсії. Для цього вони схрестили мишей із мутацією гена eEF2з мишами, які мали ген, відповідальний розвиток епілепсії. За результатами експерименту, миші, що мають мутацію білка, не спостерігалися напади епілепсії. Протягом усього дослідження миші проходили різні тексти, Що визначають моторні, когнітивні та поведінкові функції. Всі вони зберігалися в нормі мишей, які мали мутацію даного білка.

«Результати дослідження дають нам більше розуміння про процеси збудження та гальмування в гіпоталамусі, порушення яких пов'язане з різними патологіями нервової системи, — каже професор Розенблюм, — ми продовжуємо дослідження в цьому напрямку, щоб краще зрозуміти причину розвитку епілептичних нападів. Це дозволить у майбутньому створити нові методи лікування хвороби».

Повернутись до номера

Епілепсія при вроджених порушеннях метаболізму у дітей / Epilepsy in inborn errors of metabolism in children

Автори: Ніколь І. ВОЛЬФ, Томас Баст, Відділ дитячої неврології, університетська дитяча лікарня, Хейдельберг, Німеччина; Роберт СУРТЕС, Неврологічне наукове об'єднання, Інститут дитячого здоров'я, Університетський коледж, Лондон, Великобританія

Резюме

Хоча вроджені порушення метаболізму трапляються досить рідко, щоб їх можна було розглядати як причину розвитку епілепсії, напади є частими симптомами метаболічних порушень. При деяких таких порушеннях епілепсія відгукується на специфічне лікування дієтою чи добавками. Однак у більшості випадків таке лікування не дає ефекту і необхідно призначати загальноприйняту протиепілептичну терапію, яка теж часто буває неефективною. Рідко типи нападів специфічні для тих чи інших порушень метаболізму, і на ЕЕГ вони зазвичай не реєструються. Для того, щоб поставити діагноз, потрібно брати до уваги інші симптоми та синдроми, а також у деяких випадках додаткові методи обстеження. Ми даємо огляд найбільш важливих симптомів епілепсії, зумовленої вродженими порушеннями метаболізму, пам'яті, інтоксикаціями та порушеннями нейротрансмітерних систем. Також ми розглядаємо вітамінчутливу епілепсію та безліч інших порушень метаболізму, можливо подібних до патогенезу, а також важливість їх симптомів для діагностики та лікування.

Ключові слова

вроджені порушення метаболізму, порушення пам'яті, нейротрансмітери, вітаміночутлива епілепсія, епілепсія.

Приступи - загальний симптом для великої кількості порушень метаболізму, що зустрічаються в період новонародженості та в дитячому віці. Іноді напади виникають лише до тих пір, поки не призначено адекватне лікування, або є наслідком гострого декомпенсованого порушення метаболізму, такого як, наприклад, гіперамоніємія або гіпоглікемія. В інших випадках напади є основним проявом захворювання та можуть призвести до медикаментозно-резистентної епілепсії, як, наприклад, при одному із синдромів дефіциту креатиніну та дефіциту гуанідинацетатметилтрансферази (ГАМТ). У деяких випадках метаболічних порушень епілепсію можна запобігти раннім призначенняміндивідуально підібраного «метаболічного» лікування, яке стали застосовувати після скринінгового обстеження новонароджених, які страждають на фенілкетонурію (ФКУ) або дефіцит біотінідази, в деяких країнах. При деяких розладах, таких як глютеїнова ацидурія типу 1 (ГА 1), «метаболічна» терапія повинна призначатися спільно із загальноприйнятими протиепілептичними препаратами; однак при багатьох порушеннях метаболізму єдиним засобом для нівелювання нападів є монотерапія протиепілептичних препаратів.

Епілепсію при вроджених порушеннях метаболізму можна класифікувати по-різному. Одним з правильних варіантівє використання патогенетичних механізмів для класифікації: напади можуть бути обумовлені недоліком енерговитрат, інтоксикаціями, порушеннями пам'яті, пошкодженнями нейротрансмітерних систем з випадками збудження або відсутності гальмування або можуть бути пов'язані з мальформаціями судин мозку (табл. 1). В інших класифікаціях беруться до уваги клінічні прояви з акцентом на семіотику нападів, епілептичні синдроми та їх прояви на ЕЕГ (табл. 2) або вік, у якому стався дебют захворювання (табл. 3). Упорядкувати ці види епілепсій означає визначити ті, що піддаються і не піддаються такому лікуванню, як і метаболічні порушення (табл. 4). У цьому огляді ми наголосимо на патогенезі та його роль у діагностиці та лікуванні.

Епілепсія, обумовлена ​​вродженими порушеннями енергетичного метаболізму

Мітохондріальні порушення

Мітохондріальні порушення часто поєднуються з епілепсією, хоча точних даних у цій сфері мало, є лише кілька публікацій із цього приводу. У періоді новонародженості та дитячому віці епілепсія виявляється у 20-60% випадків усіх мітохондріальних порушень. У загальній підгрупі при синдромі Лейга епілепсія виявляється у половини всіх пацієнтів. Згідно з нашим досвідом, епілепсія - це загальне захворюванняз раннім початком та вираженою затримкою психомоторного розвитку, яка рідше зустрічається при більш легкому перебігу захворювання, і при якому є домінантні білі включення на МРТ. Усі напади проявляються клінічно.

Зниження продукції АТФ, головного біохімічного послідовника порушеного дихального ланцюжка, можливо, викличе нестійкий мембранний потенціал і судомну готовність нервової системи, тому що близько 40% нейронів потребують Na-К-АТФази в процесі продукції АТФ і збереження мембранного потенціалу. Одна з мутацій мітохондріальної ДНК (мтДНК) обумовлює міоклонічну епілепсію з уривчастими червоними хвилями (МЕПКВ), з пошкодженим кальцієвим обміном, що веде до підвищеної судомної готовності Інший можливий механізм в даний час обговорюється, була показана важливість мітохондріального глютамату, який зумовлює ранню міоклонічну енцефалопатію (РМЕ), яка може бути обумовлена ​​також дисбалансом збуджуючих нейротрансмітерів. Одне з перших мітохондріальних порушень, яке було описано, МЕПКВ, зумовлене мутацією в мітохондріальній тРНК для лізину, яка є присутньою у другій декаді або пізніше як прогресуюча міоклонічна епілепсія з типовими змінами на ЕЕГ – високоамплітудними соматосенсорними потенціалами та фотосенситивністю. Клінічно у пацієнтів бувають кіркові міоклонуси, як і інші види нападів. Інше мітохондріальне порушення, обумовлене мутацією мітохондріальної тРНК для лейцину, мітохондріальна енцефалопатія з лактат-ацидозом та інсультоподібними епізодами (МЕЛІЕ), також часто призводить до нападів, особливо під час гострих інсультоподібних епізодів, коли , що призводять до фокального епістатусу. Ця виражена епілептична активність також є відповідальною за поширення пошкодження, яке відзначається при деяких гострих епізодах.

На початку мітохондріальної енцефалопатії в періоді новонародженості або в дитячому віці міоклонічні напади часті, іноді з рідкісними поодинокими клінічними проявами (тремор століття) та глибокою розумовою відсталістю. ЕЕГ-патерни коливаються від переважних спалахів до нерегулярних поліспайк-хвильових пароксизмів під час міоклонусу. Однак можуть мати місце й інші типи нападів – тонічні, тоніко-клонічні, парціальні, гіпо- та гіпермоторні напади або інфантильні спазми. В одному дослідженні виявлено, що 8% усіх дітей із інфантильними спазмами мають мітохондріальні порушення. Епістатус також спостерігався із судомами або без них. Тривала парціальна епілепсія, така як фокальний епістатус, часто зустрічається при хворобі Альперса, деякі випадки якої обумовлені мутацією в мітохондріальній ДНК-полімеразі-гамма, спричиненій мітохондріальною деплецією. Хвороба Альперса має бути запідозрена у дітей із цим симптомом і має диференціюватися з енцефалітом Рамуссена.

Безсудомний епістатус або розвиток гіпоаритмії можуть призвести до деменції, що поступово розгортається, яка може бути помилковою при незмінному і не піддається лікуванні прогресуванні основного захворювання, проте вони повинні бути проліковані.

Порушення метаболізму креатину

Порушення метаболізму креатину включають три різні дефекти: порушення транспорту креатину в головний мозок через порушення зчепленого транспортера креатину, порушення синтезу креатину при дефектах ГАМТ (гуанідинацетатметилтрансфераза) і АГАТ (аргінінгліцин-амідинтрансфераза). Тільки дефіцит ГАМТ постійно асоціюється з епілепсією, яка є резистентною до загальноприйнятого лікування (рис. 2). Призначення добавок із креатином часто призводить до поліпшення стану. Однак у деяких пацієнтів зниження токсичних складових гуанідинацетату через обмеження вживання аргініну та добавками, що містять орнітин, дозволило досягти можливості контролювати епілепсію. До того ж профілактичне лікування дає змогу запобігти появі неврологічних симптомів. Вирізняють багато типів нападів, вони різноманітні. Для новонароджених характерний синдром Веста з атиповими абсансами, астатичними та генералізованими тоніко-клонічними судомами, з подальшою загальною генералізацією. Подібні знахідки можуть бути нормою навіть у дорослих пацієнтів, але у деяких пацієнтів виявляється патологічний сигнал із базальних гангліїв. Діагноз дефіциту ГАМТ може бути сумнівним при біохімічному виявленні підвищення екскреції з сечею гуанідину; всі три порушення допускаються, коли за протонної магнітно-резонансної спектроскопії головного мозку або СМПС виявляється відсутність вільного креатину або креатинфосфату.

Дефіцит ГЛУТ-1

Порушення транспорту глюкози у мозок через кров обумовлено мутацією домінантного гена транспортера глюкози 1 (ГЛУТ-1). Зазвичай відбувається мутація de novo, хоча в деяких сім'ях описується аутосомно-домінуюче успадкування. Клінічні прояви медикаментозно-резистентної епілепсії починаються на першому році життя та доповнюються розвитком мікроцефалії та порушеннями інтелекту. Частою знахідкою є атаксія, а також трапляються рухові розлади, такі як дистонія. Симптоми можуть стрімко розвиватися, на ЕЕГ можуть виявлятися підвищені генералізовані або локальні епілептиформні зміни, що регресують після прийому їжі. Церебральна візуалізація у нормі. Цей діагноз слід підозрювати, якщо виявлено знижений рівень глюкози у крові (< 0,46). Диагноз должен быть подтвержден исследованием транспорта глюкозы через мембрану эритроцита (эритроциты переносят также транспортер глюкозы) и анализом генних мутацій. Лікування доцільно і включає кетогенну дієту, так як кетонові тіла є альтернативною енергетичних субстратів для мозку. Різні антиконвульсанти, особливо фенобарбітал, хлоргідрат та діазепам, можуть надалі знижувати ГЛУТ-1 і не повинні використовуватися при цьому захворюванні.

Гіпоглікемія

Гіпоглікемія — часте та легко піддається корекції метаболічне порушення, що призводить до нападів, тому має виключатися у всіх пацієнтів із нападами. Пролонговані напади, викликані гіпоглікемією, можуть спричинити склероз гіпокампу і згодом епілепсію тім'яної частки; у новонароджених домінує ураження скроневої частки. Гіпоглікемія також може зумовити певні метаболічні захворювання, наприклад, дефекти глюконеогенезу, тому необхідно проводити додаткові обстеження. Кожній дитині з гіпоглікемією необхідно призначати аналізи глюкози крові, бета-гідроксибутирату, амінокислот, ацилкарнітину, амонію, інсуліну, гормону росту, кортизолу, кетонових тіл у мозку, органічних кислот.

Порушення функції нервової системи, спричинені порушенням пам'яті

Багато порушень пам'яті асоційовані з епілепсією і важко піддаються лікуванню. Епілепсія – провідний симптом хвороби Тая – Сачса з міоклонусом, атиповими абсансами та руховими нападами.

Сиалідоз 1 типу призводить до розвитку прогресуючої міоклонічної епілепсії, характерним симптомомє ретинальний симптом вишневої кісточки. При різних нейрональних сероїдних ліпофусцинозах (ПСП, хвороба Баттена) епілепсія зустрічається в більшості випадків. При інфантильних формах (ПСП-1) напади починаються і закінчуються на першому році життя і виявляються у вигляді міоклонічних, атопічних і тоніко-клонічних судом. На ЕЕГ реєструється рання глибока депресія. Діагноз підтверджується швидко прогресуючою деменцією та розвитком комплексу рухових розладів майже відразу після розвитку епілепсії. На МРТ при ПСП виявляється атрофія кори, мозочка та білої речовини та вторинний патологічний сигнал з білої речовини (рис. 3). Електроретинограм сильно розріджені, а викликані потенціали зникають швидко. Більш легкі варіанти схожі на ювенільні форми захворювання, що пізно починаються.

Клінічні прояви пізніх інфантильних форм (ПСП-2) зазвичай виникають на другому році життя. Розвивається минуще уповільнення функції мови, але це розвиток нападів змусило проводити подальші дослідження. Приступи можуть бути генералізованими, тоніко-клонічними, атонічними та міоклонічними; у дітей може бути клініка міоклоніко-астатичної епілепсії. На ЕЕГ виявляються спайки з повільною фотостимуляцією (рис. 4). Виявляються високоамплітудні потенціали із зорово викликаною та соматосенсорною відповіддю. Напади часто резистентні до лікування. Раннім клінічним діагностичним симптомом є наявність активних міоклонусів, які можуть бути помилково прийняті за мозочкову атаксію.

Діагностика НСЛ-1 і НСЛ-2 в даний час заснована на визначенні активності ферментів, таких як пальмітеїл-протеїн-тіоестераза (НСЛ-1) або трипептидил-пептидаза (НСЛ-2), у краплях крові або лейкоцитах або при аналізах генних мутацій ( ПСП-1, ПСП-2, і при пізніх інфантильних варіантах СЛН-5, СЛН-6, СЛН-8). Ювенільна форма (НСЛ-3) також викликає розвиток епілепсії, хоча вона розвивається не відразу і не є одним із ранніх клінічних симптомів.

Токсичні ефекти

Порушення циклу сечовини

Під час раннього розвиткугіперамоніємії, перед тим як настає глибока кома, часто розвиваються судоми, особливо у новонароджених. При хорошому контролі метаболізму епілепсія рідкісний симптом при таких порушеннях.

Порушення обміну амінокислот

При нелікованій фенілкетонурії епілепсія розвивається приблизно у чверті або половини всіх пацієнтів. Синдром Веста з гіпсаритмією та інфантильними судомами є найчастішим синдромом у новонароджених, який повністю регресує при призначенні симптоматичної терапії. Судоми можуть супроводжуватись хворобою «кленового сиропу» у неонатальному періоді; на ЕЕГ виявляється «гребнеподібний» ритм, подібний до ритму в центральних областях мозку. При призначенні адекватної дієти епілепсія не розвивається. При деяких поодиноких порушеннях обміну амінокислот епілепсія може бути одним із головних симптомів.

Порушення обміну органічних кислот

Різні органічні ацидурії можуть призводити до нападів або епізодів гострої декомпенсації. Найбільш важливими є метилмалонова ацидемія та пропіонова ацидемія. При адекватному лікуванні напади рідкісні, і вони відбивають персистуючу поразку мозку. При глютарової ацидурії 1 типу напади можуть розвиватися в гострому випадку, але вони відбуваються після початку адекватного лікування. При дефіциті 2-метил-3-гідроксибутират-СоА-дегідрогенази, який нещодавно описаний як вроджене порушення кислоти, що відповідає за брахіоцефальне ожиріння та порушення обміну ізолейцину, виражена епілепсія проявляється часто.

Порушення пуринового та піримідинового обмінів

При дефіциті аденілсукцинату, чиї ефекти de novo викликають синтез пуринів, епілепсія часто розвивається на першому році життя або в неонатальному періоді. У пацієнтів додатково виявляються виражені психомоторні порушення та аутизм. Модифікований тест Браттона – Маршалла використовується для дослідження сечі. Немає адекватного лікування цього захворювання, тому прогноз у більшості випадків несприятливий. Також напади розвиваються у половини всіх пацієнтів з дефіцитом дигидропиримидин дегідрогенази.

Порушення нейротрансмітерних систем

Некетотична гіперглікемія

Зазвичай це порушення недостатнього розщеплення гліцину проявляється рано, у неонатальному періоді, летаргією, гіпотонією, гикавкою (яка виявляється до народження), офтальмоплегією та вегетативними порушеннями. При посиленні коми розвиваються апное та часті фокальні міоклонічні судомні посмикування. Протягом наступних 5 місяців (зазвичай більш ніж через 3) розвивається важка епілепсія, що важко піддається лікуванню з міоклонічними судомними нападами, в більшості випадків включає в себе інфантильні спазми або парціальні моторні напади. Розвиток важкої затримки розумового розвитку та тетраплегії також доведено. У перші дні і тижні на ЕЕГ виявляється нормальна фонова активність, але з'являються ділянки гострих епілептичних хвиль (так звані спалахи пригнічення), що змінюються високоамплітудною повільною активністю і потім гіпсаритмією протягом 3 місяців, у разі якщо новонароджений виживає. Діагностика базується на високої концентраціїгліцину у всіх рідинах тіла та лікворі (> 0,08), що підтверджується зниженою активністю печінкової системи розщеплення гліцину. На МРТ може бути нормальна картина чи агенезія чи гіпоплазія мозолистого тіла. Гліцин – це один із великих інгібіторів нейротрансмітерів у головному та спинному мозку. Надмірне пригнічення структур головного та спинного мозку дає у клініці захворювання появу перших симптомів. Однак гліцин може бути коантагоністом екзотоксичного глютаматного НМДА-рецептора. У фізіологічних умовах коантагоніст розміщується на НМДА-рецепторі в повному обсязі, та її зв'язування є обов'язковою умовою для проходження іона через рецептор. Передбачається, що надлишок гліцину насичує коантагоніст-зв'язуючий ділянку НМДА-рецептора, викликаючи надмірне збудження нейротрансмісії та постсинаптичної токсичності. Збудливе токсична діянадмірно активного НМДА-рецептора є, очевидно, причиною епілепсії та частково – тетраплегії та затримки розумового розвитку. Специфічне лікування недоцільне, хоча зниження рівня гліцину призначенням бензоату натрію забезпечує виживання. У деяких пацієнтів представлені терапевтичні випробування НМДА-антагоністів із деякими проявами на ЕЕГ та частими нападами. Тяжка епілепсія у пацієнтів, які вижили, як правило, лікується загальноприйнятими протиепілептичними засобами. Вальпроєва кислота не використовується теоретично, оскільки вона пригнічує печінкову систему розщеплення гліцину.

Порушення метаболізму ГАМК

Дефіцит ГАМК-трансамінази – досить рідкісна патологія, описана лише у 3 пацієнтів. Судоми відзначаються від народження. Рівень ГАМК у ЦСЖ та плазмі при цьому підвищується. До дорослого віку дожили лише 2 пацієнти. Поки що немає схеми лікування цього захворювання. Дефіцит сукцинат-напівальдегід-дегідрогенази викликає важку затримку розумового розвитку. Майже у половини пацієнтів розвиваються епілепсія та інші неврологічні симптоми, переважно атаксія. Біохімічна ознака – накопичення у рідинах організму 4-гідрооксибутирату. Протиепілептичний препарат вагабатрин, який незворотно пригнічує ГАМК-трансаміназу, ефективний у багатьох пацієнтів, але в деяких може спричинити погіршення стану.

Мальформації у головному мозку

Серед пероксисомних порушень тяжкий синдром Зельвегера характеризується мальформаціями у корі головного мозку. Полімікрогірія фронтальної та оперкулярної областей зустрічається часто, і пахігірія також іноді зустрічається. Типовими є вроджені кісти у каудоталамічних вузлах (рис. 5). Епілепсія при синдромі Зельвегера типово включає парціальні моторні напади, які піддаються лікуванню стандартними протиепілептичними препаратами і вказують, в якій області мозку є мальформація. Порушення О-глікозилювання (синдром Валкера - Варбурга, захворювання м'язів очей, мозку, м'язова дистрофія Фукуями) призводить до мальформацій мозку, включаючи лісенцефалію (рис. 6). У пацієнтів часто є напади, які не піддаються лікуванню. На ЕЕГ виявляється патологічна бета-активність.

Вітамінзалежні епілепсії

Піридоксинзалежна епілепсія та дефіцит піридокс(ам)інфосфат-оксигенази

Феномен піридоксинзалежної епілепсії відомий з 1954 р., але молекулярну основу її треба було ще з'ясувати. Можливим метаболічним маркером для цього захворювання, схоже, була піпеколінова кислота в плазмі та ЦСЖ, рівень якої збільшувався перед призначенням піридоксину та знижувався під час лікування, хоча все одно не досягав норми. При вивченні генетики в деяких сім'ях було виявлено ланцюжок, що включає хромосому 5q-31.

У класифікації піридоксинзалежної епілепсії виділяють типову, що рано починається, що з'являється в перші дні життя, і атипову, що пізно починається, що проявляється до 34-річного віку. За раннього початку можуть бути пренатальні судоми, що виникають у термін гестації близько 20 тижнів. Часто зустрічається (в 1/3 випадків) неонатальна енцефалопатія з підвищеною тривожністю, дратівливістю та чутливістю до зовнішнім подразникам. Вона може супроводжуватись системним ураженням, таким як респіраторний дистрес-синдром, нудота, абдомінальні порушення, метаболічний ацидоз. Багато нападів починаються в перші дні життя і не піддаються стандартному лікуванню. Можуть відзначатись структурні мозкові порушення, такі як гіпоплазія задньої частини мозолистого тіла, церебральна гіпоплазія або гідроцефалія та інші порушення, як, наприклад, геморагії або органічні ураження білої речовини мозку. Визначається чітка (до хвилин) реакція у вигляді припинення судомної активності на внутрішньовенне введення 100 мг піридоксину. Однак у 20% новонароджених з піридоксинзалежною епілепсією перша доза піридоксину може викликати пригнічення: новонароджені стають гіпотонічними і протягом кількох годин сплять, рідше розвивається апное, порушення функцій серцево-судинної системита ізоелектрична картина на ЕЕГ. Церебральне пригнічення від першої дози піридоксину більш характерне для призначення новонародженим антиконвульсантів.

Навпаки, при піридоксинзалежній епілепсії, що пізно починається, не розвиваються енцефалопатія і структурні мозкові порушення. У дітей віком від 3-річного віку напади розвиваються на будь-якому році життя. Часто вони розвиваються в контексті фебрильних станів та можуть трансформуватися в епістатус. Зазвичай протиепілептичні препарати мають позитивний ефект, але потім все одно стає важко контролювати ці напади. Піридоксин у добової дози 100 мг per os забезпечує припинення судомної активності на 2-денний термін. При піридоксинзалежній епілепсії церебрального пригнічення, що пізно почалася, не відзначається.

В даний час єдиним підтвердженням діагнозу піридоксинзалежної епілепсії є припинення нападів при призначенні піридоксину. Лікування проводиться довічно і добова доза піридоксину становить 15-500 мг/кг. Постійним симптомом піридоксинзалежної епілепсії є труднощі у навчанні, особливо щодо мов. Припинення лікування кілька місяців чи років викликає розвиток важких рухових розладів, труднощі у навчанні, чутливі порушення. Кожному новонародженому за наявності нападів, навіть із діагностованою перинатальною асфіксією чи сепсисом, необхідно призначати піридоксин.

Піридокс(ам)інфосфат-оксидаза (ПФО) каталізує перетворення піридоксинфосфату на активний кофактор — піридоксальфосфат. Дефіцит ПФО обумовлює неонатальні напади, схожі на такі при піридоксиндефіцитної епілепсії з раннім дебютом, але вони не піддаються лікуванню піридоксином, а лікуються піридоксальфосфатом у добовій дозі 10-50 мг/кг. Піридоксальфосфат – це кофактор для різних ферментів у процесі синтезу нейротрансмітерів та розпаду треоніну та гліцину. Біохімічним маркером захворювання служить зниження концентрації гомованильної кислоти та 5-гідроксиіндолацетату (продукт розпаду допаміну та серотоніну) та підвищення концентрації 3-метокситирозину, гліцину та треоніну в лікворі. Прогноз лікування дефіциту ПФО не з'ясований. Передбачається, що за відсутності лікування настає смерть.

Фолієвозалежні напади

Це рідкісне захворюваннялікування якого проводиться фолієвою кислотою Молекулярна основацієї патології не зрозуміла. У всіх випадках дотепер у лікворі виявляється невизначена речовина. Новонародженим з фолієвозалежною епілепсією необхідне пробне призначення фолієвої кислотиу тому випадку, якщо немає ефекту від піридоксину та піридоксальфосфату.

Дефіцит біотинідази та голокарбоксилазсинтази

Біотинідаза - кофактор різних карбоксилаз. У сечі накопичуються різні метаболіти та часто розвивається лактат-ацидоз. При дефіциті біотинідази розвиваються ендогенні порушення обміну біотину. Епілепсія починається зазвичай після 3-4-місячного віку, і часто відзначаються інфантильні спазми, атрофія зорового нерва та втрата слуху. Ключем до діагнозу є наявність алопеції та дерматиту. Приступи зазвичай купіруються при призначенні біотину в дозі 5-20 мг на добу. При дефіциті голокарбоксилазсинтази симптоми з'являються у неонатальному періоді. Судоми спостерігаються лише у 25-50% хворих. Біотин ефективний у вищеописаному дозуванні, хоча в деяких дітей необхідно застосовувати вищі дози.

Змішані порушення

Дефіцит кофактору молібдену та сульфіт-оксидази

Ці рідкісні вроджені порушення метаболізму зазвичай виявляються в неонатальному періоді енцефалопатією, що важко піддаються лікуванню судомами (частіше міоклонічні) і зміщенням кришталика. На МРТ виявляються кісти у білій речовині мозку та виражена атрофія. Легкий скринінговий тест - це простий тест з використанням сульфітних смужок, що проводиться шляхом опускання їх у порцію щойно зібраної сечі. У фібробластах виявляється дефіцит різних ферментів. Схем лікування цієї патології поки немає.

Хвороба Менкеса

Діти з таким дефектом рецесивної Х-хромосоми завжди страждають на епілепсію, часто з резистентними до лікування інфантильними спазмами. Діагноз підтверджується при виявленні низького рівня міді та церулоплазміну у сироватці крові. Призначення підшкірного введеннягістидинату міді може спричинити припинення нападів та призупинити розвиток захворювання.

Дефіцит біосинтезу серину

Біосинтез серину порушується при дефіциті двох ферментів: 3-фосфатгліцератдегідрогенази та 3-фосфосеринфосфатази. Було описано лише один випадок виникнення цієї патології у старшій віковій групі. Взагалі це захворювання, що досить рідко зустрічається. Діти з цією патологією народжуються з мікроцефалією. Напади у них розвиваються на першому році життя, частіше це синдром Веста. Приступи регресують при призначенні добавок із серином per os. Ключем до правильного діагнозу є виявлення низького рівня серину в лікворі. На МРТ виявляється атрофія білої речовини мозку та демієлінізація.

Вроджені порушення процесу глікозилювання (ВНГ)

У дітей з ВНГ 1а типу (дефіцит фосфоманномутази) епілепсія трапляється рідко, іноді лише у вигляді гострих інсультоподібних епізодів. Однак це частий синдром при ВНГ типу 1. У пацієнтів з іншими підтипами ВНГ типу 1 описані поодинокі випадки нападів. Клінічна картина нападів варіабельна залежно від підгруп. Лікування стандартними протиепілептичними препаратами проводиться залежно від клінічної картини нападів. Діагноз ставиться на підставі ізоелектричного фокусування трансферину, що входить до комплексу обстеження дітей із неуточненою епілепсією та затримкою розумового розвитку.

Вроджені порушення збудливості мозку

Концепція вроджених порушень метаболізму полягає в тому, що ця назва має на увазі порушення потоку речовин через клітинні мембрани. Нейронна збудливість закінчується виникненням мембранного потенціалу, який підтримується енергозалежним іонним насосом (Na-K-АТФаза та К/Сl-транспортер) та модулюється іонним потоком через білкові канали. Вони постійно закриті і відкриваються (і тим самим забезпечують потік іонів через мембрану) у відповідь на дію лігандів (таких як нейротрансмітери) або зміна мембранного потенціалу. Генетичні дефекти іонних каналів можуть бути причиною різних епілептичних синдромів. Так, у деяких випадках, як-от наслідок порушень метаболізму, може розвиватися первинна епілепсія.

Генетичні дефекти альфа-2-субодиниці-Na-K-АТФази 1 - це одна з причин сімейної мігруючої геміплегії у дітей. В обох випадках висока ймовірність виникнення епілепсії. В одній сім'ї намагалися з'ясувати, чи були сімейні спазми ізольованим захворюванням або ж вони йдуть у поєднанні з мігруючою геміплегією. Генетичні дефекти К/Сl-транспортера 3 - одна з причин синдрому Андерманна (хвороба Чарлевокса, або агенезія мозолистого тіла у поєднанні з периферичною нейропатією). При цьому захворюванні також часто розвивається епілепсія.

Лігандні порушення закритих іонних каналів також можуть виявлятися епісиндромом. Генетичні дефекти нейронних рецепторів до нікотинацетилхоліну (альфа-4- або бета-2-субодиниць) - одна з причин аутосомно-домінантної лобової епілепсії. Спадкові дефекти альфа-1-субодиниці ГАМК-А рецептора – одна з причин міоклонічної ювенільної епілепсії. Мутації в ген-коді гамма-2-субодиниці цього рецептора викликають генералізовані епілептичні фебрильні плюс-судоми (ГЕФС +), важку міоклонічну епілепсію новонароджених (ТМЕН) та абсанси у дітей.

Інші вроджені каналопатії також можуть виявлятися епісиндромами. Дефекти у вольтаж-закритих калієвих каналах – одна з причин сімейних неонатальних спазмів. Порушення у вольтаж-закритих хлорних каналах - одна з причин ювенільних абсансів, міоклонічної ювенільної епілепсії та генералізованої епілепсії з нападами grand-mal. Мутації в генах, що кодують різні альфа-субодиниці вольтаж-закритих калієвих каналів мозку, зумовлюють неонатальні інфантильні спазми (тип II альфа-субодиниця), ГЕФС+ та ТМЕН. Оскільки ГЕФС+ та ТМЕН-алельні порушення у двох різних локусах та обидві форми епілепсії можуть зустрічатися у членів однієї сім'ї, ТМЕН вважається найбільш важкою фенотипією у спектрі ГЕФС+-епілепсії.

Висновок

Уроджені порушення метаболізму рідко проявляються епілепсією. Проте епілептичний синдром часто й у інших метаболічних розладів. Яким пацієнтам необхідно скринінгове обстеження і за наявності яких порушень метаболізму? Відповідь на це питання, звичайно ж, не проста. Метаболічні розлади повинні бути запідозрені, якщо епілепсія резистентна до стандартного лікування і є такі симптоми, як затримка розумового розвитку і рухові порушення. Іноді дані обстеження пацієнтів є характерними для певного метаболічного порушення, наприклад, типова МРТ-картина при мітохондріальних порушеннях. Якщо перший напад має місце у дорослому віці пацієнта, спектр метаболічних розладів вужчий порівняно з таким у дітей.

У дітей ті чи інші діагностичні методивикористовуються залежно від віку. У неонатальному періоді всім необхідно призначати піридоксин- або піридоксальфосфат з діагностичною метою, навіть якщо напади обумовлені сепсисом або перинатальною асфіксією. Якщо напади не піддаються лікуванню стандартними протиепілептичними препаратами, потрібне пробне призначення фолієвої кислоти. За наявності вродженої міоклонічної енцефалопатії часто припускають уроджене порушення метаболізму, хоча іноді уточнити його характер не вдається. Додаткові обстеження призначають, якщо виявляються погіршення на ЕЕГ, проведеній перед їдою (ГЛУТ-1-дефіцит), рухові розлади (дефіцит креатину), зміни з боку шкіри та волосся (хвороба Менкеса та дефіцит біотінідази), дисморфологічні симптоми (синдром Зельве інші розлади (мітохондріальні хвороби). Пацієнти з парціальною епілепсією (якщо це не синдром Рамуссена) та резистентним до протиепілептичних препаратів епістатусом повинні пройти обстеження щодо мітохондріальних порушень, особливо деплецію мітохондріальної ДНК, що часто зустрічається при хворобі Альперса. Базові обстеження метаболізму повинні включати такі аналізи, як рівень глюкози в сироватці крові і лікворі, рівень лактату, амонію і амінокислот в крові і лікворі, визначення рівня сечової кислоти.

Діагноз метаболічного порушення у пацієнта з нападами дає можливість правильно підібрати лікування та тим самим покращити стан пацієнта. Часто, незважаючи ні на що, мають призначатись і протиепілептичні препарати. Якщо немає можливості призначити специфічне лікування, призначаються неспецифічні протиепілептичні препарати; при деяких варіантах нападів доцільним є призначення будь-якого з протиепілептичних препаратів, крім вальпроєвої кислоти. Вона не застосовується у випадках мітохондріальних розладів, порушень у циклі сечовини та з обережністю призначається при багатьох інших порушеннях метаболізму. Уточнення діагнозу допомагає як визначитися з тактикою лікування, а й дає можливість розповідати членам сім'ї пацієнта, що є найважливішим у зміні стану пацієнта.

Список літератури

1. Applegarth D.A., Toone J.R. Glycine encephalopathy (nonketotic hyperglycinaemia): review and update // J Inherit Metab Dis, 2004; 27: 417-22.

2. Barkovich AJ, Peck W.W. MR of Zellweger syndrome // AJNR, 1997; 18: 1163-70.

3. Baxter P. Epidemiology of pyridoxine dependent and pyridoxine responsive seizures in the UK // Arch. Dis. Child., 1999; 81: 431-3.

4. Baxter P., Griffiths P., Kelly T., Gardner-Medwin D. Pyridoxine-dependent seizures: демографічні, клінічні, MRI і психометричні особливості, і ефект дози на intelligence quotient // Dev Med Child Neurol., 1996; 38: 998-1006.

5. Berkovic SF, Heron SF, Giordano L. et al. Benign familiar neonatal-infantile seizures: characterization of a new sodium channelopathy // Ann Neurol, 2004; 55: 550-7.

6. Brautigam C., Hyland K., Wevers R. та ін. Clinical and laboratory findings in twins with neonatal epileptic encephalopathy mimicking aromatic L-amino acid decarboxylase deficiency // Neuropediatrics, 2002; 33: 113-7.

7. Brini M., Pinton P., King M.P., Davidson M., Schon E.A., Rizzuto R. Calcium signalling defect in pathogenesis of mitochondrial DNA inherited oxidative phosphorylation deficiency // Nat Med 1999; 5: 951-4.

8. Brockmann K., Wang D., Korenke C.G. та ін. Autosomal dominant glut-1 deficiency syndrome and familiar epilepsy // Ann Neurol, 2001; 50: 476-85.

9. Castro M., Perez-Cerda C., Merinero B. та ін. Скринінг для аденилосуцинативної язики недостатності: клінічні, біохімічні та молекулярні операції в чотирьох пацієнтів // Neuropediatrics, 2002; 33: 186-9.

10. Charlier C., Singh N.A., Ryan S.G. та ін. A pore mutation in a novel KQT-like potassium channel gene in an idiopathic epilepsy family // Nat Genet, 1998; 18: 53-5.

11. Claes L., Ceulemans B., Audenaert D. та ін. De novo SCN1A mutations є major cause of severe myoclonic epilepsy of infancy // Hum Mutat, 2003; 21: 615-21.

12. Claes L., Del Favero J., Ceulemans B., Lagae L., Van Broeckhoven C., De Jonghe P. De novo mutations в шлунково-родовому гені SCN1A спричиняє severo myoclonic epilepsy of infancy // Am J Hum Genet ., 2001; 68: 1322-7.

13. Clayton PT, Surtees RA, DeVile C., Hyland K., Heales S.J. Neonatal epileptic encephalopathy // Lancet, 2003; 361: 1614.

14. Collins J.E., Nicholson N.S., Dalton N., Leonard J.V. Biotinidase deficiency: early neurological presentation // Dev Med Child Neurol 1994; 36: 268-70.

15. Cooper J.D. Прогрес до намірів під впливом neurobiology of Batten disease or neuronal ceroid lipofuscinosis // Curr Opin Neurol, 2003; 16: 121-8.

16. Cormier-Daire V., Dagoneau N., Nabbout R. та ін. Gene for pyridoxine-dependent epilepsy maps to chromosome 5q31 // Am J Hum Genet, 2000; 67: 991-3.

17. Cossette P., Liu L. Brisebois K. et al. Mutation of GABRA1 в autosomal dominant form juvenile myoclonic epilepsy // Nat Genet, 2002; 31: 184-9.

18. Darin N., Oldfors A., Muslemi A.R., Holme E., Tulinius M. Incidence of mitochondrial encephalomyopathies в діти: клінічні особливості і morphological, biochemical, і DNA abnormalities // Ann Neurol, 200 49: 377-83.

19. De Fusco M., Becchetti A., Patrignani A. та ін. The nicotinic receptor beta 2 subunit is mutant в nocturnal frontal lobe epilepsy // Nat Genet, 2000; 26: 275-6.

20. de KoningTJ, Klomp L.W. Serine-deficiency syndromes // Curr Opin Neurol, 2004; 17: 197-204.

21. Dupre N., Howard H.C., Mathieu J. et al. Hereditary motor and sensory neuropathy with agenesis of the corpus callosutn // Ann Neurol., 2003; 54: 9-18.

22. Escayg A., MacDonald B.T., Meisler M.H. та ін. Mutations of SCN1A, що оприлюднює neuronal sodium channel, в дві родини з GEFS+2 // Nat Genet, 2000; 24: 343-5.

23. Ferrari G., Lamantea E., Donati A. та ін. Infantile hepatocerebral syndromes поєднані з mutations в mitochondrial DNA polymerase-gA// Brain, 2005; 128: 723-31.

24. Coutieres F., Aicardi J. Atypical presentations of pyridoxine-dependent seizures: treatable cause of intractable epilepsy in infants // Ann Neurol, 1985; 17: 117-20.

25. Grewal P.K., Hewitt J.E. Glycosylation defects: як новий механізм для muscular dystrophy? //Hum Mol Genet 2003; 1 2: R259-R264.

26. Gropman A. Vigabatrin і нові interventions в succinic semialdehyde dehydrogenase deficiency // Ann Neurol, 2003; 54 (Suppl 6): S66-S72.

27. Grunewald S., Imbach T., Huijben K. та ін. Clinical and biochemical characteristics of congenital disorder of glycosylation type Ic, перша cognized endoplasmic reticulum defect in N-glycan synthesis // Ann Neurol, 2000; 47: 776-81.

28. Hamosh A., Maher JF, Bellus G.A., Rasmussen S.A., Johnston M.V. Long-term use of high-dose benzoate and dextromethorphan for treatment of nonketotic hyperglycinemia // J Pediatr, 1998; 1 32: 709-13.

29. Harkin L.A., Bowser D.N., Dibbens L.M. та ін. Truncation of the GABA(A)-receptor γ2 subunit в родині з загальним епілепсіями з феврилями seizures plus // Am J Hum Genet., 2002; 70: 530-6.

30. Haug K., Warnstedt M., Alekov A.K. та ін. Mutations в CLCN2, що викидають хлоридну кислоту, є соціальними з ідіопатичною загальною епілепсією // Nat Genet, 2003; 33: 527-32.

31. Howard H.C., Mount DB, Rochefort D. et al. The K-CI cotrans-porter KCC3 є mutant в severe peripheral neuropathy поєднані з agenesis of the corpus callosum // Nat Genet, 2002; 32: 384-92.

32. Hunt Jr. A.D., Stokes Jr. J., McCrory W.W., Stroud H.H. Pyridoxine dependency: report of case of intractable convulsions in infant controlled by pyridoxine // Pediatrics, 1954; 13: 140-5.

33. Lizuka T., Sakai F., Kan S., Suzuki N. Slowly progresive spread of stroke-like lesions in MELAS // Neurology, 2003; 61: 1238-44.

34. Lizuka T., Sakai F., Suzuki N. та ін. Neuronal hyperexcitability in stroke-like episodes of MELAS syndrome // Neurology, 2002; 59: 816-24.

35. Item C.B., Stockler-lpsiroglu S., Stromberger C. та ін. Arginine: gly-cine amidinotransferase deficiency: третій inborn error of creatine metabolism in humans // Am J Hum Genet, 2001; 69: 1127-33.

36. Jaeken J. Genetic disorders of gamma-aminobutyric acid, glycine, і serine as causas epilepsy // J Child Neurol, 2002; 17(Suppl 3): 3S84-3S87.

37. Jaeken J. Komrower Lecture. Congenital disorders of glycosylation (CDC): it"s all in it! // J Inherit Metab Dis., 2003; 26: 99-118.

38. Jaeken J., Corbeel L., Casaer P., Carchon H., Eggermont E., Eeckels R. Dipropylacetate (valproate) і глицин metabolism // Lancet 1977; 2: 617.

39. Klepper J., Fischbarg J., Vera J.C., Wang D., De Vivo D.C. GLUT1 -негативність: барбітурати можливі haploinsufficiency in vitro // Pediatr. Res., 1999; 46: 677-83.

40. Kunz W.S. Роль мітохондрії в епілептогенезісі // Curr. Opin. Neurol., 2002; 15: 179-84.

41. Kuo M.F., Wang H.S. Pyridoxal phosphate-responsive epilepsy with resistance to pyridoxine // Pediatr Neurol., 2002; 26: 146-7.

42. MacDermot K., Nelson W., Weinberg J.A., Schulman J.D. Valproate in nonketotic hyperglycinemia // Pediatrics, 1980; 65: 624.

43. Mitchison H.M., Hofmann S.L., Becerra C.H. та ін. Mutations in palmitoyl-protein thioesterase gene (PPT; CLN1) causing juvenile neuronal ceroid lipofuscinosis with granular osmiophilic deposits // Hum Mol Genet, 1998; 7: 291-7.

44. Molinari F., Raas-Rothschild A., Rio M. та ін. Імператорний мітокон-дріал glutamate перевезення в autosomal recessive neonatal myoclonic epilepsy // Am J Hum Genet., 2004; 76: 334-9.

45. Naviaux R.K., Nguyen K.V. POLC mutations associated with Alp-ers" syndrome and mitochondrial DNA depletion // Ann Neurol., 2004; 55: 706-12.

46. ​​Pearl P.L., Gibson K.M., Acosta M.T. та ін. Clinical spectrum of suc-cinic semialdehyde dehydrogenase deficiency // Neurology, 2003; 60: 1413-7.

47. Plecko B., Stockler-lpsiroglu S., Paschke E., Erwa W., Struys E.A., Jakobs C. Піпеціальний хімічний еволюція в plasma і cerebrospinal fluid двох пацієнтів з pyridoxine-dependent epilepsy // Ann Neurol. 48: 121-5.

48. Rahman S., Blok R.B., Dahl H.H. та ін. Leigh syndrome: клінічні features and biochemical and DNA abnormalities // Ann Neurol., 1996; 39: 343-51.

49. Sadleir LG, Connolly MB, Applegarth D. et al. Spasms in children with definite and probable mitochondrial disease // Eur J Neurol., 2004; 11: 103-10.

50. Salbert B.A., Pellock J.M., Wolf B. Characterization seizures associated with biotinidase deficiency // Neurology, 1993; 43: 1351-5.

51. Salomons G.S., van Dooren SJ, Verhoeven N.M. та ін. X-linked creatine-transporter gene (SLC6A8) defect: a new creatine-deficiency syndrome // Am I Hum Genet, 2001; 68: 1497-500.

52. Schulze A., Bachert P., Schlemmer H. та ін. Lack of creatine in muscle and brain in adult with GAMT deficiency // Ann Neurol, 2003; 53: 248-51.

53. Schulze A., Ebinger F., Rating D., Mayatepek E. Improving treatment of guanidinoacetate methyltransferase deficiency: reduction of guanidinoacetic acid in fluids arginine restriction and ornithine supplementation // Mol Genet 74: 413-9.

54. Seidner G., Alvarez M.G., Yeh J.l. та ін. GLUT-1 недостатній syndrome спричинений haploinsufficiency of blood-brain barrier hexose carrier // Nat Genet, 1998; 18: 188-91.

55. Sfaello I., Castelnau P., Blanc N., Ogier H., Evrard P., Arzimanoglou A. Infantile spasms and Menkes disease // Epileptic Disord, 2000; 2: 227-30.

56. Singh N.A., Charlier C., Stauffer D. та ін. A novel potassium channel gene, KCNQ2, is mutated in inherited epilepsy of new-borns // Nat. Genet., 1998; 18: 25-9.

57. Singh R., Andermann E., Whitehouse W.P. та ін. Severe myoclonic epilepsy of infancy: extended spectrum of GEFS+? // Epilepsia, 2001; 42: 837-44.

58. So N., Berkovic S., Andermann F., Kuzniecky R., Cendron D., Quesney L.F. Myoclonus epilepsy and ragged-red fibres (MERRF). 2. Electrophysiological studies and comparison with other progressive myoclonus epilepsies // Brain, 1989; 112: 1261-76.

59. Steinlein O.K., Mulley J.C., Propping P. et al. A missense mutation в neuronal nicotinic acetylcholine receptor alpha 4 subunit is asocied with autosomal dominant nocturnal frontal lobe epilepsy // Nat Genet 1995; 11:201-3.

60. Stockier S., Isbrandt D., Hanefeld F., Schmidt B., von Fig. 58: 914-22.

61. Swoboda KJ, Kanavakis E., Xaidara A. et al. Додаткова hemiplegia childhood or familiar hemiplegic migraine? A novel ATP1A2 mutation // Ann Neurol, 2004; 55: 884-7.

62. Takahashi Y., Suzuki Y., Kumazaki K. та ін. Epilepsy в peroxisomal. Diseases // Epilepsia, 1997; 38: 182-8.

63. Tharp B.R. Unique EEC pattern (comb-like rhythm) в neonatal maple syrup urine disease // Pediatr. Neurol., 1992; 8: 65-8.

64. Thomson A.M. Glycine є coagonist at NMDA receptor/channel complex // Prog Neurobiol., 1990; 35: 53-74.

65. Torres O.A., Miller V.S., Buist N.M., Hyland K. Folinic acid-responsive neonatal seizures // J. Child Neurol, 1999; 14: 529-32.

66. Van den Berghe G., Vincent M.F., Jaeken J. Inborn errors of purine nucleotide cycle: adenylosuccinase deficiency // J. Inherit Metab Dis., 1997; 20: 193-202.

67. Van Kuilenburg AB, Vreken P., Abeling N.G. та ін. Genotype і phenotype в пацієнтів з диhydropyrimidine dehydrogenase deficiency // Hum Genet., 1999; 104: 1-9.

68. Vanmolkot K.R., Kors E.E., Hottenga J.J. та ін. Nove mutations в the Na+, K+-ATPase pump gene ATP1A2 поєднана з медичною hemiplegic migraine і benign господарської infantile convulsions // Ann Neurol., 2003; 54: 360-6.

69. Von Moers A., Brockmann K., Wang D. та ін. EEC features of glut-1 deficiency syndrome // Epilepsia, 2002; 43: 941-5.

70. Wallace R.H., Marini C., Petrou S. e al. MutantGABA(A) receptor γ2-subunit in childhood absence epilepsy and febrile seizures // Nat Genet 2001; 28: 49-52.

71. Wolf N.l., Smeitink J.A. Mitochondrial disorders: proposal for consensus diagnostic criteria in infants and children // Neurology, 2002; 59: 1402-5.

72. Yanling Y., Qiang G., Zhixiang Z., Chunlan M., Lide W., Xiru W. Clinical investigation of 228 пацієнтів з phenylketonúria в mainland China // Southeast Asian J TropMed Public Health, 1999; 30 (Suppl 2): ​​58-60.

73. Zschocke J., Ruiter JP, Brand J. et al. Прогресивний infantil neuro-дегенерації пов'язаний з 2-methyl-3-hydroxybutyryl-CoA dehydrogenase deficiency: novel novel error of branched-chain fatty acid and isoleucine metabolism // Pediatr. Res., 2000; 48: 852-5.

74. Zupanc M.L., Legros B. Progressive myoclonic epilepsy // Cerebellum, 2004; 3: 156-71.

Білки є тими хімічними сполуками, діяльність яких веде до формування нормальних ознак здорового організму. Припинення синтезу того чи іншого білка або зміна його структури веде до формування патологічних ознак та розвитку хвороб. Назвемо кілька захворювань, зумовлених порушенням структури чи інтенсивності синтезу білків.

1. 
   Класична гемофілія обумовлена ​​відсутністю в плазмі одного з білків, що беруть участь у згортанні крові; у хворих людей спостерігається підвищена кровоточивість
2. 
   Серповидноклітинна анемія обумовлена ​​зміною первинної структури гемоглобіну: у хворих людей еритроцити мають серповидну форму, число еритроцитів зменшено внаслідок прискореного процесу їхнього руйнування; гемоглобін зв'язує та переносить меншу, ніж у нормі, кількість кисню.
3. 
   Гігантизм обумовлений підвищеною кількістю гормону росту; хворі мають надмірно високе зростання.
4. 
   Дальтонізм обумовлений відсутністю пігменту колб сітківки, що бере участь у формуванні сприйняття кольору; Дальтоніки не розрізняють деякі кольори.
5. 
   Діабет пов'язаний з так званою недостатністю гормону інсуліну, яка може бути обумовлена ​​різними причинами: зменшенням кількості або зміною будови інсуліну, що виділяється, зменшенням кількості або зміною структури рецептора інсуліну. У хворих людей спостерігається підвищена кількістьглюкози в крові та розвиваються супутні цьому патологічні ознаки.
6. 
   Злоякісна холестеринемія обумовлена ​​відсутністю цитоплазматичній мембраніклітин нормального рецепторного білка, що впізнає транспортний білок, що переносить молекули холестерину; в організмі хворих потрібний клітинам холестерин не проникає у клітини, а великих кількостях накопичується у крові, відкладається у стінці кровоносних судин, що веде до їх звуження та швидкому розвиткугіпертонії у ранньому віці.

Прогресуюча ксеродерма зумовлена ​​порушенням роботи ферментів, які в нормі здійснюють відновлення в клітинах шкіри ділянок ДНК, що ушкоджуються УФ-променями; хворі що неспроможні перебувати світла, оскільки у умовах вони виникають численні шкірні виразки і запалення.

8. Муковісцидоз обумовлений зміною первинної структури білка, що формує у зовнішній плазматичній мембрані канал для іонів СГ; у хворих у повітроносних шляхах накопичується велика кількістьслизу, що призводить до розвитку захворювань органів дихання.

2. Протеоміка

ХХ століття, що минуло, характеризувалося виникненням і бурхливим розвитком наукових дисциплін, які розчленовували біологічне явище на складові його компоненти і прагнули пояснити явища життя через опис властивостей молекул, насамперед біополімерів, що входять до складу живих організмів. Цими науками були біохімія, біофізика, молекулярна біологія, молекулярна генетика, вірусологія, біологія, біоорганічна хімія. В даний час розвиваються наукові напрями, які намагаються, виходячи з властивостей складових, дати цілісну картину всього біологічного явища. Для цієї нової, інтегративної стратегії пізнання життя потрібний величезний обсяг додаткової інформації. Науки нового століття – геноміка, протеоміка та біоінформатика вже почали постачати для неї вихідний матеріал.

Геноміка біологічна дисципліна, що вивчає структуру та механізм

функціонування геному в живих системах Геном- Сукупність всіх генів і міжгенних ділянок будь-якого організму. Структурна геноміка вивчає будову генів та міжгенних ділянок, що грають велике значення у регуляції активності генів. Функціональна геноміка вивчає функції генів, функції їх білкових продуктів. Предметом вивчення порівняльної геноміки є геном різних організмів, порівняння яких дозволить зрозуміти механізми еволюції організмів, невідомі функції генів. Геноміка виникла на початку 90-х років XX століття разом із проектом "Геном людини". Завдання цього проекту полягало в тому, щоб визначити послідовність усіх нуклеотидів у геномі людини з точністю до 0,01%. До кінця 1999 року повністю розкрито будову геному багатьох десятків видів бактерій, дріжджів, круглого хробака, дрозофіли, рослини арабідопсису. 2003 року розшифрований геном людини. Геном людини містить близько 30 тисяч білок-кодуючих генів. Тільки для 42% їх відома їх молекулярна функція. Виявилося, що з дефектами генів та хромосом пов'язано лише 2% усіх спадкових захворювань; 98% захворювань пов'язані із порушенням регуляції нормального гена. Гени виявляють свою активність у синтезованих білках, що виконують у клітині та організмі різні функції.

У кожній конкретній клітині у певний момент часу функціонує певний набір білків. протеом. Протеоміка- наука, що вивчає сукупність білків у клітинах за різних фізіологічних станахй у різні періоди розвитку, а як і функції цих білків. Між геномікою і протеомікою є суттєва різниця - геном стабільний для даного виду, тоді як протеом індивідуальний не тільки для різних клітин одного організму, але і для однієї клітини в залежності від її стану (поділ, спокій, диференціювання тощо). Безліч протеомів, властиве багатоклітинним організмам, створює велику складність їх вивчення. Поки що навіть невідома точна кількість білків у людському організмі. За деякими оцінками, їх сотні тисяч; лише кілька тисяч білків вже виділено, ще менша їх частина докладно вивчена. Ідентифікація та опис білків - це надзвичайно складний технічний процес, що вимагає комбінації біологічних та комп'ютерних методів аналізу. Однак розроблювані в Останніми рокамиметоди виявлення продуктів активності генів – молекул іРНК та білків – дозволяють сподіватися на швидкий прогрес у цій галузі. Вже зараз створені методи, що дозволяють одночасно виявляти сотні клітинних білків одночасно і порівнювати білкові набори в різних клітинахта тканинах у нормі та при різних патологіях. Одним з таких методів є використання біологічних чіпів,що дозволяють виявляти в об'єкті, що вивчається, відразу тисячі різних речовин: нуклеїнових кислот та білків. Відкриваються великі можливості практичної медицини: маючи протеомну карту, докладний атлас всього комплексу білків, лікарі нарешті отримають довгоочікувану можливість лікувати саме захворювання, а чи не симптоми.

Геноміка та протеоміка оперує з такими величезними масивами інформації, що виникла гостра потребав біоінформатиці- науці, яка збирає, сортує, описує, аналізує та переробляє нову інформаціюпро гени та білки. Використовуючи математичні методита обчислювальну техніку, вчені будують генні мережі, моделюють біохімічні та інші клітинні процеси. Через 10-15 років геноміка та протеоміка досягнуть такого рівня, що стане можливим вивчати метаболом- Комплексну схему взаємодій всіх білків у живій клітині. Експерименти на клітинах та організмі будуть замінені на досліди з комп'ютерними моделями. З'явиться можливість створення та застосування індивідуальних лікарських засобів, розробки індивідуальних профілактичних заходів. Особливо сильний вплив нові знання вплинуть на біологію розвитку. Чи стане можливим отримувати цілісне і водночас досить деталізоване уявлення про індивідуальні клітини, починаючи від яйцеклітини та сперматозоїда і аж до диференційованих клітин. Це дозволить вперше на кількісній основі стежити за взаємодією індивідуальних клітин на різних стадіяхембріогенезу, що завжди було заповітною мрією вчених, які вивчають біологію розвитку. Відкриваються нові горизонти у вирішенні таких проблем як канцерогенез та старіння. Досягнення геноміки, протеоміки та біоінформатики вплинуть на теорію еволюції та систематику організмів.
3. Білкова інженерія
Фізичні та хімічні властивості природних білків часто не задовольняють умов, у яких ці білки будуть використовуватися людиною. Потрібна зміна його первинної структури, яка забезпечить формування білка з іншою, ніж раніше, просторовою структурою та новими фізико-хімічними властивостями, що дозволяють і в інших умовах виконувати властиві природному білкуфункції. Конструювання білків займається білкова інженерія.Для отримання зміненого білка використовують методи комбінаторної хіміїта здійснюють спрямований мутагенез- внесення специфічних змін до кодуючих послідовностей ДНК, що призводять до певних змін в амінокислотних послідовностях. Для ефективного конструювання білка із заданими властивостями необхідно знати закономірності формування просторової структури білка, від якої залежить його фізико-хімічні властивостіта функції, тобто необхідно знати як первинна структура білка, кожен його амінокислотний залишок впливає на властивості та функції білка. На жаль, більшість білків невідома третинна структура, який завжди буває відомо, яку саме амінокислоту чи послідовність амінокислот потрібно змінити, щоб отримати білок з потрібними властивостями. Вже зараз вчені з допомогою комп'ютерного аналізу можуть прогнозувати властивості багатьох білків, з послідовності їх амінокислотних залишків. Подібний аналіз спростить процедуру створення потрібних білків. Поки що для того, щоб отримати змінений білок з потрібними властивостями, йдуть переважно іншим шляхом: отримують кілька мутантних генів і знаходять той білковий продуктодного з них, який має потрібні властивості.

Для спрямованого мутагенезу використовують різні експериментальні підходи. Отримавши змінений ген, його вбудовують у генетичну конструкцію та вводять її в прокаріотичні або еукаріотичні клітини, що здійснюють синтез білка, що кодується цією генетичною конструкцією. Потенційні можливості білкової інженеріїполягають у наступному.

1. 
   Змінивши міцність зв'язування речовини, що перетворюється, - субстрату - з ферментом, можна підвищити загальну каталітичну ефективність ферментативної реакції.
2. 
   Підвищивши стабільність білка в широкому діапазоні температур та кислотності середовища, можна використовувати його в умовах, за яких вихідний білок денатурує та втрачає свою активність.
3. 
   Створивши білки, здатні функціонувати безводних розчинниках, можна здійснювати каталітичні реакції в нефізіологічних умовах.

4.Змінивши каталітичний центр ферменту, можна підвищити його специфічність та зменшити кількість небажаних побічних реакцій

5. Підвищивши стійкість білка до ферментів, що його розщеплюють, можна спростити процедуру його очищення.

б.Змінивши білок таким чином, щоб він міг функціонувати без звичайного для нього неамінокислотного компонента (вітаміну, атома металу тощо), можна використовувати його у деяких безперервних технологічних процесах.

7.Змінивши структуру регуляторних ділянок ферменту, можна зменшити ступінь його гальмування продуктом ферментативної реакції за типом негативного зворотного зв'язку і тим самим збільшити вихід продукту.

8. Можна створити гібридний білок, що володіє функціями двох і більше білків. 9. Можна створити гібридний білок, одна з ділянок якого полегшує вихід гібридного білка з клітини, що культивується, або вилучення його з суміші.

Познайомимося із деякими досягнення генної інженерії білків.

1. Замінивши кілька амінокислотних залишків лізоциму бактеріофага Т4 на цистеїн отримано фермент з великою кількістю дисульфідних зв'язків, завдяки чому цей фермент зберіг свою активність за більш високої температури.

2. Заміна залишку цистеїну на залишок серину в молекулі р-інтерферону людини, що синтезується кишковою паличкою, запобігала утворенню міжмолекулярних комплексів, при якому приблизно в 10 разів зменшувалася противірусна активність цього лікарського засобу.

3. Заміна залишку треоніну в положенні 51 на залишок проліну в молекулі ферменту тирозил-тРНК-синтетази підвищило каталітичну активність цього ферменту в десятки разів: він став швидше приєднувати тирозин до тРНК, що переносить цю амінокислоту рибосому в ході трансляції.

4.Субтилізини - багаті на серин ферменти, що розщеплюють білки. Вони секретуються багатьма бактеріями та широко використовуються людиною для біодеградації. Вони міцно пов'язують атоми кальцію, що підвищують їхню стабільність. Однак у промислових процесах присутні хімічні сполуки, які зв'язують кальцій, після чого субтилізини втрачають свою активність. Змінивши ген, вчені видалили з ферменту амінокислоти, що беруть участь у зв'язуванні кальцію, та замінили одну амінокислоту на іншу з метою підвищення стабільності субтилізину. Змінений фермент виявився стабільним та функціонально активним в умовах, близьких до промислових.

5. Була показана можливість створення ферменту, що функціонує за типом рестриктаз, що розщеплюють ДНК у строго визначених місцях. Вчені створили гібридний білок, один фрагмент якого впізнавав певну послідовністьнуклеотидних залишків у молекулі ДНК, а інший розщеплював ДНК у цій ділянці.

6.Активатор тканинного плазміногену – фермент, який використовують у клініці для розчинення згустків крові. На жаль, він швидко виводиться із системи кровообігу та його доводиться вводити повторно або у великих дозах, що призводить до побічних ефектів. Внісши три спрямовані мутації в ген цього ферменту, отримали довгоживучий фермент, що володіє підвищеною спорідненістю до фібрину, що руйнується, і з такою ж фібринолітичною активністю, як у вихідного ферменту.

7.Зробивши заміну однієї амінокислоти в молекулі інсуліну, вчені домоглися того, що при підшкірному введенні цього гормону хворим, що страждають на діабет, зміна концентрації цього гормону в крові була близько до фізіологічного, що виникає після прийому їжі.

8. Існує три класи інтерферонів, які мають противірусну та протиракову активність, але виявляють різну специфічність. Заманливо було створити гібридний інтерферон, що має властивості інтерферонів трьох типів. Були створені гібридні гени, що включають фрагменти природних генів інтерферонів декількох типів. Частина цих генів, будучи вбудованими в бактеріальні клітини, забезпечували синтез гібридних інтерферонів із більшою, ніж у батьківських молекул, протираковою активністю.

9.Природний гормон росту людини пов'язується не тільки з рецептором цього гормону, але і з рецептором іншого гормону – пролактину. Для того, щоб уникнути небажаних побічних ефектівУ процесі лікування вчені вирішили усунути можливість приєднання гормону росту до пролактинового рецептора. Вони досягли цього, замінивши деякі амінокислоти в первинній структурі гормону росту за допомогою генетичної інженерії.

10. Розробляючи засоби проти ВІЛ-інфекції, вчені отримали гібридний білок, один фрагмент якого забезпечував специфічне зв'язування цього білка тільки з ураженими вірусом лімфоцитами, інший фрагмент здійснював проникнення гібридного білка всередину ураженої клітини, а ще один фрагмент порушував синтез білка в ураженій клітині призводило до її загибелі.

Таким чином, ми переконалися в тому, що, змінюючи специфічні ділянки білкової молекули, можна надавати нові властивості білкам, що вже існують, і створювати унікальні ферменти.

Білки є основним мішеннюдля лікарських засобів. Наразі відомо близько 500 мішеней для дії ліків. У найближчі роки їх кількість зросте до 10 000, що дозволить створити нові, ефективніші та безпечні ліки. Останнім часом розробляються принципово нові підходи пошуку лікарських засобів: як мішені розглядаються не поодинокі білки, а їх комплекси, білок-білкові взаємодії та фолдинг білків.