→ Врождённая эритропоэтическая порфирия кошек

Краткая характеристика

Врождённая эритропоэтическая порфирия (congenital erythropoietic porphyria, CEP) — редкое наследственное заболевание из группы порфирий, обусловленное дефицитом фермента уропорфириноген-III-синтазы (URO-синтазы), участвующего в биосинтезе гема. Заболевание описано у человека, крупного рогатого скота, свиней и кошек. У кошек CEP характеризуется эритродонтией (коричневатое окрашивание зубов, флюоресцирующее розовым под ультрафиолетовым светом), красно-коричневым окрашиванием мочи, фотосенсибилизацией и гемолитической анемией. CEP наследуется по аутосомно-рецессивному типу, что отличает её от острой интермиттирующей порфирии (AIP) кошек, наследуемой аутосомно-доминантно и имеющей сходную клиническую картину, но иной биохимический профиль.

Этиология

Врожденная эритропоэтическая порфирия у кошек вызвана глубоким дефицитом активности уропорфириноген-III-синтазы (URO-синтазы, EC 4.2.1.75) — фермента, катализирующего превращение гидроксиметилбилана (HMB) в уропорфириноген III в цепи биосинтеза гема. Генетическая основа заболевания у кошек установлена Clavero и соавт. (2010) при исследовании единственного генетически подтверждённого случая CEP у домашней короткошёрстной кошки (пробанд — кастрированный самец 10 лет из штата Висконсин, США). Секвенирование гена UROS выявило две гомозиготные миссенс-мутации: c.140C>T (p.S47F) в экзоне 3 и c.331G>A (p.G111S) в экзоне 6. Обе мутации отсутствовали в выборке из 100 нормальных аллелей домашних короткошёрстных кошек, что исключает их принадлежность к распространённым полиморфизмам.

Исследования экспрессии рекомбинантных ферментов показали, что изолированная мутация p.S47F не снижает удельную активность фермента (100% от дикого типа), однако уменьшает его термостабильность приблизительно на 50%. Мутация p.G111S снижает активность до ~60% от дикого типа и вызывает выраженную термолабильность. При сочетании обеих мутаций (p.S47F/G111S) активность фермента падает до ~20% от нормы, а выход очищенного белка при экспрессии составляет лишь ~2% от дикого типа, что указывает на нарушение фолдинга и/или повышенную внутриклеточную деградацию мутантного белка. Молекулярное моделирование подтвердило синергическое взаимодействие двух аминокислотных замен, приводящее к структурной дестабилизации фермента. Таким образом, именно сочетание двух редких мутаций в гомозиготном состоянии (предположительно вследствие близкородственного скрещивания) обусловило развитие CEP у описанного пробанда.

Важно отметить, что ранее у кошек с фенотипом «коричневых зубов» ошибочно диагностировали CEP, однако Clavero и соавт. (2010) показали, что кошки с аутосомно-доминантным наследованием и эритродонтией в действительности страдают острой интермиттирующей порфирией (AIP), вызванной мутациями гена гидроксиметилбилансинтазы (HMB-синтазы).

Эпизоотология

Врождённая эритропоэтическая порфирия у кошек — чрезвычайно редкое заболевание. По данным OMIA (Online Mendelian Inheritance in Animals), на сегодняшний день описан лишь один генетически подтверждённый случай CEP у кошки (Clavero и соавт., 2010). Ранее Giddens и соавт. (1975) описали клинический случай CEP у кошки с тяжёлой анемией и поражением почек, однако молекулярно-генетическое подтверждение в том исследовании не проводилось, и не исключено, что описанный случай мог относиться к AIP.

Ранее сообщалось о нескольких случаях «врождённой порфирии» у кошек (Tobias, 1964; Glenn и соавт., 1968; Glenn, 1970), однако ретроспективный анализ показывает, что по крайней мере часть из них, особенно с аутосомно-доминантным наследованием, представляла собой острые интермиттирующие порфирии. Дифференциальная диагностика CEP и AIP стала возможной только после внедрения молекулярно-генетических и биохимических методов исследования. Заболевание описано у домашней короткошёрстной кошки. Породной или географической предрасположенности не установлено ввиду единичности подтверждённых случаев. Наследование — аутосомно-рецессивное; гетерозиготные носители клинически здоровы. Риск возникновения новых случаев связан с близкородственным скрещиванием.

Патогенез и клиническая картина

В норме URO-синтаза превращает гидроксиметилбилан в уропорфириноген III — ключевой предшественник гема. При дефиците фермента накопившийся HMB неферментативно циклизуется в уропорфириноген I, который затем под действием уропорфириногендекарбоксилазы превращается в копропорфириноген I. Изомеры I ряда (уропорфириноген I и копропорфириноген I) окисляются до соответствующих порфиринов — уропорфирина I (URO I) и копропорфирина I (COPRO I), которые накапливаются в эритроидных предшественниках и эритроцитах костного мозга.

Разрушение насыщенных порфиринами эритроцитов приводит к высвобождению URO I и COPRO I в циркуляцию с последующим отложением в коже, костях, зубах и других тканях, а также к экскреции с мочой и калом. Порфирины являются фотокаталитическими соединениями: под воздействием солнечного света (длинноволнового ультрафиолета) в коже запускается свободнорадикальная реакция, вызывающая повреждение тканей, образование везикул, пузырей и рубцевание. Отложение порфиринов в дентине и костной ткани придаёт зубам (особенно молочным) и костям характерное красновато-коричневое окрашивание — эритродонтию. Накопление порфиринов в эритроидных клетках-предшественниках вызывает их повреждение и внутрикостномозговой гемолиз, приводящий к хронической гемолитической анемии.

У генетически подтверждённого пробанда (Clavero и соавт., 2010) клиническая картина ограничивалась коричневатым окрашиванием зубов с розовой флюоресценцией под ультрафиолетовым светом и тёмно-красным окрашиванием мочи. Общий анализ крови не выявил существенных отклонений, за исключением лёгкого нормобластоза, базофильной зернистости и полихромазии. Другие рутинные лабораторные показатели находились в пределах нормы. Вместе с тем Giddens и соавт. (1975) описали случай CEP у кошки с тяжёлой гемолитической анемией (нормохромной, с макроцитами, микроцитами и выраженной базофильной зернистостью), поражением почек и спленомегалией, что указывает на вариабельность клинических проявлений.

Ключевые клинические признаки врождённой эритропоэтической порфирии у кошек:

• эритродонтия — коричневатое окрашивание зубов с розовой флюоресценцией под ультрафиолетовым светом (патогномоничный признак, общий для CEP и AIP);
• порфиринурия — тёмно-красное или янтарное окрашивание мочи, не связанное с гематурией или гемоглобинурией;
• фотосенсибилизация — гиперемия, везикулы, поверхностный некроз непигментированных участков кожи при экспозиции на солнце; у кошек, содержащихся в помещении, может отсутствовать;
• гемолитическая анемия — нормохромная, с признаками регенерации (полихромазия, нормобластоз, базофильная зернистость); при хроническом течении возможна спленомегалия;
• отложение порфиринов в костях — красновато-коричневое окрашивание костной ткани.

Диагностика

Диагноз «врождённая эритропоэтическая порфирия» у кошек устанавливается на основании комплекса клинических, биохимических и молекулярно-генетических данных. Принципиально важна дифференциальная диагностика CEP и острой интермиттирующей порфирии (AIP), поскольку клиническая картина (эритродонтия, порфиринурия) при этих заболеваниях идентична.

Биохимическая диагностика является ключевым этапом. У кошек с CEP активность URO-синтазы в эритроцитах составляет менее 1% от среднего значения дикого типа, тогда как активность HMB-синтазы остаётся нормальной или повышенной. У кошек с AIP, напротив, активность HMB-синтазы снижена примерно наполовину, а активность URO-синтазы нормальна или повышена.

Анализ порфиринов и их предшественников в моче, плазме и эритроцитах методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с флюоресцентным детектированием позволяет выявить характерный профиль:

• При CEP: уровни аминолевулиновой кислоты (ALA) и порфобилиногена (PBG) в моче в норме или снижены; содержание URO I в моче повышено в ~2 650 раз, в плазме — в ~10 700 раз по сравнению с диким типом; содержание COPRO I также многократно повышено. Доля изомеров III ряда (URO III + COPRO III) в эритроцитах составляет менее 1% от суммы изомеров I + III.
• При AIP: уровень PBG в моче повышен в 3–13 раз; доля изомеров III ряда в эритроцитах достигает 65%, в моче — 31%.

Молекулярно-генетическая диагностика — секвенирование гена UROS для выявления мутаций c.140C>T и c.331G>A, а также гена HMB-синтазы для исключения AIP. В настоящее время коммерческие генетические тесты на CEP (вариант 1) доступны через ряд лабораторий.

Дополнительные методы: общий анализ крови (признаки гемолитической анемии), осмотр зубов под ультрафиолетовой лампой (лампа Вуда) для выявления розовой флюоресценции, общий анализ мочи (исключение гематурии и гемоглобинурии как причин тёмного окрашивания).

Лечение

Специфического этиотропного лечения врождённой эритропоэтической порфирии у кошек не разработано. Терапевтические подходы носят симптоматический и превентивный характер:

• Защита от солнечного света — минимизация экспозиции на прямом солнце, особенно для непигментированных участков кожи. Содержание исключительно в помещении позволяет предотвратить развитие фотосенсибилизационных поражений.
• Поддержание гемопоэза — при развитии тяжёлой гемолитической анемии может потребоваться гемотрансфузионная терапия.
• Исключение из разведения — поражённые кошки и гетерозиготные носители не должны использоваться в племенной работе.

У человека при тяжёлых формах CEP применяется трансплантация гемопоэтических стволовых клеток, а также ведутся разработки генотерапевтических подходов с использованием лентивирусных векторов для доставки функциональной копии гена UROS. Теоретически данные подходы могут быть экстраполированы на кошек, однако на практике они не применяются ввиду крайней редкости заболевания и отсутствия соответствующих клинических исследований.

Ранее описанный случай CEP с тяжёлой анемией и почечной недостаточностью (Giddens и соавт., 1975) закончился эвтаназией, что подчёркивает потенциальную тяжесть заболевания, однако у генетически подтверждённого пробанда (Clavero и соавт., 2010) клиническая картина была относительно мягкой, без признаков анемии или системных нарушений на момент обследования в возрасте 10 лет.

Профилактика

Поскольку врождённая эритропоэтическая порфирия наследуется по аутосомно-рецессивному типу, основным методом профилактики является недопущение близкородственного скрещивания и генетическое тестирование производителей. Учитывая, что заболевание чрезвычайно редко и описано лишь в единичных случаях, рутинный скрининг всей популяции домашних кошек нецелесообразен. Однако при выявлении случая CEP или AIP (эритродонтия + порфиринурия) необходимо:

провести полное биохимическое и молекулярно-генетическое обследование для точной дифференциации CEP и AIP, поскольку эти заболевания имеют разный тип наследования (аутосомно-рецессивный и аутосомно-доминантный соответственно) и, следовательно, разные стратегии племенного контроля;

исключить из разведения поражённое животное и его родителей (предположительно гетерозиготных носителей при CEP);

рекомендовать тестирование сибсов и других потенциальных носителей мутаций гена UROS.

Заключение

Врождённая эритропоэтическая порфирия у кошек — чрезвычайно редкое наследственное нарушение биосинтеза гема, обусловленное синергическим взаимодействием двух миссенс-мутаций гена UROS. Заболевание представляет интерес не только как клинический феномен в ветеринарной медицине, но и как естественная животная модель CEP человека, потенциально пригодная для доклинических исследований методов генной и клеточной терапии. Ключевое значение для практикующего ветеринарного врача имеет дифференциальная диагностика CEP и острой интермиттирующей порфирии, поскольку внешние клинические проявления этих двух заболеваний идентичны, а генетический прогноз и стратегия племенного контроля принципиально различаются. При выявлении кошки с эритродонтией и порфиринурией необходимо проведение комплексного биохимического и молекулярно-генетического обследования.