Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,006

CYTOGENETIC AND MOLECULAR-CYTOGENETIC STUDIES OF CHILDREN WITH AUTISM ASSOCIATED WITH MENTAL RETARDATION AND THEIR MOTHERS

Kravets V.S. 1, 2, 3 Vorsanova S.G. 1, 2, 3 Yurov I.Yu. 1, 2, 4 Demidova I.A. 1, 2, 3 Kurinnaya O.S. 1, 2, 3 Gordeeva M.L. 1 Yurov Yu.B. 1, 2, 3
1 Russian National Research Medical University named after N.I. Pirogov, Separated Structural Unit “Clinical Research Institute of Pediatrics”, Ministry of Health of Russian Federation
2 Mental Health Research Center, Russian Academy of Medical Sciences
3 Moscow State University of Psychology and Education
4 Department of Medical Genetics, Russian Medical Academy of Postgraduate Education
Autism is one of the most common psychiatric disorders in children, the incidence of which varies from 1:80 to 1:150. Commonly (in about 70%), autism is comorbid with mental retardation. Here, the results of studies of children with idiopathic autism and their mothers are summarized. Using cytogenetic techniques, fluorescence hybridization in situ(FISH) and comparative genomic hybridization (CGH) 204 children with idiopathic autism and mental retardation as well as their 96 mothers were studied. As a result, the role of chromosomal anomalies including mosaicism and polymorphism of heterochromatic chromosomalregions is shown. According to own and literary data, the authors provide hypotheses of pathogenetic mechanisms and etiology of autism spectrum disorders.
autism
mental retardation
karyotyping
fluorescent hybridization in situ (FISH)
comparative genome hybridization
chromosomal variants

Аутистические расстройства занимают видное место в обширном спектре нарушений познавательной активности, что ведёт к регрессу и распаду личности, десоциализации, инвалидизации и снижению интеллекта. Частота аутизма значительно варьирует как в разных странах, так и по оценкам разных авторов; она составляет от 5 до 90 на 10 000 детского населения; приводятся данные о частоте 1:250 и даже 1:80 [2, 6]. Часто (до 70%) аутизм сопровождается умственной отсталостью [1, 2, 6, 13].

Современные цитогенетические и молекулярно-цитогенетические исследования, направленные на идентификацию хромосомных и геномных аномалий среди детей с аутизмом, позволяют выявлять те или иные численные и структурные аномалии хромосом, а также картировать гены психических болезней [2-5, 8]. Методы молекулярной цитогенетики (флюоресцентная гибридизация insitu- FISH и сравнительная геномная гибридизация – CGH в её различных вариациях) позволяют проводить анализ структуры и числа хромосом с высоким уровнем разрешения в различных типах клеток. Данные исследований свидетельствуют о том, что различные аномалии хромосом и нестабильность генома могут наблюдаться при многих психических заболеваниях, в том числе и при аутизме [1, 4, 5, 7, 12-13]. Некоторыми группами исследователей неоднократно выдвигалась гипотеза о наследуемости части случаев аутизма либо наследуемости предрасположенности к нему, особенно по материнской линии [1, 3]. Цель настоящей работы – провести комплексное цитогенетическое и молекулярно-цитогенетическое исследование детей с аутизмом в сочетании с умственной отсталостью и их матерей.

Материалы и методы

Для исследований использовались следующие методы: стандартное цитогенетическое исследование (кариотип) [1, 3, 12, 13], флюоресцентная гибридизация insitu(FISH)[3, 13], сравнительная геномная гибридизация (CGH) [3, 9, 10].В работе исследовались группы детей с аутизмом и умственной отсталостью, а также группа их матери. Были обследованы 3 группы: группа 1 — 204 ребёнка с идиопатическим аутизмом и умственной отсталостью, средний возраст 6,3 г; максимальный – 18 лет, минимальный – 1 год. Среди этих детей было 170 мальчиков и 34 девочки. Соотношение полов составило (М:Ж) 5:1;группа 2 — Для изучения хромосомного мозаицизма у детей с аутизмом и умственной отсталостью исследования проводились в группе из 116 детей (все мальчики), средний возраст 6,5 лет, максимальный – 16 лет, минимальный – 2 года 7 месяцев; группа3 — 96 матерей детей с аутизмом и умственной отсталостью. Средний возраст в момент рождения ребёнка с аутизмом 27,4 года (от 17 до 45 лет).

Результаты и обсуждение

В результате всех проведённых исследований были получены следующие данные:

1) В группе 1 стандартным кариотипированием обнаружены 17 случаев патологии из 204, что составило 8,3% (рис.1) от общего числа пациентов. Кроме того, методами FISH и CGH выявлено 5 случаев патологии. Общая частота аномалий составила 11,3%. На рисунке 2 показан примерисследования методом HR CGH, проведённого у мальчика 6-ти лет с аутизмом и выраженной умственной отсталостью. У этого ребёнка обнаруженамикродупликация хромосомы 22. Исследование гетерохроматиновых околоцентромерных районов в этой группе выявило хромосомные варианты у 110 пациентов из 204, что составило 53,9% (рис. 3).

Рис. 1. Удельный вес хромосомной патологии, обнаруженной цитогенетическими методами, в группе детей с аутизмом (n=204)

Рис. 2. Исследование методом HR CGH (микродупликация хромосомы 22), проведённое у мальчика 6-ти лет с аутизмом и выраженной умственной отсталостью

Рис. 3.Удельный вес вариантов хромосом в группе детей с аутизмом (группа 1)

2) при исследовании хромосомного мозаицизма в группе из 116 мальчиков (группа 2) с нормальным кариотипом с помощью метода FISH (рис. 4.) мозаичная анеуплоидия выше фонового уровня [1, 13] обнаружена у 19 (16,4%) из 116 детей, причём мозаичный мозаицизмнаблюдался не только по половым хромосомам (гоносомам), но и по некоторым аутосомам. На рисунке 4 представлен случай мозаицизма с кариотипом 47,ХХУ/46,ХУ у мальчика 6-ти лет идиопатическим аутизмом.

Рис.4. Флюоресцентная гибридизацияinsitu (FISH) с центромерными ДНК зондами на хромосомы X и Y у мальчика 6-ти лет с идиопатическим аутизмом (в одной интерфазной клетке видны две хромосомы Х и одна У, в другой – по одной хромосоме Х и У)

3) в группе матерей детей с аутизмом хромосомные аномалии обнаружены у 16 матерей (16,6% случаев), а гетерохроматиновые варианты в 64,6% случаев (рис.5).

Рис. 5. Удельный вес хромосомных аномалий, вариантов и их сочетания у матерей детей с аутизмом

На основании полученных данных исследований 3-х групп можно сделать следующие заключения:

1) Частота хромосомных аномалий в когорте детей с аутизмом составила 11,3%. Частота хромосомных вариантов в виде гетероморфизма гетерохроматиновых участков хромосом в когорте детей, страдающих аутизмом, составляет 53,4% (группа 1).

2) Мозаичные формы хромосомной патологии в виде хромосомного мозаицизма в группе мальчиков с идиопатическим аутизмом, выявляемые при применении современных молекулярно-цитогенетических технологий (FISH), составляла 16,4% (группа 2).

3) В группе матерей детей с аутизмом обнаружена высокая частота хромосомных аномалий (16,6%) в виде мозаичных форм численных аномалий хромосомы Х, в том числе в виде мозаичных форм синдрома Шерешевского-Тернера, трисомии хромосомы Х, дополнительных маркерных хромосом – дериватов хромосомы Х и хромосомная нестабильность, что указывает на высокую частоту генетической предрасположенности к заболеваниям в семьях с детей с аутизмом;

Обнаружена высокая частота хромосомных вариантов у матерей детей с аутистизмом, составляющая 64,6% (группа 3).

На основании полученных данных можно предложить гипотезу о связи вариаций гетерохроматиновых участков генома с аутистическими расстройствами. Вклад хромосомных аномалий, хромосомного мозаицизма (в виде мозаичной анеуплоидии) и вариантов хромосом в этиологию аутизма очевиден. Применение современных высокоинформативных молекулярно-цитогенетических методов необходимо для эффективного выявления хромосомных (геномных) аномалий в группе детей с аутизмом.

Таким образом, результаты исследования детей с аутистическими расстройствами и их матерей показывают, что всестороннее изучение такой сложной, многофакторной патологии, как расстройства аутистического спектра, с помощью современных цитогенетических и молекулярно-цитогенетических методов (FISH, CGH и др.) позволяет выявлять аномалии генома, в том числе и субмикроскопические, служащие причиной развития аутизма, а также в подобных исследованиях можно выявлять гены-кандидаты аутизма.

Исследование выполнено за счет гранта Российского Научного Фонда (проект №14-15-00411).