Болезнь Альцгеймера представляет собой одно из наиболее частых нейродегенеративных заболеваний человека и ведущую причину деменции в современном обществе [Rocca W. et al., 1991; Schellenberg G., 1995]. Ее распространенность у лиц старше 65 лет составляет около 3% и неуклонно повышается в более пожилых возрастных группах [Katzman R., 1976]. Заболевание характеризуется прогрессирующим ослабоумливающим процессом, центральное место в развитии которого занимают нарушения памяти, являющиеся наиболее ранним и типичным проявлением болезни. Спустя несколько лет от начала болезни закономерно присоединяются расстройства праксиса, речи, счета, письма, ориентировки и узнавания, у больных могут отмечаться острые психотические эпизоды, эпилептические припадки, разнообразные экстрапирамидные симптомы. В конечном счете развивается глубокая тотальная деменция с распадом личности, тотальная афазия, общее физическое истощение. Средняя продолжительность заболевания составляет около 10 лет. На секции выявляется диффузная атрофия мозга, с большей выраженостью изменений в теменных и затылочных областях. Нри микроскопическом исследовании обнаруживаются два основных гистологических признака болезни Альцгеймера: 1) амилоидные (сенильные) бляшки в паренхиме мозга, главным компонентом которых являются фибриллярные агрегаты гидрофобного пептида (3-амилоида (А[3), состоящего из 39- 43 аминокислот; 2) нейрофибриллярные клубки, представляющие собой спаянные попарно скрученные фи- ламенты измененных нейронов, легко выявляемые при импрегнации серебром [McKee A. et al., 1991]. Характерно также выпадение нейронов, глиоз, наличие единичных телец Леви. Отмеченные изменения наиболее выражены в коре больших полушарий и гиппокампе.
Большинство случаев болезни Альцгеймера имеют мультифакториальную природу и являются спорадическими. В то же время многочисленные популяци опные исследования показали, что 25-40% случаев болезни Альцгеймера могут быть семейными, т.е. в семье пробанда имеется, как минимум, еще один больной с чтим заболеванием [Van Broeckhoven С., 1995]. Важная роль генетических факторов в развитии болезни Альц- I сймера подтверждается высокой конкордантностыо по болезни среди монозиготных близнецов [Breitner J. et al.,
1993]. Анализ большого числа семей с болезнью Альц-

1. сймера позволил установить бимодальное распределение значений возраста дебюта симптомов, причем условной границей между ранними и поздними семейны- М и случаями болезни принято считать возраст 58 лет [Van Broeckhoven С., 1995]. В ранних случаях семейной бо- 'ызни Альцгеймера заболевание обычно наследуется как аутосомно-доминантный признак, связанный с повреждением одного основного гена. Поздние же семейные случаи болезни Альцгеймера являются гетерогенными;

¦ нице всего в этих случаях имеется полигенно обусловленная предрасположенность к болезни Альцгеймера,

2. ри которой накопление повторных случаев болезни среди родственников связано с действием комплекса гене- 1 нческих и средовых факторов, общих для членов данной семьи. По некоторым оценкам, наследственные мо- иогенные формы составляют в целом около 5- 10% случаев болезни Альцгеймера [Van Broeckhoven С., 1995; Whitehouse Р.. 1997], и именно им посвящен данный раз- чел монографии. Механизмы генетической предраспо- иоженности и соответствующие методы ДНК-анализа мри ненаследственных формах болезни Альцгеймера подробно разбираются в главе 4, посвященной мульти- фа кториальным заболеваниям нервной системы.

На сегодняшний день идентифицированы 3 гена, м v I ации которых приводят к развитию наследственных (аутосомио-доминантных) форм болезни Альцгеймера с р.шним началом симптомов. Один из них - ген белка- предшественника (3-амилоида, локализованный на хромосоме 21 q21 и обозначаемый аббревиатурой АРР (от англ. Amyloid Precursor Protein) [Kang J. et al., 1987; St George-Hyslop P.H. et al., 1987; Goate A. et al., 1991]. Ген состоит из 19 экзонов, причем аминокислотная последовательность (3-амилоида (А(3) кодируется частью экзонов 16 и 17; данная аминокислотная последовательность расположена в карбоксильной части белка АРР [Kang J. et al., 1987; Yoshikai S. et a]., 1990]. В норме белок АРР подвергается протеолизу под воздействием а-, (3- и у-секретаз; два последних протеолитических пути приводят к высвобождению интактных молекул А(3, что само по себе не сопровождается развитием болезни [Schellenberg G., 1995; Van Broeckhoven С., 1995]. Все восемь известных патогенных толковых мутаций АРР расположены в 16-м и 17-м экзонах гена и ведут к нарушению (3- и у-секретазного процессинга белкового продукта АРР, результатом чего является гиперсекреция пептида А(3 или преимущественная секреция более длинных, склонных к быстрой фибриллярной агрегации форм А(3 [Cai X. et al., 1993; Jarrett J. et al., 1993]. В обоих случаях высвобождаемый пептид А(3 приобретает амилоидогенные свойства-процесс, лежащий в основе формирования сенильных бляшек в паренхиме мозга. Интересно отметить, что мутация Glu693Gln в 17-м экзоне гена АРР приводит к развитию другого заболевания с близким патогенезом - так называемого наследственного церебрального кровоизлияния голландского типа, обусловленного изменением стенок церебральных сосудов вследствие отложения в них амилоидных депозитов [LevyE. et al., 1990]. Более того, оба АРР-ассоциирован- ных заболевания (деменция альцгеймеровского типа и церебральное кровоизлияние) могут наблюдаться у различных родственников в одной и той же родословной - как это описано в семье с мутацией Gly692Ala в 17-м
Зкзоне гена АРР [Hendriks L. et al., 1992]. В целом, мутации в гене АРР представляют собой большую редкость: во всем мире они выявлены лишь в 20 семьях и, по приблизительным оценкам, обусловливают не более 5% всех случаев семейной болезни Альцгеймера с ранним началом симптомов [Van Broeckhoven С., 1995; Blacker D., Tanzi R., 1998].
Два других гена, обусловливающие основную часть случаев ранне-семейной болезни Альцгеймера и расположенные на хромосомах 14q24.3 и lq31-42, были клонированы в 1995 году [Sherrington R. etal., 1995; Levy- Uahad E. et al., 1995; Rogaev E. et al., 1995]. Эти гены являются высокогомологичными и кодируют родственные мембранные белки - пресенилины (соответственно, пресенилин-1 и лресенилин-2). В мозге дресенили- пы экспрессируются преимущественно в нейронах и локализованы в эндоплазматическом ретикулуме тел нейронов и их дендритов [Cook D. et al., 1996; Kovacs D. et al., 1996]. Предполагается, что одна из функций пре- сенилинов может быть связана с регуляцией внутриклеточного транспорта мембранных белков, в том числе белка-предшественника [5-амилоида (АРР) [Hutton М.,
I lardy J., 1997; Sisodia S. et al., 1999]. Мутации в генах прееенилинов сопровождаются гиперпродукцией амилоидогенных форм пептида А[3, формирующих сенильные оляшки [Scheuner D. et al., 1996; Citron M. et al., 1997]. Этот феномен обусловлен, наиболее вероятно, активизацией у-секретазного протеолиза АРР в условиях «задержки» данного белка в эндоплазматическом ретикулуме [Hutton М., Hardy J., 1997]. Другой возможный механизм патогенного эффекта мутантных пресенили- I юв может заключаться в индуцировании апоптоза (про- I раммируемой клеточной гибели) вследствие нарушенной регуляции кальциевого гомеостаза в эндоплазматическом ретикулуме и активизации свободнорадикальных реакций [Mattson М., 1997; Blacker D., Tanzi R., 1998]. В этом случае выявляемое нарушение процессинга АРР в клетках, экспрессирующих мутантные пресенилины, носит вторичный характер по отношению к реализуемому «апоптотическому каскаду». В целом, чуть более половины всех семейных случаев болезни Альцгеймера с ранним началом обусловлены мутациями в генах пресе- нилинов; при этом основная часть случаев связана с пре- сенилином-1 (около 100 описанных семей, gt;50 толковых миссенс-мутаций), тогда как повреждения гена пре- сенилина-2 встречаются весьма редко (лишь 3 описанных мутации) [Blacker D., Tanzi R., 1998; Campion D. et al., 1999]. Следует подчеркнуть, что 70% всех известных мутаций в генах пресенилинов являются уникальными (т.е. каждая из них была выявлена лишь в какой- то одной семье).
Большинство мутаций в генах АРР и пресенилинов характеризуются полной пенетрантностью к концу 6-го десятилетия жизни и неизбежно приводят к манифестации болезни при условии достижения носителем мутации соответствующего возраста. Анализ клиникогенетических корреляций показал отсутствие,каких-либо существенных различий между фенотипами отдельных молекулярных форм болезни Альцгеймера, за исключением возрастных рамок появления первых симптомов болезни. При повреждении гена АРР заболевание манифестирует в возрасте 39-67 лет (чаще всего от 40 до 50 лет), несколько более позднее начало болезни наблюдается у больных с мутациями в гене пресенилина-2 (в среднем от 50 до 65 лет), тогда как в случае мутаций в гене пресенилина-1 заболевание носит наиболее агрессивный и ранний характер (начало болезни от 24 до 56 лет) [Blacker D., Tanzi R., 1998; Campion D. et al., 1999; Lovestone S., 1999]. Некоторые мутации в гене пресенилина-1 могут в единичных случаях вызывать развитие
т ипичного фенотипа болезни Альцгеймера, характеризующегося сочетанием ранней деменции с нижним спастическим парапарезом [Campion D. et al., 1999].
В значительном числе семей с ранней болезнью Альцгеймера мутации в генах АРР и пресенилинов были исключены [Rogaev Е. et al., 1995], что свидетельствует

0. Дальнейшей генетической гетерогенности ранней формы заболевания.

Прямая ДНК-диагностика болезни Альцгеймера представляет собой непростую задачу, что связано с генетической гетерогенностью, сравнительно большими

1. размерами изучаемых генов и отсутствием в них мажорных мутаций. Опыт такой диагностики в мире имеется

1. ишь в сравнительно небольшом числе хорошо оснащен- ных лабораторий, специализирующихся на молекулярно-генетическом анализе данного заболевания. Принимая во внимание, что аутосомно-доминантные формы болезни Альцгеймера характеризуются чаще всего ран-
2. км началом заболевания, с практической точки зрения мутационный скрининг целесообразно ограничивать | емьями, в которых хотя бы у части родственников сим- п гомы болезни манифестировали до 60 лет [Campion D. cl al., 1999; Lovestone S., 1999]. Правильному выбору I спа, подлежащего исследованию, может способствовать предварительное установление сцепления болезни с одним из Известных локусов на хромосомах lq, 14q или ’ I q. Если такой анализ сцепления невозможен ввиду небольшого размера обследуемых семей, мутационный ппализ генов проводится в следующей последовательности: пресенилин-1, АРР, пресенилин-2 (в соответствии с частотой встречаемости мутаций в данных генах) |( ampion D. et al., 1999]. Поиск мутаций в пресенили- ппх проводится как на геномной ДНК (SSCP-анализ + прямое секвснирование отдельных экзонов), так и на I ДНК из лимфоцитов крови, которая амплифицируется в виде полного набора перекрывающихся фрагментов и подвергается тотальному секвенированию [Alzheimer’s Disease Collaborative Group, 1995; Campion D. et ah, 1999]. Для ДНК-диагностики мутаций в гене АРР обычно избирательно секвенируются 16-й и 17-й экзоны гена, кодирующие структуру основного патогеннного продукта белка АРР - пептида А(3. При исключении мутаций в исследованных областях всех указанных генов некоторые авторы рекомендую! также секвенировать экзоны 7, 8 и 18 гена АРР, соответствующие функционально значимым участкам АРР-белка [Campion D. et al., 1999]. По данным разных авторов, изучавших различные популяции и выборки больных с ранними аутосомно-до- минантными случаями болезни Альцгеймера, общая частота выявления мутаций в генах АРР и пресенилинов варьирует от 18% до 100% [Plutton М., Hardy J., 1997; Cruts М. et al., 1998; Campion D. et al., 1999]. Поскольку даже в семьях с подтвержденным сцеплением секвени- рование может не выявлять нарушений нуйтеотидного состава кодирующей части гена (это возможно при локализации мутаций в интронах, промоторной области и др.), в таких семьях доступным методом молекулярной диагностики может служить косвенная ДНК-диагностика с использованием маркеров мутантного хромосомного локуса.