Церебральная фолатная недостаточность при расстройствах аутистического спектра

Эта статья сопровождает историю Эвана Кархаф – ребенка с диагнозом аутизм, который провел много лет без медицинского диагноза и вообще без какого-либо объяснения своего состояния. Здесь мы рассмотрим научные принципы, лежащие в основе нарушения нейроразвития, которое, в конце концов, обнаружили у Эвана. Оно называется церебральная фолатная недостаточность (ЦФН). Как вы узнаете из описания его болезни в этой статье, у Эвана наблюдался ряд нетипичных особенностей, что запутало некоторых лечащих его врачей. История Эвана – яркий пример семьи, которая не захотела сдаваться, а ЦФН – яркий пример заболевания, считавшимся редким, но которое все чаще и чаще распознается у многих детей с аутизмом.

Фолиевая кислота (витамин В9, также известен как фолат) водорастворимый витамин В, совершенно необходимый для многих физиологических систем организма. Фолат получил свое имя от латинского слова folium, что означает «лист». Оно подчеркивает, что главным природным источником этого витамина являются листовые овощи. Однако в современном западном питании главный источник фолатов – это витаминизированная еда.

Фолиевая кислота это неактивная, окисленная форма фолатных соединений. В нашем организме главная активная форма фолатов присутствует в виде 5-метилтетрагидрофолат (5-MTHF). Фолиевая кислота преобразуется в дигидрофолат (DHF), а затем в тетрагидрофолат (THF) с помощью фермента дигидрофолатредуктазы (DHFR). Эта реакция (5) требует ниацин (витамин В3) и может быть замедлена некоторыми лекарствами. THF преобразуется в 5,10-methylen-THF, и затем уже в 5-MTHF с помощью другого фермента – метилентетрагидрофолат редуктазы (MTHFR). Далее, 5-MTHF опять превращается в THF с помощью фермента methionine synthetase, зависящего от наличия В12. В этой реакции (2) 5-MTHF отдает метильную группу гомоцистеину, в результате чего образуется метионин и регенерируется THF.

Фолаты важны для постоянного синтеза пуриновой и пиримидиновой нуклеиновых кислот - это молекулы, из которых производятся ДНК и РНК. ДНК хранит генетический код и должен копироваться при делении и воспроизведении клетки. Таким образом, фолаты крайне важны во время воспроизведения клеток, особенно до рождения ребенка, при формировании зародыша и плода. Очень важны фолаты и в раннем возрасте, когда клетки быстро растут.

Фолатный цикл взаимодействует с циклом метионина, а также с производством тетрагидробиоптерина (BH4). Недостаток фолатов может привести к нарушениям этих процессов. Цикл метионина необходим для метиляции ДНК – процессу, важному для контроля экспрессии генов. BH4 необходим для производства окиси азота, вещества критичного для регуляции кровотока и для производства нейротрансмиттеров, включая дофамин, серотонин и норэпинефрин (норадреналин, предшественник адреналина). При производстве этих нейротрансмиттеров и окиси азота тетрагидробиоптерин (BH4) преобразуется в дигидроптерин (BH2). Для рециркуляции BH2 назад в BH4 вновь необходимо преобразование 5-MTHF в THF.

Ряд нарушений связывают с фолатной недостаточностью. Например, поскольку клетки крови должны постоянно восполняться, недостаток фолатов обычно ведет к анемии недостаточности красных кровяных клеток (эритроцитов). Нехватка фолатов во время беременности ведет к дефектам нервной трубки плода, таким как расщелина позвоночника (spina bifida).

Десять лет назад Ramaekers с коллегами описал новое нарушение нейроразвития, названное «церебральная фолатная недостаточность». Они описали 5 пациентов, которые развивались нормально до первых 4-6 месяцев жизни. В течение второй половины первого года жизни, у этих пациентов наблюдался регресс в развитии и нарастание неврологической симптоматики, включая раздражительность, задержку психомоторного развития, атаксию, дискинезию, пирамидные нарушения, зрительные нарушения, эпилепсию. Также у пациентов наблюдалась приобретенная микроцефалия.

При этом было обнаружено, что уровень 5-MTHF нормален в сыворотке и эритроцитах, но снижен в спинномозговой жидкости. Это нарушение назвали ЦФН – Церебральная Фолатная Недостаточность, чтобы подчеркнуть нехватку фолатов именно в центрально-нервной системе (ЦНС).

Чтобы понять природу ЦФН, нужно понять, что ЦНС – это защищенная область организма. Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) строго регулирует поступление веществ в ЦНС. Чтобы проникнуть в ЦНС через ГЭБ, активной форме фолатов 5-MTHF нужна помощь одного из двух специализированных переносчиков/транспортеров. Основной транспортер использует специализированный фолатный рецептор, который так и называется фолатный рецептор 1 (FR1). 5-MTHF связывается с FR1, и вместе они пересекают ГЭБ. На базолатеральной стороне клетки 5-MTHF высвобождается в ЦНС, а FR1 возвращается назад за очередным 5-MTHF. Этот процесс переноса требует энергии в форме механизма, зависимого от аденозина-5-трифосфата (АТФ). Второй транспортер фолатов через гематоэнцефалический барьер – восстановленные транспортеры фолатов (RFC - reduced folate carrier). RFC в меньшей степени притягивает 5MTHF, однако в большей степени притягивает 5-formyltetrahydrofolate, известный также как фолиниевая кислота, или лейковорин. Также, RFC отвечает за доставку 5-MTHF в нейроны, когда она уже попала в ЦНС.

Если концентрация фолатов в крови достаточно высока, они могут проникнуть через ГЭБ и без транспортеров.

Группа Ramaekers проверила ген, кодирующий FR1, чтобы понять, не генетическая ли мутация отвечает за нарушение переноса 5MTHF в ЦНС. Но они не смогли обнаружить какие-либо мутации. В 2004-м году Ramaekers и Blau расширили группу исследования до 20-ти пациентов, и вновь ни у одного из них не было мутации в FR1. Однако при этом, ученые обнаружили не функционирующие рецепторы FR1 в спинномозговой жидкости пациентов, что подвело их к гипотезе о наличии определенного типа молекулы предположительно аутоантитела, которое может необратимо связываться с протеином FR1, нарушая его функцию связывания фолатов. В 2005-м Ramaekers с коллегами обнаружил блокирующие аутоантитела против FR1 в сыворотке 25-ти из 28-ми детей с ЦФН. Эти аутоантитела не были обнаружены в контрольной группе детей такого же возраста.

В 2006-м году в одном докладе ЦФН была связана с болезнью митохондрий у ребенка с неполной формой синдрома КеарнсСэера. Дальнейшие отчеты и исследования ряда случаев подтвердили связь между ЦФН и митохондриальными нарушениями и включили сюда недостаточность комплекса I, болезнь Альперса и гиперфункцию комплекса IV, наряду с другими многочисленными митохондриальными нарушениями как у детей, так и у взрослых. В большинстве этих случаев аутоантитела к FR1 обнаружены не были. Это вызвало предположения, что недостаток доступной АТФ, как результат дисфункции митохондрий, привел к нарушению доставки 5-MTHF в ЦНС.

Семь из 20-ти детей, представленных во второй группе исследований, описывающих ЦФН, имели расстройства аутистического спектра. У пятерых из 28-ми пациентов с FR1 аутоантителами (из первой группы исследований) был низкофункциональный аутизм с неврологическими проявлениями. Дальнейшие исследования обнаружили еще большее количество случаев ЦФН у детей с идиопатическим аутизмом («идиопатический» означает «неясной причины, неясного происхождения»). Суммарно, эти данные позволяют предположить, что ранний низкофункциональный аутизм с неврологическими расстройствами характерен для детей, имеющих одновременно аутизм и ЦФН. Интересно, что при синдроме Ретта, который включают в группу расстройств аутистического спектра, тоже были обнаружены низкие уровни 5MTHF в спинномозговой жидкости.

Только у немногих детей с ЦФН были найдены аутоантитела к FR1. И поскольку лишь у некоторых детей с аутизмом и синдромом Ретта, о которых сообщалось в этих докладах, были FR1 аутоантитела, было предположено, что существуют другие факторы, помимо FR1 аутоантител, которые могут приводить к ЦФН у таких детей. Хотя еще не изучено, но уже можно предположить, что у многих детей с ЦФН и идиопатическим аутизмом или синдромом Ретта, у которых нет аутоантител к FR1, может быть болезнь митохондрий. Действительно, как уже было замечено выше, болезнь митохондрий часто связана с ЦФН, а распространенность болезни митохондрий среди детей с идиопатическим аутизмом значительно выше, чем в общей популяции. Как минимум, один ряд исследований связал болезнь митохондрий и регрессивный тип аутизма у детей с ЦФН. Интересно, что и синдром Ретта также связывают с митохондриальными нарушениями. В меньшей степени, у детей с идиопатическим аутизмом может также обнаруживаться дисфункция митохондрий, которая необязательно полностью соответствовала бы всем критериям болезни митохондрий. Таким образом, возможно, что дисфункция митохондрий вносит свой вклад в развитие ЦФН у детей с идиопатическим аутизмом.

Ниже приводится список проявлений, симптомов и состояний, которые могут быть связаны с ЦФН. Необходимо учитывать возможность ЦФН у детей с синдромом Ретта или болезнью митохондрий, вне зависимости от наличия или отсутствия при этом аутичных черт. Комбинация неврологических симптомов из данного списка, если они не объяснены другим неврологическим состоянием, также должна предполагать ЦФН. Поскольку ЦФН может быть представлена атипичными признаками, нужно всегда подозревать это нарушение у детей с необъяснимыми неврологическими симптомами.

Во второй таблице перечислены меры по диагностике ЦФН. Как видно оттуда, для начала важно исключить системные дефициты фолатов или кобаламина (витамина В12), которые могут дать похожую с ЦФН картину болезни. Далее, важно проверить наличие FR1 аутоантител. Если аутоантитела, связывающие рецепторы FR1, обнаружены, важно обследовать другие органы, использующие FR1 для усвоения фолатов, чтобы убедиться, что эти антитела – не результат более широкого аутоиммунного процесса. Здесь надо отметить, что связь между аутоантителами FR1 и уровнем 5-MTHF в спинномозговой жидкости – нелинейная. Есть люди с аутоантителами FR1, имеющие при этом нормальный уровень 5-MTHF в спинномозговой жидкости. Если аутоантитела FR1 не обнаружены, возможно ЦФН – лишь вторичное нарушение в результате митохондриального нарушения. Поэтому, если несмотря на отсутствие FR1, все еще подозревается наличие ЦФН, рекомендуется провести обследование на митохондриальные нарушения, используя установленные принципы. Если обнаружены FR1 или диагностировано митохондриальное нарушение, для подтверждения диагноза ЦФН нужна люмбарная пункция. Всестороннее обследование должно включать в себя и замер уровней биоптерина, поскольку для производства этого кофактора необходимы фолаты. Как уже было замечено ранее, недостаток тетрагидробиоптерина (BH4) может привести к сокращению производства моноаминовых нейротрансмиттеров. Интересно, что аномалии метаболитов моноаминовых нейротрансмиттеров обнаруживались при ЦФН, и они могут улучшаться при лечении фолиниевой кислотой. Поэтому во время люмбарной пункции надо измерить и метаболиты нейротрансмиттеров в спинномозговой жидкости. И, наконец, поскольку воспалительные состояния характерны для ЦФН, важно измерить неоптерин в спинномозговой жидкости – показатель воспаления и индекс IgG - показатель производства антител. К сожалению, люмбарная пункция – инвазивная процедура, для ее проведения нужен специалист со значительным опытом. Во многих случаях родители не захотят подвергать своего ребенка такой инвазивной процедуре, в других случаях в медицинском учреждении может просто не оказаться опытного персонала. В этих обстоятельствах, разумнее прибегнуть к пробному лечению фолиниевой кислотой или 5-MTHF и внимательно наблюдать за изменениями в поведении и/или в понимании, а также за побочными эффектами.

Методика лечения ЦФН приведена в таблице 3. Основным лечением является фолиниевая кислота. Эта терапия показала свою безопасность и эффективность в нормализации уровня 5MTHF в спинномозговой жидкости детей с аутизмом и ЦФН. Получены данные, что лечение фолиниевой кислотой привело к полному контролю эпилепсии, а также демиелинизации гипоталамуса, базальных ганглий и белого вещества у ребенка с недостаточностью комплекса I (один из вариантов болезни митохондрий). У других детей были исправлены нарушения нейротрансмиттеров, получены улучшения во внимании, моторике, вербализации, и в социальном взаимодействии.

Обычные дозы фолиниевой кислоты варьируются от 0,5-1 мг/на кг в день, разделенных на две дозы с максимумом в 50 мг/день. Однако, в некоторых случаях использовались высокие дозы до 4 мг/кг/день. Поэтому некоторым детям могут понадобиться более высокие дозы фолиниевой кислоты (чем 0,5-1 мг/кг/день). Как уже указывалась ранее, фолиниевая кислота проходит в ЦНС с помощью второго фолатного переносчика, известного как восстановленный переносчик фолатов (RFC). После прохождения в ЦНС, фолиниевая кислота может участвовать в реакциях, использующих тетрагидрофолат (THF). При этом процессе фолиниевая кислота преобразуется в 5-MTHF, после чего происходит обратная рециркуляция 5-MTHF в THF, и для этого необходим кобаламин (витамин В12). Таким образом, необходим достаточный уровень доступного кобаламина при лечении фолиниевой кислотой. Поскольку фолиевая кислота может соперничать за место на рецепторе FR1, разумнее в это время исключить прием добавок с фолиевой кислотой.

Интересно, что фолатные рецепторы дают перекрестную реакцию с фолатными рецепторами, содержащимися в женском, коровьем и козьем молоке. В 2008-м году Ремакерс и коллеги продемонстрировали, что безмолочная диета значительно снижает уровень аутоантител к рецепторам FR1 и наоборот – возврат к молочным продуктам значительно повышает уровень аутоантител к FR1. Более того, у некоторых детей с аутизмом отмечены значительные или частичные улучшения во внимании, коммуникации и стереотипиях при переходе на БК диету. Таким образом, получены неопровержимые доказательства, которые подтверждают как сообщения родителей об улучшениях их детей с аутизмом на безказеиновой (безмолочной) диете, так и исследования об иммунной активации ЖКТ у детей с аутизмом.

Важно понимать, что в реальности возможно гораздо большее разнообразие симптомов, связанных с ЦФН. Ведь дети без неврологической симптоматики или эпи-приступов редко подвергаются люмбарной пункции в поисках ЦФН. Особенно это справедливо в случаях аутизма, где не существует единого мнения о медицинской основе этого заболевания. Возможно, что гораздо больше, чем сейчас известно, детей с СДВ страдают от ЦФН состояния, которое хорошо лечится. Как показывает данная статья, Эван – яркий пример недораспознавания ЦФН. Так, хотя классическим симптомом ЦФН является микроцефалия, но в исследованиях у детей с СДВ и ЦФН микроцефалии не было.

У Эвана, на самом деле, была макроцефалия в результате врожденной вентрикуломегалии (состояния, при котором увеличены желудочки головного мозга). Могло ли это быть проявлением наличия у его матери аутоантител к FR1? Хотя вентрикуломегалия – это не дефект нервной трубки (у Эвана этого дефекта нет), но она может быть связана с дефектами нервной трубки. Дефицит инсулиноподобного фактора роста (ИФР-1) у Эвана поднимает новые вопросы, в том числе, как этот дефицит соотносится с ЦФН. Ответа на этот и многие другие вопросы мы пока не знаем. Но поиски продолжаются.