Наследуемые патологии функционирования ионных каналов

1.

Государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Тюменский государственный медицинский университет»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
НАСЛЕДУЕМЫЕ ПАТОЛОГИИ
ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИОННЫХ
КАНАЛОВ
Выполнила: Захарова Анастасия,
Студентка 211 группы
Тюмень, 2021

2.

Цели и задачи
Цель:
рассмотреть
наследуемые
патологии ионных каналов.
.

3.

Введение
В последнее десятилетие описан ряд заболеваний,
возникновение которых обусловлено мутациями в генах
белковых субъединиц натриевых, калиевых, кальциевых и
хлорных ионных каналов. Эта группа заболеваний получила
название болезни ионных каналов (БИК). Наибольшее
количество нозологических форм представлено
наследственными болезнями нервной системы с
аутосомно-доминантным типом наследования, при
которых нарушаются механизмы проницаемости и
возбудимости клеточных мембран мышечного волокна или
нейронов. Нарушение функционирования ионных каналов в
мембране мышечного волокна приводит к появлению
клинических симптомов периодического паралича и
миотоний, а патология этих каналов в мембране нервных
клеток обусловливает появление различных вариантов
наследственных эпилепсии.

4.

Ионные каналы
Все вольтаж-зависимые ионные каналы имеют эволюционное родство и
сходную структуру. Они состоят из шести трансмембранных сегментов,
связанных экстрацеллюлярной и интрацеллюлярной петлями и
формирующих один домен. Четвертый трансмембранный сегмент
каждого домена содержит несколько положительно заряженных
аминокислот, которые чувствительны к градиенту напряжения на
мембране.
Другой критический регион представлен
погруженной в мембрану экстрацеллюлярной
петлей между пятым и шестым сегментом.
Согласованное действие этих петель всех
четырех доменов формирует пору ионного
канала. Аминокислоты этих петель
детерминируют селективное проникновение
через канал только определенных ионов. В
калиевых каналах присутствует один такой
домен, а в кальциевых и натриевых каналах
четыре домена формируют одну асубъединицу.

5.

Мышечные каналопатии. Этиология и
патофизиология
• Группа разнородных заболеваний нервной и мышечной ткани,
связанных с нарушением процесса генерации аксоном потенциалов
действия или блокадой ионных каналов (натриевых, калиевых или
кальциевых) вследствие их дефектов; проявляются периодическим
параличом и/или миотонией.
• Крайне редко патология ионных каналов может быть вызвана ядом
(чаще всего ядом рыб).
• Некоторые из этих заболеваний - следствие аутоиммунного
повреждения при участии антител или сочетанного воздействия
антител и системы комплемента; в результате происходит либо
разрушение канала, либо преходящее нарушение
электропроводности.
• Некоторые типы патологии нервно-мышечной передачи ошибочно
считаются следствием демиелинизации или разрушения мышцы, в
действительности же они возникают в результате обратимого
нарушения функции ионного канала.

6.

Мышечные каналопатии. Этиология и
патофизиология
• Хлорные каналы: врожденная миотония (болезнь
Томсена).
• Натриевые каналы: периодический
гиперкалиемический паралич, врожденная
парамиотония.
• Кальциевые каналы: периодический
гипокалиемический паралич. (Благодаря нарушению
реполяризации саркоплазматического ретикулума во
время эпизодов незначительной гипокалиемии
возникает мышечная слабость. - Приступы заболевания
провоцируются высокоуглеводным питанием и/или
значительной физической нагрузкой сразу после сна.)

7.

Механизм нарушения работы ионных каналов
Клетки мышечной ткани: Подобно нейронам, они проводят
электрические сигналы, запускаемые раскрытием натриевых
каналов и завершаемые исходом из клеток ионов калия.
Известно множество генных мутаций, которые увеличивают
проницаемость клеточных мембран для ионов натрия — в
натриевых каналах образуется натуральная «протечка», клетки
чрезмерно насыщаются положительными ионами и надолго
задерживаются в фазе возбуждения, что приводит к мышечной
слабости и судорогам. Некоторые мутации вызывают
противоположный эффект: мышечные волокна время от времени
теряют способность возбуждаться, и это приводит к параличам.
Носителям таких генных аномалий противопоказаны изюм,
курага и другие продукты, богатые калием, поскольку они
способствуют обострениям. Слишком высокий уровень калия в
крови приводит к мышечной слабости и у людей с нормальной
наследственностью.

8.

Механизм нарушения работы ионных каналов
Поломки трансмембранных каналов, по которым
диффундируют эти ионы, могут вызвать целый ряд
патологий. Среди них и врожденная миотония, которую в
1876 году описал немецкий врач Август Томсен,
страдавший ею с раннего детства. При этом заболевании
мышцы конечностей, туловища и лица долго пребывают в
сокращенном состоянии и чрезвычайно медленно
расслабляются. От этого возникают судороги, интенсивность
которых зависит от степени стресса. Эти же симптомы
характерны и для миотонии Беккера, только они
проявляются в более тяжелой форме. В конце прошлого века
было доказано, что эти патологии возникают из-за дефицита
нормально функционирующих каналов хлора. Такой дефицит
обусловлен мутациями гена CLCN1, определяющего
структуру одного из хлорных каналов скелетных мышц.

9.

Патологии натриевых каналов
Впервые это было показано Фонтейном в 1990 году:
оказалось, что периодический гиперкалиемический
паралич коррелирует с неправильным
функционированием натриевых каналов. Наиболее
изучена группа заболеваний, обусловленных
нарушением функционирования именно натриевых
каналов. Помимо гиперкалиемического
периодического паралича, она включает несколько
нозологических форм: врожденную парамиотонию
Эйленбурга, ацетазол-зависимую миотонию и
врожденную миастению. Для всех заболеваний этой
группы характерен приступообразный характер
течения.

10.

Периодический гиперкалиемический
паралич
Заболевание впервые описано И. Гамсторпом в 1956 г. Его этиологическим
фактором являются мутации, нарушающие функционирование гена
SCN4A. Ген на хромосоме 17q23.1-q.25.3 и кодирует белок а-субъединицы
натриевого канала. Основной тип мутаций — точковые однонуклеотидные
замены, обусловливающие аномалии во 2-ом и 4-ом доменах белка.
Патогенетический механизм заболевания заключается в инактивации
натриевых каналов скелетных мышц, в результате чего ионы натрия
продолжают просачиваться внутрь мышечного волокна.

11.

Периодический гиперкалиемический
паралич
Первые признаки заболевания возникают в возрасте от 5 до 20 лет и
характеризуются приступами выраженной мышечной слабости и
адинамии, в течение которых больные теряют способность двигаться.
Характерная особенность этой формы пароксизмальной миоплегии повышение уровня калия в сыворотке крови и экскреция его с мочой во
время приступа и снижение уровня натрия. В большинстве случаев
приступы возникают днем и провоцируются голоданием, употреблением
в пищу продуктов богатых калием, а также лекарственных препаратов,
содержащих калий, физическими нагрузками и переохлаждением.
Выделяют три типа паралича: в комбинации с миотонией, без миотонии и
с признаками парамиотонии. Зачастую возникновению приступа
предшествуют парестезии в области лица и дистальных отделов
конечностей. Сухожильные рефлексы во время приступа отсутствуют. У
большинства больных приступ сопровождается выраженными
вегетативными нарушениями — артериальной гипертензией,
потливостью, тахикардией, аритмиями.

12.

Периодический гиперкалиемический
паралич
По мере развития заболевания, особенно у больных в
возрасте старше 40 лет, частота и выраженность
приступов уменьшается. Диагностика заболевания
осуществляется на основании клинической картины,
определения уровня калия в крови во время приступа,
а также в результате проведения молекулярногенетического анализа, направленного на
обнаружение мутаций в гене SCN4A. Для данного
заболевания возможна дородовая ДНКдиагностика.

13.

Муковисцидоз
Муковисцидоз (кистозный фиброз) — системное
наследственное заболевание, обусловленное мутацией гена
трансмембранного регулятора муковисцидоза и
характеризующееся поражением желёз внешней секреции,
тяжёлыми нарушениями функций органов дыхания. Это самое
частое фатальное аутосомно-рецессивное генетическое
заболевание детей в европеоидных популяциях, со
встречаемостью приблизительно 1 на 2500 родов и частотой
носительства около 1 на 25.
Вскоре после клонирования гена муковисцидоза с помощью
физиологических исследований было показано, что белок,
кодируемый геном CFTR, регулирует хлорный канал,
располагающийся в апикальной мембране эпителиальных
клеток.

14.

Муковисцидоз
Болезнь поражает легкие и экзокринную функцию поджелудочной
железы, но главный диагностический признак — повышение
концентраций хлоридов и натрия в поте (часто впервые замечаемое,
когда родители целуют детей). У большинства пациентов с
муковисцидозом диагноз может основываться на легочной или
панкреатической симптоматике и повышении уровня хлоридов пота.
Менее чем 2% пациентов имеют нормальную концентрацию хлоридов
пота, несмотря на типичные клинические проявления; в этих случаях
надо проводить молекулярный анализ, устанавливающий наличие
мутации в гене CFTR
В настоящее время около половины пациентов доживают до 33 лет при
очень вариабельном клиническом течении. Нарушения функции
поджелудочной железы при муковисцидозе — синдром
мальабсорбции из-за недостаточной секреции панкреатических
ферментов (липазы, трипсина, химотрипсина). От 5 до 10% пациентов с
муковисцидозом имеют некоторую остаточную функцию
поджелудочной железы для нормального пищеварения и называются
панкреатически достаточными

15.

Заключение
В настоящее время известно очень много
заболеваний, которые связаны с
наследственными патологиями ионных
каналов. Наиболее известные из них – это
муковисцидоз и периодический
гиперкалиемический паралич. Выявляются они
при помощи проведения генетических тестов.
Лечение возможно при помощи генной
терапии.

16.

Список использованных источников
1. Симаненков В. И., Маев И. В., Ткачева О. Н и др. Синдром повышенной
эпителиальной проницаемости в клинической практике.-2021.
2. Шабанова Н.С., Назарова С.С., Вейцман И.А. ГИПОКАЛИЕМИЧЕСКИЙ
ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ПАРАЛИЧ: ЭТИОЛОГИЯ, ПАТОГЕНЕЗ, КЛИНИКА.
ОПИСАНИЕ КЛИНИЧЕСКОГО СЛУЧАЯ.-2019.
3. Никонорова Т.Е Наследуемые патологии функционирования ионных
каналов.-2018.
4. Дмитренко Д.В., Шнайдер Н.А., Мартынова Г.П., Строганова М.А.,
Замай А.С., Газенкампф К.А., Говорина Ю.Б., Дюжакова А.В., Шилкина
О.С. Мутации натриевых каналов как генетический предиктор
фебрильных приступов у детей // Современные проблемы науки и
образования. – 2015. – № 5. – С. 6-7
5. Салмина А.Б Современные представления об ионных каналах и
каналопатиях (обзор литературы).-2005.