Церебральная фолатная недостаточность: анализы и дифференциальная диагностика

(Cerebral folate deficiency: Analytical tests and differential diagnosis)

(Скачать русский перевод в формате PDF)

 Simon Pope (Саймон Поуп)¹, Rafael Artuch (Рафаэль Артач)², Simon Heales (Саймон Хилс)^1,3,4, Shamima Rahman (Шамима Рахман)^4,5

1 Neurometabolic Unit, National Hospital for Neurology, Queen Square, London, UK (Нейрометаболическое отделение Национального неврологического госпиталя, Квинс-сквер, Лондон, Великобритания)
2 Institut de Recerca Sant Joan de Déu and CIBERER, ISCIII, Barcelona, Spain (Исследовательский институт при больнице Hospital Sant Joan de Déu и исследовательские центры CIBERER и ISCIII, Барселона, Испания)

• Department of Chemical Pathology, Great Ormond Street Hospital for Children NHS Foundation Trust, London, UK (Департамент клинической биохимии под управлением организации Great Ormond Street Hospital for Children NHS Foundation Trust, Лондон, Великобритания)
• Mitochondrial Research Group, UCL Great Ormond Street Institute of Child Health, London, UK (Группа исследования митохондриальных функций, Институт детского здоровья UCL Great Ormond Street Institute of Child Health, Лондон, Великобритания)
  5 Department of Metabolic Medicine, Great Ormond Street Hospital for Children NHS Foundation Trust, London, UK (Департамент метаболической медицины, Целевой фонд Национальной службы здравоохранения Great Ormond Street Hospital for Children NHS Foundation Trust, Лондон, Великобритания)

 

Адрес для корреспонденции:

Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. либо

Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Аннотация

Церебральной фолатной недостаточностью принято считать недостаточный уровень 5-метилтетрагидрофолата, главной формы фолата, в спинномозговой жидкости (ликворе) в сочетании с нормальным общим уровнем фолата в периферической крови.   При этом следует отметить, что термин "церебральная фолатная недостаточность" также часто используется в отношении состояний, при которых сниженный уровень 5-MTHF в ликворе сопровождается низким либо неопределенным уровнем фолата в периферической крови. Список известных дефектов переноса фолатов включает недостаточность протон-сопряженного транспортера фолатов, при которой может развиться как системная, так и церебральная фолатная недостаточность, и недостаточность фолатного рецептора альфа, при которой развивается церебрально локализованная фолатная недостаточность, проявляющаяся некупируемыми эпилептическими приступами, задержкой либо регрессией психического развития, прогрессирующей атаксией и хореоатетоидными двигательными расстройствами. Список врожденных нарушений метаболизма фолатов включает недостаточность ферментов метилентетрагидрофолатредуктазы, дигидрофолатредуктазы и 5,10-метенилтетрагидрофолатсинтетазы. Церебральная фолатная недостаточность поддается терапии, и поэтому крайне важно вовремя диагностировать соответствующие метаболические сбои и приступать к корректному лечению. Вторичная церебральная фолатная недостаточность обнаруживается при иных наследственных метаболических заболеваниях, в том числе расстройствах митохондриального окислительного фосфорилирования, сериновой недостаточности, и пиридоксин-зависимой эпилепсии. Среди остальных вторичных причин церебральной фолатной недостаточности – прием некоторых лекарственных средств, активация иммунной системы, токсическое поражение организма, и окислительный стресс. В настоящем обзоре рассматривается процесс усвоения, переноса и метаболизма фолата в организме; аналитические методы измерения уровня фолатов в крови, плазме и ликворе; наследуемые и приобретенные нарушения, приводящие к церебральной фолатной недостаточности; возможные методы терапии пациентов с церебральной фолатной недостаточностью.

 

Конфликты интересов

Автор SR - редактор журналов Journal of Inherited Disease и JMID Reports.

Информированное согласие

Неприменимо, поскольку данная работа не включает описания новых пациентов. 

Права животных

Неприменимо, поскольку для написания настоящей работы не проводилось исследований на животных. 

 

1. Введение
   • История фолата

Фолиевая кислота была открыта в 1941 году – её изолировали из листьев шпината ("folium" на латыни – "лист"). Было показано, что её наличие необходимо для роста бактерии Streptococcus lactis (Mitchell et al 1941). Примерно в то же время, в 1930е и 1940е годы, было обнаружено, что употребление в пищу дрожжей и экстрактов печени, содержащих фолиевую кислоту, либо синтетической фолиевой кислоты способно предотвратить развитие анемии, вызванной беременностью, целиакией либо неполноценным питанием (см. обзоры по истории фолиевой кислоты в Hoffbrand 2001, Rosenberg 2012).

 

Термином "фолаты" описывают группу соединений, содержащих птеридиновое ядро и остатки пара-аминобензоевой и глутаминовой кислот (рисунок 1).  Фолиевая кислота – распространенная форма фолата, содержащаяся в витаминизированных продуктах питания и содержащая полностью окисленное птеридиновое ядро и один остаток глутаминовой кислоты. В природе фолаты встречаются во множестве степеней окисления (дигидро-, тетрагидро- и так далее) и могут содержать более одного остатка глутаминовой кислоты (полиглутаматные формы фолатов). Природные фолаты также часто содержат дополнительную углеродную группу, например, метильную, формильную, метиленовую либо метениловую группу, присоединенную к азоту в позиции N5 или N10 (рисунок 1). Благодаря наличию этих одноуглеродных групп фолаты играют свою роль в одноуглеродном метаболизме. Например, 5-метилентетрагидрофолат (5-MTHF) играет незаменимую роль в процессе метилирования гомоцистеина, в результате чего образуется метионин (рисунок 1), а общая недостаточность 5-MTHF приводит к повышению уровней гомоцистеина в плазме крови (Freeman et al 1975). S-аденозилметионин (SAM), образующийся из метионина, необходим для осуществления более 100 внутриклеточных реакций метилирования, включая метилирование ДНК, РНК, нейромедиаторов, липидов, гормонов и лекарственным метаболитов (Bottiglieri 2002, 2003).

 

• Усвоение и метаболизм фолатов

 

Усвоение и метаболизм фолатов схематически представлены на рисунках 1 и 2. Фолат, получаемый человеком с пищей, в основном содержится во фруктах и овощах в форме фолат-полиглутаматов, которые при поступлении в организм подвергаются действию фермента фолилполиглутамат-карбоксипептидазы (Visentin et al, 2014). Этот фермент, содержащийся в клетках щеточной каемки кишечника, переводит фолаты в усвояемую форму, катализируя процесс гидролиза, превращающий фолат-полиглутаматы в моноглутаматы. Клетки кишечника экспрессируют два транспортерных белка, переносящих фолаты – переносчик восстановленных фолатов (reduced folate carrier, RFC) (Matherly and Hou 2008) и протон-сопряженный транспортер фолатов (proton-coupled folate transporter, PCFT) (Qiu et al 2006; Zhao and Goldman 2013). В литературе описаны дефекты гена, кодирующего PCFT (SLC46A1) – данные дефекты ассоциированы с системной недостаточностью фолатов, что говорит о ключевой роли белка PCFT в усвоении и переносе фолатов (Qiu et al, 2006; Zhao et al, 2017). Не сообщалось об обнаружении дефектов гена, который кодирует отвечающий за кишечный транспорт фолатов белок RFC.

 

Белок RFC (кодируемый геном SLF19A1) – антипортер органических ионов, при помощи которого анионы 5-MTHF поступают в клетку "в обмен" на другие анионы (как органические, так и неорганические), покидающие клетку. Он экспрессируется по всему организму и является основным транспортным механизмом, посредством которого клетки захватывают фолаты из системного кровообращения (Matherly and Hou 2008). На некоторых типах клеток присутствуют также специализированные рецепторы фолата (FR) – они образуют более высокоаффинную систему переноса, способную функционировать при наномолярных концентрациях фолата (Chen et al, 2013; Zhao et al, 2011). Продолжаются исследования с целью установить точные функции этих отличных друг от друга систем транспорта фолата, а также их регулировочные механизмы. Захват фолата тканями мозга опосредуется высокоаффинным фолатным рецептором (FRа, кодируется геном FOLR1), который в больших количествах содержится на апикальной мембране эпителиальных клеток сосудистого сплетения (Grapp et al, 2013), а также белком PCFT (см. рисунок 2). Доставка 5-MTHF в паренхиму мозга осуществляется, судя по всему, экзосомами, внутри которых содержатся молекулы 5-MTHF, связанные с рецепторами FRa. Данные связки молекул пересекают цитозольное пространство эпителиальных клеток сосудистого сплетения в направлении от базолатеральной мембраны к апикальной, после чего высвобождаются в ликвор через апикальную щеточную каемку на поверхности клеток (Grapp et al 2013).

 

Метаболизм фолатов – сложный процесс, который, как можно видеть на рисунках 1 и 2, играет незаменимую роль в биосинтезе нуклеиновых кислот, одноуглеродном метаболизме, и метаболизме аминокислот. Фолаты, поступающие в организм с пищей, усваиваются организмом после разбиения на моноглутаматные формы. Считается, что природные источники пищи обычно содержат восстановленные формы фолатов. Синтетические и невосстановленные формы фолата восстанавливаются до дигидрофолата, а затем и до тетрагидрофолата ферментом дигидрофолатредуктазой (DHFR). Тетрагидрофолат преобразуется в 5,10-метилентетрагидрофолат посредством переноса углеродной группы от серина в реакции, катализируемой ферментом серингидрометилтрансферазой (SHMT).  В результате этой реакции также образуется глицин. Образование 5,10-метилентетрагидрофолата также возможно с помощью системы расщепления глицина (glycine cleavage system, GCS) (Kikuchi et al 2008; Pai et al 2015). Образовавшийся 5,10-метилентетрагидрофолат преобразуется в 5-метилтетрагидрофолат (5-MTHF) с помощью метилентетрагидрофолатредуктазы (MTHFR). В то время как от фермента MTHFR зависит выработка 5-MTHF, от наличия этого вещества, в свою очередь, зависит процесс метилирования, преобразующий гомоцистеин в метионин. Продуктом данного цикла является S-аденозилметионин (SAM), участвующий во множестве реакций метилирования, катализируемых метилтрансферазами, в том числе метилирования нуклеиновых кислот, лекарственных метаболитов и нейромедиаторов (Blom and Smulders, 2011). Другие формы фолата, такие как 10-формилтетрагидрофолат и 5,10-метилентетрагидрофолат, участвуют в синтезе пурина и пиримидина соответственно.

 

• Открытие церебральной фолатной недостаточности

Связь неврологических симптомов с недостаточностью фолата была впервые отмечена Джонатаном Пинкусом (Pincus) с коллегами в 1973 году (Reynolds et al, 1973), а о сниженных уровнях фолата в спинномозговой жидкости пациентов было впервые сообщено в 1981 году (Botez and Bachevalier 1981). Впоследствии Рамэкерс и Блау (Ramaekers and Blau, 2004) определили церебральную фолатную недостаточность как "любой неврологический синдром, при котором наблюдается сниженное содержание 5-MTHF в ликворе при нормальных показателях фолатного метаболизма за пределами нервной системы". При этом следует отметить, что термин "церебральная фолатная недостаточность" часто используется в отношении состояний, при которых отмечается сниженный уровень 5-MTHF в ликворе – независимо от показателей периферического уровня фолата. В литературе описано множество причин церебральной фолатной недостаточности – от врожденных сбоев метаболизма, таких как дефекты метаболической рециркуляции (недостаточность DHFR либо MTHFR) и нарушения транспорта фолатов (напр., дефекты генов FOLR1 и PCFT и митохондриальные заболевания, нарушающие транспорт фолатов) до возможных дефектов, приводящих к чрезмерному использованию либо ускоренному разрушению фолатов, что выражается, например, в гиперметилировании L-дофамина и нейродегенерации. При первичных дефектах транспорта и метаболизма обычно отмечается экстремально низкий уровень 5-MTHF в спинномозговой жидкости – не превышающий 10 нмоль/л до инициации терапии.

 

2. Аналитические методы оценки фолатного статуса

Первоначальная оценка фолатного статуса обычно включает измерение общего фолата в сыворотке либо плазме крови с помощью анализа, основанного на использовании фолат-связывающего белка (обзор методик анализа уровня фолатов приведен в Sobczynska-Malefora and Harrington 2018). Данный анализ легко автоматизируется, он недорог и прост в проведении, однако полученный результат отражает содержание всех фолатов, в том числе фолиевой кислоты, и, следовательно,  не всегда точно отражает уровни активных форм фолата, таких как 5-MTHF. Другие периферические маркеры фолатного статуса, такие как эритроцитарный фолат и общий гомоцистеин плазмы, более специфичны и могут послужить более точным показателем, отражающим "активный" фолатный статус, нежели общий уровень фолата в сыворотке.

 

Описаны методы измерения уровней отдельных видов фолата в сыворотке, эритроцитах и ликворе, как правило, основанные на использовании жидкостной хроматографии с масс-спектральным детектированием (LS-MS) (Arning 2016; Asante et al ,2018; Kiekens et al, 2015; Meadows 2017; Nandania et al, 2018; Schittmayer et al, 2018). Врачам, осуществляющим диагностику, такие методы, как правило, недоступны. Метод, наиболее часто используемый для диагностики церебральной фолатной недостаточности (ЦФН) – высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) с флуоресцентной либо электрохимической детекцией (ЭХД) уровня 5-MTHF в ликворе (Akiyama et al 2015; Aylett et al 2013; Opladen et al 2006; Ormazabal et al 2006; Verbeek et al 2008). В большинстве методов предусматривается выделение 5-MTHF на ВЭЖХ C18-колонке с последующей ЭХД- или флуоресцентной детекцией. На рисунке 3 представлены ВЭЖХ-хроматограммы определения 5-MTHF в ликворе, записанные в нашей лаборатории.

 

5-MTHF относительно стабилен в большинстве образцов ликвора (Verbeek et al, 2008; Sobczynska-Malefora and Harrington 2018; Aylett et al, 2013) и обычно не проявляет признаков разложения, будучи оставлен в неохлаждаемом автосемплере до утра (личный опыт). Тем не менее мы заметили, что время от времени происходит быстрое разложение 5-MTHF в некоторых образцах спинномозговой жидкости. Причина неясна – возможно, это следствие окислительного катаболизма на фоне недостаточности антиоксидантов, таких, как аскорбиновая кислота, и/или усиленная генерация реактивных форм кислорода (Aylett et al, 2013).  В связи с этим мы рекомендуем подвергать все образцы ликвора, предназначенные для анализа на содержание 5-MTHF, мгновенной заморозке, и хранить при температуре -70°С. Повторный анализ образцов ликвора, в которых был обнаружен сниженный уровень 5-MTHF, должен производиться на свежеразмороженных порциях ликвора, причем анализ следует производить немедленно, чтобы отличить истинное снижение 5-MTHF от последствий разрушения 5-MTHF ex vivo из-за неконтролируемых особенностей конкретного образца.

 

Не было выявлено рострокаудального градиента уровня 5-MTHF в ликворе, но концентрация MTHF изменяется с возрастом, обычно становясь ниже с ходом времени (Verbeek et al, 2008). Большинство лабораторий придерживается практики использования разных референсных диапазонов для разных возрастов, и эти нормы приблизительно совпадают в разных лабораториях (Verbeek et al, 2008; Aylett et al, 2013; Ormazabal et al, 2006). Может наблюдаться разница между референсными диапазонами, используемыми лабораториями в разных странах, вероятно, из-за различий в характеристиках контрольных групп и из-за иных факторов, например, различий в диете. В связи с этим важной задачей каждой лаборатории является установление собственных референсных диапазонов и использование образцов внутреннего контроля качества. Наша лаборатория изготавливает собственные образцы контроля качества (QC), используя объединенный пул на основе образцов с нормальными хроматографическими результатами (не демонстрирующими недостаточность 5-MTHF). У нас также имеется фолат-дефицитный образец контроля качества (QCD), взятый у пациента с недостаточностью 5,10-MTHFR. Наличие данных образцов позволяет нам контролировать точность измерений с ходом времени и правильность выделения 5-MTHF среди пиков, присутствующих на хроматограмме фолат-дефицитного образца (рисунок 3). В связи с тем, что пробы спинномозговой жидкости используются также и для измерения других аналитов, например, моноаминовых метаболитов и птеринов, целесообразно вести протокол сбора образцов, учитывающий возможное наличие рострокаудального градиента и показатели стабильности каждого из аналитов (Battlori et al, 2017).

 В будущем в диагностических лабораториях должны стать более доступны методы LC-MS, позволяющие детектировать большое количество форм фолата и за счет этого своевременно и детализировано описывать дефекты фолатного метаболизма и транспорта фолатов. Были описаны дополнительные показатели одноуглеродного метаболизма, которые можно исследовать совместно с измерением уровней фолата в ликворе (Smith et al, 2012). Подобные методы будут особенно полезны при контроле терапии, особенно если дефект метаболизма, имеющийся у пациента, настолько нов, что в сообществе еще не сложилось консенсуса относительно того, в какой форме следует назначать фолат и/или иные добавки (кобаламин, пиридоксин и т.п.) и каков должен быть путь введения.

 

3. Врожденные дефекты транспорта и метаболизма фолата

Врожденные дефекты метаболизма и транспорта фолата можно в целом разделить на заболевания, при которых отмечается генерализованная системная фолатная недостаточность, и заболевания, при которых церебральная (центральная) фолатная недостаточность (ЦФН) сочетается с нормальными периферическими уровнями фолатов. Во второй группе заболеваний – дефекты кишечной абсорбции фолатов и дефекты системно экспрессированных ферментов. В случае церебрально локализованной фолатной недостаточности нарушенный перенос фолата через гематоэнцефалический барьер вызывает синдром ЦФН на фоне нормальных уровней фолата в плазме и эритроцитах. Вдобавок к этому, у пациентов с другими врожденными сбоями метаболизма может отмечаться ЦФН, которая, судя по всему, является вторичной, поскольку патофизиология состояния в этом случае не выяснена. Наиболее многочисленная группа таких заболеваний – первичные митохондриальные заболевания, то есть наследуемые заболевания, напрямую либо косвенно нарушающие работу системы окислительного фосфорилирования (OXPHOS). 

• Нарушения транспорта фолатов
  • Недостаточность протон-сопряженного транспортера фолатов (PCFT)

Врожденная мальабсорбция фолатов (OMIM #229050) – аутосомно-рецессивное заболевание, вызываемое биаллельными мутациями гена SLC46A1, кодирующего белок PCFT (Qiu et al, 2006; Wolf 2007). Данный транспортный белок жизненно необходим для абсорбции фолатов в кишечнике и переноса фолатов из кровотока в мозг. При недостаточности PCFT различные метаболические цепочки недополучают фолата, и как следствие, в организме снижаются уровни всех форм фолата (Qiu et al, 2006). Известно о 30 случаях данного заболевания (Zhao et al 2017). Младенцы с данным заболеванием обычно поступают на диагностику в возрасте 4 месяцев с симптомами и признаками, которые могут говорить о наличии как системной, так и центральной фолатной недостаточности. Клинические признаки заболевания включают проблемы с приёмом пищи, и, как следствие, задержку прибавки веса; мегалобластическую анемию, нейтропению, тромбоцитопению, иммунодефицит, рецидивирующие инфекции (особенно пневмоцистную пневмонию), диарею и язвы в полости рта (Kronn and Goldman 2017). Неврологические признаки включают общую задержку развития, эпилептические приступы и нарушения поведения. Сканирование мозга может выявить демиелинизацию и внутричерепные кальцификаты. Биохимический анализ демонстрирует недостаточность фолата и 5-MTHF как в плазме крови, так и в ликворе. Назначение фолиниевой кислоты (5-формилтетрагидрофолат, 5-формил-ТГФ) парентерально либо перорально в больших дозах приводит к быстрой нормализации уровней фолата в крови у пациентов с недостаточностью PCFT, но коррекция уровней 5-MTHF в ликворе может оказаться более сложной задачей. В связи с этим у пациентов с недостаточностью PCFT рекомендуется осуществлять мониторинг уровней 5-MTHF в ликворе (Manea et al 2018). Раннее вмешательство позволяет предотвратить развитие неврологических отклонений (Kronn and Goldman 2017). 

• Недостаточность фолатного рецептора альфа

Мутации гена FOLR1 (OMIM #613068), кодирующего фолатный рецептор альфа (FRа), были впервые описаны в 2009 году у трех детей с прогрессирующим двигательным расстройством, регрессией психического развития и эпилептическими приступами, ассоциированными с крайне низкими уровнями 5-MTHF в спинномозговой жидкости на фоне нормальных периферических уровней фолата (Steinfeld et al, 2009). В медицинской литературе описано более 20 пациентов с этим заболеванием – основные клинические признаки детей приведены в сводной таблице № 2. У всех описанных пациентов дебют симптомов был отмечен в возрасте от 6 месяцев до 4.5 лет, медианный возраст дебюта – 2 года. В большинстве случаев дети рождались без видимых патологий, хотя у одного из пациентов была диагностирована врожденная микроцефалия. Дебюту симптомов у таких пациентов обычно предшествует бессимптомный интервал разной длительности, что породило предположение о том, что перенос 5-MTHF рецептором FRb компенсирует недостаточность рецептора FRa в раннем младенческом возрасте. Типичная клиническая картина при обследовании – тремор, атаксия, гипотония и задержка развития (особенно двигательного и речевого), с последующей регрессией и развитием некупируемых эпилептических приступов. Приступы обычно носят миоклонический характер, но бывает, что у конкретного пациента отмечаются приступы разных типов, в том числе астатические, тонические, тонико-клонические и атипичные абсансы. У трех детей были отмечены рекуррентные эпизоды эпилептического статуса. Частью клинической картины также являются двигательные расстройства (особенно хорея и атетоз), приобретенная микроцефалия и полинейропатия. При недостаточности FRa наблюдается сильное снижение уровней 5-MTHF в ликворе, которые обычно не превышают 5 нмоль/л. У одного из 12 пациентов, по которым имеются данные об абсолютных значениях показателя, был отмечен уровень 11 нмоль/л (таблица 2). Содержание фолата в плазме крови и эритроцитах остается в рамках нормы. При нейровизуализационных исследованиях отмечается гипомиелинизация, особенно сильно сказывающаяся на субкортикальном белом веществе мозга, в сочетании с атрофией мозжечка и/или мозга. Сообщается о снижении тяжести приступов, появлении признаков улучшения на снимках мозга, и повышении уровней 5-MTHF в спинномозговой жидкости  у пациентов после назначения фолиниевой кислоты перорально (в дозах от 0.5 до 7 мг/кг/сутки; таблица 2). В то же время пациенты реагируют на терапию по-разному, в зависимости от длительности симптоматического периода, прошедшего до начала терапии, и следовательно, при данном заболевании важна своевременная диагностика и раннее назначение лечения. Из-за слабого терапевтического ответа многих пациентов на пероральную форму фолиниевой кислоты недавно было предложено интермиттирующее внутривенное введение фолиниевой кислоты в дополнение к ежедневному приему пероральной формы (Delmelle et al, 2016). Назначение фолиевой кислоты при данном состоянии противопоказано, поскольку конкуренция фолиевой кислоты за связывание с рецептором FRa еще сильнее нарушает доставку 5-MTHF в мозг. 

• Нарушения метаболизма фолатов
  • Недостаточность метилентетрагидрофолатредуктазы (MTHFR)

Недостаточность MTHFR (OMIM #236250)  - наиболее часто встречающийся врожденный сбой метаболизма фолата: в научной литературе описано более 200 случаев заболевания (Burda et al, 2015). У пациентов с этим заболеванием, наследуемым по аутосомно-рецессивному типу, нарушен синтез 5-MTHF – незаменимого донора метильных групп, необходимого для синтеза метионина посредством реметилирования гомоцистеина (Watkins et al, 2012). Характерными биохимическими признаками тяжелой недостаточности MTHFR являются гипергомоцистеинемия, при которой уровень метионина в плазме находится на нижней границе нормы, и ЦФН в сочетании с общим уровнем фолатов в плазме на нижней границе нормы (Skovby et al 2003). Поскольку большинство методик измерения уровня фолата в плазме полагаются на использование иммуноферментного метода, не позволяющего измерять  5-MTHF в отдельности от других форм (SobczyDska-Malefora and Harrington, 2018), при недостаточности MTHFR не всегда отмечается снижение уровней фолата в плазме. Для тяжелой формы недостаточности MTHFR характерно большое разнообразие клинических проявлений – болезнь может дебютировать в первые месяцы жизни такими симптомами, как энцефалопатия, апноэ, эпилептические приступы и гидроцефалия, а может проявиться позже такими симптомами, как ухудшение неврологического статуса, атаксия, эпилептические приступы, атрофия головного мозга и задержка миелинизации. У ребенка более старшего возраста либо у взрослого может наблюдаться окклюзия сосудов, психиатрические симптомы либо патология белого вещества мозга (Skovby et al 2003). Наличие выраженной ЦФН при недостаточности фермента MTHFR можно объяснить тем, что при данном заболевании снижено количество 5-MTHF, доступного для переноса в мозг, а также замедлен синтез 5-MTHF в центральной нервной системе. Распространенная вариация гена MTHFR – замена C>T в позиции c.667, порождает термолабильную форму фермента, активность которой снижается с повышением температуры. У лиц, гомозиготных по генотипу c.677 C>T, отмечаются более высокие уровни гомоцистеина и фолата в плазме крови по сравнению с членами контрольной группы (Watkins et al, 2012), но при этом у них не развивается ЦФН (Ormazabal et al 2011). Отмечается ассоциация вариации c.677 C>T с большим количеством патологических процессов, но поскольку данная вариация широко распространена в общей популяции – среди представителей европеоидной расы распространенность достигает 10-15%, среди латиноамериканцев США – 25% (Dean 2012), доказательство причинно-следственной связи затруднительно, и очень вероятно, что выявленные ассоциации – случайные совпадения. Некоторые авторы также предполагают наличие ассоциации между полиморфизмами MTHFR, дефектами нервной трубки, и сердечно-сосудистыми заболеваниями (Blom et al 2011; Watkins et al 2012), но подробное рассмотрение этого вопроса выходит за рамки нашего обзора. 

• Недостаточность дигидрофолатредуктазы (DHFR)

Недостаточность DHFR (OMIM #613839) – наследуемое по аутосомно-рецессивному типу расстройство фолатного метаболизма, распространенность которого оценивается как крайне редкая. Мутации гена DHFR были впервые выявлены в 2011 году двумя исследовательскими группами, представившими описание 6 пациентов (3 семей), страдавших церебральной фолатной недостаточностью, ассоциированной с мегалобластной анемией (Banka et al 2011; Cario et al 2011). После этого в научной литературе не появлялось сообщений о данном заболевании. Основные клинические признаки, описанные у пациентов – тяжелая мегалобластная анемия либо панцитопения на фоне сложной неврологической картины нарушений, включающей приобретенную микроцефалию, некупируемые эпилептические приступы, умственную отсталость, а также признаки поражения белого вещества и атрофии мозжечка и/или головного мозга на снимках мозга. Показатели в периферической крови (уровни фолата, кобаламина, гомоцистеина) оставались в норме, при этом у каждого из пациентов была выявлена тяжелая ЦФН. После назначения фолиниевой кислоты было отмечено повышение уровней 5-MTHF в ликворе, улучшение ответа на антиэпилептическую терапию, ослабление иных неврологических симптомов (Banka et al, 2011; Cario et al 2011). 

• Недостаточность 5,10-метенилтетрагидрофолатсинтазы (MTHFS)

Недостаточность MTHFS – генетически обусловленное расстройство метаболизма фолатов, открытое последним. MTHFS (OMIM *604197) – фермент, участвующий в преобразовании фолиниевой кислоты (5-формил-ТГФ) в 5,10-метенилтетрагидрофолат (рисунок 1). 5,10-метенилтетрагидрофолат, в свою очередь, преобразуется в 5,10-метилентетрагидрофолат, являющийся прекурсором 5-MTHF, или 10-формилтетрагидрофолат, играющий важную роль в метаболизме пуринов. Группой исследователей Rodan et al. (2018) были недавно описаны два пациента с биаллельными мутациями гена MTHFS. У пациентов, один из которых подвергся первичному обследованию после родов, а другой – в возрасте 3 месяцев, была выявлена микроцефалия, общая задержка развития и гипомиелинизация в тканях мозга. Уровни 5-MTHF в спинномозговой жидкости пациентов были на нижней границе нормы (~40-50 нмоль/л, референсный диапазон: 40-150). Анализ ферментной активности в культуре дермальных фибробластов одного из пациентов выявил сбой активности MTHFS и крайне высокие уровни 5-формил-ТГФ – вещества, являющегося субстратом для данного фермента. Остаются вопросы относительно патофизиологии данного заболевания, поскольку при нем не наблюдается снижения концентрации 5-MTHF в ликворе до уровней, свойственных родственным расстройствам фолатного метаболизма со схожим клиническим фенотипом. Rodan et al. выдвинули предположение, что несмотря на нормальные внеклеточные уровни 5-MTHF у пациентов у них может наблюдаться недостаток 5-MTHF внутри клеток: возможно, полиглутаматные формы 5-формил-ТГФ, скапливающиеся в клетках, ингибируют синтез 5,10-метилентетрагидрофолата ферментом SHMT (серингидроксиметилтрансферазой), что, в свою очередь, ингибирует производство 5-MTHF. Один пациент с подозрением на недостаточность MTHFS был описан ранее в публикации Scaglia и Blau (2013), но авторы не привели данных развернутого молекулярного исследования. У пациентов, описанных группой Rodan et al., было отмечено ухудшение состояния, несмотря на прием фолиевой либо фолиниевой кислоты, но у одного из пациентов были отмечены признаки улучшения после назначения 5-MTHF перорально и метилкобаламина внутримышечно. Витамин B12 был назначен для того, чтобы противостоять истощению запасов метильных групп, используемых при эндогенном синтезе метилкобаламина. 

• Недостаточность метилентетрагидрофолатдегидрогеназы (MTHFD1)

Недостаточность MTHFD1 (OMIM #617780) – редкое врожденное расстройство фолатного метаболизма, выявленное на данный момент у 7 человек в 4 семьях (Watkins et al 2011 JMG PMID:21813566, Burda et al 2015 JIMD PMID:25633902, Ramakrishnan et al 2016 J Allergy Clin Immunol Pract PMID:27707659). Клинические признаки заболевания включают мегалобластную анемию, атипичный гемолитико-уремический синдром, и тяжелый комбинированный иммунодефицит (SCID), сопровождающиеся эпилептическими приступами, расстройством интеллекта и, в некоторых случаях, признаками нарушений на снимках мозга. Биохимические признаки включают повышение уровней гомоцистеина и метилмалоновой кислоты в тканях мозга (Watkins et al 2011 JMG), а у некоторых из пациентов – снижение уровней 5-MTHF в ликворе (Burda et al 2015). У всех пациентов с этим отклонением были обнаружены биаллельные мутации гена MTHFD1, кодирующего трифункциональный белок, участвующий в клеточном метаболизме фолатов. Трифункциональный белок MTHFD1 выполняет роли трех ферментов, катализирующих разные реакции. Эти ферменты носят названия 5,10-метилентетрагидрофолатдегидрогеназа, 5,10-метенилтетрагидрофолатциклогидролаза и 10-формилтетрагидрофолатсинтаза – последний фермент конденсирует формиат с тетрагидрофолатом и тем самым играет роль первичной "точки вхождения" одноуглеродных фрагментов в процесс одноуглеродного метаболизма в цитозоли клетки (Field et al 2015 PNAS PMID:25548164, Burda et al 2015). Считается, что как мегалобластная анемия, так и тяжелый комбинированный иммунодефицит при недостаточности MTHFD1 вызываются нарушенным de novo ядерным биосинтезом дезокситимидинмонофосфата (дТМФ) (Field et al 2015 PNAS). При назначении фолиниевой кислоты (в дополнение к в/м уколам гидроксокобаламина, бетаина и профилактического назначения антибиотиков) было отмечено улучшение клинической симптоматики, в том числе ремиссия анемии и улучшение функции лимфоцитов, у двух пациентов (Burda et al 2015, Ramakrishnan et al 2016). 

• Генетические заболевания, ассоциированные с ЦФН
  • Митохондриальные заболевания.

Термином "первичное митохондриальное заболевание" принято обозначать обширную группу гетерогенных врожденных нарушений метаболизма, напрямую либо косвенно нарушающих целостность либо функциональную активность митохондрий, особенно работу системы окислительного фосфорилирования (Rahman and Rahman 2018). Развитие ЦФН на фоне имевшегося митохондриального заболевания было впервые отмечено в 1983 году у женщины с синдромом Кернса — Сейра (KSS, OMIM #530000), при котором отмечается миопатия с разорванными красными волокнами, прогрессирующее ухудшение неврологического статуса и картина кальцификации базальных ядер на КТ-снимках мозга (Allen et al 1983). В последующие 35 лет было установлено, что ЦФН относительно часто встречается при первичных митохондриальных заболеваниях, хотя точные показатели распространенности неясны (Hyland et al 2010). Наиболее часто ЦФН отмечается у пациентов с синдромом Кернса-Сейра, вызванным единичными крупными делециями в митохондриальной ДНК (Pineda et al 2006; Garcia-Cazorla et al 2008; Serrano et al 2010; Broomfield et al 2015), но обнаруживается и у пациентов с другими митохондриальными заболеваниями, в том числе недостаточностью митохондриального комплекса I (без установленной генетической причины) (Ramaekers et al 2007b; Garcia-Cazorla et al, 2008) и синдромом Альперса, вызываемым биаллельными мутациями гена POLG (Hasselmann et al, 2010). У пациентов могут наблюдаться эпилептические приступы, но при синдроме Кернса-Сейра они не являются частью типичной клинической картины, в отличие от первичных форм синдрома ЦФН, связанных с дефектами генов FOLR1 и DHFR. Механизмы развития ЦФН при митохондриальных заболеваниях остаются нераскрытыми, но вряд ли причиной является исключительно сбой биоэнергетических функций, поскольку ЦФН сопровождает не все митохондриальные заболевания. Согласно одной правдоподобной гипотезе, при синдроме Кернса-Сейра накопление делеций мтДНК в клетках сосудистого сплетения приводит к потере целостности сплетения и тем самым затрудняет перенос 5-MTHF в ткани мозга (Tanji 2000; Spector and Johanson 2010). В недавнем исследовании у 9 пациентов была выявлена корреляция между уровнями FRa в ликворе и уровнями 5-MTHF – данный результат говорит в пользу вышеупомянутой гипотезы (Grapp et al 2013). У пациентов с синдромом Кернса-Сейра отмечен ответ на терапию фолиниевой кислотой (Pineda et al, 2006, Quijada-Fraile et al, 2014). С другой стороны, несмотря на сообщения о коррекции уровней 5-MTHF в ликворе и ремиссии повреждений белого вещества, назначение фолиниевой кислоты, судя по всему, не способно прервать процесс неизбежного поражения множества систем организма при данном заболевании (Broomfield et al, 2015). 

• Недостаточность серина

Известно три врожденных нарушения биосинтеза L-серина – недостаточность 3-фосфоглицератдегидрогеназы (OMIM #601815), фосфосеринаминотрансферазы (OMIM #610992) и фосфосеринфосфатазы (OMIM #614023) (Van der Crabben et al, 2013). Вдобавок к этому в популяции евреев-ашкеназов выявлена мутация основателя в гене SLC1A4 (OMIM #616657), нарушающая перенос серина в ткани мозга (Damseh et al, 2015). Основные клинические признаки недостаточности серина – врожденная микроцефалия, задержка послеродового роста, гипертонус (прогрессирующая спастическая тетраплегия), задержка психомоторного развития, эпилепсия и гипогонадизм. Сериновую и фолатную недостаточность связывает тот факт, что серин преобразуется в глицин ферментом SHMT2 в ходе реакции, добавляющей метиленовую группу к ТГФ, в результате чего получается 5,10-метилен-ТГФ. Данная реакция - основной источник одноуглеродных групп в процессе фолатного метаболизма. Таким образом, недостаточность серина вызывает ЦФН легкой либо умеренной степени тяжести, и при дифференциальной диагностике причин ЦФН следует учитывать возможное наличие дефектов биосинтеза либо транспорта серина. Назначение серина совместно с глицином обычно улучшает контроль над эпилептическими приступами, но не сказывается на показателях психомоторного развития. 

• Недостаточность дигидроптеридинредуктазы (DHPR)

DHPR - фермент, участвующий в переработке/восстановлении дигидробиоптерина в тетрагидробиоптерин - активный кофактор гидроксилаз ароматических аминокислот (фенилаланина, тирозина и триптофана) и синтазы азотной кислоты. DHPR также способен восстанавливать схожий по структуре дигидрофолат до тетрагидрофолата. Недостаточность DHPR (OMIM #261630) выявляется, если при неонатальном скрининге  обнаруживается гиперфенилаланинемия на фоне нормального уровня птеринов и сниженной активности DHPR в сухих каплях крови. Если пациенту назначается лишь диета с ограничением фенилаланина, у него развиваются неврологические симптомы (крупноамплитудный тремор, ригидность, слюнотечение и прогрессирующее снижение когнитивных и двигательных функций) из-за нейромедиаторной недостаточности. В связи с этим терапевтическая схема, помимо диеты с ограничением фенилаланина, включает назначение леводопы, карбидопы (периферического ингибитора декарбоксилазы) и 5-гидрокситриптофана. У пациентов с недостаточностью DHPR и вторичным синдромом церебральной фолатной недостаточности отмечалась прогрессирующая кальцификация вещества головного мозга, затрагивающая базальные ядра и белое вещество. Кальцификацию можно предотвратить назначением фолиниевой кислоты (Irons et al, 1987; Woody et al, 1989). Гипотетической причиной развития ЦФН при этом заболевании является вероятная переориентация фермента MTHFR с производства 5-MTHF на производство BH4 из qBH2 в условиях недостаточности DHPR: известно, что показатели Km фермента MTHFR одинаковы в отношении его естественного субстрата 5,10-метилентетрагидрофолата и в отношении qBH2 (Irons et al, 1987). 

• Недостаточность декарбоксилазы ароматических L-аминокислот (AADC)

При недостаточности AADC (OMIM #608643) также может развиться вторичная ЦФН (Wassenberg et al, 2017). У пациентов с недостаточностью AADC отмечается выраженная сочетанная недостаточность серотонина, дофамина, норадреналина и адреналина. Согласно описаниям в научной литературе, в которой представлено более 100 случаев заболевания, обычно наступающего в младенческом возрасте, его клинические признаки включают гипотонию, общую задержку развития, двигательные расстройства (окулогирный криз, дистонию и гипокинезию) и симптомы дисфункции автономной нервной системы (Wassenberg et al, 2017). Недостаточность фермента нарушает процесс конверсии леводопы в дофамин, создавая избыток леводопы и приводя к повышенному задействованию фолата для метилирования леводопы. В связи с этим при низких уровнях 5-MTHF в ликворе при недостаточности AADC рекомендуется назначать фолиниевую кислоту (Wassenberg et al, 2017). 

• Пиридоксин-зависимая эпилепсия

Пиридоксин-зависимая эпилепсия (ПЗЭ, OMIM #266100) возникает чаще всего из-за мутаций гена ALDHA1, кодирующего антиквитин (дегидрогеназу полуальдегида альфа-аминоадипиновой кислоты) – фермент, участвующий в цепочке реакций деградации лизина (см. обзор в Wilson et al 2019 в текущем номере Journal of Inherited Metabolic Disease). Недостаточность антиквитина приводит к накоплению ±-аминоадипин-полуальдегида (AASA) и пиперидин-6-карбоксилата (P6C). P6C вступает в реакцию конденсации с пиридоксальфосфатом, деактивируя эту активную форму витамина B6 (Mills et al, 2006). В большинстве случаев удается достичь полного контроля над приступами с помощью монотерапии пиридоксином, первая доза которого вводится в условиях доступности вспомогательной вентиляции легких, поскольку у пациентов, чувствительных к B6, может развиться остановка дыхания. Наличие когнитивных нарушений у значительного большинства пациентов с пиридоксин-зависимой эпилепсией даже при адекватном контроле приступов, возможно, связано с накоплением токсичных промежуточных продуктов, образуемых в реакциях деградации лизина (Van Karnebeek et al, 2016). Современные терапевтические протоколы рекомендуют назначение диеты с ограничением лизина и приемом аргинина, который соревнуется с лизином за захват клетками, и витамина B6 в дозировке не более 300 мг/сутки (чтобы избежать развития периферической невропатии и других токсических эффектов B6). Было показано, что заболевание, которое изначально описывалось как "эпилепсия с ответом на фолиниевую кислоту", связано с той же аллелью, что и пиридоксин-зависимая эпилепсия – оба заболевания вызываются биаллельными мутациями гена ALDH7A1 (Gallagher et al, 2009). Остается неясным, как именно фолиниевая кислота снижает частоту приступов у таких пациентов. Таким пациентам обычно назначают как пиридоксин, так и фолиниевую кислоту, и у них редко измеряют уровни 5-MTHF в ликворе до начала терапии (Stockler et al, 2011). Мы, однако, отметили, что у некоторых пациентов старшего возраста с пиридоксин-зависимой эпилепсией уровни 5-MTHF в ликворе могут опускаться ниже границ референсных значений (неопубликованные данные нашей лаборатории – у двух сиблингов подросткового возраста с подтвержденным диагнозом ПЗЭ уровни 5-MTHF в ликворе достигали примерно половины от нижней границы референсного диапазона), следовательно, необходимо уделять внимание контролю уровней 5-MTHF и по необходимости назначать фолиниевую кислоту. 

• Приобретенная церебральная фолатная недостаточность
  • Факторы среды и неизвестные факторы

Вероятно, список известных нам неврологических состояний, приводящих к ЦФН, неполон, поскольку у некоторых пациентов очень низкие уровни 5-MTHF в ликворе отмечаются в отсутствие какого-либо генетического диагноза. Утверждается, что аутоантитела к фолатному рецептору в ликворе пациента способны приводить к развитию ЦФН при множестве состояний – от синдрома ЦФН с дебютом в младенческом возрасте (Ramaekers et al, 2005) до шизофрении, расстройств аутистического спектра и синдрома Ретта (Ramaekers et a. 2014; Frye 2013; Moretti 2008; Ramaekers et al, 2007c and 2003). Результаты, на которых основываются эти утверждения, пока что не были реплицированы в других лабораториях. Возможно, что при некоторых неврологических состояниях небольшое снижение уровней 5- MTHF является эпифеноменом, не имеющим патофизиологической значимости. Исходя из опыта авторов, относительно часто слабовыраженный либо умеренно выраженный синдром ЦФН возникает в связи с субоптимальным уровнем фолата в крови на фоне недостатка фолатов в диете (Perez-Dueñas et al, 2011). При диагностике ЦФН следует в первую очередь исключить данное распространенное состояние. Например, недостаточное потребление фолата связано с целым рядом нейропсихиатрических заболеваний (Morris et al, 2002), а фолатная недостаточность и гипергомоцистеинемия часто отмечаются у пожилых пациентов с психическими расстройствами. 

• Лекарства и ЦФН

В некоторых случаях ЦФН может развиться в результате приема лекарственных средств. Многие лекарства в ходе естественного процесса их обезвреживания подвергаются метилированию (Jancova et al, 2010), и это может послужить причиной вторичного истощения запасов фолата. 5-MTHF необходим для производства SAM (S-аденозилметионина), который используется метилтрансферазами для метилирования целого ряда субстратов, включая леводопу – препарат, применяемый при недостаточности дофамина. Долговременная терапия леводопой/карбидопой может привести к развитию вторичной фолатной недостаточности, поэтому рекомендуется назначение пациентам фолиниевой кислоты (Surtees and Hyland 1990). При подозрении на фолатную недостаточность следует контролировать уровни 5-MTHF в ликворе. Некоторые антиэпилептические препараты, такие как фенитоин, карбамазепин, барбитураты и вальпроевая кислота, способны снижать уровни фолата (Wegner et al, 1992; Morrell 2002; Opladen et al, 2010) – это необходимо учитывать при назначении антиэпилептических средств для коррекции приступов при церебральной фолатной недостаточности. 

Уровни фолата также могут снижать анти-фолатные онкопрепараты, например, метотрексат (ингибирует DHFR) (Lambie and Johnson 1985; Vezmar et al, 2009) и некоторые антибиотики, такие как триметоприм, оказывающий свое действие посредством ингибирования бактериального фермента DHFR (Lambie and Johnson 1985). Оксид азота (I) ("веселящий газ"), используемый в анестезии, также используется в рекреационных целях. Длительное либо избыточное применение препарата может привести к ингибированию фермента метионинсинтазы через деактивацию кобаламинового кофактора, вследствие чего фолат во внутриклеточном пространстве не преобразуется из формы 5-MTHF в другие формы, в соответствии с "гипотезой фолатной ловушки" (Lumb et al, 1980). Несмотря на нормальные или даже повышенные уровни 5-MTHF, фолат при этом остается "в ловушке" вследствие неактивности метионинсинтазы и ингибирования последующих реакций, осуществление которых требует наличия разных форм фолата. 

• Окислительный стресс и токсические поражения, вызывающие ЦФН

Aylett et al (2013) продемонстрировали позитивную корреляцию между уровнями 5-MTHF и уровнями аскорбиновой кислоты (витамин C) в ликворе. Была выдвинута гипотеза, согласно которой аскорбиновая кислота и другие антиоксиданты защищают 5-MTHF в ликворе от распада, и, следовательно, в некоторых случаях причиной ЦФН является недостаток подобной антиоксидантной защиты и/или усиление окислительного стресса/токсичных воздействий (см. рисунок 2B). Одна из возможных причин усиления окислительного стресса – хроническая активация иммунного ответа – в связи с этим интересно наличие сообщений об ассоциации ЦНФ с повышенными уровнями неоптерина, который является маркером активации иммунного ответа (Hasselmann et al, 2010; Papandreou et al, 2018; Blau et al, 2003). В нашей лаборатории мы отметили, что в некоторых образцах ликвора 5-MTHF быстро разлагается в ВЭЖХ-автосемплере (неопубликованные данные), несмотря на то, что 5-MTHF, содержащийся в биологических образцах, обычно считается довольно стабильным соединением (Verbeek et al, 2008). Возможно, в некоторых образцах нарушены механизмы антиоксидантной защиты и/или в ликворе присутствуют окисляющие соединения. Такие находки могут иметь клиническое значение. 

• Аспекты терапии: различные формы и способы введения фолата
  • Фолат, фолиниевая кислота и 5-метилтетрагидрофолат

"Фолат" – общий термин, используемый в отношении нескольких соединений, включая 5-MTHF, 5-формил-ТГФ (фолиниевая кислота), 10-формил-ТГФ, 5,10-метилен-ТГФ и ТГФ (Scaglione et al, 2014). Следует отметить, что существующие на рынке препараты (фолиевая кислота, фолиниевая кислота и 5-MTHF) различаются по своим свойствам (Scaglione et al, 2014). В большинстве исследований терапии ЦНФ была использована фолиниевая кислота (во многих случаях с хорошим результатом) – на  том основании, что способность тканей мозга восстанавливать фолиевую кислоту ограничена.  Фолиевая кислота остается физиологически неактивной до своего преобразования в метаболически активные формы в ходе нескольких метаболических реакций, в том числе восстановления ферментом DHFR (Forssen et al, 2000; Scaglione et al, 2014). Генетически обусловленные либо приобретенные отклонения в уровнях доступности фолатов могут приводить к снижению синтеза активных витамеров, вследствие чего предпочтение отдается активным формам фолата. 

Фолиниевая кислота преобразуется в ТГФ без помощи фермента DHFR (Rajagopalan et al, 2002). 5-MTHF, составляющий >90% от общего фолата плазмы (Scaglione et al, 2014), имеет важные преимущества перед другими формами фолата, поскольку он хорошо всасывается в кишечнике и на его биодоступности не сказывается недостаточность DHFR либо MTHFR. Использование 5-MTHF также позволяет избежать возможного негативного воздействия неконвертированной фолиевой кислоты на мозг. Назначение 5-MTHF считается наиболее эффективным способом восстановления концентрации 5-MHTF в спинномозговой жидкости (Knowles et al, 2016). 

• Способы введения

В предыдущих разделах описаны терапевтические подходы при каждом из заболеваний фолатного транспорта и метаболизма. Приведенные данные демонстрируют широкое применение фолатной терапии при ЦФН, дающее различные результаты. Показатели неврологического развития пациентов были неудовлетворительны, за исключением случаев, в которых терапия была начата очень рано (лучшие результаты были отмечены у сиблингов, терапия которых была начата до наступления симптомов либо на ранней симптоматической стадии), в связи с чем недавно было выдвинуто предположение, что назначение фолиниевой кислоты парентерально (внутримышечно либо внутривенно) либо 5-MTHF может улучшить клинический исход при лечении пациентов с различными формами ЦФН. Хотя накопленный к настоящему моменту опыт ограничен ввиду редкости генетических расстройств, приводящих к ЦФН, были получены многообещающие предварительные результаты, подчеркивающие необходимость проведения клинических исследований для оценки альтернативных путей введения фолата (Delmelle et al, 2016; Manea et al, 2018; Torres et al, 2015). 

• Нежелательные явления

Насколько мы знаем, на данный момент в литературе нет сообщений о развитии нежелательных явлений у пациентов с первичной церебральной фолатной недостаточностью, получавших фолиниевую кислоту либо 5-MTHF, за исключением некоторых единичных наблюдений в малочисленных группах пациентов (Frye et al, 2013). С другой стороны, важно учитывать возможность развития нежелательных явлений у пациентов с описанными выше заболеваниями, получающих фолатную терапию, и осуществлять корректный мониторинг возможных симптомов токсичности. Например, фолиевая кислота, назначенная в избытке, может действовать как конкурентный ингибитор фермента DHFR (Reynolds et al, 2006). Следует также учесть, что фолат в высоких дозах может вызвать значительное возбуждение нейронов  (Morrell et al, 2002). 

6. Заключение

Как видно из настоящего обзора, различные формы фолата жизненно необходимы для осуществления множества метаболических реакций. Концентрация 5-MTHF в спинномозговой жидкости выше, чем в плазме, что говорит о важности данной формы фолата для функционирования мозга. К развитию ЦФН могут привести первичные сбои в механизмах, обеспечивающих метаболизм либо транспорт фолатов. В то же время усиливается понимание того, что ЦФН может развиться как вторичное состояние при многих других нарушениях метаболизма, а также вследствие токсического поражения или приема лекарств.  С одной стороны, длительно протекающая ЦФН может вызвать целый ряд клинических симптомов, например, аномалии белого вещества на МРТ-снимках, вызванные нарушением миелинизации, а также задержку развития и эпилептические приступы, с другой стороны, это состояние в принципе поддается терапии. В связи с этим следует подчеркнуть, что измерение уровней 5-MTHF в ликворе целесообразно при целом ряде заболеваний – с целью мониторинга состояния пациента, лучшего понимания этиологии заболевания (окислительный стресс, нарушение транспорта, нарушения одноуглеродного метаболизма, избыточная утилизация 5-MTHF организмом) и контроля фолатной терапии с использованием таких средств, как фолиниевая кислота и 5-MTHF.  

Благодарности

 Авторы сообщают о получении грантов на исследование от детской благотворительной организации Great Ormond Street Hospital Children's Charity, исследовательского центра NIHR Great Ormond Street Hospital Biomedical Research Centre и фонда Lily Foundation.

 

Список литературы

Akiyama T, Tada H, Shiokawa T et al (2015) Total folate and 5-methyltetrahydrofolate in the cerebrospinal fluid of children: correlation and reference values. Clin Chem Lab Med 53(12):2009- 14.

Akiyama M, Akiyama T, Kanamaru K et al (2016) Determination of CSF 5-methyltetrahydrofolate in children and its application for defects of folate transport and metabolism. Clin Chim Acta 460:120-5.

Al-Baradie RS, Chaudhary MW (2014) Diagnosis and management of cerebral folate deficiency. A form of folinic acid-responsive seizures. Neurosciences (Riyadh). 19(4):312-6.

Allen RJ, DiMauro S, Coulter DL et al (1983) Kearns-Sayre syndrome with reduced plasma and cerebrospinal fluid folate. Ann Neurol 13(6): 679-682 .

Arning E, Bottiglieri T (2016) Quantitation of 5-Methyltetrahydrofolate in Cerebrospinal Fluid Using Liquid Chromatography-Electrospray Tandem Mass Spectrometry. Methods Mol Biol 1378:175-82.

Asante I, Pei H, Zhou E et al (2018) Simultaneous quantitation of folates, flavins and B(6) metabolites in human plasma by LC-MS/MS assay: Applications in colorectal cancer. J Pharm Biomed Anal 158:66-73.

Aylett SB, Neergheen V, Hargreaves IP et al (2013) Levels of 5-methyltetrahydrofolate and ascorbic acid in cerebrospinal fluid are correlated: implications for the accelerated degradation of folate by reactive oxygen species. Neurochem Int 63(8):750-5.

Banka S, Blom HJ, Walter J et al (2011) Identification and characterization of an inborn error of metabolism caused by dihydrofolate reductase deficiency. Am J Hum Genet 88(2):216-25.

Batllori M, Molero-Luis M, Ormazabal A et al (2018) Cerebrospinal fluid monoamines, pterins, and folate in patients with mitochondrial diseases: systematic review and hospital experience. J Inherit Metab Dis. 41(6):1147-1158.

Batllori M, Molero-Luis M, Ormazabal A et al (2017) Analysis of human cerebrospinal fluid monoamines and their cofactors by HPLC. Nat Protoc 12(11):2359-2375.

Becker M, Axelrod DJ, Oyesanmi O et al (2007) Hematologic problems in psychosomatic medicine. Psychiatr Clin North Am 30(4):739-59.

Blau N, Bonafé L, Krägeloh-Mann I et al (2003) Cerebrospinal fluid pterins and folates in Aicardi- Goutières syndrome: a new phenotype. Neurology 2003 61(5):642-7.

Blom HJ, Smulders Y. (2011) Overview of homocysteine and folate metabolism. With special references to cardiovascular disease and neural tube defects. J Inherit Metab Dis 34(1):75-81.

Botez MI, Bachevalier J (1981) The blood-brain barrier and folate deficiency. Am J Clin Nutr. 34(9):1725-30.

Bottiglieri T (2013) Folate, vitamin B₁₂, and S-adenosylmethionine. Psychiatr Clin North Am 36(1):1-13.

Bottiglieri T (2002) S-Adenosyl-L-methionine (SAMe): from the bench to the bedside--molecular basis of a pleiotrophic molecule. Am J Clin Nutr 76(5):1151S-7S.

Broomfield A, Sweeney MG, Woodward CE et al (2015) Paediatric single mitochondrial DNA deletion disorders: an overlapping spectrum of disease. J Inherit Metab Dis 38(3):445-57.

Burda P, Kuster A, Hjalmarson O, et al (2015) Characterization and review of MTHFD1 deficiency: four new patients, cellular delineation and response to folic and folinic acid treatment. J Inherit Metab Dis 38(5):863-72.

Burda P, Schäfer A, Suormala T et al (2015) Insights into severe 5,10-methylenetetrahydrofolate reductase deficiency: molecular genetic and enzymatic characterization of 76 patients. Hum Mutat 36(6):611-21.

Cario H, Bode H, Debatin KM et al (2009) Congenital null mutations of the FOLR1 gene: a progressive neurologic disease and its treatment. Neurology 73(24):2127-9.

Cario H, Smith DE, Blom H et al (2011). Dihydrofolate reductase deficiency due to a homozygous DHFR mutation causes megaloblastic anemia and cerebral folate deficiency leading to severe neurologic disease. Am J Hum Genet 88(2):226-31.

Chen C, Ke J, Zhou XE et al (2013) Structural basis for molecular recognition of folic acid by  folate receptors. Nature 500(7463):486-9.

Chen L, Ducker GS, Lu W et al (2017). An LC-MS chemical derivatization method for the measurement of five different one-carbon states of cellular tetrahydrofolate. Anal Bioanal Chem 409(25):5955-5964.

Daly S, Mills JL, Molloy AM et al (1997) Minimum effective dose of folic acid for food fortification to prevent neural-tube defects. Lancet 350(9092):1666-9.

Damseh, N, Simonin, A, Jalas, C et al (2015) Mutations in SLC1A4, encoding the brain serine transporter, are associated with developmental delay, microcephaly and hypomyelination. J Med Genet 52: 541-547.

Darcy-Vrillon B, Selhub J, Rosenberg IH (1988) Analysis of sequential events in intestinal absorption of folylpolyglutamate. Am J Physiol 255:G361–G366.

Davidson LS, Girdwood RH (1947) Folic acid as a therapeutic agent. Br Med J 1(4504):587-91.

Delmelle F, Thöny B, Clapuyt P et al (2016) Neurological improvement following intravenous high-dose folinic acid for cerebral folate transporter deficiency caused by FOLR-1 mutation. Eur J Paediatr Neurol 2016 20(5):709-13.

Dill P, Schneider J, Weber P et al (2011) Pyridoxal phosphate-responsive seizures in a patient with cerebral folate deficiency (CFD) and congenital deafness with labyrinthine aplasia, microtia and microdontia (LAMM). Mol Genet Metab 104(3):362-8.

Dyment DA, Tetreault M, Beaulieu CL et al (2015) Whole-exome sequencing broadens the phenotypic spectrum of rare pediatric epilepsy: a retrospective study. Clin Genet 88(1):34-40.

Ferreira P, Luco SM, Sawyer SL et al (2015) Late diagnosis of cerebral folate deficiency: Fewer seizures with folinic acid in adult siblings. Neurol Genet 22;2(1):e38.

Field MS, Kamynina E, Watkins D et al (2015) Human mutations in methylenetetrahydrofolate dehydrogenase 1 impair nuclear de novo thymidylate biosynthesis. Proc Natl Acad Sci U S A. Jan 13;112(2):400-5.

Forssen KM, Jagerstad MI, Wigertz K et al (2000) Folates and dairy products: a critical update. J Am Coll Nutr 19(2 Suppl), 100S–110S.

Freeman JM, Finkelstein JD, Mudd SH (1975) Folate-responsive homocystinuria and schizophrenia. A defect in methylation due to deficient 5,10-methylenetetrahydrofolate reductase activity. N Engl J Med 292(10):491-6.

Frye RE, Sequeira JM, Quadros EV et al (2013) Cerebral folate receptor autoantibodies in autism. spectrum disorder. Mol Psychiatry 18(3), 369–381.

Gallagher RC, Van Hove JL, Scharer G et al (2009) Folinic acid-responsive seizures are identical to pyridoxine-dependent epilepsy. Ann Neurol 65(5):550-6.

Garcia-Cazorla A, Quadros EV, Nascimento A et al (2008) Mitochondrial diseases associated with cerebral folate deficiency. Neurology 2008 70(16):1360-2.

Grapp M, Wrede A, Schweizer M et al (2013) Choroid plexus transcytosis and exosome shuttling deliver folate into brain parenchyma. Nat Commun 4:2123.

Grapp M, Just IA, Linnankivi T et al (2012) Molecular characterization of folate receptor 1 mutations delineates cerebral folate transport deficiency. Brain 2012 135(Pt 7):2022-31.

Halsted CH, Ling EH, Luthi-Carter R et al (1998) Folylpoly-gamma-glutamate carboxypeptidase from pig jejunum. Molecular characterization and relation to glutamate carboxypeptidase II.

J Biol Chem 273(32):20417-24.

Hasselmann O, Blau N, Ramaekers VT et al (2010) Cerebral folate deficiency and CNS inflammatory markers in Alpers disease. Mol Genet Metab 99(1):58-61.

Hoffbrand, AV (2001) Historical review - The History of Folic Acid. British Journal of Haematology 113, 579-589.

Hyland K, Shoffner J, Heales SJ (2010) Cerebral folate deficiency. J Inherit Metab Dis 33(5):563-70.

Irons M, Levy HL, O'Flynn ME, et al (1987) Folinic acid therapy in treatment of dihydropteridine reductase deficiency. J Pediatr 110(1):61-7.

Jancova P1, Anzenbacher P, Anzenbacherova E (2010) Phase II drug metabolizing enzymes.

Biomed Pap Med Fac Univ Palacky Olomouc Czech Repub 154(2):103-16.

Kiekens F, Van Daele J, Blancquaert D et al (2015) A validated ultra-high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry method for the selective analysis of free and total folate in plasma and red blood cells. J Chromatogr A. 1398:20-8.

Kikuchi G, Motokawa Y, Yoshida T et al (2008) Glycine cleavage system: reaction mechanism, physiological significance, and hyperglycinemia. Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci 84(7):246-63.

Kobayashi Y, Tohyama J, Akiyama T et al (2017) Severe leukoencephalopathy with cortical involvement and peripheral neuropathy due to FOLR1 deficiency. Brain Dev 39(3):266-270.

Knowles L, Morris AA, Walter JH (2016) Treatment with Mefolinate (5-Methyltetrahydrofolate), but Not Folic Acid or Folinic Acid, Leads to Measurable 5-Methyltetrahydrofolate in Cerebrospinal Fluid in Methylenetetrahydrofolate Reductase Deficiency. JIMD Rep 29:103-107.

Kronn D, Goldman ID (2017) Hereditary Folate Malabsorption. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA et al eds. GeneReviews® [Internet]. Seattle (WA): University of Washington, Seattle; 1993- 2019. 2008 Jun 17 [updated 2017 Apr 27].

Lambie DG, Johnson RH (1985) Drugs and folate metabolism. Drugs 30(2):145-55.

Lumb M, Deacon R, Perry J et al (1980) The effect of nitrous oxide inactivation of vitamin B12 on rat hepatic folate. Implications for the methylfolate-trap hypothesis. Biochem J 186(3):933-6.

Manea E, Gissen P, Pope S et al (2018) Role of Intramuscular Levofolinate Administration in the Treatment of Hereditary Folate Malabsorption: Report of Three Cases. JIMD Rep 2018;39:7-12.

Matherly LH, Hou Z (2008) Structure and function of the reduced folate carrier a paradigm of a major facilitator superfamily mammalian nutrient transporter. Vitam Horm 79:145-84.

Meadows S (2017) Multiplex Measurement of Serum Folate Vitamers by UPLC-MS/MS. Methods Mol Biol 1546:245-256.

Mills PB, Struys E, Jakobs C et al (2006) Mutations in antiquitin in individuals with pyridoxine- dependent seizures. Nat Med 12(3):307-9.

Mitchell HK, Snell EE and Williams R.J (1941) The concentration of folic acid. Journal of the American Chemical Society 63, 2284.

Molero-Luis M, Serrano M, O'Callaghan MM et al (2015) Clinical, etiological and therapeutic aspects of cerebral folate deficiency. Expert Rev Neurother 15(7):793-802.

Moretti P, Peters SU, Del Gaudio D et al (2008) Brief report: autistic symptoms, developmental regression, mental retardation, epilepsy, and dyskinesias in CNS folate deficiency. J Autism Dev Disord 38(6), 1170–1177.

Morrell MJ (2002) Folic Acid and Epilepsy. Epilepsy Curr 2(2), 31–34.

Morris MS (2002) Folate, homocysteine, and neurological function. Nutr Clin Care 5(3):124-32.

Nandania J, Kokkonen M, Euro L et al (2018) Simultaneous measurement of folate cycle intermediates in different biological matrices using liquid chromatography-tandem mass spectrometry. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci 1092:168-178.

Ohba C, Osaka H, Iai M et al (2014) Diagnostic utility of whole exome sequencing in patients showing cerebellar and/or vermis atrophy in childhood. Neurogenetics 14(3-4):225-32.

Opladen T, Blau N, Ramaekers VT (2010) Effect of antiepileptic drugs and reactive oxygen species on folate receptor 1 (FOLR1)-dependent 5-methyltetrahydrofolate transport. Mol Genet Metab 101(1):48-54.

Opladen T, Ramaekers VT, Heimann G et al (2006) Analysis of 5-methyltetrahydrofolate in serum of healthy children. Mol Genet Metab 87(1):61-5.

Ormazabal    A,    García-Cazorla    A,    Pérez-Dueñas    B    et    al    (2006)    Determination                     of    5- methyltetrahydrofolate in cerebrospinal fluid of paediatric patients: reference values for a paediatric population. Clin Chim Acta 371(1-2):159-62.

Ormazábal A, Perez-Dueñas B, Sierra C e al (2011) Folate analysis for the differential diagnosis of profound cerebrospinal fluid folate deficiency. Clin Biochem 44(8-9):719-21.

Pai YJ, Leung KY, Savery D et al (2015) Glycine decarboxylase deficiency causes neural tube defects and features of non-ketotic hyperglycinemia in mice. Nat Commun 6:6388.

Papandreou A, Rahman S, Fratter C et al (2018) Spectrum of movement disorders and neurotransmitter abnormalities in paediatric POLG disease. J Inherit Metab Dis 41(6):1275-1283.

Pérez-Dueñas B, Ormazábal A, Toma C et al (2011) Cerebral folate deficiency syndromes in childhood: clinical, analytical, and etiologic aspects. Arch Neurol 68(5):615-21.

Pérez-Dueñas B, Toma C, Ormazábal A et al (2010) Progressive ataxia and myoclonic epilepsy in a patient with a homozygous mutation in the FOLR1 gene. J Inherit Metab Dis. 33(6):795-802.

Pineda, M, Ormazabal A, López-Gallardo E et al (2006) Cerebral folate deficiency and leukoencephalopathy caused by mitochondrial DNA deletion. Ann Neurol 59(2), 394–398.

Qiu A, Jansen M, Sakaris A et al (2006) Identification of an intestinal folate transporter andthe molecular basis for hereditary folate malabsorption. Cell 1;127(5):917-28.

Quijada-Fraile P, O’Callaghan M, Martín-Hernández E et al (2014) Follow-up of folinic acid supplementation for patients with cerebral folate deficiency and Kearns-Sayre syndrome. Orphanet

3. Rare Dis 9(1):3.

Rahman J, Rahman S (2018) Mitochondrial medicine in the omics era. Lancet 391(10139):2560- 2574.

Rajagopalan PT, Zhang Z, McCourt L et al (2002) Interaction of dihydrofolate reductase with methotrexate: ensemble and single-molecule kinetics. Proc Natl Acad Sci U S A 99(21):13481-6.

Ramaekers VT, Thöny B, Sequeira JM et al (2014) Folinic acid treatment for schizophrenia associated with folate receptor autoantibodies. Mol Genet Metab 113(4):307-14.

Ramaekers VT, Blau N, Sequeira JM et al (2007a) Folate receptor autoimmunity and cerebral folate deficiency in low-functioning autism with neurological deficits. Neuropediatrics 38(6):276-81.

Ramaekers VT, Weis J, Sequeira JM et al (2007b). Mitochondrial complex I encephalomyopathy and cerebral 5-methyltetrahydrofolate deficiency. Neuropediatrics 38(4):184-7.

Ramaekers VT, Sequeira JM, Artuch R et al (2007c) Folate receptor autoantibodies and spinal fluid 5-methyltetrahydrofolate deficiency in Rett syndrome. Neuropediatrics 38(4):179-83.

Ramaekers VT, Rothenberg SP, Sequeira JM et al (2005) Autoantibodies to folate receptors in the cerebral folate deficiency syndrome. N Engl J Med 352(19):1985-91.

Ramaekers VT, Blau N (2004) Cerebral folate deficiency. Dev Med Child Neurol 46(12):843-51.

Ramaekers VT, Hansen SI, Holm J et al (2003) Reduced folate transport to the CNS in female Rett patients. Neurology 61(4):506-15.

Ramakrishnan KA, Pengelly RJ, Gao Y et al (2016) Precision Molecular Diagnosis Defines Specific Therapy in Combined Immunodeficiency with Megaloblastic Anemia Secondary to MTHFD1 Deficiency J Allergy Clin Immunol Pract 4(6):1160-1166.

Reynolds EH, Rothfeld P, Pincus JH (1973) Neurological disease associated with folate deficiency. 2(5863):398-400.

Reynolds E (2006) Vitamin B12, folic acid, and the nervous system. Lancet Neurol 5(11):949-60.

Rodan LH, Qi W, Ducker GS et al (2018) 5,10-methenyltetrahydrofolate synthetase deficiency causes a neurometabolic disorder associated with microcephaly, epilepsy, and cerebral hypomyelination. Mol Genet Metab 125(1-2):118-126.

Rosenberg IH (2012) A history of the isolation and identification of folic acid (folate). Ann Nutr Metab 61(3):231-5.

Scaglia F, Blau N (2013) Disorders of Folate Metabolism and Transport, Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, pp. 167–178

Scaglione F, Panzavolta G (2014) Folate, folic acid and 5-methyltetrahydrofolate are not the same thing Xenobiotica 44(5), 480–488.

Schittmayer M, Birner-Gruenberger R, Zamboni N (2018) Quantification of Cellular Folate Species by LC-MS after Stabilization by Derivatization. Anal Chem 90(12):7349-7356.

Serrano, M. García-Silva MT, Martin-Hernandez E et al (2010) Kearns–Sayre syndrome: cerebral folate deficiency, MRI findings and new cerebrospinal fluid biochemical features. Mitochondrion 10(5):429–432.

Skovby F (2003) Disorders of sulfur amino acids. In: Blau N, Duran M, Blaskovics ME, Gibson KM, Eds. Physician’s Guide to the Laboratory Diagnosis of Metabolic Diseases (2nd edition) 243– 260.

Smith DE, Smulders YM, Blom HJ et al (2012) Determinants of the essential one-carbon metabolism metabolites, homocysteine, S-adenosylmethionine, S-adenosylhomocysteine and folate, in cerebrospinal fluid. Clin Chem Lab Med 50(9):1641-7.

Smith I, Hyland K, Kendall B (1985) Clinical role of pteridine therapy in tetrahydrobiopterin deficiency. J Inherit Metab Dis 8 Suppl 1:39-45.

SobczyDska-Malefora A, Harrington DJ (2018) Laboratory assessment of folate (vitamin B(9)) status. J Clin Pathol 71(11):949-956.

Spector R, Johanson CE (2010) Choroid plexus failure in the Kearns-Sayre syndrome. Cerebrospinal Fluid Res 7:14.

Steinfeld R, Grapp M, Kraetzner R et al (2009) Folate receptor alpha defect causes cerebral folate transport deficiency: a treatable neurodegenerative disorder associated with disturbed myelin metabolism. Am J Hum Genet 85(3):354-63.

Stockler S, Plecko B, Gospe SM Jr et al (2011) Pyridoxine dependent epilepsy and antiquitin deficiency: clinical and molecular characteristics and recommendations for diagnosis, treatment and follow-up. Mol Genet Metab 104(1-2):48-60.

Surtees R, Hyland K (1990) L-3,4-dihydroxyphenylalanine (levodopa) lowers central nervous system S-adenosylmethionine concentrations in humans. J Neurol Neurosurg Psychiatry 53(7):569- 72.

Tabassum S, AlAsmari A, AlSaman AA (2019) Widening the phenotypic spectrum – Non epileptic presentation of folate transporter deficiency. J Clin Neurosci 59:341-344.

Tanji K, Schon EA, DiMauro S et al (2000) Kearns-Sayre syndrome: oncocytic transformation of choroids plexus epithelium. J Neurol Sci 178(1), 29–36.

Toelle SP, Wille D, Schmitt B et al (2014) Sensory stimulus-sensitive drop attacks and basal ganglia calcification: new findings in a patient with FOLR1 deficiency. Epileptic Disord 16(1):88- 92.

Torres A, Newton SA, Crompton B et al (2015) CSF 5-Methyltetrahydrofolate Serial Monitoring to Guide Treatment of Congenital Folate Malabsorption Due to Proton-Coupled Folate Transporter (PCFT) Deficiency. JIMD Rep 24:91-6.

Van der Crabben SN, Verhoeven-Duif NM, Brilstra EH et al (2013) An update on serine deficiency disorders. J Inherit Metab Dis 36(4):613-9.

Van Karnebeek CD, Tiebout SA, Niermeijer J et al (2016) Pyridoxine-Dependent Epilepsy: An Expanding Clinical Spectrum. Pediatr Neurol. 59:6-12.

Verbeek MM, Blom AM, Wevers RA et al (2008) Technical and biochemical factors affecting cerebrospinal fluid 5-MTHF, biopterin and neopterin concentrations. Mol Genet Metab 95(3):127- 32.

Vezmar S, Schüsseler P, Becker A et al (2009) Methotrexate-associated alterations of the folate and methyl-transfer pathway in the CSF of ALL patients with and without symptoms of neurotoxicity. Pediatr Blood Cancer 52(1):26-32.

Visentin M, Diop-Bove N, Zhao R et al (2014) The intestinal absorption of folates. Annu Rev Physiol 76:251-74.

Wassenberg T, Molero-Luis M, Jeltsch K et al (2017) Consensus guideline for the diagnosis and treatment of aromatic l-amino acid decarboxylase (AADC) deficiency. Orphanet J Rare Dis 12(1):12.

Watkins D, Schwartzentruber JA, Ganesh J et al (2011) Novel inborn error of folate metabolism: identification by exome capture and sequencing of mutations in the MTHFD1 gene in a single proband. J Med Genet. 2011 Sep;48(9):590-2.

Watkins D, Rosenblatt DS (2012) Update and new concepts in vitamin responsive disorders of folate transport and metabolism. J Inherit Metab Dis 35(4):665-70.

Wegner C, Nau H (1992) Alteration of embryonic folate metabolism by valproic acid during organogenesis: implications for mechanism of teratogenesis. Neurology 42 (4 Suppl 5), 17–24.

Wilson et al (2019) in this issue of the Journal of Inherited Metabolic Disease

Wolf G (2007) Identification of proton-coupled high-affinity human intestinal folate transporter mutated in human hereditary familial folate malabsorption. Nutr Rev 65(12 Pt 1):554-7.

Woody RC, Brewster MA, Glasier C (1989) Progressive intracranial calcification in dihydropteridine reductase deficiency prior to folinic acid therapy. Neurology 39(5):673-5.

Zhao R, Aluri S, Goldman ID (2017) The proton-coupled folate transporter (PCFT-SLC46A1) and the syndrome of systemic and cerebral folate deficiency of infancy: Hereditary folate malabsorption. Mol Aspects Med 53:57-72.

Zhao R, Goldman ID (2013) Folate and thiamine transporters mediated by facilitative carriers (SLC19A1-3 and SLC46A1) and folate receptors. Mol Aspects Med 34(2-3):373-85.

Zhao R, Diop-Bove N, Visentin M et al (2011) Mechanisms of membrane transport of folates into cells and across epithelia. Annu Rev Nutr 31:177-201.

Рисунок 1. Структурные формулы фолатов и фолатный/одноуглеродный метаболизм Описание в тексте статьи.

Сокращения: DHF - дигидрофолат; DHFR - дигидрофолатредуктаза; DHPR - дигидроптеридинредуктаза; THF - тетрагидрофолат; MS - метионинсинтаза; MTHFR - метилентетрагидрофолатредуктаза; 5-MTHF - 5-метилтетрагидрофолат; SAM - S-аденозилметионин; SAH - S-аденозилгомоцистеин; CBS - цистатионин бета-синтаза; B6 - пиридоксальфосфат-зависимый фермент; B12 - кобаламин-зависимая реакция.

Рисунки 2A и B. Транспорт фолата, митохондриальный метаболизм и окислительный стресс.

 

1. Различные формы фолата всасываются в кишечнике с помощью протон-сопряженного транспортера фолатов (PCFT) и преобразуются в основную форму, используемую для транспорта в организме – 5-MTHF. 5-MTHF преодолевает гематоэнцефалический барьер в сосудистом сплетении. Этот процесс полагается как на перенос фолата в везикулах с помощью фолатных рецепторов, так и на перенос с помощью PCFT – лишь в случае функционирования обеих механизмов процесс протекает оптимально. На иллюстрации показаны основные формы фолата, присутствующие в диете и применяемые для терапии, а также препараты, замедляющие синтез фолата, такие как метотрексат и триметоприм. Следует отметить, что факт наличия градиента концентрации 5-MTHF между кровотоком и спинномозговой жидкостью говорит о том, что перенос 5-MTHF в ткани мозга – энергозависимый процесс. Этот вопрос рассмотрен подробнее в тексте статьи.

 

1. Окислительный стресс является одной из возможных причин церебральной фолатной недостаточности (Aylett et al 2013). Процесс окислительного фосфорилирования (OXPHOS), происходящий внутри митохондрий, может привести к утечке электронов и производству окисляющих соединений, таких как перекись водорода (H2O2) и гидроксильный радикал (OH-). Антиоксиданты, такие как аскорбиновая кислота (ASC) и глутатион (GSH), нейтрализуют оксиданты и защищают компоненты клетки от окисления. Окислительный стресс может быть результатом повышенной концентрации оксидантов (например, вследствие сбоев окислительного фосфорилирования либо воздействия свободных ионов переходных металлов (Fe2+)) или нарушения механизмов антиоксидантной защиты. В условиях окислительного стресса лабильные формы фолата могут подвергнуться окислению, приводя к развитию церебральной фолатной недостаточности (Aylett et al. 2013). Следует заметить, что митохондрии используют свои собственные изоформы ферментов на некоторых стадиях фолатного метаболизма, и что NAD(P)H, произведенный в ходе реакций фолатного метаболизма, может использоваться для восстановления аскорбата и глутатиона.

Сокращения: DHFR – дигидрофолатредуктаза; SHMT1 – цитозольная серингидроксиметилтрансфераза; SHMT2 – митохондриальная серингидроксиметилтрансфераза; MTHFR – метилентетрагидрофолатредуктаза; MTHFS – метенилтетрагидрофолатсинтаза;  MTHFD1 – цитозольная метилентетрагидрофолатдегидрогеназа; MTHFD1L – митохондриальный белок, подобный метилентетрагидрофолатдегидрогеназе-1; митохондриальная метилентетрагидрофолатдегидрогеназа 2; FR – фолатный рецептор; PCFT - протон-сопряженный транспортер фолатов; RFC - переносчик восстановленных фолатов;

Рисунок 3. Хроматограммы 5-MTHF

Снятые в нашей лаборатории ВЭЖХ-хроматограммы, демонстрирующие заметный и хорошо разрешенный пик 5-MTHF в контрольном образце спинномозговой жидкости, и отсутствие пика в патологическом контрольном образце спинномозговой жидкости, взятом у пациента с недостаточностью MTHFR. Графики подчеркивают важность использования нормальных и патологических контрольных образцов при осуществлении аналитических процедур.

Таблица 1

Обзор состояний, способных вызвать церебральную фолатную недостаточность

Таблица 2

Описанные пациенты с мутациями гена FOLR1 

Пациент *	Пол	Национальность	Возраст начала	Фенотип	Результаты МРТ	Уровни 5-MTHF в ликворе (нмоль/л)†	Мутации	Схема терапии	Ответ на терапию	Литература
1 (P9 в Grapp et al)	М	Германия	2.5 лет	Тремор, атаксия, общая задержка развития, утрата моторных навыков, гипотония, апатия, аутизм. Миоклонически-астатические приступы с 3.3 лет	Гипомиелинизация, атрофия мозжечка/мозга, диффузная гиперинтенсивность паравентрикулярного и субкортикального белого вещества на T2-взвешенных снимках	1.4 (43-159)	c.352C>T; (p.Gln118*) и c.525C>A; (p.Cys175*)	Фолиниевая кислота: 0.5 мг/кг/сут перорально с повышением до 5 мг/кг/сут	Выраженное улучшение клин. симптоматики (сидит без пост. помощи, ходит с помощью) и âчастота приступов	Steinfeld et al 2009;  Cario et al 2009; Grapp et al 2012
2 (сиблинг пациента 1, P10 в Grapp et al)	Ж	Германия	2.5 лет	Легкая туловищная атаксия, тремор конечностей, нормальное когнитивное развитие	Легкая атрофия мозжечка	<5 (43-159)	c.352C>T; (p.Gln118*) и c.525C>A; (p.Cys175*)	Фолиниевая кислота: 22.5 мг/кг/сут перорально	Практически полная нормализация неврологических показателей через 6 мес	Steinfeld et al 2009;  Cario et al 2009; Grapp et al 2012
3 (P8 в Grapp et al)	Ж	Италия	2 года	Задержка развития речи, атаксия, тремор, спастичность, регрессия псих. развития, Миоклонически-астатические приступы	Гипомиелинизация, атрофия мозжечка, фокальные T2-гиперинтенсивные очаги в белом веществе	<5 (43-159)	Гомозиготн. c.130_147dup; (p.Lys44_Pro49 dup)	Фолиниевая кислота (перорально, доза не указана)	Клиническое улучшение	Steinfeld et al 2009; Grapp et al 2012

 

4 (P11 в Grapp et al)	М	Гамбия	2-й год жизни	Атаксия, хорея, прогрессирующая миоклоническая эпилепсия	Диффузная аномалия сигнала в белом веществе мозга, атрофия мозжечка	2 (48-127)	Гомозиг. c.313T>C; (p.Cys105Arg)	Фолиниевая кислота: 30 мг/сут перорально	Полный контроль над приступами достигнут в 1-й мес. Жив в 7 лет	Perez-Duenas et al 2010; Grapp et al 2012
5	М	Турция	6 мес	Расстройство развития, тяжелая гипотония, атаксия с 2-х лет, эпилепсия с 6 лет (миоклонические приступы, дроп-атаки), повторяющиеся остановки дыхания в 8 лет; [также синдром LAMM - связь под вопросом]	Аномальная миелинизация во фронтальной и теменных областях	<3 (63-111)	Гомозиг. c.610C>T; (p.Arg204*)	Фолиниевая кислота 3 мг/кг/сут с пиридоксальфосфатом 20 мг/кг/сут	Без судорог на 2х противоэпилептических препаратах. Жив в 8.5 лет	Dill et al 2011
6 (P1)	Ж	Финляндия	1 год	Нарушение развития моторики, регрессия псих. развития, гипотония, атаксия, атетоз, э. приступы (миоклонические, тонические, психомоторные, атипичные абсансы), повторяющиеся эпилептические статусы	Гипомиелинизация, атрофия мозжечка/мозга, T2-гиперинтенсивные области поражения в белом веществе	<40 ¥	Гомозиг. c.506G>A; (p.Cys169Tyr)	Не указано	Не указано	Grapp et al 2012
7 (P2)	М	Азербайджан	22 мес	Общая задержка развития, гипотония, атаксия, миоклонические э.приступы, аутистические черты	Задержка миелинизации, атрофия мозжечка, T2-гиперинтенсивность паравентрикулярного и субкортикального белого в-ва	<40 ¥	Гомозиг. c. 195C>G; (p.Cys65Trp)	Не указано	Не указано	Grapp et al 2012
8 (P3)	Ж	Финляндия	С рождения	Врожденная микроцефалия, атаксия, гипотония, регрессия развития, эпиприступы (миоклонические, тонические, тонико-клонические), агрессия	Гипомиелинизация, атрофия мозга/мозжечка	<40 ¥	Гомозиг. c.506G>A; (p.Cys169Tyr)	Не указано	Не указано	Grapp et al 2012
9 (P4)	Ж	Финляндия	В младенчестве	Нистагм, нарушение походки, атаксия, тремор, гипотония, эпилептический статус (2 эпизода), регрессия псих. развития,	Задержка миелинизации, атрофия мозга/мозжечка, T2-гиперинтенсивность кортикоспинальных путей	<40 ¥	Гомозиг. c.506G>A; (p.Cys169Tyr)	Не указано	Не указано	Grapp et al 2012
10 (P5)	Ж	Финляндия	2 года	Атаксия, эпиприступы преимущ. миоклонического характера, регрессия псих. развития, агрессия	Неоднородность миелинизации, атрофия мозжечка,	<40 ¥	c.506G>A; (p.Cys169Tyr) и c.665A>G; (p.Asn222Ser)	Не указано	Не указано	Grapp et al 2012
11 (P6)	М	Финляндия	1.5 года	Нарушение развития моторики, регрессия псих. развития, эпиприступы (миоклонические, тонические, атонические и психомоторные), гипотония, атаксия, атетоидные движения	Гипомиелинизация, атрофия мозжечка, T2-гиперинтенсивные области поражения в белом веществе	<40 ¥	Гомозиг. c.506G>A; (p.Cys169Tyr)	Не указано	Не указано	Grapp et al 2012
12 (P7)	Ж	Турция	2 года	Общая задержка развития, регрессия, эпистатус, тонико-клонические и короткие миоклонические эпиприступы, атаксия, тремор	Гипомиелинизация, атрофия мозга/мозжечка, истончение мозолистого тела	<40 ¥	Гомозиг. g.3576T>G (сплайс)	Не указано	Не указано	Grapp et al 2012
13	М	Гана	2.5 лет	Гиперактивность, атаксия, умственная отсталость, эпиприступы с 4 лет (миоклонико-тонические дроп-атаки)	Распространенная гипомиелинизация, атрофия мозжечка; билатеральная кальцификация базальных ядер на КТ	Ниже предела обнаружения (41-117)	Гомозиг. c.610C>T; (p.Arg204*)	Фолиниевая кислота: перорально 4.5 мг/кг/сут плюс 9 мг в/в каждые 1-2 нед, с повышением до 5.6 мг/кг/сут перорально плюс 120 мг в/в раз в неделю	Уменьшение раздражительности и стереотипий, улучшение походки, поведения, внимания;  миоклонико-тонические дроп-атаки исчезают лишь на максимальной дозе	Toelle et al 2014
14	М	Саудовская Аравия	4.5 лет	Некупируемые приступы (дроп-атаки, миоклонические подергивания), общая задержка развития, расстройство аутистического спектра	Гипомиелинизация (гиперинтенсивность субкортикального белого в-ва), атрофия мозжечка	7 (40-128)	Гомозиг. c.398C>A; (p.Pro133His)	Фолиниевая кислота: 0.75 мг/кг/сут перорально с нарастанием до 1.7 мг/кг/сут	Без приступов, со значительными улучшениями походки и социальных навыков	Al-Baradie et al 2014
15 (сиблинг пациента № 14)	Ж	Саудовская Аравия	4 года	Дроп-атаки, общая задержка развития	Гипомиелинизация (субкортикального белого в-ва, базальных ядер, внутренней капсулы), атрофия мозжечка, МРС-сканирование без аномалий	11 (40-150)	Гомозиг. c.398C>A; (p.Pro133His)	Фолиниевая кислота: 2 мг/кг/сут перорально	Без приступов, явное улучшение показателей развития	Al-Baradie et al 2014
16	М	Япония	1 год	Атаксия, интенционный тремор, невнятная речь, общая задержка развития, умственная отсталость	Атрофия мозжечка, атрофия белого вещества мозга,, кальцификация субкортикального белого вещества	Нет данных	c.374G>T; (p.Arg125Leu) и c.466T>G; (p.Trp156Gly)	Не сообщается	Не сообщается	Ohba et al 2014
17 (сиблинг пациента № 16)	Ж	Япония	2 года	Атаксия, интенционный тремор, невнятная речь, общая задержка развития, умственная отсталость	Атрофия мозжечка, кальцификация базальных ганглий и субкортикального белого вещества	Нет данных	c.374G>T; (p.Arg125Leu) и c.466T>G; (p.Trp156Gly)	Не сообщается	Не сообщается	Ohba et al 2014
18	Ж	Бельгия	9 мес	Дебют: общая задержка развития,	Диффузн. гипомиелинизация;	<1 (53-182)	c.332G>T; (p.Glu108Ter)	Фолиниевая кислота: перорально 2, затем 5,	Клин. состояние	Delmelle et al 2016

 

 

				неадекватное поведение, в 3.5 года: регрессия псих. развития, атаксия, хорея, тяж. миоклонич. эпилепсия	MRS â холин в белом в-ве		и c.373C>T; (p.Arg125Cys)	затем 7 мг/кг/сут, затем в/в 6 мг/кг/сут (24 ч), 12 мг/кг/сут (48 ч), затем ежемесячно 20-25 мг/кг в теч. 24 ч.	стабилизировалось после назначения препарата в/венно: прекратилась регрессия, улучшился зрительный контакт и контроль над эпиприступами
19 (сиблинг пациента № 18)	Ж	Бельгия	<31 мес	Общая задержка, затем остановка развития, миоклонические и тонические эпиприступы, атаксия	Гипомиелинизация	<1 (53-182)	c.332G>T; (p.Glu108Ter) и c.373C>T; (p.Arg125Cys)		Разительное улучшение при в/в введении - прекращение приступов, восст. способности ходить, улучш. миелин. (МРТ)	Delmelle et al 2016
20	Ж	Италия	22 мес	Миоклонич. эпиприступы, атаксия, регрессия псих. развития, затем - генерализов. тонико-клонич. эпиприступы	Нет данных	Нет данных	Гомозиг. c.128A>G; (p.His43Arg)	Фолиниевая кислота: 2 мг/кг/сут перорально	Явное улучш. эписимптоматики,  â дозы антиэп. препаратов  Жив в 33 года	Dyment et al 2015; Ferreira et al 2016
21 (сиблинг пациента № 20)	Ж	Италия	18 мес	Прогрессирующая атаксия, регрессия псих. развития, миоклон. эпиприступы, затем генерализов. тонико-клонич. эпиприступы	В 25 лет - обширные изменения в белом в-ве паравентрикулярной области и глубинных областей мозга с атрофией фронтальных долей и мозжечка	<10 (40- 120)	Гомозиг. c.128A>G; (p.His43Arg)	Фолиниевая кислота: 2 мг/кг/сут перорально	Явное улучш. эписимптоматики,  â дозы антиэп. препаратов  Жив в 28 лет	Dyment et al 2015; Ferreira et al 2016
22	Ж	Россия	1.5 года	Некупируемые эпиприступы, регрессия развития, прогрессирующая атаксия, полинейропатия	Симметричная гиперинтенсивность белого в-ва в режиме T2W, атрофия мозжечка; МРС: â фронтального пика холина	0.5 (42-81)	Гомозиг. c.466T>G; (p.Trp156Gly)	Фолиниевая кислота: перорально 2 мг/кг/сут, затем в/мыш 4 мг/кг/сут, затем в/в 4 мг/кг/сут	Ремиссия эпиприступов (отмена антиэпил. мед), улучш. показатели развития и белого в-ва (МРТ) Жив в 8.5 лет	Kobayashi et al 2017 (также Akiyama et al 2016
23	Ж	Саудовская Аравия	2 года	Интенционный тремор, задержка развития речи, ум. отсталость	Симметричные области гиперинтенсивности белого в-ва, нормальные результ. МРС	Нет данных	Гомозиг. c.665A>G; (p.Asn222Ser)	Фолиниевая кислота перорально 25 мг/сут затем 25 мг 2 р/сут	Без значительного клин. улучшения. Жив в 9.5 лет	Tabassum et al 2019