Цилиопатии

Цилиопатии — генетически обусловленные заболевания, возникающие при нарушении структуры или функции цилий.

Структура и функции цилий

Пример флагелл, расположенных на поверхности эпителиальных клеток тимуса. Картинка получена при помощи иммунофлуоресцентного анализа.

Пример сенсорной цилии, расположенной на окончании сенсорного нейрона.

Цилии (реснички или жгутики) представляют собой эволюционно консервативные органеллы, расположенные на апикальной поверхности эукариотических клеток. В зависимости от внутренней структуры и выполняемой функции все цилии можно разделить на два основных типа: подвижные (флагеллы) и неподвижные (сенсорные).

Исторически, флагеллы являются наиболее изученным типом цилий. Обычно расположенные в большом количестве на поверхности клеток, флагеллы создают волнообразное биение, которое, в свою очередь, обуславливает движение одиночных клеток и течение различных тканевых жидкостей. Ярким примером может служить течение цереброспинальной жидкости в желудочках головного мозга, а также движение яйцеклеток и сперматозоидов относительно соответствующего репродуктивного тракта. Внутренняя структура флагелл (аксонема) может быть охарактеризованна формулой (9+2), где девять периферически расположеных дублетов микротрубочек окружают две синглетные микротрубочки в центре. Наличие аксонемного динеина в структуре флагелл обеспечивает взаимное скольжение микротрубочек и, как следствие, волнообразное биение всей органеллы.

В отличие от флагелл, сенсорные цилии являются солитарными органеллами. Этот тип цилий не имеет центральных синглетных микротрубочек (9+0) и аксонемных динеинов. Вследствие этого, сенсорные цилии теряют способность к биению и в основном содержат различные рецепторные белки на своей поверхности, выполняя сенсорные фукции. Одним из примеров клеток с сенсорными цилиями являются палочки и колбочки сетчатки глаза.

Молекулярные механизмы цилиопатий

Цилиогенез (процесс образования цилий) может быть разделен на четыре основные стадии: формирование центриолей, миграция центриолей к апикальной мембране, трансформация центриолей в базальные тельца, формирование аксонемы и ассоциированных структур. Мутации генов, контролирующих данные процессы, в подавляющем большинстве случаев приводят к структурным аномалиям цилиий, и, как следствие, к развитию цилиопатий. Наиболее изученными цилиопатийными генами являются гены контролирующие процесс интрафлагеллярного транспорта. Отдельно стоит отметить гены, кодирующие функциональные протеины цилий. Мутации некоторых из них (например, полицистинов) также приводят к возникновению цилиопатий.

Цилиопатийные синдромы

В организме человека цилии присутствуют практически на любых типах клеток и выполняют как мотильные, так и сенсорные функции. Вследствие распространённости цилий, их структурные или функциональные дефекты вызывают широкий спектр патологий и синдромов (цилиопатий), включая:

• Синдром Альстрёма (Alström syndrome)
• Синдром Барде — Бидля (Bardet-Biedl syndrome)
• Синдром Сениора-Локена (Senior-Løken syndrome)
• Синдром Жубера (Joubert syndrome)
• Синдром Меккель-Грубера (Meckel-Gruber syndrome)
• Синдром Картагенера (Kartagener syndrome)
• Врожденный амавроз Лебера (Leber’s congenital amaurosis)
• ОФД-синдром I типа (Oral-facial-digital syndrome type I — OFD I)
• Синдром Жене (Jeune syndrome)
• Синдром Эллис-ван-Кревельда (Ellis van Creveld syndrome)
• Синдром Сенсебреннера (Sensenbrenner syndrome)
• Синдром коротких рёбер — полидактилии (Short rib — polydactyly syndrome)
• Синдром Фон Хиппеля-Линдау (Von Hippel-Lindau syndrome)
• Синдром Лоу (Lowe syndrome)

Цилиопатии являются плейотропными патологиями и характеризуются такими клиническими симптомами, как поликистоз почек, печени и поджелудочной железы, деградация сетчатки глаза, асимметрия висцеральных органов, полидактилия, челюстно-лицевые дефекты и дефекты одонтогенеза, гидроцефалия, ожирение, бесплодие.

Литература

• Hildebrandt F., Benzing T. and Katsanis N. Ciliopathies. N Engl J Med. 2011. Apr 21;364(16):1533-43.
• Waters A.M. and Beales P.L. Ciliopathies: an expanding disease spectrum.. Curr Opin Neurol. 2011. Apr;24(2):98-105