لگو سایت تریتاژن

دیستروفی عضلانی دوشن (DMD)

دیستروفی عضلانی دوشن (DMD)

دیستروفی عضلانی (Muscular Dystrophy) یا به اختصار MD، به انواعی از اختلالات ژنتیکی اطلاق می شود که به دلیل جهش در ژن های دخیل در بیان و سازمان دهی پروتئین های ماهیچه ها ایجاد می گردند. از ویژگی های بالینی متداول در بیماری های دیستروفی عضلانی می توان به از دست رفتن تدریجی قدرت عضلانی به خصوص در بافت عضلات اسکلتی اشاره کرد. بیماری دسیستروفی عضلانی انواع مختلفی دارد که شایع ترین نوع آن دیستروفی عضلانی دوشن (Duchenne Muscular Dystrophy) یا به اختصار DMD می باشد. دیستروفی عضلانی دوشن (DMD) یک اختلال عصبی عضلانی نادر، پیشرونده و محدود کننده زندگی است. علت ایجاد بیماری دیستروفی عضلانی دوشن (DMD) جهش در ژن دیستروفین است که باعث کمبود تقریباً کامل پروتئین دیستروفین در بیمار می گردد. کمبود دیستروفین ساختار و یکپارچگی عضلات را به خطر انداخته و منجر به انحطاط عضلانی پیشرونده می شود. با توجه به اینکه ژن دیستروفین روی کروموزوم X قرار دارد، الگوی توارث بیماری به شکل وابسته به جنس می باشد.

به دلیل جهش های مخرب (disruptive) در ژن دیستروفین، محصول پروتئینی آن در غشاهای فیبر عضلانی وجود ندارد. انقباض میوفیبرهای دارای کمبود پروتئین دیستروفین باعث بروز آسیب های شدیدی می گردد و چرخه هایی از نکروز و بازسازی فیبر عضلانی ایجاد شده که به تدریج کارایی ترمیمی را از دست می دهند. DMD معمولاً در اوایل کودکی به صورت ضعف عضلانی پیشرونده بروز می یابد که باعث ناتوانی در حرکت در اوایل نوجوانی خواهد شد. این اختلال علاوه بر عضلات اسکلتی، عضلات قلبی و تنفسی را نیز درگیر می کند. ضعف عضلانی پیشرونده سریع در DMD منجر به وابستگی به صندلی چرخدار در سن 12 سالگی و مرگ قبل از دهه سوم می شود. علل شایع مرگ در DMD شامل عوارض تنفسی و نارسایی قلبی ناشی از کاردیومیوپاتی پیشرونده است.

 

 

علائم دیستروفی عضلانی دوشن (DMD)

علائم ابتلا به DMD اغلب در سنین کودکی به خصوص 2 تا 4 سالگی مشاهده می شوند، اگرچه ممکن است که در سنین پائین تر نیز بروز یابند. شایع ترین نشانه این بیماری، ضعف عضلانی است که با گذشت زمان شدیدتر می گردد. از دیگر علائم متداول DMD می توان به موارد زیر اشاره کرد که عبارتند از:

  • احساس خستگی
  • کاردیومیوپاتی (Cardiomyopathy)
  • بروز مشکلات تنفسی
  • هایپرتروفی (Hypertrophy) یا افزایش اندازه عضلات ساق پا
  • راه رفتن با انگشتان پا
  • سختی در بالا رفتن از پله
  • آتروفی عضلانی (از دست رفتن حجم عضلات) با شدت بالاتر در نواحی لگن و پاها
  • اسکولیوز (scoliosis) یا انحنای ستون فقرات
  • کوتاه بودن قد
  • تاخیر در رشد و گفتار

 

 

نرخ شیوع بیماری DMD

بیماری دیستروفی عضلانی دوشن (DMD) یک بیماری وابسته به جنس مغلوب است که شیوع آن در مردان به دلیل داشتن یک کروموزوم X، بیشتر از زنان می باشد. تخمین زده شده است که از هر 3600 تا 6000 نوزاد پسر متولد شده، 1 مورد به DMD مبتلا باشد و به نظر می رسد بین مناطق مختلف تقریبا مشابه باشد. در هر 100000 تولد زنده، 9/15 مورد در USA و 5/19 مورد در UK گزارش شده است.

مشاهده این بیماری در زنان تقریبا نادر است (1> مورد در هر یک میلیون نفر) که همین موارد مشاهده شده نیز محدود به گزارش های موردی (case report) از افراد مبتلا به سندرم ترنر، یک جابجایی (translocation) شامل DMD یا افرادی با جهش DMD دو آللی می باشد. زنان ناقل DMD که دارای یک جهش تنها در یکی از کروموزوم های X خود هستند، اغلب علائمی را بروز نمی دهند.

 

 

نام های دیگر بیماری DMD

  • Duchenne/Becker muscular dystrophy
  • DBMD
  • Muscular dystrophy, Duchenne and Becker types
  • Muscular dystrophy, pseudohypertrophic

 

 

ساختار ژن دیستروفین

ژن دیستروفین بزرگترین ژن شناخته شده در انسان با طولی در حدود 2200 kb می باشد. این ژن مشکل از 79 عدد اگزون و 8 عدد پروموتر است که تقریبا 1/0% از ژنوم را در برمی گیرد. پروتئین دیستروفین شامل N-terminal actin binding domain و چندین spectrin repeats می باشد. این پروتئین بخشی از کمپلکس دیستروفین – گلیکوپروتئین (DGD) (Dystrophin associated protein complex) است که باعث ایجاد پل بین F-actin اسکلت سلولی داخلی و ماتریکس خارج سلولی از طریق بخش های N- ترمینال و C-ترمینال می شود. در DMD، هر دو پروتئین دیستروفین و DGC دچار جهش شده و تولید نمی شوند، که منجر به شکنندگی و نفوذپذیری بیش از حد غشاء، اختلال در تنظیم هموستاز کلسیم و آسیب اکسیداتیو می گردد. این عوامل نقش مهمی در نکروز سلولی عضلانی دارند. با افزایش سن بیماران مبتلا به DMD، به نظر می رسد که ظرفیت بازسازی عضلات از بین رفته و بافت همبند و چربی به تدریج جایگزین رشته های عضلانی می شوند.

استفاده از پروموتر جایگزین (Alternative promoter) و پیرایش متناوب (alternative splicing) منجر به تولید انواع مختلفی از رونوشت ها و ایزوفرم های پروتئینی برای این ژن خواهد شد. سه پروموتر بالادست (Dp427b، Dp427m و Dp427p)، باعث تولید full-length cDNA با طول حدودی 11.4 kb و پروتئین دیستروفین با طول کامل 427 KDa می شوند. 4 عدد پروموتر داخلی (Dp260، Dp140، Dp116 و Dp71) باعث تولید بخش N-ترمینال ایزوفورم های غیرعضلانی کوتاه شده ((Truncated دیستروفین می گردند. پیرایش متناوب (Alternative splicing) و پلی آدنیلاسیون باعث تولید ایزوفورم Dp40 خواهد شد و پروتئین full-length تولید شده از Dp427m، ایزوفورم عضلانی اولیه است.

در بیماران DMD، ایزوفرمی از دیستروفین به نام Dp427m تولید نمی گردد. DMD اغلب با جهش هایی مرتبط است که منجر به ایجاد تغییر در چارچوب خواندن (reading frame) و ایجاد کدون های توقف (stop codon) می شوند. این دسته از جهش ها عامل تولید پروتئین های غیر نرمال کوتاه شده (truncated) می باشد، که ناپایدار بوده و تخریب می شوند. در بیماران DMD یا هیچ گونه پروتئینی تولید نمی شود یا اینکه میزان تولید آن بسیار پائین است. که در نتیجه اتصالات بین اسکلت سلولی و ماتریکس خارج سلولی از دست می رود.

عدم بیان یا بیان پایین پروتئین دیستروفین به دلیل جهش در ژن دیستروفین منجر به طیفی از دیستروفینوپاتی ها از جمله دیستروفی عضلانی دوشن (DMD)، دیستروفی عضلانی بکر (BMD) و کاردیومیوپاتی متسع (DCM) در انسان می شود. در حال حاضر، بیش از 3000 جهش مرتبط با این بیماری DMD شناخته شده است که اغلب توسط جهش های مختلفی مانند حذف یک یا چند اگزون (حدود 60 تا 70 درصد موارد)، جهش نقطه ای (point mutation) (حدود 26% موارد) و مضاعف شدن اگزون (exon duplication) (10 تا 15 درصد موارد) ایجاد می گردد. با این وجود، بازآرایی ژنومی (genomic rearrangements) بزرگتر بین یک کروموزوم X و یک اتوزوم (کروموزوم غیر جنسی) نیز در بیماران DMD گزارش شده است. از دیگر انواع بیماری های دیستروفی عضلانی می توان به دیستروفی عضلانی بکر (Becker muscular dystrophy) یا به اختصار BMD اشاره کرد. BMD شکل خفیف ‌تری از DMD است که در آن جهش ‌های ژن دیستروفین منجر به تولید پروتئین دیستروفین کوتاه شده (truncated) و در عین حال تا حدی عملکردی می‌شود.

 

روش های تشخیص DMD

گایدلاین تشخیص بیماری DMD یک الگوریتم جهت تشخیص این بیماری ارائه می دهد. این الگوریتم شامل آزمایش های بیوشیمیایی، آزمایش های ژنتیکی و بررسی های مورفولوژیکی است. مطابق این الگوریتم، در ابتدا برای افراد مشکوک یعنی پسران با سن 2-4 سال که علایمی مانند ضعف عضلانی، اختلال در راه رفتن و صحبت کردن دارند باید آزمایش اندازه گیری میزان مارکر های بیوشیمیایی شامل creatine kinase (CK) در پلاسما، بیوپسی عضلانی، آزمایشات ژنتیکی و ECG انجام دهند که در ادامه به توضیح آنها پرداخته خواهد شد.

  • کراتین کیناز سرم (CK)

بالا رفتن سطح CK در پلاسمای خون افراد مبتلا به DMD یکی از روش های متداول تشخیص بیماری دیستروفی عضلانی دوشن (DMD) می باشد. هرچند ممکن است با پیشرفت بیماری و کاهش سلول های عضلانی این شاخص کاهش پیدا کند و یا به دلایل مختلف غیر از بیماری DMD این شاخص افزایش یابد. بنابراین استاندارد طلایی تشخیص DMD آزمایش های ژنتیکی جهت شناسایی جهش ها است. مقدار CK در دو سالگی به اوج خود رسیده و می تواند بیش از 10 تا 20 برابر بالاتر از حد نرمال باشد. با پیشرفت بیماری و بالا رفتن سن، سطح CK سرم کاهش می یابد زیرا فیبروز و چربی به تدریج جایگزین ماهیچه می شوند.

علاوه بر این، سطح سایر آنزیم های عضلانی مانند آلدولاز و AST نیز ممکن است افزایش یابد. در حدود 80% از ناقلین DMD که علائمی بروز نمی دهند ، ممکن است سطح CK افزایش یابد که اغلب در سنین بین 8 تا 12 سالگی مشاهده می شود. در افراد دارای نشانه های بیماری که میزان CK در پلاسما بالا است توصیه می شود، آزمایش های ژنتیکی جهت شناسایی دقیق بیماری و جهش ها انجام شود. پایین ترین سطح آزمایش های ژنتیکی برای تشخیص DMD استفاده از روش هایی است که بتواند حذف اگزون ها را شناسایی کند.

  • روش های تشخیص ملکولی DMD

پایه ای ترین روش مولکولی تشخیص DMD استفاده از تکنیک Multiplex PCR برای بررسی همزمان جهش های حذفی رایج است. این روش نسبتا آسان است اما امکان تشخیص جهش های مضاعف شدگی و بعضی از حذف ها را ندارد و برای آزمایش ناقلان کارایی ندارد. به همین دلیل در حال حاضر از روش های جدیدتری برای تشخیص DMD استفاده می شود. روش های جدیدتر شامل آنالیز های کمی تمام اگزون های ژن است که توانایی تشخیص تمامی حذف ها و مضاعف شدگی‌ ها را دارد. این روش ها توانایی تشخیص جهش در زنان ناقل را نیز دارند.

یکی از روش های کمی که به طور گسترده در تشخیص DMD استفاده می شود multiplex ligation-dependent probe amplification (MLPA)  است. تکنیک MLPA اولین بار در سال 2004 در تشخیص بیماری DMD به کار گرفته شد. در این مطالعه از کیت DMD-MLPA استفاده شده است که با استفاده از دو سری پرایمر ها (P034 & P035) به جستجوی جهش در طول ژن DMD می پردازد. این روش سریع، آسان، با حساسیت و اختصاصیت بالا و قابل اعتماد بوده و توانایی تکثیر کلیه 79 اگزون ژن DMD را دارد. این تکنیک امکان تکثیر و کمی سازی تا 40 توالی نوکلئوتیدی را به صورت هم زمان و در یک تیوب فراهم می کند. با استفاده از MLPA می توان تعداد کپی ها، جهش های مضاعف شدگی و حذف در کلیه اگزون های ژن را تشخیص داد. با این حال به دلیل احتمال وجود حالت SNP لازم است در هر دو روش ذکر شده در صورت تشخیص جهش با یک روش، وجود جهش با روش جایگزین تایید شود.

پیشرفت های جدیدتر در آنالیز های کمی شامل استفاده از oligonucleotide-based array (array CGH) است؛ با استفاده از این روش امکان آنالیز تنوع تعداد کپی در طول کل ژن وجود دارد که امکان تشخیص بازآرایی های پیچیده و تغییرات اینترونی بزرگ را نیز ایجاد میکند. در این روش بیشتر جهش ها با پروب های چندگانه تشخیص داده می شوند که امکان کنترل کردن نتایج مثبت کاذب حاصل از SNP را فراهم می کند.

در صورت عدم تشخیص جهش حذف یا مضاعف شدگی در افراد مشکوک مورد بررسی با استفاده از روش های MLPA و array CGH، آنالیز توالی یابی کامل (sequencing) باید انجام شود. این توالی یابی می‌تواند برای DNA ژنومی یا cDNA عضلانی انجام شود. هر چند با استفاده از این روش امکان تشخیص 2 درصد موارد DMD که شامل باز آرایی‌ های پیچیده و تغییرات اینترونی بزرگ است وجود ندارد. در صورتی که با روش های MLPA، array CGH و sequencing جهشی شناسایی نشود، بیوپسی عضله انجام می شود؛ با این بررسی مورفولوژیکی می توان جاگیری صحیح، تغییر اندازه و یا کاهش میزان پروتئین دیستروفین را مشخص کرد.

  • بیوپسی عضلانی

یکی از روش های تشخیص DMD، نمونه برداری از بافت عضلاتی (quadriceps femoris و gastrocnemius) است. بیوپسی عضلانی در مشخص کردن تکثیر endomysial connective tissue، انحطاط پراکنده (Scattered degeneration) و بازسازی میوفیبرها (regeneration of myofibers)، نکروز فیبرهای عضلانی و جایگزینی سلول های عضلانی با بافت چربی (adipose) موثر می باشد.

  • الکترومیوگرافی

الکترومیوگرافی یا نوار عصب و عضله یکی از روش های تشخیصی مناسب در اختلالات عصبی عضلانی از جمله DMD است که در آن ارتباط سیگنالینگ بین عصب و عضلات مورد ارزیابی قرار می گیرد.

  • الکتروکاردیوگرام (ECG)

یکی از مشکلات رایج بیماران DMD، آریتمی های فوق بطنی (supraventricular arrhythmias)  است به همین دلیل انجام تست نوار قلب (ECG) می تواند در تشخیص اولیه این بیماری موثر باشد. در اغلب مبتلایان تغییرات شاخص ECG شامل امواج R بلند در V1-V6 با افزایش نسبت R/S و امواج Q عمیق در لیدهای I، aVL و V5-6 است.

 

 

درمان DMD

تا امروز درمان قطعی برای بیماری ژنتیکی دیستروفی عضلانی دوشن (DMD) ارائه نشده و بیماری دارای پیش آگاهی (prognosis) ضعیفی است. اغلب روش های درمانی مبتنی بر کاهش شدت علائم بوده و متمرکز بر گلوکوکورتیکوئید تراپی (glucocortic therapyoid)، پیشگیری از انقباضات و بهبود اختلالات تنفسی و کاردیومیوپاتی می باشد.

درمان اصلی DMD با استفاده از گلوکوکورتیکوئیدها است که در کاهش سرعت آپوپتوز میوتوب ها (myotubes) نکروز میوفیبر (Myofiber) موثر هستند. این داروها گیرنده گلوکوکورتیکوئید را هدف قرار داده که در نتیجه سرکوب مسیر سیگنالینگ NF-kB، اثرات ضد التهابی مشاهده می گردد. یکی از داروهای متداول پردنیزون (Prednisone) است که در بیماران چهار سال و بالاتر که عملکرد عضلانی در آنها کاهش یافته یا ثابت شده استفاده می گردد.

از دیگر داروها می توان به Deflazacort اشاره کرد که یک اگسالوزین (Oxazoline) مشتق شده از پردنیزون اشاره کرد. در برخی موارد استفاده از این دارو به پردنیزون به دلیل عوارض جانبی کمتر ترجیح داده می شود. گلوکوکورتیکوئیدها معمولاً به صورت دوزهای روزانه تجویز می شوند. با این حال، عوارض جانبی قابل توجهی در خصوص این داروها گزارش شده است که شامل افزایش وزن، پوکی استخوان، آب مروارید و فشار خون بالا می باشد.

در بحث درمان کاردیومیوپاتی، درمان با مهارکننده‌ های آنزیم مبدل آنژیوتانسین (angiotensin-converting enzyme) یا به اختصار ACE و یا مسدودکننده‌ های بتا توصیه می‌شود. مطالعات اولیه نشان می دهند که درمان زودهنگام کاردیومیوپاتی در مبتلایان به DMD با مهارکننده های ACE ممکن است پیشرفت بیماری را کند کرده و از شروع نارسایی قلبی جلوگیری کند. در صورتی که بیماران مبتلا به DMD، دچار کاردیومیوپاتی اتساع شدید (severe dilated cardiomyopathy) شوند معمولا پیوند قلب توصیه می گردد.

با توجه به اینکه مشکلات عضلانی از مشکلات اصلی در مبتلایان به DMD است، فیزیوتراپی می تواند در جلوگیری از اختلالات عضلانی و بهبود حرکت بیمار موثر باشد. در صورتی که بیماری پیشرفت کرده باشد، برای رفع انقباضات عضلات ممکن است پزشک انجام جراحی را توصیه کند. از سوی دیگر ورزش های مانند شنا کردن قادرند در جلوگیری از بروز آتروفی در بیماران موثر باشند اما در صورت مشاهده میوگلوبینوری (myoglobinuria) یا بروز درد عضلانی قابل توجه، فعالیت باید کاهش یابد.

 

منابع علمی

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7352931

https://www.nature.com/articles/s41572-021-00248-3

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK482346

https://sci-hub.st/10.1007/s10741-009-9156-8

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/1756#gene-expression

https://sci-hub.st/10.1089/hgtb.2018.187

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2023.1183101/full

https://www.mdpi.com/2218-273X/13/9/1319