Aim: To investigate molecular, clinical and genealogical characteristics of SPG4 in a first representative Russian group, to estimate SPG4 proportion among all DNA-diagnosed spastic paraplegias.
Material and methods: Fifty unrelated Russian families with SPG4 detected in the course of clinical and molecular studies of spastic paraplegias were studied. Clinical, genealogical and several molecular methods were used, i.e. Sanger sequencing of SPAST, massive parallel sequencing MPS (panel 'hereditary paraplegias') and multiplex ligation-dependent amplification MLPA.
Results: SPG4 proportion was 56% among all DNA verified SPG cases (90 families/14 forms) and 68% in subgroup of dominant SPG. In 50 families, 43 different SPAST mutations were detected, of which 21 were novel; percentage of large rearrangements was 30% (13 mutations in 15 families). Four mutations were detected in two families each, nonsense mutation c.1291C>T (p.Arg431*) in 4 unrelated families. Proportion of familial cases was 68%, pedigrees with 'missing' disease in elderly carriers pointed to incomplete penetrance. Age of onset varied from one year to 58 years, middle-age onset was common but the proportion of early-onset cases, particularly in male index cases, was also high. Onset age showed marked intrafamilial differences (more than 10 years in 14 pedigrees, up to 50 year in one) and between families with identical mutations. Insidious onset, slow development with most patients ambulant and 'uncomplicated' phenotype were typical. Cases with additional signs were: a family with ataxia in both patients, two families with epilepsy in one of SPG4 patients; three families with mild mental deficiency in one of SPG4 patients. A case described separately is a 29-year-old male patient with indeterminate myalgia and no SPG signs in whom SPAST previously reported mutation p.Ala430Thr de novo was an unexpected MPS finding.
Conclusion: SPG4 substantially predomimates in SPG structure in Russian families as practically everywhere else. Half of 43 detected SPAST mutations are novel, the proportion of large rearrangements is 30% higher than in most of studies. Clinical inter- and intrafamilial variability concerns mostly age of onset. SPG4 is not exclusively adult-onset as was thought earlier.
Цель исследования. Изучить молекулярно-генетические и клинико-генеалогические характеристики спастической параплегии 4-го типа (SPG4), связанной с геном SPAST, определить ее долю в группе молекулярно расшифрованных спастических параплегий. Материал и методы. Обследованы 50 семей с SPG4, диагностированной в результате клинико-молекулярно-генетических исследований спастических параплегий (первая представительная российская группа). Использованы клинико-генеалогический и молекулярно-генетические методы: секвенирование гена SPAST, высокопроизводительное экзомное секвенирование MPS (панель 'спастические параплегии'), мультиплексная лигаза-зависимая амплификация MLPA. Результаты. Среди всех молекулярно расшифрованных спастических параплегий (90 семей с 14 генетическими формами) SPG4 составила 56%, в подгруппе доминантных форм - 68%. В 50 семьях найдены 43 разные мутации SPAST, из них 21 новая; вклад протяженных перестроек - 30% (13 мутаций в 15 семьях). Найдены 4 мутации в 2 семьях, нонсенс-мутация с.1291C>T (p.Arg431*) в 4 семьях. Доля семейных случаев составила 68%; родословные c 'пропусками' болезни у пожилых носителей указывают на неполную пенетрантность. Возраст начала варьировал от 1 года до 58 лет; типично начало в среднем возрасте, но значим также вклад ранних случаев, особенно у пробандов-мужчин. Выражены внутрисемейные различия возраста начала (в 14 семьях - более 10 лет; максимально 50 лет) и различия между семьями с общими мутациями. Типичны постепенное начало, медленное прогрессирование с длительной сохранностью ходьбы, 'неосложненный' фенотип. Случаи с сопутствующими симптомами единичны: семья с атаксией у обоих больных, 2 семьи с эпилепсией у одного из больных, 3 - с легкой умственной отсталостью у одного из больных. Отдельно описан больной 29 лет с миалгией неясной природы, без симптомов спастической параплегии, у которого ранее описанная мутация SPAST p.Ala430Thr de novo оказалась неожиданной находкой при MPS. Заключение. SPG4 значительно преобладает среди молекулярно расшифрованных спастических параплегий в российских семьях, как и почти повсеместно. В широком спектре выявленных мутаций SPAST половина ранее не описана; доля крупных перестроек гена на 30% выше, чем в большинстве исследований. Клиническое разнообразие в основном проявляется широко варьирующим (в частности, внутрисемейно) возрастом начала. SPG4 не является исключительно поздней формой, как считали ранее.
Keywords: SPAST mutations; SPG4; Sanger sequencing; additional symptoms; clinical variability; massive exome sequencing MPS.