בלוג

תקציר

מיאופתיה GNE היא מחלת שרירים נדירה במיוחד המתאפיינת בחולשת שרירים מתקדמת באיטיות. התסמינים מתחילים בדרך כלל בתחילת הבגרות, עם חולשה ואטרופיה בשרירי הטיביאליס אנטריור ומתקדמים באיטיות לאורך הזמן, כאשר שרירי הארבע ראשי נותרו ברובם ללא פגע. ביופסיית שריר מראה סיבים אטרופיים וריקונים ממוסגרים ללא דלקת. המחלה מועברת בתורשה אוטוזומלית רצסיבית, וחולים עם מיאופתיה GNE נושאים מוטציות בגן GNE המשפיעות על מסלול סינתזת חומצה סיאלית. כאן, אנו בוחנים את ההיסטוריה והאספקטים הקליניים של מיאופתיה GNE, כמו גם מתמקדים בניסויי טיפול קודמים ואתגרים וצרכים לא מסופקים הקשורים להפרעה זו. מילות מפתח: חומצה סיאלית, ManNAc, HIBM, מיאופתיה GNE (GNEM), גן GNE, נוירומוסקולרי

מבוא

מיאופתיה GNE היא מחלת שרירים נדירה תורשתית. המחלה ידועה בשמות רבים ("מיאופתיה דיסטלית נונאקה", "מיאופתיה דיסטלית עם ריקונים ממוסגרים", "מיוזיטיס תורשתית עם גופי הסגר", "מיאופתיה חסינת שרירי הארבע ראשי", בין היתר), והיא גורמת לחולשת שרירים מתקדמת כתוצאה משינויים באנזים הדו-פונקציונלי UDP-N-אצטילגלוקוזאמין (GlcNAc) 2-אפימרז/ N-אצטילמנוזאמין (ManNAc) קינאז.
ההפרעה תוארה לראשונה בתחילת שנות ה-80 על ידי נונאקה ואחרים ביפן, אך מאז זוהתה ברחבי העולם, לעיתים באשכולות (1). מיאופתיה GNE היא נדירה, אך ראיות חדשות מציעות שההפרעה עשויה להיות נפוצה יותר ממה שחשבו בעבר (2). התסמינים הראשוניים מופיעים בדרך כלל בעשור השלישי לחיים, עם חולשה ברגליים הדיסטליות המשפיעה לעיתים קרובות על כופפי הקרסול וגורמת ל"רגל נופלת". לאחר מכן החולשה בשרירים מתקדמת באיטיות ומשפיעה על הזרועות והרגליים, תוך שמירת יחסית על שרירי הארבע ראשי. הבדיקה עשויה לגלות רמת קריאטין קינאז (CK) נורמלית או מעט מוגברת, וביופסיית שריר עשויה להראות ריקונים ממוסגרים והכללות סיביות בגודל 14–18 ננומטר, ללא חדירה דלקתית. האבחנה מאושרת על ידי מוטציות הומוזיגוטיות או הטרוזיגוטיות מורכבות בגן GNE.
שכיחות מיאופתיה GNE בעולם מוערכת ב-1–9 למיליון (3). עבודה אחרונה הראתה כי 31% מהחולים עם מיופתיות גנטיות לא מאובחנות בתת-היבשת ההודית נמצאו עם מוטציות GNE פתוגניות (2, 4). זה הודגם מחדש בהערכה מאוחרת יותר (5). מעריכים כי 1 מתוך 203 אנשים בעולם נושאים מוטציית GNE פוטנציאלית פתוגנית. למרות זאת, מספר המקרים המדווחים של מיאופתיה GNE ברחבי העולם נותר מעט מעל 1,000, מה שכנראה הרבה פחות ממספר המקרים בפועל. בעבר, חוסר התאמה זה עשוי היה להיות לפחות חלקית כתוצאה מריבוי השמות הקשורים להפרעה, וכיום עשוי להיות מושפע מגורמים כמו גישה לבדיקות גנטיות והבדלים בתכונות הקליניות כמו היעדר ריקונים בביופסיה במקרים רבים (6).
מוצר הגן GNE הוא אנזים חיוני בייצור חומצה סיאלית. חומצה סיאלית היא חד-סוכר הנקשר לגליקופרוטאינים ולגליקוליפידים עם מספר פונקציות כולל זיהוי והידבקות תאים (7). ניסויים טיפוליים התמקדו במסלול זה, במטרה להוסיף רמות חומצה סיאלית.

היסטוריה ווריאציות גיאוגרפיות

בשנת 1981, איקויה נונאקה ואחרים תיארו שלושה מקרים משתי משפחות עם חולשה דיסטלית "המשפיעה בעיקר על שרירי הטיביאליס אנטריור", וביופסיית שריר שהראתה ריקונים ממוסגרים המכילים "גופי למלר מרובים מרובים" (1). בשנת 1984, זוהר ארגוב תיאר תשעה מקרים בקרב ארבע משפחות יהודיות איראניות עם חולשה כללית, כאשר "שריר הארבע ראשי היה השריר היחיד ברגל ששמר על כוחו הרגיל" (8). דפוס התורשה האוטוזומלית רצסיבית תואר גם הוא. בשנת 1995, מיטרני-רוזנבאום ואחרים מיקמו את הגן המעורב בכרומוזום 9p1-q1 (9). בשנת 2001, זה הוגדר יותר למוטציות הקשורות לגן GNE (10). כאשר המקרים שתוארו בנפרד נמצאו בעלי בסיס גנטי דומה עד שנת 2002, היה ברור שההפרעות מייצגות את אותו מצב (11).
האיפיון הגנטי של מיאופתיה GNE הדגיש גנוטיפים אזוריים (טבלה 1). המזרח התיכון, יפן, הודו, בריטניה ואזורים אחרים בעולם יש להם מוטציות שכיחות לאזורים אלה. באוכלוסייה במזרח התיכון למשל, מוטציית p.M743T נראית לעיתים קרובות, והיא נראית באזור הסובב בהתאמה להיסטוריית ההגירה. כל החולים הישראלים שתיאר ארגוב נמצאו הומוזיגוטיים למוטציית p.M743T (המכונה מוטציית p.M712T במערכת הנומנקלטורה הקודמת) (19). ארגוב זיהה 129 חולים מ-55 משפחות, כולם היו הומוזיגוטיים למוטציית p.M743T. באופן דומה, המוטציה השכיחה בקרב צאצאי יהודים איראנים היא מוטציית p.M743T, מה שמרמז על אפקט מייסד. גנוטיפ זה נפוץ גם במיקומים סמוכים כמו אוזבקיסטן, אפגניסטן ועיראק, ככל הנראה בשל התפשטות האוכלוסייה המקומית. מוטציה זו מזוהה גם בתדירות גבוהה בקליפורניה, ארצות הברית בשל האוכלוסייה היהודית-איראנית באזור זה כתוצאה מההגירה מאז תחילת המאה ה-20. מוטציה זו מזוהה גם לעיתים קרובות באיראנים ממוצא לא-יהודי יחד עם הווריאנט הפחות שכיח p.R277Q (22). מוטציית p.M743T תוארה גם בחולים מוסלמים בתוניסיה (23).

טבלה 1

וריאציות נפוצות של מיאופתיה GNE ואזורי התפוצה שלהן
מוטציה אתניות או אזור מדווחים לעיתים קרובות
p.C44S יפנים (12)
p.D207V יפנים, סינים (11, 13)
p.V603L יפנים (14)
p.L539S סינים (13)
p.I618T רומנים בולגריים, אזור רג'סטן בהודו (2, 15, 16)
p.V727M הודים (17, 18)
p.M743T מזרח תיכוני (4, 19, 20)
p.D409Y בריטים צפוןיים (21)
p.A662V בריטים צפוןיים (21)

מוטציות GNE באזורים אחרים בעולם מציגות גם כן אפקט מייסד. לדוגמה, באוכלוסיית הרומנים הבולגריים, מוטציית p.I618T מהווה למעלה מ-99% מהמוטציות הגורמות למיאופתיה GNE (15). notable, מוטציה זו בולטת גם בין האנשים מאזור רג'סטן בצפון-מערב הודו. Khadilkar et al. העריכו 26 חולים עם GNE מצפון-מערב הודו. בניתוח זה, כל 7 החולים ממוצא רג'סטני נשאו את מוטציית p.I618T, אותה מוטציה שנמצאת גם ברומנים הבולגריים, כש-5 מתוך 7 היו הומוזיגוטים למוטציה זו (16). כל החולים ממדינת רג'סטן היו מהקהילות מהשווארי וג'ין במיוחד. יש השערות שהאוכלוסייה הרומנית של אירופה התפתחה מאזור זה בצפון-מערב הודו, כולל ממדינת רג'סטן, בתקופת נדידה אפשרית בין המאה ה-5 למאה ה-10. תיאוריה זו נתמכת גם על ידי מחקרים שמנתחים פולימורפיזמים של נוקלאוטיד יחיד כמו גם דגימות גנים מיטוכונדריאליים (24, 25).
מחוץ לאוכלוסיית רג'סטן בצפון-מערב הודו, המוטציה הנפוצה ביותר ביבשת ההודית היא מוטציית p.V727M. Nalini et al. מצאו ש-six מתוך שמונה המשפחות שנחקרו נשאו את מוטציית p.V727M. מוטציה זו נמצאה גם בכל ארבעת החולים מטיילנד כפי שמתואר על ידי Liewluck et al., מה שמעיד על מוטציה מייסדת אפשרית באזור זה גם כן (26).
בצפון בריטניה, כולל צפון אנגליה, סקוטלנד וצפון אירלנד, Chaouch et al. זיהו שתי מוטציות חוזרות ונשנות אצל חולי GNE באזור זה, המוטציות p.A662V ו-p.D409Y. 18 מתוך 20 חולי GNE שנמצאו באזור זה נשאו לפחות אחת משתי המוטציות הללו (21), ו-10 מתוך 20 החולים היו הטרוזיגוטים מורכבים לשתי המוטציות. בקבוצה זו, לא נראו המוטציות האופייניות לאוכלוסיות מזרח תיכוניות או יפניות אחרות.
ביפן, שבה תוארה לראשונה מיאופתיה GNE, נראות מספר מוטציות שונות. בניתוח מ-2014 של 212 חולים יפנים עם מיאופתיה GNE, נצפו 63 מוטציות שונות. המוטציה הנפוצה ביותר באוכלוסיית יפן היא מוטציית p.V603L, המהווה מעל 48% מכלל המוטציות (27). המוטציה השנייה הנפוצה ביותר ביפן היא p.D207V, שנחשבת לפנוטיפ קל יותר בניגוד למוטציית p.V603L שעשויה להיות חמורה יותר (27). בדומה לאזורים אחרים בעולם, הווריאציות האופייניות באוכלוסיית יפן נראות גם באזורים השכנים במזרח אסיה, כולל סין וקוריאה.
אף שלחלק מהמוטציות נחשבות להיות חמורות יותר מאחרות, הקשר בין גנוטיפ לפנוטיפ אינו ברור לחלוטין. ישנן עדויות מסוימות המעידות על דמיון פנוטיפי בין חולים עם אותה מוטציה. מספר חולים רומנים בולגריים שתוארו על ידי Chamova et al. הציגו חולשה בידיים, אך רובם המוחלט הציגו בתחילה חולשת פשיטת כף הרגל (15). למעשה, למרות שרוב החולים היו הומוזיגוטים לאותה מוטציה, הייתה שונות בהופעה הכוללת גיל התחלה ותסמינים מציגים. החולים הצפון-איריים עם מוטציית p.A662V דיווחו על מדרגת חולשה בכופפי האצבעות העמוקות עם מעורבות רבה יותר של האצבע המורה בהשוואה לאצבע הקטנה (21). גם נבחנה אפשרות לקשר בין אם התחום של אפימראז או קינאז מושפע. הומוזיגוטים למוטציות שמשפיעות על תחום הקינאז (גנטיפ KD/KD) בקבוצת החולים היפנית נראה שיש להם מהלך חמור יותר בהשוואה להטרוזיגוטים המורכבים עם אחת מהמוטציות המשפיעות על תחום הקינאז והמוטציה האחרת משפיעה על תחום האפימראז (גנטיפ KD/ED) (28). עם זאת, יש לציין שרוב המוטציות בתחום הקינאז היו מוטציית p.V603L, שנחשבת לפנוטיפ חמור יותר כפי שנציין לעיל (13). ניתוח עדכני יותר של 89 חולים ממדינות רבות הראה כי חולים עם גנטיפ KD/ED דיווחו על אובדן מוקדם יותר של היכולת להלך בהשוואה לגנטיפ KD/KD או ED/ED, אם כי לא הושג הבדל מובהק סטטיסטי (29).
Pogoryelova et al. סקרו נתוני רישום GNE ו-11 מאמרים שכללו 759 חולים על מנת לחקור לעומק את הקשר האפשרי בין גנוטיפ לפנוטיפ. הוערך שגנוטיפ אחראי ל-20% מהשונות הפנוטיפית הנראית במיאופתיה GNE (30). נראו מספר מגמות פנוטיפיות בין חולים עם אותן מוטציות. לדוגמה, חולים שנושאים את מוטציית p.L539S נראים שיש להם גיל התחלה המוקדם בממוצע ב-7.2 שנים מאלו שאין להם את המוטציה הזו. מוטציית p.V603L נראית שגורמת לסיכוי נמוך יותר להליכה בגיל 40, אך לא נראתה שהיא משפיעה על גיל התחלה. כמו כן, נציין שחלק מהמאפיינים שמופיעים בצורה בולטת יותר באזורים מסוימים, כמו סימן Beevor שתואר בקבוצה ההודית, עשויים להיות נובעים מגורמים אחרים או הטיית תצפיות.
עם זאת, הראיות הכוללות נותרות לא ברורות שהגנוטיפ משפיע באופן מהימן על הפנוטיפ. כל קבוצה המתוארת, למרות שיתוף מוטציות נפוצות, מראה הצגות משתנות כולל דפוסי חולשה וגיל התחלה. כמו כן, יש לציין כי הקבוצה המזרח-תיכונית שתיאר Argov כללה חמישה נושאים קליניים ללא סימפטומים למרות הומוזיגוטיות למוטציה השכיחה גם בגיל 50 ו-68, מה שמעיד על חדירה לא מלאה (4).
Manifestations קליניות
ישנם מספר תכנים קליניים הנראים לעיתים קרובות במיאופתיה GNE (טבלה 2). הסימפטומים מופיעים בדרך כלל בעשור השלישי לחיים, אם כי דווח על מקרים עם התפרצות מוקדמת בגיל 10 ומאוחרת בגיל 61 (31). רוב החולים מציגים חולשה דיסטלית ברגליים, בדרך כלל של שרירי הטיביאליס הקדמי, מה שגורם לנפילת כף הרגל. החולשה מתקדמת באיטיות, ובסופו של דבר גורמת לחולשה סימטרית של הגפיים התחתונות והעליונות, תוך שמירה על שרירי הארבע ראשי.

טבלה 2

תכנים נפוצים של מיאופתיה GNE

תכנים קליניים פרטים
תכנים קליניים • הופעה טיפוסית בעשור ה-3 לחיים
• הסימפטום הראשוני הוא לרוב נפילת כף הרגל
• התקדמות איטית לגפיים העליונות ולשרירים פרוקסימליים
• שומר על שרירי הארבע ראשי
• לא קשור למיוקרדיאופתיה
• תפקוד נשימתי אינו שכיח, עשוי להופיע בחולים שאינם הולכים
גנטיקה • ירושה אוטוזומלית רצסיבית
• מוטציות ביאלקטיות בגן GNE
• אין קשר ברור בין גנוטיפ לפנוטיפ
מאפייני פתולוגיה של שרירים • שונות בגודל סיבים
• פיברוזיס אנדומיזיאלי
• חללי וקום עם שוליים
• הצטברות עמילואיד
• ביופסיה של שרירים שאינה דלקתית
• הכללות סיביות באורך 14–18 ננומטר בהדמיה אלקטרונית

חולשה בגפיים העליונות נראית בדרך כלל כעשר שנים לאחר הופעת הסימפטומים ברגליים, ולעיתים קרובות מציגה חולשה בכוח האחיזה. אף שהפיזור של חולשה בגפיים העליונות עשוי להיות משתנה, השרירים הפנימיים של היד וכופפי האצבעות העמוקות לרוב מושפעים באופן בולט ביותר. ייתכן גם חולשה בשרירי השכמות, הדומה לתסמונת שיכמתית-פמורלית, אם כי בדרך כלל חולשת השכמות נראית רק מאוחר יותר במהלך המחלה (32). הבלטה של השכמות איננה נדירה, וצוין ב-11 מתוך 26 חולים בקבוצת הבריטים הצפויים (21).

תכונה פנוטיפית נפוצה היא שמירה על שרירי הארבע ראשי עד מאוחר בתהליך המחלה. תצפית אחת של Argov הייתה של חולה התלוי בכיסא גלגלים בגיל 60 ומניח את רגליו על ברכי נכדתו (33). לעיתים קרובות, שמירה זו על שרירי הארבע ראשי נמשכת למרות חולשה חמורה המובילה לאובדן היכולת ללכת. תופעה זו נראית עקבית כמעט בכל המקרים, אם כי הסיבה לכך איננה ידועה (34). ניכר ששריר הארבע ראשי מכיל כמויות דומות של חלבון GNE כמו שרירים אחרים (34). לא ידוע אם קיימת מנגנון פיצוי בשריר הארבע ראשי שאינו נמצא בשרירים אחרים, אם כי הדבר לא נמצא. בכל מקרה, החוזק המתוחזק בשרירי הארבע ראשי מאפשר הליכה זמן רב יותר בתהליך המחלה ממה שניתן לצפות בהתבסס על דרגת החולשה בשרירים אחרים.

באופן כללי, תפקוד נשימתי אינו מושפע בצורה משמעותית בחולים עם מיאופתיה GNE. חולים מקבוצות הבריטים והאיראנים הלא-יהודיים היו עם תפקוד נשימתי תקין (21, 22). חולים מקבוצת הרומנים הבולגריים דווחו כי יש להם ירידה מסוימת בנפח ריאות ספונטני (FVC), אם כי התפקוד הנשימתי הכללי היה יחסית שמור. בקבוצה זו, ה-FVC היה ירוד ל-60–75% ב-5 מתוך 27 אנשים. זה עשוי להיות קשור לחומרת המחלה, שנצפתה גם במחקר היסטוריה טבעית בקבוצת היפנים, המראה ש-FVC יורד בחולים שאינם הולכים (35). בקבוצת היפנים, 12 מתוך 39 חולים היו עם תפקוד נשימתי קל לפחות עם FVC <80%. 11 מתוך 12 החולים היו שאינם הולכים. תפקוד נשימתי, אם קיים, נוטה להיות קשור לחומרת המחלה הכללית. במקרה אחד, עם זאת, תפקוד נשימתי משמעותי תואר בחולה שהיה עם הופעת חולשה מאוחרת בגיל 50 (36). באופן כללי, תפקוד נשימתי הוא לרוב קל, ותפקוד נשימתי חמור אינו נפוץ, אפילו עם התקדמות מתקדמת של המחלה.

כמו כן, לא נראה שיש מעורבות לבבית משמעותית במיאופתיה GNE. בקבוצת הרומנים הבולגריים היו דיווחים על שינויים לבביים, אם כי לא ברור אם הם קשורים, ורובם לא היו בעלי משמעות קלינית (15). אלו כללו שינויים שנראו על אקוקרדיוגרמה או אק"ג. עם זאת, מעורבות לבבית נצפתה במחקר על מודל עכברים. כ-20% מעכברים עם מוטציית GNE p.D207V נמצאו עם פיברוזיס לבבי. הצטברות עמילואיד וחללי וקום עם שוליים נראו גם ברקמת שריר הלב (37). עכברים אלו נמצאו גם עם ממצאים דומים בשריר הסרעפת.

תת-לחץ דם (טומבוציטופניה) דווחה לאחרונה בחולים עם מיאופתיה GNE בכמה חולים ממזרח אסיה. ב-2014, Zhen et al. תיארו שני חולים בוגרים ממשפחה שיש להם גם מיאופתיה GNE וגם תת-לחץ דם (38). באותה שנה, Izumi et al. דיווחו בנפרד על שני חולים בוגרים מאותה משפחה שגם להם הייתה מיאופתיה GNE ותת-לחץ דם מולד. חולים אלו היו הטרוזיגוטים מורכבים והמוטציות לא היו זהות בין המשפחות (39). מקרים נוספים תוארו מאז, כולל שני חולים תינוקות עם תת-לחץ דם מולד עקב מוטציות בגן GNE שעשויים להיות לפני הופעת הסימפטומים למחלות שרירים.

תכנים דיאגנוסטיים

חולים המוצגים עם חולשה דיסטלית בתבנית וגיל הופעה שמעלה חשש למיאופתיה GNE עשויים לעבור בדיקות כולל אלקטרומיוגרפיה, בדיקות גנטיות וביופסיה של שרירים. האבחון לרוב מתבסס על הצגה קלינית התואמת למיאופתיה GNE כמו גם ממצאי פתולוגיה של שרירים האופייניים לכך. אישור האבחון נעשה באמצעות בדיקות גנטיות שמראות מוטציות פתוגניות הומוזיגוטיות או הטרוזיגוטיות מורכבות המשפיעות על שני האלקלים של גן GNE. התקדמות בבדיקות גנטיות בעשורים האחרונים, יחד עם זמינותן ומהימנותן, הביאו לשימוש נרחב בהן כאמצעי אבחון.
רמות קריאטין קינאז (CK) בסרום עשויות להיות תקינות עד מוגברות מעט (15, 20). הדבר צפוי להפחת עם התקדמות המחלה, ורמות ה-CK בחולים שאינם הולכים עשויות להיות תקינות או נמוכות (40).
אלקטרומיוגרפיה צפויה להראות תכנים מיאופתיים במיוחד בשרירים המושפעים קלינית. הבדיקות עשויות להראות נוכחות של פעילות ספונטנית כמו פוטנציאלים של רטט וגלים חדים חיוביים שמעידים על רגישות ממברנת השריר (21).

**הדמיה של שרירים נמצאת בשימוש גובר במצבים נוירומוסקולריים. במקרה של מיאופתיה GNE, הדמיה של שרירים עשויה לחשוף תבניות של אטרופיה וגם עשויה להיות מועילה לבחירת אתר ביופסיה של שרירים. ממצאי הדמיה בתהודה מגנטית (MRI) בדרך

ביומרקרים

נעשתה השקעה מחקרית במגוון ביומרקרים פוטנציאליים עבור מיופתיה GNE. ביומרקר אמין הוא בעל ערך הן לצורכי אבחון והן להערכת תגובה לטיפולים פוטנציאליים, מה שעשוי להפחית את הצורך בביופסיות שריר סדרתיות. סיאלילציה של גליקנים בדם היא ביומרקר כזה שנחקר לאחרונה. לויוקלנג ועמיתיו חקרו את הסיאלילציה של מיני O-גליקאן בפלסמה אצל חולים עם מיופתיה GNE ומצאו שלחולים עם מיופתיה GNE הייתה פרופורציה משמעותית גבוהה יותר של מינים לא סיאלילטיים בהשוואה למינים סיאלילטיים, לעומת קבוצת ביקורת בריאה. זאת מדדו על ידי הערכת אנטיגנים לא סיאלילטיים של תומסן-פרידנרייך (T) בהשוואה לאנטיגנים סיאלילטיים (ST). כל חולי מיופתיה GNE היו בעלי יחס T/ST מוגבר.

סיאלילציה של מולקולות אחרות הראתה גם שהיא עשויה לשמש כמסמן אבחוני פוטנציאלי. ואלס-אייב ועמיתיו בחנו את סיאלילציה של מולקולות חיבור תאי עצב (NCAM), ומצאו ש-NCAM היה היפוסיאלילטי אצל חולים עם מיופתיה GNE. NCAMs משויכים לתפקידים במיוגנזה ובהתפתחות נוירומוסקולרית, מה שהופך אותם למטרה רלוונטית. אתגר אחד בחקירות קודמות הוא שמרבית חלבוני הסרום מופרשים מהכבד ולא תמיד מייצגים במדויק את סיאלילציה של רכיבי שריר.

הדמיית שרירים הוצעה גם כביומרקר פוטנציאלי. ליו ועמיתיו השתמשו ב-MRI ובדימות תהודה פרוטונית (H-MRS) אצל חולים עם מיופתיה GNE המייצגים מגוון רחב של התקדמות מחלה. הם מצאו שדימות כמותי ואיכותי עם MRI ו-H-MRS הוא גישה מועילה ולא חודרנית לייחוד ולנטר את התקדמות המחלה.

ייתכן שיש גם שימוש פוטנציאלי ללקטינים בהערכת רמות סיאלילציה. לקטינים הם חלבונים הקושרים סוכרים, ולקטינים ספציפיים נקשרים לרצפים ספציפיים של פחמימות. לקטינים מסוימים נקשרים לחומצה סיאלית. אחרים נקשרים לרצפי פחמימות לא סיאלילטיים, שיכולים לשמש להדגמת היפוסיאלילציה אצל חולים עם מיופתיה GNE. מחקרים עד כה התמקדו בתיאור הלקטינים ברקמת שריר דרך צביעות פלואורוסנטיות והראו פוטנציאל כביומרקרים.

גנטיקה

מיופתיה GNE פועלת לפי תבנית תורשה רצסיבית אוטוזומלית. מרבית האנשים המושפעים הם הטרוזיגוטים קומפונדיים, במיוחד במיקומים שבהם אין מוטציה דומיננטית אחת. 21 מתוך 26 חולים בקבוצת האיים הבריטיים נמצאו כהטרוזיגוטים קומפונדיים למרות נוכחות של שתי מוטציות נפוצות באותו אזור. מוטציות פתוגניות בגנום GNE הן בדרך כלל מוטציות מסנס, אם כי גם מוטציות נונסנס, הוספות, מחיקות, וריאציות אינטרוניות ומוטציות באתרי חיבור דווחו. דווחו למעלה מ-200 מוטציות פתוגניות בגנום GNE בנוסף למוטציות המייסדות הידועות. מרבית המוטציות פתוגניות בגנום GNE הן ספורדיות או כרוכות בכמה משפחות, אם כי חלק מהמוטציות חוזרות לעיתים קרובות באוכלוסיות מסוימות.

הגן GNE ממוקם על כרומוזום 9p12-13 ומכיל 13 אקסונים. יש לפחות שמונה וריאנטים של mRNA ל-GNE, הגדולים שבהם מכונים hGNE1 ו-hGNE2. hGNE1 היה הווריאנט שתואר לראשונה, ומכסה 722 חומצות אמינו. הווריאנט hGNE2 מכסה 753 חומצות אמינו. לכן יש חוסר התאמה של 31 חומצות אמינו בין השמות הקודמים לשמות המעודכנים, כפי שהומלץ על ידי קונסורציום בינלאומי בנושא בשנת 2014. לדוגמה, הווריאנט המזרח תיכוני הנוגע לאוכלוסייה האיראנית-יהודית היה מכונה בעבר p.M712T, אך כעת ידוע כ-p.M743T. באותו אופן, הווריאנט היפני שהיה מכונה p.V572L ידוע כיום כ-p.V603L. הבדל של 31 זוגות בסיסים מייצג את גילוי הרצף N-terminal הנוסף.

במכרסמים, נצפה שהשמטה מוחלטת של גן GNE אינה ניתנת לשרידה, ולא זוהו חולים עם השמטה מוחלטת של הגן. הדבר מעיד על כך ש-GNE משחק תפקיד חיוני בהתפתחות המוקדמת. GNE פעיל בשריר, אך מחקרים על מכרסמים הראו שהביטוי הגבוה ביותר של GNE נמצא ברקמות אחרות כולל כבד, מוח, ריאות וכליות. ייתכן שזה מפתיע בהתחשב במנגנוני הפתוגנזה המשויכים, אך רקמות אלו אינן מושפעות אצל חולים עם מיופתיה GNE. הביטוי של גן GNE נמצא ברמות גבוהות במיובלאסטים לא בשלים, עם רמות נמוכות יותר בשרירי שלד בשלים. הביטוי של GNE מוגבר בשרירים פגועים ומתחדשים. למרות שבדרך כלל נמצא בציטופלזמה, חלבון GNE נמצא שמועבר בצורה משמעותית מהציטופלזמה לגרעין בשרירים מתחדשים, דבר שעשוי לרמוז על שינוי בתפקוד של חלבון GNE במהלך תהליך ההתחדשות.

כיוון שחלבון GNE הוא דו-תפקודי המכיל גם תפקידי קינאז וגם אפימראז, מוטציות עשויות להשפיע על אחד מהתחומים הללו. לדוגמה, מוטציית p.M743T משפיעה על תחום הקינאז, ומוטציית p.D207V משפיעה על תחום האפימראז. עם זאת, התפקוד הלא תקין בתחום אחד הראה גם השפעה על התחום האחר.

אתיולוגיה

מיופתיה GNE נחשבת שקשורה לחומצה סיאלית. המוצר של גן GNE משחק תפקיד חשוב בסינתזה של חומצה סיאלית. הוא מקטלז את שני הצעדים הראשונים במסלול ייצור החומצה הסיאלית. גן GNE מקודד גם לקינאז UDP-N-acetylglucosamine (GlcNAc) וגם ל-2-אפימראז/N-acetylmannosamine (ManNAc), מה שמייצג את שני חלקי האנזים. אפימראז GlcNAc מקטלז את ייצור ManNAc מ-UDP-GlcNAc, וקינאז ManNAc מקטלז את ייצור ManNAc-6-P מ-ManNAc. תגובות אלו מייצגות את שני הצעדים המגבילים בקצב בייצור חומצה N-acetylneuraminic (Neu5Ac), הידועה גם כחומצה סיאלית.
רמות חלבון GNE לא תמיד תואמות את רמת המחלה. קרוס ועמיתיו, באמצעות גילוי אימונופלואורסנטי של חלבון GNE, הבחינו שחלבון GNE מבוטא באותן רמות אצל חולים עם מיופתיה GNE כמו בקבוצת ביקורת רגילה. לכן, ההפרעה עשויה להיות קשורה יותר לתפקוד לקוי של חלבון GNE מאשר לכמותו. GNE מבוטא בכל הרקמות, אך לא ברור מדוע שריר שלד מושפע ורקמות אחרות לא, אף שמודלים של מכרסמים הראו מחלה משמעותית ברקמות אחרות.

הקשר בין רמות חומצה סיאלית ומיופתיה GNE עשוי גם הוא לא להיות פשוט. נמצא שחומצה סיאלית מצטמצמת בכמה מחקרים. תצפית מוקדמת הצביעה על ירידה ברמות חומצה סיאלית אצל אחד החולים היפנים. עבודות נוספות על תרבויות פיברובלאסטים ומיוציטים של חולי GNE הראו ירידה של עד 60–75% בהשוואה לנורמל. סיאלילציה נראתה מחודשת כאשר תאים קיבלו ManNAc או חומצה סיאל

ניסויים טיפולים

בגנטיקה של מחלת GNE נעשו מספר ניסויים טיפוליים, אך נכון לעכשיו אין טיפול מאושר למצב זה. הניסויים התמקדו בהגברת חומצה סיאלית כמו גם בטיפול אימונומודולטורי.
ניסוי שנעשה בשנת 2007 בחן את היעילות של IVIg והראה תוצאות מעורבות. במקרה זה, IVIg נבחן בשל הפוטנציאל שלו לספק חומצה סיאלית (68). ארבעה מטופלים קיבלו IVIg עם מינון התחלה ולאחר מכן 3 אינפוזיות תחזוקה שבועיות. נצפו שיפורים בכוח, אם כי הבדיקות האובייקטיביות לא היו חד משמעיות. לדוגמה, כוח האחיזה השתפר בממוצע ב-5% עד סוף הניסוי, מה שתאם לשיפור שנראה בכוח הלשון, שאינו חושב שנפגע במחלת GNE. בנוסף, ביופסית שריר לא הצביעה על עלייה בסיאליזציה ברקמת השריר לאחר הטיפול ב-IVIg.
תרופות פוטנציאליות נוספות התמקדו בהפקת חומצה סיאלית. תוצאות ממחקרים על עכברים הצביעו על כך ש-ManNAc עשוי להיות טיפול מבטיח. אחד המחקרים שנעשה על ידי גלאנו ואחרים בשנת 2007 כלל עכברים הומוזיגוטיים עבור מוטציית M743T. עכברים שקיבלו ManNAc דרך הפה הראו הישרדות מוגברת כמו גם ביטוי מוגבר של חלבון GNE, וכן עלייה בסיאליזציה של NCAM ו-podocalyxin (69). מחקר נוסף על מודל עכברים בשנת 2009 הראה שיפור משמעותי בכוח, מניעת התכווצות, הפחתת שקיעת אמיולואיד וולקואולות מוקפות בין מדדים אחרים (70). בנוסף, הראה כי מתן של קדם-סיאליזציה של ManNAc הידוע כ-Peracetylated ManNAc או tetra-O-acetyl-N-acetylmannosamine (Ac4ManNAc) הגדיל את הסיאליזציה ושיפר את הכוח בעכברים. סיאליללקטוז נבדק גם לשימוש כטיפול פוטנציאלי ונכלל גם במחקר זה והניב תוצאות דומות. סיאליללקטוז הוא חומצה סיאלית מקושרת שמתפרקת בליזוזום לשחרור חומצה סיאלית חופשית. מחקרים נוספים על מודל עכברים חיזקו את התוצאות הללו, והראו עלייה ברמות חומצה סיאלית בדם, כמו גם שיקום גודל השריר לרמות של עכברים רגילים ושיפור של וולקואולות מוקפות ואמיולואיד בבדיקת ביופסיה (71).
חומצה סיאלית וקדמיה הפכו אז למוקד של טיפולים פוטנציאליים בבני אדם. ניסוי קליני שלב 2 בשנת 2012 חקר את השימוש בקדם-חומצה סיאלית במטופלים עם מחלת GNE. השתמשו בצורת שחרור ממושך של חומצה סיאלית חופשית N-Acetylneuraminic acid (Neu5Ac) בשל פינוי המהיר של חומצה סיאלית חופשית. מתן צורת שחרור ממושך זו נראה כי מראה שיפור משמעותי בכוח החלק העליון של הגוף (72). עם זאת, ניסוי שלב 3 שלאחר מכן לא חזר על תוצאות אלו (73).
ManNAc נבחן לשימוש בבני אדם עם מחלת GNE. ניסוי שלב 1 של ManNAc הראה עלייה ממושכת ברמות Neu5Ac בפלסמה (74). זה עשוי להיראות מפתיע בהתחשב בנתיב הביוסינתזה הידוע של חומצה סיאלית שבו ManNAc חייב לעבור קטליזציה נוספת על ידי מנאצ קינאז, האנזים הידוע להיות לא תפקודי במחלת GNE. עלייה זו ב-Neu5Ac נמצאה אפילו בקרב מטופלים הומוזיגוטיים למוטציות בתחום הקינאז. ייתכן שזה נוגע לפחות חלקית לפעולה של GlcNAc קינאז שיש לו יכולת כלשהי לפוספוריל את ManNAc. בנוסף, נראה כי ManNAc שניתן בתוספת אינו מושפע מהתנגדות קלטית.
ניסוי קליני שלב 2 של ManNAc במחלת GNE החל בשנת 2015 ופורסם בשנת 2021. ניסוי זה הראה בטיחות וסבילות של ManNAc, כמו גם הצביע על קצב ירידה איטי יותר בכוח החלק העליון והתחתון של הגוף, כמו גם עלייה ברמות חומצה סיאלית בפלסמה (Neu5Ac) ובסיאליזציה של סרקולמה (75). ניסוי מרובה מרכזים של ManNAc למחלת GNE זה עתה החל (NCT04231266).
מאחר שמחלת GNE היא מצב גנטי, טיפול גנטי היה תחום עניין כטיפול פוטנציאלי. גן GNE הוכן כ-Lipoplex ומצא את דרכו למטופל אחד דרך הוריד כל 60 יום עבור סך של 7 מינונים. נראה כי הוא סבל בצורה טובה, והראה יציבות או שיפור מתון (76). מלבד מקרה זה של שימוש חמלה בטיפול ניסי, טיפול גנטי לא נבחן במחלת GNE.