Ахроматопсия

Ахроматопсия
Другие имена	Род Монохромасия
Специальность	Офтальмология
Симптомы	Монохромность , Дневная слепота , Фотофобия
Причины	Врожденная неисправность зрительной фототрансдукции. пути
Метод диагностики	Электроретинография
Частота	⁠ 1 / 30,000 ⁠ × 100% = 0.0033%

Ахроматопсия , также известная как монохромность Палочек , представляет собой медицинский синдром, который проявляется симптомами, относящимися к пяти состояниям, в первую очередь к монохромазии . Исторически это название относилось к монохромности в целом, но теперь обычно относится только к аутосомно-рецессивному врожденному состоянию цветового зрения . Этот термин также используется для описания церебральной ахроматопсии , хотя монохромность обычно является единственным распространенным симптомом. К заболеваниям относятся: монохроматическая дальтонизм , плохая острота зрения и дневная слепота . Синдром также присутствует в неполной форме, которая проявляется более легкими симптомами, включая остаточное цветовое зрение. По оценкам, ахроматопсия поражает 1 из 30 000 живорождений во всем мире.

Признаки и симптомы

Пять симптомов, связанных с ахроматопсией:

1. Цветовая слепота – обычно монохромность.
2. Снижение остроты зрения , не поддающееся коррекции линзами.
3. Гемералопия - у субъекта проявляется светобоязнь.
4. Нистагм
5. радужной оболочки глаза Нарушения работы

Синдром обычно впервые замечается у детей в возрасте около шести месяцев из-за их светобоязни или нистагма . Нистагм становится менее заметным с возрастом, но другие симптомы синдрома становятся более актуальными по мере приближения школьного возраста. Острота зрения и стабильность движений глаз обычно улучшаются в течение первых шести-семи лет жизни, но остаются на уровне около 20/200. В противном случае синдром считается стационарным и не ухудшается с возрастом.

Если уровень освещенности во время тестирования оптимизирован, ахроматы могут достичь скорректированной остроты зрения от 20/100 до 20/150 при более низких уровнях освещенности, независимо от отсутствия цвета. выглядит Глазное дно совершенно нормальным.

Ахроматопсию можно разделить на полную и неполную . В целом симптомы неполной ахроматопсии представляют собой ослабленную версию симптомов полной ахроматопсии. У людей с неполной ахроматопсией снижается острота зрения с нистагмом или светобоязнью или без них. Неполные ахроматы демонстрируют лишь частичное нарушение функции колбочек.

Причина

Ахроматопсию иногда называют монохромностью палочек (в отличие от монохромности синих колбочек ), поскольку ахроматы демонстрируют полное отсутствие активности колбочек по данным электроретинографии при фотопическом освещении. Существует по крайней мере четыре генетические причины ахроматопсии, две из которых связаны с циклическими нуклеотид-управляемыми ионными каналами ( ACHM2 , ACHM3 ), третья связана с трансдуцином фоторецептора колбочки (GNAT2, ACHM4), а последняя остается неизвестной.

колбочек Известные генетические причины этого включают мутации в циклических нуклеотид-управляемых ионных каналах CNGA3 (ACHM2). колбочек и CNGB3 (ACHM3), трансдуцин , GNAT2 (ACHM4), субъединицы фосфодиэстеразы колбочек PDE6C (ACHM5, OMIM 613093) и PDEH (ACHM6, OMIM 610024) и ATF6 (ACHM7, OMIM 616517).

Патофизиология

Гемералопический аспект ахроматопсии можно диагностировать неинвазивно с помощью электроретинографии. Реакция при низком ( скотопическом ) и среднем ( мезопическом ) уровне освещенности будет нормальной, но реакция при высоком уровне освещенности ( фотопическая ) будет отсутствовать. Мезопический уровень примерно в сто раз ниже клинического уровня, используемого для типичной электроретинограммы высокого уровня. Когда как описано; это состояние обусловлено насыщением нервной части сетчатки, а не отсутствием фоторецепторов как таковых.

В целом молекулярный патомеханизм ахроматопсии заключается либо в неспособности должным образом контролировать или реагировать на измененные уровни цГМФ ; особенно важен для зрительного восприятия , поскольку его уровень контролирует открытие циклических нуклеотид-управляемых ионных каналов (CNG). Снижение концентрации цГМФ приводит к закрытию CNG и, как следствие, к гиперполяризации и прекращению глутамата высвобождения . Нативные CNG сетчатки состоят из 2 α- и 2 β-субъединиц, которые представляют собой CNGA3 и CNGB3 соответственно, в колбочках . Будучи выраженным отдельно, CNGB3 не может создавать функциональные каналы, тогда как для CNGA3 это не так. Совместная сборка CNGA3 и CNGB3 приводит к образованию каналов с измененной мембранной экспрессией, ионной проницаемостью ( Na ⁺ против К ⁺ и Ca ²⁺ ), относительная эффективность активации цАМФ/цГМФ, снижение внешнего выпрямления , мерцания тока и чувствительности к блокированию L-цис-дилтиаземом .

Мутации, как правило, приводят к потере функции CNGB3 или усилению функции CNGA3 (часто к увеличению сродства к цГМФ). Уровни цГМФ контролируются активностью конусных клеток трансдуцина GNAT2. Мутации в GNAT2 имеют тенденцию приводить к образованию усеченного и, предположительно, нефункционального белка, тем самым предотвращая изменение уровней цГМФ фотонами . Существует положительная корреляция между тяжестью мутаций этих белков и полнотой фенотипа ахроматопсии .

Молекулярный диагноз может быть установлен путем идентификации биаллельных вариантов генов, вызывающих заболевание. Подходы молекулярно-генетического тестирования, используемые при ахроматопсии, могут включать целевой анализ распространенного варианта CNGB3 c.1148delC (p.Thr383IlefsTer13), использование панели нескольких поколений или комплексное геномное тестирование.

АЧМ2

Хотя некоторые мутации в CNGA3 приводят к усечению и, предположительно, нефункциональным каналам, это в большинстве случаев не так. Хотя лишь немногие мутации подверглись углубленному изучению, по крайней мере одна мутация действительно приводит к появлению функциональных каналов. Любопытно, что эта мутация T369S вызывает глубокие изменения при экспрессии без CNGB3. Одним из таких изменений является снижение сродства к циклическому гуанозинмонофосфату . Другие включают введение дополнительной проводимости, изменение кинетики одноканального затвора и увеличение проницаемости кальция .

Однако когда мутантные каналы T369S собираются вместе с CNGB3, единственной остающейся аберрацией является повышенная проницаемость кальция. Хотя не сразу понятно, как это увеличение Ca ²⁺ приводит к ахроматопсии, одна из гипотез состоит в том, что этот увеличенный ток снижает соотношение сигнал/шум. Другие охарактеризованные мутации, такие как Y181C и другие мутации области S1, приводят к снижению плотности тока из-за неспособности канала доставляться на поверхность. Такая потеря функции, несомненно, сведет на нет способность колбочек реагировать на зрительные сигналы и вызывать ахроматопсию. По крайней мере, еще одна миссенс-мутация за пределами области S1, T224R, также приводит к потере функции.

АЧМ3

Хотя охарактеризовано очень мало мутаций в CNGB3, подавляющее большинство из них приводят к усечению каналов, которые предположительно нефункциональны. Это в значительной степени приведет к гаплонедостаточности , хотя в некоторых случаях усеченные белки могут быть способны коассоциироваться с каналами дикого типа доминантно- негативным образом. Наиболее распространенная мутация ACHM3, T383IfsX12, приводит к образованию нефункционального усеченного белка, который не может должным образом транспортироваться к клеточной мембране .

Три миссенс-мутации, прошедшие дальнейшее изучение, демонстрируют ряд аберрантных свойств, лежащих в основе одной темы. Мутация R403Q, которая находится в области пор канала, приводит к увеличению выпрямления внешнего тока по сравнению с в значительной степени линейной зависимостью тока от напряжения каналов дикого типа, что сопровождается увеличением сродства к цГМФ. Другие мутации демонстрируют либо повышенную (S435F), либо пониженную (F525N) поверхностную экспрессию, но также повышенное сродство к цАМФ и цГМФ. Именно повышенное сродство к цГМФ и цАМФ у этих мутантов, вероятно, является изменением, вызывающим расстройство. Такое повышенное сродство приведет к тому, что каналы будут нечувствительны к небольшим изменениям концентрации цГМФ из-за поступления света в сетчатку.

АЧМ4

При активации светом опсин колбочек вызывает замену GDP на GTP в активности белка, связывающего гуаниновые нуклеотиды ( G-белок ) полипептиде 2 альфа- трансдуцирующей (GNAT2). Это вызывает высвобождение активированной α-субъединицы из тормозных β/γ-субъединиц. Затем эта α-субъединица активирует фосфодиэстеразу , которая катализирует превращение цГМФ в ГМФ, тем самым снижая ток через каналы CNG3. Поскольку этот процесс абсолютно необходим для правильной обработки цвета, неудивительно, что мутации в GNAT2 приводят к ахроматопсии. Все известные мутации в этом гене приводят к усечению белков. Вероятно, тогда эти белки нефункциональны и, следовательно, опсин колбочек, активированный светом, не приводит к изменению уровней цГМФ или фоторецепторов гиперполяризации мембраны .

Управление

Генная терапия

Основная статья: Генная терапия дальтонизма § Ахроматопсия

Поскольку ахроматопсия связана лишь с несколькими мутациями одного гена, она является хорошим кандидатом для генной терапии. Генная терапия — это метод введения функциональных генов в клетки, которые в них нуждаются, замены или отмены исходных аллелей, связанных с ахроматопсией, тем самым излечивая ее — по крайней мере частично. Ахроматопсия находится в центре внимания генной терапии с 2010 года, когда ахроматопсия у собак была частично излечена. Несколько клинических испытаний на людях продолжаются с неоднозначными результатами. В июле 2023 года исследование выявило положительные, но ограниченные улучшения в отношении врожденной ахроматопсии CNGA3.

Айборг

Основная статья: Айборг

С 2003 года кибернетическое устройство под названием « айборг» позволяет людям воспринимать цвета посредством звуковых волн. Эта форма сенсорного замещения отображает оттенок , воспринимаемый камерой, надетой на голову, на тон, воспринимаемый посредством костной проводимости, в соответствии с сонохроматической шкалой . Это позволяет ахроматам (или даже полностью слепым) воспринимать – или оценивать – цвет объекта. Ахромат и художник Нил Харбиссон первым применил окуляр в начале 2004 года, что позволило ему начать рисовать в цвете. С тех пор он выступал в качестве представителя этой технологии, а именно, на конференции TED в 2012 году. Исследование 2015 года показывает, что ахроматы, которые используют Eyeborg в течение нескольких лет, демонстрируют нейронную пластичность, что указывает на то, что сенсорная замена стала для них интуитивной.

Другое размещение

В то время как генная терапия и Eyeborg в настоящее время могут плохо пользоваться ахроматами, у ахроматов есть несколько более практичных способов управлять своим состоянием:

• Некоторые цвета можно оценить с помощью цветных фильтров . Сравнивая яркость цвета с фильтром и без него (или между двумя разными фильтрами), можно оценить цвет. Это основная идея монокулярных линз и SeeKey . В некоторых штатах США ахроматы могут использовать красный фильтр во время вождения, чтобы определить цвет светофора.
• Чтобы облегчить светобоязнь, вызванную гемералопией, темно-красные или сливовые фильтры в качестве солнцезащитных очков или тонированных контактных линз очень полезны для снижения светочувствительности.
• Чтобы справиться с низкой остротой зрения, типичной для ахроматопсии, ахроматы могут использовать телескопические системы, особенно при вождении, чтобы увеличить разрешение интересующего объекта.

Эпидемиология

Ахроматопсия — относительно редкое заболевание, распространенность которого составляет 1 на 30 000 человек.

Однако на небольшом микронезийском атолле Пингелап пострадало примерно пять процентов из 3000 жителей атолла. Это результат демографического затруднения, вызванного тайфуном и последовавшим за ним голодом в 1770-х годах, в результате которого погибли все островитяне, за исключением примерно двадцати, включая одного, который был гетерозиготным по ахроматопсии.

Жители этого региона назвали ахроматопсию «маскун», что на пингелапезе буквально означает «не видеть» . Эта необычная популяция привлекла невролога Оливера Сакса на остров , для которого он в 1997 году написал свою книгу «Остров дальтоников» .

Монохромность синего конуса

Основная статья: Монохромность синего конуса

Монохромность синего конуса (BCM) — еще одно генетическое заболевание, вызывающее монохромность. Она имитирует многие симптомы неполной ахроматопсии, и до открытия ее молекулярно-биологической основы ее обычно называли Х-сцепленной ахроматопсией , сцепленной с полом ахроматопсией или атипичной ахроматопсией . БКМ возникает в результате мутаций или делеций генов OPN1LW и OPN1MW , обоих на Х-хромосоме . Будучи рецессивным заболеванием, сцепленным с Х-хромосомой, БКМ непропорционально поражает мужчин, в отличие от типичной ахроматопсии.

Церебральная ахроматопсия

Основная статья: церебральная ахроматопсия

Церебральная ахроматопсия — форма приобретенной цветовой слепоты , вызванная повреждением коры головного мозга . Повреждения чаще всего локализуются в зрительной области V4 зрительной коры (основная часть центра цвета ), которая получает информацию от парвоцеллюлярного пути, участвующего в обработке цвета. Чаще всего это вызвано физической травмой, кровоизлиянием или ростом опухолевой ткани. При одностороннем повреждении может произойти потеря цветовосприятия только в половине поля зрения; это известно как гемихроматопсия. Церебральные ахроматы обычно не испытывают других основных симптомов врожденной ахроматопсии, поскольку фотопическое зрение все еще функционирует.

Цветовая агнозия предполагает трудности с распознаванием цветов, но при этом они могут воспринимать их, измеренные с помощью задачи сопоставления цветов или категоризации.

Терминология

Монохромность

Полное отсутствие восприятия цвета у субъекта, видение только черного, белого и оттенков серого.

Гемералопия

Снижение зрительной способности при ярком свете, т. е. дневная слепота.

Нистагм

Термин, обозначающий как нормальные, так и патологические состояния, связанные с глазодвигательной системой. В современном контексте это патологическое состояние, связанное с неконтролируемым колебательным движением глаз, при котором амплитуда колебаний весьма заметна, а частота колебаний имеет тенденцию быть довольно низкой.

Светобоязнь

Избегание яркого света лицами, страдающими гемералопией .

Ссылки

Источники

• Брайт, СР; и др. (2005). «Связанные с заболеванием мутации в CNGB3 вызывают усиление функциональных изменений в каналах, управляемых циклическими нуклеотидами колбочек». Мол. Вис. 11 : 1141–1150. ПМИД   16379026 .
• Броуди, Дж.А.; и др. (1970). «Наследственная слепота среди пингелапецев Восточных Каролинских островов». Ланцет . 295 (7659): 1253–1257. дои : 10.1016/s0140-6736(70)91740-x . ПМИД   4192495 .
• Кукуруза, АН; и др. (2010). Основы слабовидения: клинические и функциональные перспективы . Арлингтон: AFB Press . ISBN  9780891288831 .
• Хассельс, IE; и др. (1972). «Атоллы Пингелап и Мокил: ахроматопсия» . Являюсь. Дж. Хум. Жене. 24 (3): 304–309. ПМЦ   1762260 . ПМИД   4555088 .
• Мортон, штат Невада; и др. (1972). «Атоллы Пингелап и Мокил: историческая генетика» . Являюсь. Дж. Хум. Жене. 24 (3): 277–289. ПМЦ   1762283 . ПМИД   4537352 .
• Патель, К.А.; и др. (2005). «Трансмембранные мутации S1 в CNGA3 у 2 пациентов с ахроматопсией вызывают потерю функции и нарушение клеточного транспорта конусного CNG-канала» . Расследование. Офтальмол. Вис. наук. 46 (7): 2282–2290. дои : 10.1167/iovs.05-0179 . ПМИД   15980212 .
• Перлман, Э. (2015). «Я, Киборг». ПЛАТИТЬ . 37 (2): 84–90. дои : 10.1162/PAJJ_a_00264 . S2CID   57562971 .
• Пэн, К.; и др. (2003). «Связанная с ахроматопсией мутация в субъединице циклического нуклеотид-управляемого канала CNGB3 фоторецептора колбочки человека изменяет чувствительность к лигандам и свойства пор гетеромерных каналов» . Ж. Биол. хим. 278 (36): 34533–34540. дои : 10.1074/jbc.M305102200 . ПМИД   12815043 .
• Рончи, AM (2009). Электронная культура: культурный контент в эпоху цифровых технологий . Берлин: Шпрингер . ISBN  9783540752738 .
• Тиаденс, AAHJ; и др. (2009). «Картирование гомозиготности выявляет мутации PDE6C у пациентов с ранними нарушениями фоторецепторов колбочек» . Являюсь. Дж. Хум. Жене. 85 (2): 240–247. дои : 10.1016/j.ajhg.2009.06.016 . ПМЦ   2725240 . ПМИД   19615668 .
• Тиаденс, AAHJ (2011). Генетическая этиология и клинические последствия заболеваний колбочек . Университет Эразма в Роттердаме . ISBN  9789461690579 .
• Транкнер, Д.; и др. (2004). «Молекулярные основы наследственной формы неполной ахроматопсии» . Дж. Нейроски. 24 (1): 138–147. doi : 10.1523/JNEUROSCI.3883-03.2004 . ПМК   6729583 . ПМИД   14715947 .

Внешние ссылки

• Ахроматопсия. Архивировано 23 февраля 2020 г. в Wayback Machine в MedicineNet.
• Ахроматопсия в Мерриам-Вебстере
• Ахроматопсия в NCBI
• Сеть ахроматопсии – архив информации об ахроматопсии и советов, как справиться с этим заболеванием.