BackgroundFacial-scapular-humeral myodystrophy Landouzy-Dejerine (FSHD) is an autosomal dominant disease, the basis of its pathogenesis is ectopic expression of the transcription factor DUX4 in skeletal muscle. There are two types of the disease: FSHD1 (MIM:158900) and FSHD2 (MIM: 158901), which have different genetic causes but are phenotypically indistinguishable. In FSHD1, partial deletion of the D4Z4 repeats on the 4th chromosome affects the expression of DUX4, whereas FSHD2 is caused by the mutations in the protein regulating the methylation status of chromatin - SMCHD1. High variability of clinical picture, both intra - and inter-family indicates a large number of factors influencing clinical picture. There are key genetic, epigenetic and gender factors that influence the expressivity and penetrance of the disease. Using only one of these factors allows just a rough prediction of the course of the disease, which indicates the combined effect of all of the factors on the DUX4 expression and on the clinical picture.ResultsIn this paper, we analyzed the impact of genetic, epigenetic and gender differences on phenotype and the possibility of using them for disease prognosis and family counselling.ConclusionsKey pathogenesis factors have been identified for FSHD. However, the pronounced intra - and inter-family polymorphism of manifestations indicates a large number of modifiers of the pathological process, many of which remain unknown.

No abstract

Актуальность. Миодистрофия Ландузи-Дежерина (МЛД) является одной из наиболее часто встречающихся мышечных дистрофий. В 95% случаев заболевание связано с частичной делецией массива повторов D4Z4 на одном из аллелей 4-й хромосомы. Существующие диагностические методики гибридизации по Саузерну и молекулярного комбинга являются ресурсо- и времязатратными. В настоящее время в Российской Федерации молекулярно-генетическая диагностика МЛД не проводится. Цель. Поиск новых подходов к диагностике МЛД для использования в молекулярно-генетических лабораториях. Методы. ДНК выделялась в агарозных блоках и подвергалась обработке эндонуклеазой EcoRI. Полученные фрагменты ДНК разделялись методом пульс-электрофореза в агарозном геле, после этого агарозный гель фрагментировался согласно маркеру молекулярного веса и использовался в качестве матрицы для полимеразной цепной реакции (ПЦР). Принадлежность полученных ПЦР-продуктов к последовательностям повторов D4Z4 4-й хромосомы подтверждалась секвенированием по Сэнгеру. Результаты. Протокол пульс-электрофореза оптимизирован таким образом, что после всех этапов ДНК в агарозном геле пригодна для использования в качестве матрицы для ПЦР. Разработана ПЦР-система специфичной амплификации контрольных ДНК-матриц 4-й хромосомы и подтверждена секвенированием принадлежность получаемых ПЦР-продуктов к последовательности повторов D4Z4 4-й хромосомы. Выводы. Показана возможность использования ДНК в агарозном геле после пульс-электрофореза в качестве матрицы для детекции повторов D4Z4 методом ПЦР. Представленная ПЦР-система специфично амплифицирует последовательности D4Z4 4-й хромосомы. Используя данную ПЦР-систему и геномную ДНК пациента с известной длиной массива повторов D4Z4 проведена успешная диагностика МЛД. Таким образом разработан новый подход к диагностике МЛД для использования в молекулярно-генетических лабораториях. Relevance. Facioscapulohumeral muscular dystrophy (FSHD) is one of the most common muscular dystrophies. In 95% of cases, the disease is associated with partial deletion of the array of the D4Z4 repeats on one of the alleles of the 4th chromosome. The existing diagnostic methods of Southern blotting and molecular combing are quite resource-and time-consuming. At the moment, molecular genetic diagnostic of FSHD is not provided on the territory of the Russian Federation. Aim: to find new approaches for molecular genetic diagnostic of FSHD acceptable for use in standard molecular genetic laboratories Materials and methods: DNA isolated in agarose plugs and treated by the EcoRI restriction enzyme. DNA fragments then were separated by pulse field gel electrophoresis (PFGE) in agarose gel. After PFGE, the agarose gel was fragmented and used as a matrix for PCR. The identity of the obtained PCR products to the sequence of the D4Z4 repeats of the 4th chromosome was confirmed by sequencing by Sanger. Results. The PFGE protocol is optimized in such a way that, after all stages, DNA in agarose gel is suitable for use as a matrix for PCR. We achieve a specific amplification of the control DNA matrices of the 4th chromosome and confirm belonging of the PCR products to the sequence of D4Z4 repeats of the 4th chromosome by the Senger sequencing. Conclusions. This paper shows the possibility of using DNA in agarose gel after PFGE as a matrix for detection of D4Z4 repeats by PCR. The presented PCR system specifically amplify sequence of the 4th chromosome D4Z4 repeats. Using this PCR system and genomic DNA of a patient with a known length of the D4Z4 repeats array, a successful diagnosis of FSHD was performed. Thus, we propose a new approach for FSHD diagnostic, acceptable for use in standard molecular genetic laboratories.

Миодистрофия Ландузи-Дежерина (МЛД) в 95% случаев вызвана частичной делецией массива макросателлитных повторов D4Z4 на одном из аллелей 4-й хромосомы в сцеплении с пермиссивным гаплотипом. В данной работе мы провели молекулярно-генетическую диагностику МЛД в группе российских пациентов с клиническими проявлениями МЛД и их фенотипически здоровых родственников. Полученные данные распределения патогенных аллелей по длине соответствуют ранее описанным зарубежным популяционным исследованиям. Кроме того, наличие здоровых носителей патогенного аллеля подтверждает, что для проявления заболевания требуется сочетания генетических, эпигенетических и средовых факторов. Facioscapulohumeral dystrophy (FSHD) is an autosomal dominant myodystrophy. In approximately 95% of cases FSHD is caused by partial deletion of the D4Z4 macrosatellite tandem repeat on chromosome 4q35 (FSHD1). Here we present results FSHD1 diagnostic of patients and unaffected relatives from Russian population. We demonstrate that FSHD1 permissive alleles are bigger in size for unaffected carriers, which indicate previously reported phenomenon of inverse correlation between permissive allele size and disease penetrance and expressivity. In addition, presence of patients and unaffected carriers from one family with the same permissive allele size demonstrate importance of non-genetic factors for disease development.