Mutacje pojedynczego genu – choroby jednogenowe

1. Mutacje pojedynczego genu – choroby jednogenowe Lek. med. Anna Kruczek Kurs „Podstawy genetyki klinicznej” Kraków, 09.10.2012

2. ZESPÓŁ MARFANA • Wieloukładowa choroba tkanki łącznej o dużej zmienności fenotypowej – zmiany narządowe dotyczą: • Układu kostno-stawowego • Układu krążenia (serce i naczynia krwionośne) • Narządu wzroku • Częstość występowania 1-2:10 tys. żywych urodzeń

3. ZESPÓŁ MARFANA • Dziedziczenie: AD • Gen: FBN1 • Produkt genu: białko fibrylina 1 – główny składnik miofibryli tkanki łącznej • Locus genowe: 15q21.1 • Duży stopień penetracji i zmienna ekspresja genu • 70-85% przypadków rodzinnych

4. OBJAWY – UKŁAD KOSTNO-STAWOWY • Wysoki wzrost – zwykle powyżej 97 percentyla (mężczyźni 191,3 ± 9cm, kobiety 175,4 ± 8,2cm) • Zaburzenia proporcji ciała • Dolichostenomelia • Wymiar górny do dolnego poniżej 0,85 • Sięg do wzrostu >1,05 • Nieprawidłowa budowa klatki piersiowej • Wady kręgosłupa • Arachnodaktylia • Objaw nadgarstkowy (Walkera-Murdocha) • Objaw kciuka (Steinberga)

5. OBJAWY – UKŁAD KOSTNO-STAWOWY • Wady stóp (długie i wąskie, stopa wydrążona, stopy płasko-koślawe, palce młotkowate, rotacja przyśrodkowa kostki przyśrodkowej) • Nadmierna ruchomość stawów lub przykurcze • Genu recurvatum

6. OBJAWY – UKŁAD SERCOWO-NACZYNIOWY • Poszerzenie opuszki aorty lub pnia płucnego • Wypadanie płatków zastawek (mitralna, trójdzielna) • Niedomykalność zastawki (aortalnej, mitralnej) • Tętniak rozwarstwiający aorty • Zastoinowa niewydolność krążenia

7. OBJAWY – NARZĄD WZROKU • Wady soczewki (luxatio, subluxatio) • Enophtalmus • Krótkowzroczność • Wady budowy gałki ocznej • Zwiększony wymiar osi długiej • Płaska rogówka • Hipoplazja tęczówki • Jaskra, zaćma • Odwarstwienie siatkówki • Niebieskie twardówki

8. OBJAWY - DYSMORFIA • Dolichocefalia • Długa, wąska twarz • Antymongoidalne ustawienie szpar powiekowych • Hipoplazja policzków • Mała, cofnięta żuchwa • Gotyckie podniebienie • Stłoczenie zębów

9. OBJAWY - INNE • Układ oddechowy – rozedma, płuc, samoistne pęcherze rozedmowe, odma • Przepukliny • Obniżona masa mięśniowa • Skąpa podskórna tkanka tłuszczowa • Rozstępy • Zwyrodnienie stawów • Poszerzenie worka opony twardej w odcinku lędźwiowo-krzyżowym (dural ectasia)

10. ROZPOZNANIE – SKALA PUNKTOWA Dodatni objaw nadgarstkowy i/lub kciuka 3/1 Klatka piersiowa kurza lub szewska/asymetryczna 2/1 Stopa płasko-koślawa lub płaskostopie 2/1 Odma opłucnowa 2 Dural ectasia 2 Protruzja panewki 2

11. ROZPOZNANIE – SKALA PUNKTOWA • Zmniejszony stosunek segm. górnego do dolnego i zwiększony sięg do wysokości 1 • Skolioza lub kifoza w odcinku piersiowo-lędźwiowym 1 • Ograniczenie wyprostu w stawach łokciowych 1 • Cechy dysmorfii (3 z 5: długa, wąska twarz; enophtalmos; antymongoidalne ustawienie szpar powiekowych; hipoplazja policzków; mała, cofnięta żuchwa) 1 • Rozstępy skórne 1 • Krótkowzroczność 1 • Wypadanie płatka zastawki mitralnej 1

12. KRYTERIA ROZPOZNANIA • Nieobciążony wywiad rodzinny 1) Poszerzenie aorty u osób poniżej 20 roku życia – Z-score ≥3.0u osób powyżej 20 roku życia – Z-score ≥2.0 I jedno z poniższych • Ektopia soczewki • Patogenna mutacja w genie FBN1 • Skala punktowa – 7 pkt. lub więcej 2) Ektopia soczewki i mutacja w genie FBN1, dla której opisano związek z poszerzeniem aorty

13. KRYTERIA ROZPOZNANIA • Obciążony wywiad rodzinny i jedno z poniższych • Ektopia soczewki • Skala punktowa – ≥7 pkt. • Poszerzenie aorty

14. ROZPOZNANIE U DZIECI I MŁODZIEŻY • Niespecyficzna choroba tkanki łącznej • Skala punktowa <7 • Graniczna szerokość aorty (Z-score <3.0) • Brak mutacji • Potencjalny zespół Marfana • Znana mutacja

15. BADANIA MOLEKULARNE • Opisano ponad 600 mutacji genu FBN1 • Identyfikacja mutacji jest jednym z kryteriów diagnostycznych • Brak identyfikacji mutacji nie wyklucza rozpoznania klinicznego

16. BADANIA • ECHO serca – poszerzenie aorty jako główne kryterium diagnostyczne • Badanie okulistyczne – ektopia soczewki • Pomiary antropometryczne • Konsultacja ortopedyczna (RTG)

17. CHOROBY ALLELICZNE • Zespół wypadania płatków zastawki mitralnej (z nieprawidłowościami układu kostnego lub bez) • Fenotyp MASS – myopia, mitral valve prolapse, aortic enlargment (niepostępujące), skin and skeletal features (niespecyficzne) • Rodzinne zwichnięcie soczewki • Zespół Weilla-Marchesaniego – zwichnięcie soczewki, microspherophakia, niedobór wzrostu, brachydaktylia, brak objawów z układu krążenia • Zespół Loeysa-Dietza – większość objawów typowych dla zespołu Marfana bez zwichnięcia soczewek

18. DIAGNOSTYKA RÓŻNICOWA • HomocystynuriaCechy wspólne: dolichostenomelia, dolichocefalia, arachnodaktylia, deformacje klatki piersiowej, skolioza, wady oczne (podwichnięcie soczewek, krótkowzroczność, zaćma, jaskra)Różnice: przykurcze stawowe, brak objawów ze strony serca, zakrzepica, deficyty intelektualne, padaczka, dziedziczenie AR

19. DIAGNOSTYKA RÓŻNICOWA • Zespół Ehlersa-Danlosa – wiotkość stawów, niebieskie twardówki, kifoskolioza i podwichnięcie soczewek (typ VI) • Marfanoidalny zespół nadmiernej ruchomości stawów (Marfanoid hypermobility syndrome) MFS – zmiany w układzie kostno-stawowym i krążenia, bez wad ocznychEDS – nadmierna elastyczność skóry, tendencja do wybroczyn, trudne gojenie ran, skóra pergaminowa

20. DIAGNOSTYKA RÓŻNICOWA • Zespół Shprintzena-Goldberga – dolichostenomelia, arachnodaktylia, deformacje klatki piersiowej, skolioza oraz hiperteloryzm, kraniosynostoza, zaburzenia poznawcze • Zespół Lejuna-Frynsa – niepełnosprawność intelektualna z cechami marfanoidalnymi sprzężona z chromosomem X • Zespół łamliwego chromosomu X • Zespół Klinefeltera

21. OPIEKA NAD PACJENTEM • Porada genetyczna typowa dla choroby AD • Opieka wielospecjalistyczna: kardiolog, okulista, ortopeda • Rehabilitacja • Unikanie nadmiernego wysiłku z przyczyn kardiologicznych • Leczenie prewencyjne przed zabiegami stomatologicznymi • Właściwy wybór zawodu

22. NEUROFIBROMATOZA TYPU I • Fakomatoza (gr. phakos – naznaczony przy urodzeniu) • Choroba wieloukładowa – objawy głównie z zakresu neuroektodermy • Skóra • Układ nerwowy • Narząd wzroku • Częstość występowania 1:3000 żywych urodzeń (jedna z najczęściej występujących chorób o AD modelu dziedziczenia, bardzo często pozostaje nierozpoznana)

23. NF-1 • Dziedziczenie: AD • Gen: NF1 • Produkt genu: białko neurofibromina – regulator aktywności onkogenu p21ras i niektórych czynników wzrostowych • Locus genowe: 17q11.2 • Penetracja sięga 100%, bardzo zmienna ekspresja genu • 50% przypadków rodzinnych

24. KRYTERIA DIAGNOSTYCZNE Opracowane w 1997 jako tzw. NF1 NIH Consensus Conference Criteria • Plamy „cafe-au-lait” – 6 lub więcej plam większych niż 5 mm przed okresem dojrzewania i 15 mm po okresie dojrzewaniaPojedyncze plamy występują u 10-15% zdrowej populacji. • Piegi lub przebarwienia w niedostępnych dla światła okolicach ciała (pachy, wzgórek łonowy)

25. OBJAWY WIODĄCE • Nerwiakowłókniaki – 2 lub więcej jakiegokolwiek typu lub 1 nerwiak splotowatyWłókniaki skórne zlokalizowane są w obrębie skóry i naskórka, mają „gumowatą” konsystencję i można je w niewielkim stopniu przemieszczać. Są niebolesne, czasem swędzące. Z wiekiem ewoluują do form brodawkowatych. Duże guzki podskórne mogą osiągać rozmiary kilku cm, z reguły rosną szybko w pierwszych latach życia, potem ulegają stabilizacji. Skóra nad nimi może być znacznie zmieniona. Może im towarzyszyć ból, świąd i inne objawy ucisku na nerwy lub kości. Czasem ulegają transformacji nowotworowej.Nerwiaki splotowate mogą obejmować pochewki wieku nerwów i ich odgałęzień.

26. OBJAWY WIODĄCE • Glejak narządu wzrokuGlejak narządu wzroku i mózgu oraz tzw. ogniska zwiększonej intensywności sygnału T2 w badaniu MRI występują u około 15% pacjentów. Mają zwykle strukturę astrocytoma pilocyticum. Mogą być zlokalizowane na całym przebiegu drogi wzrokowej, co wywołuje objawy: proptosis, obniżenie ostrości wzroku, ubytki pola widzenia. Czasem objawem jest padaczka.Lokalizacja podwzgórzowa odpowiedzialna jest za endokrynopatie: niedobór hormonu wzrostu, przedwczesne pokwitanie.Niekiedy dochodzi do samoistnej regresji zmian lub ich stabilizacji – jest to trudne do przewidzenia.

27. OBJAWY WIODĄCE • Guzki Lischa – 2 lub więcejHamartomata tęczówki – mają znaczenie diagnostyczne, nie stanowią zagrożenia dla narządu wzroku. • Charakterystyczne objawy kostne- skolioza i dysplazja kości klinowej lub kości długich, osteopenia i osteoporoza. • Obciążony wywiad rodzinny - chory krewny pierwszego stopnia

28. KRYTERIA DIAGNOSTYCZNE • Dorośli – dwa lub więcej spośród wymienionych objawów • Dzieci • 50% chorych dzieci spełnia kryteria NIH w wieku roku, w wieku 8 lat prawie wszystkie • U dzieci z dodatnim wywiadem rodzinnym wystarczy jedno kryterium diagnostyczne dla rozpoznania NF1 (najczęściej są to plamy „cafe-au-lait”) • Dzieci z licznymi plamami bez innych objawów klinicznych i bez obciążonego wywiadu rodzinnego powinny być uważnie obserwowane i regularnie badane (również okulistycznie)

29. OBJAWY - INNE • Wady naczyniowe • Zwężenie tętnic nerkowych prowadzące do nadciśnienia • Koarktacja aorty • Zwężenie zastawki tętnicy płucnej • Angiopatie naczyń mózgowych • Deficyty psychospołeczne – występują u 1/3 pacjentów, ale NI znacznego stopnia dotyczy mniej niż 1% chorych. • Zaburzenia orientacji wzrokowo-przestrzennej • Dysleksja • Gorsza pamięć krótkoterminowa • Gorsze wyniki testów słownych w badaniach II.

30. NOWOTWORY • Mięsaki prążkowanokomórkowe (rhabdomyosarcoma) • Złośliwe guzy otoczki nerwów obwodowych (MPNST – Malignant Peripheral Nerve Sheath Tumors) – najczęściej powstają na obszarze włókniaków splotowatych i są wysoce agresywne. • Gwiaździaki (astrocytoma) • Białaczki • Rzadziej: pheochromocytoma, melanoma

31. BADANIA MOLEKULARNE • W obrębie genu NF1 stwierdza się wszystkie rodzaje mutacji – w większości powodują one przedwczesną terminację syntezy białka • 90% - mutacje jednopunktowe • 5% - delecje/duplikacje wewnątrzgenowe • <1% - duże rearanżacje

32. BADANIA • Ocena dermatologiczna najlepiej z dokumentacją fotograficzną • Badanie okulistyczne w lampie szczelinowej – guzki Lischa • Konsultacja kardiologiczna – pomiar ciśnienia i ewentualne badanie ECHO serca, USG tętnic nerkowych lub angiografia • Badanie neurologiczne i MRI • Konsultacja ortopedyczna – skolioza, dysplazja, zmniejszona gęstość kości

33. INNE FORMY NF1 • NF1 segmentowa – objawy zlokalizowane asymetrycznie i tylko w niektórych okolicach ciała, często wzdłuż linii wzrostowych Blaschko, z reguły nie ma objawów ze strony OUN ani guzków Lischa. Mutacje w genie NF1 stwierdza się tylko w materiale pobranym z obszarów zmienionych chorobowo. Postać ma charakter zmiany de novo. • NF1-Noonan – fenotyp ZN (hiperteloryzm, antymongoidalne ustawienie szpar powiekowych, nisko osadzone uszy, szeroka szyja, stenoza płuca). U części pacjentów stwierdza się mutacje w genie NF1 lub PTPN11.

34. INNE FORMY NF1 • Zespół LEOPARD • L – plamy soczewicowate (lentiginosis) • E – nieprawidłowy zapis EKG spowodowany kardiomiopatią przerostową • O – ocular hypertelorism • P – pulmonar stenosis • A – abnormal genitalia • R – retardation of growth • D – deafness U większości chorych przyczyną choroby jest mutacja w genie PTPN11, ale w pojedynczych przypadkach zidentyfikowano mutacje w genie NF1.

35. DIAGNOSTYKA RÓŻNICOWA • Zespół Legiusa – liczne plamy „cafe-au-lait”, piegi pod pachami, wielkogłowie i niekiedy cechy dysmorfii odpowiadające zespołowi Noonana. Rzadko występują guzki Lischa, nerwiakowłókniaki czy guzy OUN. Przyczyną jest mutacja dominująca genu SPRED1. • Mnogie plamy „cafe-au-lait” (OMIM 114030) • Zespół McCune-Albright – zmiany barwnikowe duże, o nieregularnych brzegach, dysplazja włóknista kości, zaburzenia endokrynologiczne (przedwczesne dojrzewanie, nadczynność tarczycy i kory nadnerczy)

36. OPIEKA NAD PACJENTEM • Porada genetyczna typowa dla choroby AD • Opieka wielospecjalistyczna • Pomiar ciśnienia tętniczego 1 x w miesiącu • Kontrola auksologiczna 1 x w roku • Kontrola ortopedyczna, dermatologiczna, okulistyczna, neurologiczna 1 x w roku lub w zależności od stwierdzonych objawów • MRI co 2 lata • Ocena ogólnorozwojowa – psycholog, logopeda • Przeżycie – średnia długość życia jest o 8 lat krótsza niż w zdrowej populacji. Przyczyną wcześniejszych zgonów są nowotwory (MPNST) i anomalie naczyniowe.

37. MIKRODELECJA 17q11.1 • Cechy dysmorfii (90%): makrocefalia, hiperteloryzm, ptoza, rozszczep tęczówki, mikrognatia • Wysoki wzrost (46%) • Duże dłonie i stopy (46%) • Skolioza (43%) • Nadmierna ruchomość stawów (72%) • Opóźnienie rozwoju psychoruchowego, problemy szkolne (93%), zaburzenia koncentracji (73%), opóźnienie rozwoju mowy (48%), NI (38%) • Wcześniejsze wystąpienie objawów typowych dla NF-1 (przed 5 rokiem życia) • Nerwiakowłókniaki (76%) • Nerwiaki splotowate (76%) • MPNST (21%)

38. WRODZONY PRZEROST NADNERCZY • Zaburzenie steroidogenezy, polegające na braku lub obniżonej aktywności enzymów uczestniczących w syntezie kortyzolu lub upośledzeniu jego dostępności do receptora • Zwiększone wytwarzanie ACTH • Nadmierna produkcja pozostałych hormonów kory nadnerczy (androgeny nadnerczowe i niekiedy mineralokortykoidy) • Częstość występowania • Postać klasyczna 1:5 tys. – 1:20 tys. żywych urodzeń dla populacji europejskiej (Eskimosi Yupik z Alaski 1:280) • Postać nieklasyczna 1:1000 (Polska), 1:300 (Włochy), 1:50 (Hiszpania), 1:27 (Izrael)

39. WPN • Dziedziczenie:AR • Produkt genu: 21-hydroksylaza (21-OH) – niedobór enzymu dotyczy 95% wszystkich przypadków WPN • Gen: CYP21A2 • Locus genowe: 6p21.33 • Rodzaje mutacji: • Mutacje punktowe – opisano kilkadziesiąt mutacji, ale 10 z nich odpowiadają za 90% przypadków • Delecja części lub całego genu – u 20% chorych • Konwersja – przemieszczenie nieaktywnej części pseudogenu do genu aktywnego • Korelacja genotyp-fenotyp

40. WPN - MECHANIZM • Nadmierna sekrecja ACTH • Przerost kory nadnerczy • Nadmierne wydzielanie androgenów nadnerczowych • Wirylizacja zewnętrznych narządów płciowych u płodów płci żeńskiej (8-14 tydzień życia płodowego) – obojnactwo rzekome żeńskie • U chłopców prawidłowe narządy płciowe – opóźnione rozpoznanie • Obniżona czynność rdzenia nadnerczy • Dysplazja rdzenia • Zmniejszone wytwarzanie adrenaliny – zaburzona odpowiedź na stres, skłonność do nadwagi • Hiperinsulinizm • Chorzy z WPN są zagrożeni zespołem metabolicznym.

41. POSTACI WPN • Klasyczna – objawy już w okresie życia płodowego • WPN-21OH z utratą soli (SW – salt wasting) • Znaczny niedobór kortyzolu i aldosteronu • Duże nasilenie objawów • Dotyczy 75% przypadków • WPN-21OH bez utraty soli (SV – simple virilizing) • Synteza aldosteronu nieznacznie ograniczona • Łagodniejszy przebieg choroby • Mniejsze nasilenie objawów androgenizacji • Dotyczy 25% przypadków • Nieklasyczna – łagodna, o późnym początku (late onset) zwykle w okresie okołopokwitaniowym • Kryptogenna – bez objawów klinicznych, rozpoznawana w oparciu o kryteria biochemiczne i genetyczne

42. OBJAWY – POSTAĆ KLASYCZNA • Z utratą soli • Wirylizacja u noworodków żeńskich • W 2-3 tygodniu życia (mylone z infekcją przewodu pokarmowego lub zwężeniem odźwiernika): • Wymioty, biegunka, odwodnienie • Brak łaknienia, słaby przyrost masy ciała • Zaburzenia biochemiczne: ↓ glukoza, ↓ Na, ↑ K, ↓ Cl, ↑ mocznik, kwasica metaboliczna • Wstrząs • Bez utraty soli – dominują objawy androgenizacji • Maskulinizacja narządów płciowych u dziewczynek • Przyspieszenie wzrastania u obu płci • Przedwczesne pokwitanie U chłopców rozpoznanie jest późne – około 4 roku życia.

43. OBJAWY – POSTAĆ NIEKLASYCZNA • Pubarche precox • Przyspieszone dojrzewanie szkieletowe • Przyspieszenie szybkości wzrastania • U dziewcząt: • Opóźnione menarche • Nasilony trądzik • Hirsutyzm • Męski typ łysienia • Wtórny brak miesiączki • Objawy zespołu policystycznych jajników • U chłopców • Wczesne owłosienie na twarzy • Nadmierny wzrost prącia w stosunku do wielkości jąder • Niski wzrost • Oligospermia

44. ROZPOZNANIE • Noworodek • Łatwe • Zespół utraty soli (75% wszystkich pacjentów) • Płeć żeńska z cechami obojnactwa • Trudne • Płeć męska bez utraty soli • Płeć żeńska bez utraty soli z V stopniem maskulinizacji wg Pradera

45. BADANIA • Badania hormonalne • ↑ stężenie 17-OH-progesteronu w surowicy • Kortyzol w surowicy może być prawidłowy, ale ↓ rezerwa nadnerczowa (odpowiedź kortyzolu na ACTH) • ↑ wydalanie 17-KS w moczu • ↑ wydalanie pregnanów w moczu (pregnantriol, prengantriolon) • Profil steroidowy moczu (GC/MS) • Kariotyp

46. BADANIA MOLEKULARNE

47. LECZENIE • Przewlekła, systematyczna suplementacja GKS (Hydrokortyzon) i mineralokortykoidów (Cortineff) wg indywidualnego zapotrzebowania pacjenta • Zatrzymanie rozwoju maskulinizacji • Normalizacja wzrastania • Prawidłowy rozwój gonad i zachowanie ich fizjologicznej czynności • Rekonstrukcja zewnętrznych narządów płciowych u dziewczynek w 1-2 roku życia, czasem konieczna jest reoperacja w wieku osiągania dojrzałości płciowej • Edukacja – samokontrola, systematyczne leczenie, postępowanie w sytuacjach stresowych, prawidłowy rozwój psychoseksualny

48. OPIEKA • Porada genetyczna typowa dla dziedziczenia AR • Opieka specjalistyczna: • Endokrynolog • Psycholog • Pomiary auksologiczne • Kontrola ciśnienia • RTG – wiek kostny

49. POSTĘPOWANIE PRZEDURODZENIOWE • Od 6 Hbd (najpóźniej 7-8 Hbd) leczenie u kobiety ciężarnej – deksametazon w celu zapobieżenia wirylizacji płodu żeńskiego (przechodzi przez łożysko i hamuje produkcję ACTH) • Objawy uboczne leczenia: zwiększony przyrost masy ciała, obrzęki, rozstępy • Diagnostyka prenatalna • Biopsja kosmówki, amniopunkcja • Badania hormonalne – 17-OHP • Analiza molekularna genu • Kariotyp • Kontynuacja leczenia hormonalnego w przypadku płodu płci żeńskiej z mutacjami

50. INNE BLOKI STEROIDOGENEZY • WPN-11βOH – 5-8% przypadków WPN • Objawy: wirylizacja płodów płci żeńskiej, zespół utraty soli oraz nadciśnienie • Leczenie – bez mineralokortykoidów • WPN-HSD3 – niedobór dehydrogenazy 3β-hydroksysteroidowej • Objawy: klasyczne (zespół utraty soli, wirylizacja u dziewczynek, słaba maskulinizacja u chłopców) lub nieklasyczne (pubarche precox, hirsutyzm u kobiet)