Limb Girdle type 2I – en ”folkesykdom” i Norge?

1. Limb Girdle type 2I – en ”folkesykdom” i Norge? Overlege Christoffer Jonsrud, Avd. Medisinsk genetikk, UNN Overlege Eva Stensland, Nevrologisk avd, UNN

2. Disposisjon • Generelt om Limb Girdle muskeldystrofi (Eva) • FKRP - funksjon og genetisk analyse ved LG type 2I (Christoffer) • Klinisk bilde ved LG type 2I (Eva)

3. Limb Girdle muskeldystrofi • Deskriptivt begrep – svakhet i ekstremiteter, mer proksimalt enn distalt • Samlebetegnelse på dystrofier andre enn x-bundne dystrofinopatier eller FSHD • Prevalens: varierende rapportering - 1 pr 14 500 til 1 pr 123 000 • Debut, distribusjon og progresjon av muskelsvakhet varierer svært mellom individer og subtyper • Progredierende symptomer pga progressiv degenerasjon av muskelceller, som gjenspeiles i forhøyet CK

4. Limb Girdle muskeldystrofi • Arv: - 7 autosomal dominante (sjelden) - 12 autosomal recessive • Patologi finnes i proteiner: sarcolemma, kontraktilt apparat, enzymer • Diagnostikk: histokjemi og molekylærgenetiske metoder

5. M.Guglieri; Clin Chim Acta. 2005 Nov;361(1-2):54-79

6. Limb Girdle-klassifisering • Klassifisering kontinuerlig prosess • Nederlandsk studie: 57% av de med klinisk og histologisk LGMD fikk spesifikk diagnose • 107 pas/ 67 fam • LGMD1B: 14 pas/3 fam (Lamin A) • LGMD2A: 23 pas/14 fam (Calpain) • LGMD2B: 1pas/1fam (Dysferlin) • LGMD2C-F: 18pas/11 fam (Sarcoglycaner) • LGMD 2I: 5 pas/ 5 fam (FKRP) • Udiagnostisert 43 pas/33 fam Neurology 2007;68:2125-8

7. Hyppigste muskeldystrofier: • Dystrofinsykdom (DMD genet) ca.1/8000 • Nesten bare gutter • Dystrophia myotonica ca.1/8000 • Type 1 og 2 • Facioscapulohumural MD ca.1/20000 • Undersøkes fortsatt i Bristol, England • Limb Girdle MD 1/15000-1/123000 • Å 12 recessive, 7 dominante ?

8. M.Guglieri; Clin Chim Acta. 2005 Nov;361(1-2):54-79

9. LGMD2I MDC1C MDC1D MEB WWS Fig. 2. Potential alterations of O-Mannosylglycosylation of α-dystroglycan in muscular dystrophy. Mutations in the genes POMT1, POMGnT1, fukutin, FKRP and LARGE cause abnormal glycosylation of α-dystroglycan and are associated with a broad clinical phenotype involving muscular dystrophy and, frequently, eye abnormalities and structural brain malformations. The only biochemical substrate has been characterized for POMGnT1. POMT1 is thought to initiate the biosynthesis of O-mannosyl glycan, whereas the substrate for the other putative glycosyltransferases has yet to be identified. Abbreviation: MDC 1C/MDC1D, congenital muscular dystrophy type 1C/1D; myd, myodystrophy mouse mutant; FCMD, Fukuyama congenital muscular dystrophy; MEB, muscle eye brain disease; WWS, Walker Warburg syndrome; LGMD2I, limb girdle muscular dystrophy type 2I; HIBM, hereditary inclusion body myopathy; AR, autosomal recessive; FKRP, fukutin-related protein; POMT1, protein O-mannosyltransferase1; ST3Gal, sialyltransferase; β4GalT, galactosyltransferase; POMGnT1, protein O-mannose β-1,2N-acetylglucosaminyltransferase. Key: Circle, monosaccharides; rectangle, mannose; diamond, N-acetylglucosamine; triangle, galactose.

10. Forskningsprosjekt: FKRP funksjon Problemstillinger: 1. FKRP biologiske rolle – aktivitet, target, substrat? 2. FKRP og interagerende partnere? 3. I hvilke(n) ”pathway(s)” funksjonerer FKRP?

11. FKRP – interagerende proteiner FKRP – funksjon Biological material Biological material Co-IP Pull-down TAP Pre-fraksjonering Partiell rensing 2DGE Differential display Total protein vs glycoprotein Comparative; FKRP +/- MS Protein-ID MS MS Sugar- analyses Verification Protein-ID

12. Forskningsprosjekt: FKRP funksjon Elisabeth Buvang Marijke van Ghelue Toril Fagerheim Rune Østern Vigdis Brox Sigurd Lindal Øivind Nilssen Jean-Claude Michalski, Universitetet i Lille, Frankrike Medisinsk genetisk avd. UNN/UiT

13. No# Nucleotide change Allele 1 Amino Acid substitution Nucleotide change Allele 2 Amino acid substitution 66 5 2 1 1 1 c.826C>A c.826C>A c.826C>A c.826C>A c.826C>A c.170_189del20** p.Leu276Ile p.Leu276Ile p.Leu276Ile p.Leu276Ile p.Leu276Ile p.Glu57AlafsX68** c.826C>A c.962C>A c.899T>C c.913C>T * c.1323T>G * c.899T>C, p.Leu276Ile p.Ala321Glu p.Val300Ala p.Pro305Ser p.Phe441Leu p.Val300Ala LGMD2I: FKRP; status pr. 15/11-07(Tromsø og Haukeland samlet) . ** not listed, null-allele * denotes novel, putative disease-causing mutations. c.913T and c.1323G were absent from 100 normal chromosomes. Both p.Pro305 and p.Phe441 are conserved in corresponding proteins from mouse, rat, cow, dog, chicken and zebrafish.

14. LGMD2I: FKRP; status pr. 15/11-07 76 molekylærgenetisk bekreftet i Norge Befolkning 4.681.400 per 1/1-07 Minimum prevalens: 1/62000 gir bærerfrekvens minst 1/125 Høyeste kjente bærerfrekvens Ikke regnet med 5 heterozygote/”bare bærere”

15. Pasienter med antatt Duchenne / Becker i Danmark Av 102 sporadiske menn: 13 med FKRP assosiert sykdom Schwartz: Neurology, Volume 64(9).May 10, 2005.1635-1637

16. Prevalens type 2I i LMGD- populasjoner • Italia: 6% • Brasil, Nederland : 10% • Tyskland: 16% • Danmark: 38% • Nord-England: ”hyppig”

17. Limb Girdle type 2I • Italiensk studie: 9% i en LGMD pop hadde type 2I (20 av 214) • Klinikk: • Halvparten hadde symptomer før 15-års alder • Stor variasjon i alvorlighetsgrad av symptomer • Muskelsvakhet i underex mer utpreget enn i overex • Ofte hypertrofi i leggmuskulatur • 9 av 12 pas testet med spirometri hadde markert redusert lungefunksjon • 8 av 13 pas hadde hjerteaffeksjon av varierende grad Arch Neurol 2005;62:1894-9

18. Clinical Data Among 20 Patients With Limb-Girdle Muscular Dystrophy Type 2I* Boito, C. A. et al. Arch Neurol 2005;62:1894-1899.

19. LGMD type 2I - karakteristika • Symptomdebut barn - voksen • Alvorlighet: fra asymptomatisk til manglende gangfunksjon • Underex rammes mer enn overex • Atrofi hofte/lår, skulder, brystmuskl. • Hypertrofi i legger, underarmer • Hjerte- og lungeaffeksjon • CK 10-30x forhøyet

20. Legghypertrofi

21. Sammenheng mellom genetikk og klinikk (Genotype-fenotype korrelasjon) • Dansk studie: 99 pas med LGMD2 • 23 sarcoglycanopati • 2 dysferlinopati • 12 calpainopati • 38 fukutinrel.prot (38%) • 24 udiagnostisert • Alle hadde mutasjon 826C>A • 27 homozygot for denne mutasjon, 11 heterozygot for denne mutasjon, og hadde en annen mutasjon på den andre allelen Ann Neurol 2006;59:808-15

22. No# Nucleotide change Allele 1 Amino Acid substitution Nucleotide change Allele 2 Amino acid substitution 66 5 2 1 1 1 c.826C>A c.826C>A c.826C>A c.826C>A c.826C>A c.170_189del20** p.Leu276Ile p.Leu276Ile p.Leu276Ile p.Leu276Ile p.Leu276Ile p.Glu57AlafsX68** c.826C>A c.962C>A c.899T>C c.913C>T * c.1323T>G * c.899T>C, p.Leu276Ile p.Ala321Glu p.Val300Ala p.Pro305Ser p.Phe441Leu p.Val300Ala LGMD2I: FKRP; status pr. 15/11-07(Tromsø og Haukeland samlet) . ** not listed, null-allele * denotes novel, putative disease-causing mutations. c.913T and c.1323G were absent from 100 normal chromosomes. Both p.Pro305 and p.Phe441 are conserved in corresponding proteins from mouse, rat, cow, dog, chicken and zebrafish.

23. Sammenheng mellom genetikk og klinikk (Genotype-fenotype korrelasjon) • Homozygote hadde • senere debut av symptomer (18år vs 5år) • mistet i mindre grad gangfunksjon (15% vs 91%) • generelt bedre muskelstyrke • større muskelmasse (12% vs 4%) • sjeldnere affeksjon av lungefunksjon (11% vs 36% hadde behov for respirasjonsstøtte) • Alltid først muskelsvakhet i underex • Hjerteaffeksjon ikke knyttet til muskelstyrke Ann Neurol 2006;59:808-15

24. Muskelstyrke Muscle strength ratios for the upper and lower extremities *p < 0.0005 between healthy control subjects and homozygous and compound heterozygous #p < 0.0005 between homozygous and compound heterozygous LGMD2I patients. Values are means ± standard error. Ann Neurol 2006;59:808-15

25. Konklusjoner • Mutasjonsanalyse av DMD (MLPA) og FKRP tidlig i utredningen ved høy CK • Dystrofinsykdom bekreftes ved biopsi hos den første i familien - evt. sekvensering av DMD (Utah) ved bekreftet dystrofin-defekt • Avgjørende for genetisk veiledning og gjentagelsesrisiko • Stor variasjon i det kliniske bildet - genotype av betydning