Academiejaar 2010 - 2011
HET POLYCYSTISCH OVARIUMSYNDROOM: EEN ETIOLOGISCH RAADSEL. BELANG VAN GENETISCHE POLYMORFISMEN ALS OORZAAK VOOR HET SYNDROOM.
Nele DIELEMAN
Promotor: Prof. Dr. De Sutter
Scriptie voorgedragen in de 2de Master in het kader van de opleiding tot
MASTER IN DE GENEESKUNDE
Academiejaar 2010 - 2011
HET POLYCYSTISCH OVARIUMSYNDROOM: EEN ETIOLOGISCH RAADSEL. BELANG VAN GENETISCHE POLYMORFISMEN ALS OORZAAK VOOR HET SYNDROOM.
Nele DIELEMAN
Promotor: Prof. Dr. De Sutter
Scriptie voorgedragen in de 2de Master in het kader van de opleiding tot
MASTER IN DE GENEESKUNDE
INHOUDSTAFEL INHOUDSTAFEL __________________________________________________________ 1 ABSTRACT _______________________________________________________________ 1 INLEIDING _______________________________________________________________ 2 METHODOLOGIE ________________________________________________________ 6 RESULTATEN ____________________________________________________________ 7 I. Genen gerelateerd aan steroïd biosynthese en metabolisme _____________________________ 7 II. . Genen gerelateerd aan sexhormonen en hormoonregulatoren _________________________ 16 III. Genen betrokken in insuline resistentie en cardiovasculaire aandoeningen ______________ 26 IV. Genen betrokken in weefsel remoddeling en inflammatoire processen _________________ 38
DICUSSIE _______________________________________________________________ 46 Verklaringen voor het gebrek aan reproduceerbare associaties van PCOS met moleculaire genetische abnormaliteiten en genomische varianten. __________________________________ 46 Bespreking opmerkelijke polymorfismen en meest waarschijnlijke genetische associaties ______ 51
CONCLUSIE _____________________________________________________________ 56 REFERENTIES ___________________________________________________________ 57
ABSTRACT Achtergrond. Het polycystisch ovariumsyndroom (PCOS) is één van de meest voorkomende endocriene aandoeningen bij vrouwen van reproductieve leeftijd en de meest frequente oorzaak van oligo-ovulatoire infertiliteit. Deze thesis tracht de rol van genetische polymorfismen in de etiologie van deze heterogene aandoening te achterhalen. Ze poogt een overzichtelijke bespreking aan te reiken van de genetische varianten die tot op heden bestudeerd zijn inclusief reflecties over de relevantie van de polymorfismen om uiteindelijk te komen tot een hypothese van de etiologie van PCOS. Methode. Via PubMed werd gezocht naar relevante linkage analyse en case-control studies die handelen over genetische polymorfismen van PCOS. Voor elk van deze studies werden een aantal kenmerken nagegaan om de werkelijke significantie in te kunnen schatten en te kunnen vergelijken met elkaar. Resultaten. Genen waar men onderzoek naar deed werden gecategoriseerd volgens het pathofysiologisch mechanisme waarmee ze interfereren: genen gerelateerd aan androgeen biosynthese en metabolisme, genen gerelateerd aan sexhormonen en hormoonregulatoren, genen betrokken in insuline resistentie en cardiovasculaire aandoeningen en tot slot genen betrokken in weefsel remoddeling en inflammatoire processen. De (TTTTA)n VNTR van het CYP11A1 gen dat codeert voor het cytochroom P450 cholesterol side-chain cleavage enzym is tot op heden de sterkste associatie tussen een polymorfisme en PCOS. In de nabije toekomst is er nood aan inspanningen in de standaardisatie van methoden en criteria die worden gebruikt in studies die genomische varianten van PCOS trachten op te sporen: eenduidig gedefinieerde inclusiecriteria voor patiënten, volledige genoom-scans en onderzoek naar de lange termijn impact van verschillende omgevingsfactoren in de patiëntenpopulatie. Conclusie. Studie naar het belang van genetische polymorfismen in de etiologie van het polycystisch ovarium syndroom suggereert een interactie tussen omgevingsfactoren en predisponerende en beschermende genomische varianten resulterend in het waargenomen fenotype van patiënten. Verder onderzoek is noodzakelijk om nieuwe inzichten in de pathogenese van PCOS te verwerven, wat op zich dan weer nieuwe diagnostische en therapeutische benaderingen oplevert.
1
INLEIDING Het polycystische ovarium syndroom (PCOS) werd voor het eerst beschreven door Stein en Leventhal in 1935. Sindsdien is het herkend als één van de meest voorkomende endocriene aandoeningen bij vrouwen van reproductieve leeftijd en de meest frequente oorzaak van oligo-ovulatoire infertiliteit. De etiologie van deze heterogene aandoening heeft men nog niet kunnen doorgronden, maar naar alle waarschijnlijkheid is er een genetische achtergrond. Het syndroom wordt hoofdzakelijk gekarakteriseerd door: (a) klinisch en/of biochemisch hyperandrogenisme, (b) ovariële dysfunctie en/of polycystische morfologie, en (c) geassocieerde metabole aandoeningen in een aanzienlijk percentage van de vrouwen (1). De term polycystische ovaria is misleidend omdat de ovaria niet bezaaid zijn met cysten zoals de naam verondersteld maar met een groot aantal atretische follikels. Deze zijn het resultaat van hormonale veranderingen waardoor ovariële follikels er niet in slagen correct te matureren waarop de aanwezigheid van multiple follikels in verscheidene stadia van atresie volgt. Naast deze typerende morfologie worden witte, gladde sclerotische ovaria met een verdikt kapsel en een hyperplastische theca en stroma op echografisch beeld gezien. Vrouwen worden pas gediagnosticeerd met PCOS indien ze naast dit typerend echografisch beeld één of meerdere symptomen vertonen (2, 3). De symptomen van de aandoening zijn het resultaat van een hormonaal onevenwicht door een stoornis in de hypothalamo-hypofysaire as. Gestegen spiegels luteïniserend hormoon (LH) leiden tot overmatige androgeen productie die op zich een cascade van veranderingen in verschillende weefsels veroorzaakt met heterogene presentatie van de ziektetekens onder de PCOS patiënten tot gevolg. De symptomen (tabel 1) presenteren zich vaak tijdens tot enkele jaren na de puberteit. Andere vrouwen ontwikkelen pas symptomen volgend op gewichtstoename of het stoppen van contraceptieve behandeling, op elk tijdstip in hun reproductieve jaren. Sommige patiënten vertonen een ernstig beeld van PCOS hoewel anderen mild getroffen kunnen zijn waarbij ze slechts één of enkele van onderstaande symptomen ontwikkelen (4).
OPSOMMING & VOORKOMEN van SYMPTOMEN bij vrouwen met PCOS Onregelmatige of afwezige menstruele cyclus 80% Moeilijkheden om zwanger te worden (gedaalde fertiliteit) 40% Gestegen gezichts- en lichaamsbeharing 70% Acné en vettige huid 20% Verdunning van hoofdhaar 15% Gewichtstoename en moeilijkheden om gewicht te verliezen 50% Minder frequent voorkomende symptomen: verhoogd risico op miskraam, acanthosis nigricans, stemmingsschommelingen en onverklaarbare moeheid Tabel 1. Voorkomen van PCOS symptomen Elsheikh and Murphy, 2008(4)
Aangezien de hormonale veranderingen ook wijzigingen veroorzaken in ondermeer insuline en vet metabolisme beperken de gevolgen van het syndroom zich niet alleen tot symptomen op reproductieve leeftijd, maar heeft het ook consequenties op lange termijn (tabel 2). Insuline resistentie met compensatoire hyperinsulinemie zorgt niet alleen voor een opflakkering van hyperandrogenemie en
2
ovulatoire dysfunctie, maar kan in associatie met andere kenmerken van het metabool syndroom een gestegen risico voor de ontwikkeling van diabetes mellitus type 2 en cardiovasculaire aandoeningen inhouden. Aanhoudende stimulatie van het endometrium door oestrogenen kan leiden tot endometrium hyperplasie (2, 4).
GEVOLGEN van PCOS KORTE-TERMIJN GEVOLGEN irregulaire menses hirsutisme/acne/androgene alopecia infertiliteit obesitas metabole storingen abnormale lipide spiegels/glucose intolerantie LANGE-TERMIJN GEVOLGEN diabetes mellitus cardiovasculaire aandoeningen endometrium carcinoom Tabel 2. Gevolgen van PCOS Elsheikh and Murphy, 2008(4)
Tot op heden zijn er 3 verschillende definities van het syndroom gesuggereerd, wat het heterogene voorkomen van de fenotypes weerspiegelt (tabel 3). Naast de US National Institutes of Health (NIH) in 1990 en de European Society for Human Reproduction (ESHRE)/American Society of Reproductive Medicine (ASRM) (Rotterdam) criteria in 2003 voegde de Androgen Excess Society (AES) er in 2006 nog een andere definitie aan toe (5). Merk op dat obesitas en insuline resistentie geen obligate criteria zijn, hoewel ze vaak bij patiënten worden aangetroffen. Afhankelijk van de criteria die men hanteert bij diagnose kan de prevalentie van PCOS variëren van 6,5 à 8% (bij NICHD) tot 20% (bij Rotterdam) bij vrouwen van reproductieve leeftijd (1). Wat hieronder volgt is een model dat het begin en de instandhouding van PCOS verklaart (figuur 1). Omdat de prevalentie van PCOS patiënten onder eerstegraads verwanten een significante stijging vertoont, veronderstelt men een onderliggende genetische basis. De huidige hypothese over de etiologie van PCOS is een interactie tussen multiple genetisch- en omgevingsfactoren. Tot op heden is men niet in het wilde weg over het volledige genoom beginnen zoeken naar een mogelijk etiologisch polymorfisme. Maar met onderstaand model in het achterhoofd is men in de verschillende pathways die bijdragen tot het PCOS beeld op zoek gegaan naar genetische defecten die kunnen leiden tot het ontstaan van deze vicieuze cirkel of meehelpen in het handhaven ervan. Verder in deze thesis zijn de genen waar men onderzoek naar deed gecategoriseerd volgens het pathofysiologisch mechanisme waarmee ze interfereren:
3
Diagnostische criteria
NICHD/1990
Rotterdam/2003
AES/2006
Vereist simultane aanwezigheid van:
Vereist de aanwezigheid van ten minste 2 criteria: 1. klinisch en/of biochemisch hyperandrogenisme 2. ovulatoire dysfunctie 3. PCOM Congenitale bijnier hyperplasie, adrogeen secreterende tumoren, cushing’s syndroom
Vereist de aanwezigheid van hyperandrogenisme, klinisch of biochemisch, of beiden: 1. oligo-anovulatie of
1. klinisch en/of biochemisch hyperandrogenisme 2. menstruele dysfunctie Congenitale bijnier hyperplasie, adrogeen secreterende tumoren, cushing’s syndroom en hyperprolactinemie
Exclusie criteria
Klinische eigenschappen Biochemische eigenschappen
Hirsutisme, alopecia en acne
Hirsutisme, acne en androgene alopecia
1. totaal testosteron
1. vrije androgeen index of vrij testosteron 2. totaal testosteron 3. DHEA
2. vrij testosteron 3. androstenedione 4. DHEA Niet geïncludeerd
2. PCOM Congenitale bijnier hyperplasie, adrogeen secreterende neoplasma’s, androgeen/anabool drug gebruik of misbruik, Cushing’s syndroom, syndromen van ernstige insuline resistentie, thyroïd dysfunctie en hyperprolactinemie Hirsutisme
1. vrije androgeen index of vrij testosteron 2. totaal testosteron 3. DHEA 4. androstenedione Ten minste 1 ovarium dat vertoont: 1. twaalf of meer follikels (2-9mm in diameter) of 2. ovarieel volume -10ml
Ten minste 1 ovarium dat vertoont: 1. twaalf of meer follikels (29mm in diameter) of 2. ovarieel volume -10ml NICHD – National Institute for Child Development and Human Diseases, AES – Adrogen Excess Society, PCOM – polycystisch ovarium morfologie op echografie, DHEA - dehydroepiandrosteron
PCOM
Tabel 3. Diagnostische criteria voor PCOS volgens 3 gepubliceerde definities Dasgupta and Mohan Reddy, 2008(6)
I. Genen gerelateerd aan steroïd biosynthese en metabolisme & II. Genen gerelateerd aan sexhormonen en hormoonregulatoren. Klinisch en/of biochemisch hyperandrogenisme is een diagnostisch criterium dat men aantreft in alle 3 de definities van het PCOS syndroom. Dit impliceert dat steroïd hormonen, hoofdzakelijk androgenen, bijdragen tot één van de fundamentele karakteristieken en klinische manifestaties van de aandoening. In de zoektocht naar de onderliggende genetische pathogenese van PCOS zijn genen betrokken in de biosynthese en actie van androgenen cruciaal (1). III. Genen betrokken in insuline resistentie en cardiovasculaire aandoeningen. PCOS patienten vertonen meer insuline resistentie en compensatoire hyperinsulinemie dan gezonde vrouwen. Deze gestegen insuline spiegels lijken een belangrijke rol te spelen in de ontwikkeling van metabole aandoeningen. Insuline beïnvloedt LH en als dusdanig ook steroidogenese. Genetische varianten die de insuline respons treffen kunnen betrokken zijn bij een gestegen prevalentie van PCOS (1). IV. Genen betrokken in weefsel remoddeling en inflammatoire processen. Chronische inflammatie draagt bij tot de ontwikkeling van PCOS omdat inflammatoire cytokines insuline resistentie intensiveren. Obesitas wordt in hoge percentages onder PCOS patiënten aangetroffen en speelt hierin een belangrijke rol omdat de expressie van inflammatoire cytokines gestegen is in vetweefsel (1).
4
Deze thesis gaat op zoek naar de rol van genetische polymorfismen in de etiologie van PCOS. Ze poogt een overzichtelijke bespreking aan te reiken van de genetische varianten die tot op heden bestudeerd zijn inclusief reflecties over de relevantie van de polymorfismen om uiteindelijk te komen tot een hypothese van de etiologie van PCOS.
hypothalamus
∆ pulsatiel GnRH
hypofyse
Abnormale feedback
↑ LH:FSH ratio
bijnier
Ovaria (theca)
↑androgeen
Abnormaal lipide profiel
huid
↑oestron (niet-cyclisch)
vetweefsel
Insuline resistentie
Folliculaire atresie
uterus
Endometrium hyperplasie Hirsutisme, acne, acanthosis nigricans
Anovulatie/amenorree
Veranderingen in pulsatiele gonadotropine-releasing hormoon (GnRH) loslating kan leiden tot relatieve stijging in LH ten opzichte van FSH biosynthese en secretie. LH stimuleert ovariële androgeen productie, de relatieve schaarste van FSH voorkomt adequate stimulatie van aromatase activiteit in de granulosa cellen, leidend tot een gedaalde conversie van androgenen naar het potente oestrogeen oestradiol. Gestegen intrafolliculaire androgeen spiegels resulteren in follikel atres ie. Gestegen circulerende androgeen spiegels dragen bij tot abnormaliteiten in lipide profielen en de ontwikkeling van hirsutisme en acne. Gestegen circulerende androgenen kunnen ook afkomstig zijn van de bijnier. Gestegen serum androgenen (primair androstenedione) worden perifeer omgezet in oestregen (primiar estron). Omdat conversie primair gebeurt in de stromale cellen van vetweefsel, zal oestrogeen productie gestegen zij in obese PCOS patiënten. Deze conversie resulteert in chronische feedback naar de hypothalamus en de hypofyse, in tegenstelling tot de normale fluctuaties in feedback geobserveerd in de aanwezigheid van een groeiende follikel en snel veranderende spiegels van oestradiol. Aanhoudende oestrogeen stimulatie van het endometrium kan leiden tot endometrium hyperplasie. Insuline resistentie te wijten aan genetische abnormaliteiten en/of gestegen vetweefsel draagt bij tot follikel atresie in de ovaria zowel als de ontwikkeling van acanthosis nigricans in de huid. Een gebrek aan folliculaire ontwikkeling resulteert in anovulatie en daaruit volgende oligo-amenorree. Merk op dat dit syndroom kan ontwikkelen uit primaire dysfunctie van gelijk welk orgaan systeem. Gestegen ovariële androgeen productie kan bijvoorbeeld te wijten zijn aan ofwel een intrinsieke abnormaliteit in enzymatische functie en/of abnormale hypothalamohypofysaire stimulatie met LH en FSH. De gelijke noemer is de ontwikkeling van een zelf-bestendig niet-cyclisch hormonaal patroon. Laten we niet vergeten dat dit model onderhevig is aan extrinsieke omgevingsfactoren die mee de fenotypische uiting bepalen.
Figuur 1. Ontstaan en instandhouding van PCOS Schorge et al, 2008(7)
5
METHODOLOGIE Om de algemene kennis omtrent PCOS te vergroten om dieper in te kunnen gaan op de materie werd bij aanvang van deze thesis de cursussen gynaecologie van 3 de bachelor en 1ste master, in het bijzonder de les van Professor De Sutter in verband met PCOS opgefrist. In de universiteitsbibliotheek werden gynaecologie boeken, meer specifiek de hoofdstukken betreffende PCOS geraadpleegd. Nadien werd gestart met het zoeken naar relevante reviews in de online databank Pubmed. Deze databank werd geopend via de website van UGent om van het SFX systeem gebruik te kunnen maken. Dit systeem stelt je in staat om rechtstreeks over het volledige artikel te beschikken indien het verschenen is in een tijdschrift waar de universiteit op geabonneerd is, als je over een VPN verbinding met de universiteit beschikt. Zoektermen “Polycystic ovary syndrome/etiology”[Mesh] OR “Polycystic ovary syndrome/genetics” [Mesh] en Polycystic ovary syndrome AND polymorphism met de limieten review, English, French, German, Dutch leverden bruikbare reviews. Met de functie related article werden nog meer relevante reviews en artikels opgespoord. Op deze manier kon men zich al een idee vormen over het onderwerp en werd het duidelijk in welke richting deze thesis moest gaan. Het waren voornamelijk de reviews van Escobar-Morreale et al (2005) en Simoni et al (2008) die een belangrijke bron waren voor het zoeken naar artikels over de genetische varianten en hun associatie met het syndroom (8, 9). Van al deze artikels afzonderlijk werden een aantal kenmerken nagegaan en deze werden genoteerd in overzichtstabellen. Deze kenmerken waren: gen, variant, de populatie, het aantal PCOS patiënten en aantal controles, het soort studie, de P-waarde van de associatie met PCOS, eventuele associatie met fenotypisch kenmerk, diagnosecriteria en eventuele associatie met behandeling.
Wat volgt is een woordje uitleg over linkage analyse en case-control studies, de moleculaire genetische studies die gebruikt worden in de zoektocht naar de etiologie van PCOS. Linkage analyse is een family-based moleculaire techniek die gezorgd heeft voor de identificatie van de genetisch abnormaliteiten leidend tot vele monogenische Mendeliaanse aandoeningen. In een linkage analyse worden markers, die frequent gelokaliseerd zijn in intergenische regio’s van DNA, bestudeerd in verscheidene leden van aangetaste families. De markers die normaal bestudeerd worden in linkage studies bevatten microsatellieten en single-nucleotide polymorphisms (SNPs). Case-control studies bestuderen specifieke genetische markers of allelen die meer frequent in aangetaste individuen voorkomen vergeleken met onaangetaste personen van dezelfde populatie. Deze studies focussen op de associatie van een genetische variant van een aandoening in een populatie en niet op de wijze van overerving van een kenmerk. Ze zijn te verkiezen voor het vinden van ‘verdachte’ loci, laag-risico allelen die vaak gevonden worden in relatief hoge frequenties in de algemene populatie, en die niet resulteren in sterke signalen in family-based studies. Een positieve associatie betekent een gestegen risico voor de aandoening in dragers van het at risk-allel, dat een oorzakelijke rol kan hebben in De aandoening of in linkage disequilibrium kan zijn met het gen dat eigenlijk de aandoening veroorzaakt (8).
6
RESULTATEN I. Genen gerelateerd aan steroïd biosynthese en metabolisme Klinisch en/of biochemisch hyperandrogenisme is een diagnostisch criterium dat men aantreft in alle 3 de definities van het PCOS syndroom. Dit impliceert dat steroïd hormonen, hoofdzakelijk androgenen, bijdragen tot één van de fundamentele karakteristieken en klinische manifestaties van de aandoening. In de zoektocht naar de onderliggende genetische pathogenese van PCOS zijn genen betrokken in de biosynthese en actie van androgenen cruciaal (1). Theca cellen in de ovaria van vrouwen met PCOS vertonen overexpressie van alle steroïd enzymen die betrokken zijn bij androgeen biosynthese. Door de enzymoverexpressie zullen deze cellen gestegen hoeveelheden progesteron, 17-hydroxyprogesteron, testosteron, en androstenedione aanmaken vergeleken met de theca cellen van niet-hyperandrogene vrouwen. cholesterol
StAR CYP11A CYP17 pregnenolone
CYP17 17-OH-pregnenolone
17-α-hydroxylase
HSD3B progesteron
DHEA 17-lyase
HSD3B 17-OH-progesteron
CYP21
deoxycorticosterone
HSD3B androstenedione
CYP21
11-deoxycortizole
testosteron
CYP19
mineralocortocoïden
glucocortocoïden
Figuur 2. Genen betrokken in steroidogenese
oestradiol
Deligeoroglou et al (2009)(1)
AKR1C3 . Het type 5 17β-hydroxysteroid dehydrogenase dat gecodeerd wordt door dit gen is een enzym dat deel uitmaakt van de testosteron biosynthese. Qin et al. hebben een significant positieve associatie gevonden tussen de aanwezigheid van een SNP in dit gen en PCOS gevoeligheid in NoordAmerikaanse vrouwen, zowel van Kaukasische als Afro-Amerikaanse etnische afkomst. Het SNP doet promotor activiteit significant stijgen (10).
7
CYP1A1. Een polymorfisme in het CYP1A1 gen, dat codeert voor het P450 fase I drug metaboliserende enzym, kan leiden tot gestegen toxificatie en heeft een associatie met PCOS ontvankelijkheid bij Zuid-Indische vrouwen (11).
GSTM1 & GSTT1. Polymorfismen in fase II detoxificatie enzymes, glutathion S-transferase genen, kunnen resulteren in abnormale functie en formatie van folliculaire cysten in de ovaria en op die manier een onevenwicht in hormonale spiegels veroorzaken. Zowel voor GSTM1 als voor GSTT1 varianten werden geen associatie gevonden met het voorkomen van PCOS (11).
CYP11A1. Variaties van het CYP11A gen dat codeert voor het P450scc enzym worden getipt als kandidaat polymorfismen in de etiologie van PCOS. Het P450scc enzym, ook gekend als cytochroom P450scc of cholesterol side-chain cleavage, gelokaliseerd op chromosoom 15q24, is immers het enzym dat de initiële en snelheidslimiterende stap in bijnier en ovariële androgeen synthese katalyseert namelijk de conversie van cholesterol, dat geïntroduceerd wordt in de mitochondriën door het sterodogene acute redulatory protein (StAR), in pregnenolone. In 3 studies werd het variable number tandem repeat (VNTR) polymorfisme, dat in de Kaukasische populatie voorkomt bestaande uit 4,6,8 en 9 repeats van een (TTTTA)n pentanucleotide, geassocieerd met vatbaarheid voor het ontwikkelen van PCOS. Gharani et al., bij wie elke patiënt polycystische ovaria vertoonde op echografisch beeld maar niet noodzakelijk hirsutisme en/of anovulatie moest vertonen, meldden dat afwezigheid van het meest frequente 4 repeats allel geassocieerd is met PCOS en met het biochemisch kenmerk van gestegen serum testosteron spiegels bij Britse vrouwen (12). Diamanti-Kandarakis et al. en Wang et al. bevestigden de afwezigheid van de 4 repeats allel bij PCOS patiënten bij respectievelijk Griekse en Chinese Han vrouwen (13, 14). Deze laatstgenoemde rapporteerde bovendien dat dit VNTR polymorfisme geassocieerd is met een gestegen BMI in de patiëntengroep. Bij de vergelijking tussen Britse patiënten en gezonde individuen werd er door Gaasenbeek et al. een associatie gevonden van de (TTTTA)n pentanucleotide variant en PCOS, maar bij globale vergelijking van haplotype frequentie was deze associatie niet langer significant (15). Door dezelfde onderzoeksgroep werd studie gedaan naar dezelfde variant in de Finse populatie en daar werd geen associatie ontdekt. Een family-based studie van Urbanek et al. bij 150, overwegend Europese families op de plaats van de pentanucleotide repeat, meer bepaald 528 bp van de ATG translatiestartplaats , vandaar anders gerapporteerd door de studie namelijk D15S520, kon ook geen associatie aantonen (16). Een AAAT repeat in het CYP11A gen, eveneens onderzocht door Gaasenbeek et al. in een Britse en Ierse populatie, vertoonde geen associatie (15).
CYP17A1. Het sleutelenzym in de oestrogeenbiosynthese in de ovaria en de bijnier is het P450c17α enzym, welke een dubbele rol heeft namelijk 17α-hydroxylase en 17,20-lyase. Deze katalyseren respectievelijk de conversie van pregnenolone naar 17-hydroxypregnenolone en progesteron naar 17-
8
hydroxyprogesteron. Bovendien staan ze ook in voor de productie van dehydroepiandrosteron en androstenedione, hoewel in mensen alleen de conversie van ∆steroïden is aangetoond. Rosenfield et al. opperden verschillende jaren geleden dat vrouwen met functioneel hyperandrogenisme en PCOS een overdreven adrenale en ovariële responsiviteit hebben, en dat toegenomen activiteit van P450c17α verantwoordelijk was voor de toegenomen androgeen synthese en secretie (17). Ze stelden de stijging in serum 17-hydroxyprogesteron voor in antwoord op het GnRH analoog nafarelin als marker van functioneel ovarieel hyperandrogenisme. Studies die bijnier stimulatie met ACTH en ovariële stimulatie en suppressie met long-acting GnRH triptorelin gebruiken, suggereerden eveneens dat de meeste hyperandrogene vrouwen gestegen P450c17α activiteit in de bijnier en ovaria hebben, en dat de gestegen bijnier P450c17α activiteit niet beïnvloed was door ovariële functie. Daarenboven zijn P450c17α expressie en activiteit gestegen in ovariële thecacellen van PCOS vrouwen, gedefinieerd door de NICHD criteria, vergeleken met deze van niethyperandrogene controles. Met deze bevindingen in het achterhoofd werd CYP17, gelokaliseerd op chromosoom 10q24.3, beschouwd als kandidaat gen voor de pathogenese van het PCOS syndroom. In sommige individuen bevat de promotor regio van het CYP17 gen een T→C substitutie wat een Sp1 site op -34 basenparen van de start van de transcriptieplaats creëert. Dit SNP genereert een recognition site voor het MspA1 restrictie enzym. Anders gezegd, door één basenpaar verandering in de '5 promotor regio voor CYP17 bekomt men een additionele promotor plaats (CCACC box), wat een stijging van expressie kan teweegbrengen, voornamelijk als de vrouw homozygoot is (genotype A2A2). Er is slechts 1 studie die een significante associatie heeft aangetoond met de -34T/C SNP en PCOS in vergelijking met een controlegroep (p=0.03, en zelfs in vergelijking met de gewone populatie p=0.02). Deze studie was een combinatie van een family-based en case control studie waarin 14 families werden bestudeerd waaruit 81 vrouwen met PCOS of mannen met vroegtijdige kaalheid werden weerhouden. Nadat er meer patiënten aan de analyse werden toegevoegd waren de resultaten echter niet langer significant (18). Diamanti-Kandarakis et al. rapporteerden een significant verschil in de frequentie van homozygote A2A2 genotypes tussen PCOS (8%) en controles (0%), maar na correctie ging deze correlatie eveneens verloren (het aantal patiënten met A2A2 genotype was slechts 4) (19). Er kon wel worden besloten dat het klinische beeld van hyperandrogenemie verergerd wordt door de aanwezigheid van het SNP, voornamelijk als patiënten homozygoot zijn, ondanks het feit dat basenpaar substitutie niet het primair genetisch defect in PCOS blijkt te zijn. Alle overige studies, met bijna uitsluitend vrouwen van Kaukasische afkomst, concluderen dat het polymorfisme niet verschillend voorkomt onder gezonde en PCOS vrouwen, ook hormonale profielen verschillen niet noemenswaardig (16, 20-23).
CYP19A1. Het CYP19A1 gen, gelegen op chromosoom 15q21.1, codeert een belangrijk onderdeel van aromatase, het enzym dat verantwoordelijk is voor de conversie van C19 steroïden (androgenen) in C18 steroïden (oestrogenen). In granulosa cellen en follikels van vrouwen met PCOS kan de
9
aromatase activiteit afgenomen zijn. Het resultaat van deze gedaalde activiteit, een mogelijke overmaat aan androgenen, kan bijdragen in de abnormale ontwikkeling van follikels. Gharani et al. bestudeerden een TTTA VNTR bij Britse vrouwen en kon daaruit concluderen dat dit VNTR de gevoeligheid voor PCOS niet beïnvloedt, net zoals enkele SNPs bij Spaanse vrouwen, onderzocht door Petry et al., evenmin de ontvankelijkheid voor PCOS beïnvloeden (12, 24). Toch kan in deze laatstgenoemde studie een significant resultaat gerapporteerd worden, namelijk een positieve associatie tussen SNP50 en de PCOS score, dus de ernst van PCOS en een verband tussen dat polymorfisme en serum testosteron spiegels. De vermelde symptomen score voor PCOS was berekend op basis van een aantal kenmerken: menstruele irregulariteit, acne, hirsutisme, testosteron > 3mmol/l en LH > 10 IU/l. Een family-based studie van Urbanek et al. vond initieel een verschil, maar na correctie was er geen significante stijging meer (16).
CYP21. Een veel voorkomende bevinding bij vrouwen die leiden aan PCOS of functioneel hyperandrogenisme is een overdreven serum 17-hydroxyprogesteron antwoord op ACTH stimulatie. Deze vaststelling zette een groep aan om CYP21 te bestuderen, een gen dat codeert voor het 21hydroxylase enzym, hetgeen de conversie van 17-hydroxyprogesteron in 11-deoxycortisol katalyseert. Symptomatische heterozygoten voor CYP21 mutaties hebben een fenotype dat lijkt op dat van PCOS, maar het is onduidelijk of alle dragers van CYP21 mutaties een verhoogd risico hebben om PCOS te ontwikkelen. Eveneens is er geen duidelijke concordantie tussen CYP21 genotype en de functionele origine van de overmaat aan androgenen in hyperadrenerge vrouwen met CYP21 mutatie. In 1990 reeds vonden Hague et al in een case control studie bij 99 Kaukasische vrouwen met PCOS bij echografisch onderzoek een significante toegenomen frequentie van HLA DRW6, zelfs na correctie van testing van verschillende antigenen en een gedaalde frequentie van het DR7 humaan leukocyten antigen haplotype (25). EPHX1. Het EPHX1 gen codeert voor het detoxificatie enzym microsomaal epoxide hydrolase, een component van de anti-oestrogeen binding site complex. Korhonen et al. vond 2 SNPs, T→C (Tyr113His) in exon 3 en A→G (His139Arg) in exon 4. Deze onderzoekers vonden een significant gestegen frequentie van haplotypes met lage activiteit C-G (His113-Arg139) in 112 Finse PCOS patiënten versus een controle groep van 115 Finse vrouwen (26). GATA6. Jones et al. meldden in hun onderzoek bij Australische vrouwen met PCOS naar GATA binding proteïne 6, een transcriptiefactor, geen verschil in frequentie van allelen tussen cases en controles. Er was eveneens geen noemenswaardige associatie tussen de SNPs en klinische of fenotypische gegevens te rapporteren (27).
10
H6PD. Een variant van het hexose-6-fosfaat dehydrogenase gen is verbonden met PCOS gevoeligheid bij Spaanse vrouwen (San Millan et al.), maar niet bij Britse en Ierse vrouwen (Draper et al.) (28, 29). In de Spaanse studie rapporteerde men overigens dat het basale cortisol, het basale en ACTH gestimuleerde 17-hydroxyprogesteron bij de variant gestegen zijn. Het enzym regenereert gereduceerd nicotinamide adenine dinucleotide fosfaat in het endoplasmatsich reticulum, waarbij het de richting van 11β-hydroxysteroid dehydrogenase type 1 activiteit beïnvloedt.
HSD11B1. Geen van beide varianten van het gen, dat codeert voor 11-β-hydroxysteroid dehydrogenase, een enzym dat de inactivatie van cortizole in cortisone regelt, zijn geassocieerd met gevoeligheid voor PCOS, noch fenotypische kenmerken volgens hierboven vernoemde onderzoekers (28, 29). Aangezien recent is aangetoond dat 11β-hydroxysteroid dehydrogenase type 1 en hexose-6-fosfaat dehydrogenase cortisone-reductase deficiëntie (CRD) veroorzaken, een zeldzame aandoening waarbij vrouwen zich presenteren met een klinisch beeld dat goed op PCOS gelijkt, werden beide genen onderzocht als kandidaat genen voor de pathogenese van PCOS. Hyperandrogenisme en PCOSachtige symptomen zijn afkomstig van stimulatie van de hypofyse-bijnier as, die op zijn beurt dan weer tot stand komt door de gereduceerde ontwikkeling van cortisol in doelweefsels, dit is althans de algemeen geaccepteerde hypothese, hoewel niet ondersteund door direct experimentele evidentie. HSD3B2. Conversie van ∆5 steroïden in ∆4 steroïden in de bijnieren en de ovaria worden gerealiseerd door het enzym, gecodeerd door HSD3B2. Mutaties in dit gen zijn gekend en resulteren in een zeldzame vorm van klassieke congenitale bijnierhyperplasie, met volgende kenmerkende eigenschappen: zoutverspilling in beide geslachten en incomplete masculinisatie van de externe genitaliën in genetische mannen omdat zowel de adrenale als ovariële steroïdogenese ernstig beschadigd zijn. Biochemische merkers voor deze aandoening zijn gestegen serum 17hydroxypregnenolone en dehydroepiandrostenedione concentraties. Een marker dichtbij de HSD3B2 locus was niet in linkage of in associatie met PCOS, gedefinieerd volgens chronisch irregulaire menses en hyperandrogenisme in een Amerikaanse family-based studie van Urbanek et al. bestaande uit 148 Europese en 2 Caraïbische families (16). HSD17B6, HSB17B3 & HSD17B1/B2. 17β-hydroxysteroid dehydrogenase type III is ook gekend als 17-ketosteroid reductase. Dit enzym katalyseert de conversie van het C19-inactieve androstenedione naar het biologisch actieve androgeen, testosteron, in de testis. Men veronderstelt dat vrouwen met ovariële 17-ketosteroid reductase deficiëntie waarschijnlijk een normaal vrouwelijk fenotype hebben bij geboorte en normale borstontwikkeling in de puberteit maar in puberteit zouden ze zich presenteren met virilisatie en menstruele stoornissen door de plotse stijging van de ovariële secretie van androstenedione. Er werden geen mutaties geïdentificeerd in HSD17B3 in Kaukasische en Afro-
11
Amerikaanse vrouwen met PCOS gedefinieerd door NICHD criteria (30). Er werd eveneens geen evidentie voor linkage of associatie met het type 1, Type 2 en type 3 17β-hydroxysteroid dehydrogenase loci gevonden in de Amerikaanse family-based studie van Urbanek et al. Jones et al. voerden uitgebreid onderzoek naar associatie tussen het voorkomen van PCOS en 6 verschillende polymorfismen in het gen dat codeert voor 17β-hydroxysteroid dehydrogenase 6 HSD17B6 bij Australische vrouwen. rs898611 is het enige SNP met een verschil in allel distributie tussen patiënten en gezonde individuen. Bovendien was er ook nog invloed van dit allel op het fenotype, namelijk een gestegen body mass index (BMI) en gedaalde fasting glucose-insuline ratio (27). Twee polymorfismen, rs2277339 en rs10459246 waren helemaal niet gecorreleerd met PCOS, noch met het voorkomen, noch met klinische kenmerken. Volgende SNPs brengen geen verschil in allel distributie teweeg maar beïnvloeden wel het fenotype: rs9767600 veroorzaakt stijging van BMI en daling van fasting glucose-insuline ratio, rs1870673 correleert met gestegen BMI en met een daling van testosteron spiegels indien heterozygoot voor het SNP, rs1227117 correleert met gestegen BMI.
SRD5A1 & SRD5A2. Het steroïd 5α-reductase is betrokken in de steroïd biosynthese, het enzym katalyseert namelijk de omzetting van testosteron in dehydrotestosteron in de nucleus. Enerzijds zijn transcriptiefactoren van deze genen gelegen in de ovaria, alwaar de activiteit van 5α-reductase de ovariële follikels allicht onderdrukt. Anderzijds treft men ze aan in de haarfollikels waar men gelooft dat ze bijdragen aan diverse vormen van hirsutisme bij vrouwen met PCOS. Een genetische associatie-studie bij blanke, Noord-Amerikaanse vrouwen van deze 2 isovormen heeft 7 SNPs in SRD5A1 en 8 SNPs in SRD5A2 bestudeerd (Goodarzi et al.). Beide isovormen zijn geassocieerd met PCOS gevoeligheid, maar dat enkel beide SRD5A1 haplotypes geassocieerd waren met de graad van hirsutisme suggereert dat enkel deze isovorm belangrijk is in haarfollikels. Er werden 3 verschillende haplotypes gerapporteerd in SRD5A2, waarvan het eerste geassocieerd was met een significant gestegen frequentie van PCOS, het tweede niet gecorreleerd was met PCOS gevoeligheid. Het derde haplotype was dan weer gekenmerkt door een significant gedaalde frequentie van PCOS patiënten (31).
12
VARIANT/LOCUS
GEN
AKR1C3
-71G/A
STUDIE
Qin, 2006
POPULATIE
Caucasis & Afro-
CASES,CO
P-
ASSOCI
NTROLES
waarde
ATIE
121,128
0.0124
JA
Rotterdam(2/3), °6
FENOTYPE
DIAGNOSECRITERIA
Amerikaans
CYP1A1
mspl RFPL
Babu, 2004
Zuid-Indië
180,72
0.0139
JA
PCO ultrasound
CYP11A1
TTTTA VNTR
Diamanti-Kandarakis, 2000
Griekenland K
80,90
0.03
JA
NICHD
TTTTA VNTR
Gaasenbeek, 2004
UK & Ierland
371,350
0.15
NEE
Rotterdam(2/3),°6
TTTTA VNTR
Gaasenbeek, 2004
Finland
475,960
0.075
NEE
TTTTA VNTR
Wang, 2006
China (Han)
201,147
0.023
JA
AAAAT repeat
Gaasenbeek, 2004
UK en Ierland
371,350
0.139
NEE
TTTTA VNTR
Gharani, 1997
UK
97,51aPCO,59
0.03
JA
D15S519 & D15S520
Urbanek, 1999
°3
150 families
>0.05
NEE
↑BMI
Rotterdam Rotterdam(2/3), °6
↑T
Rotterdam(2/3), °6 Chronisch irregulaire menses & hyperandrogenisme
CYP17A1
MspA1 RFLP
Marszalek, 2001
Polen
55,56
>0.05
NEE
MspA1 RFLP
Diamanti-Kandarakis, 1999
Griekenland K
50,5
>0.05
NEE
MspA1 RFLP
Techatraisak, 1997
VK
69,124
ns
NEE
MspA1 RFLP
Carey, 1994
K
81
0.03
JA
MspA1 RFLP
Gharani, 1996
VK
MspA1 RFLP
Loivic, 1997
Slovenië
16,?
ns
NEE
D10S192
Urbanek, 1999
°3
150 families
>0.05
NEE
NEE
Chronisch irregulaire menses & hyperandrogenisme
CYP19A1
13
TTTA VNTR
Gharani, 1997
VK
97,59
0.604
NEE
Rotterdam(2/3), °6
SNP44
Petry, 2005
Spanje
186,71
0.09
NEE
SNP50
Petry, 2005
Spanje
186,71
>0.05
NEE
°5 ↑PCOSscore
°5
↑T
CYP19
SNP60
Petry, 2005
Spanje
186,71
0.9
NEE
°5
SNP64
Petry, 2005
Spanje
186,71
0.6
NEE
°5
CYP19
Urbanek, 1999
°3
150 families
>0.05
NEE
Chronisch irregulaire menses & hyperandrogenisme
CYP21
CYP21
Hague, 1990
K
99,?
0.027
JA
NICHD + PCO ultrasound
EPHX1
p.Y113H
Korhonen, 2003
Finland
112,115
0.026
JA
Anovulatie & PCO ultrasound
p.H139R
Korhonen, 2003
Finland
112,115
Anovulatie & PCO
JA
ultrasound
GATA6
rs7235350 (+)
Jones, 2006
Australië
173,107
GSTM1
null deletion
Babu, 2004
Zuid-Indië
GSTT1
null deletion
Babu, 2004
H6PD
p.R453Q
San Millan, 2005
ns
NEE
NICHD
180,72
NEE
PCO ultrasound
Zuid-Indië
180,72
NEE
PCO ultrasound
Spanje
116,76
0.011
JA
↑basale F
NICHD
↑17OHP
HSD3B2
p.R453Q
Draper, 2006
VK & Ierland
191,261
0.84
NEE
Rotterdam(2/3), °6
D1S514
Urbanek, 1999
°3
150 families
>0.05
NEE
Chronisch irregulaire menses & hyperandrogenisme
HSD11B1
HSD17B6
83557ins/delA
San Millan, 2005
Spanje
116,76
>0.2
NEE
NICHD
83557ins/delA
Draper, 2006
VK & Ierland
191,261
0.84
NEE
Rotterdam(2/3), °6
8359T/G
Draper, 2006
VK & Ierland
191,261
0.84
NEE
Rotterdam(2/3), °6
rs898611
Jones, 2006
Australië
173,107
0.03
JA
↑BMI ↓fasting glucose
14
NICHD
rs2277339
Jones, 2006
Australië
173,107
ns
NEE
NICHD
rs10459246
Jones, 2006
Australië
173,107
ns
NEE
NICHD
rs9767600
Jones, 2006
Australië
173,107
ns
NEE
↑BMI
NICHD
↓fasting glucose
rs1870673
Jones, 2006
Australië
173,107
ns
NEE
↓T(heterozygoot
NICHD
↑B
HSD17B3
rs1227117
Jones, 2006
Australië
173,107
ns
NEE
G289A
Moghrabi, 1998
K & Afro-
46,32
ns
NEE
↑BMI
NICHD Chronisch irregulaire
Amerikaans
menses & hyperandrogenisme
HSD17B1/2/3
D9S1809
Urbanek, 1999
°3
150 families
>0.05
Chronisch irregulaire
NEE
menses & hyperandrogenisme
SRD5A1
rs3797179
Goodarzi, 2006
°4
287,187
0.005
JA
↑hirsutisme
NICHD
↑mFGscore
°1
Goodarzi, 2006
°4
↑hirsutisme
287,187
NICHD
↑mFGscore
SRD5A2
rs11889731
Goodarzi, 2006
°4
287,187
0.043
JA
NICHD
°2
Goodarzi, 2006
°4
287,187
ns
NEE
NICHD
p.V89L
Goodarzi, 2006
°4
287,187
0.015
JA
NICHD
°1]rs472402, rs2677933, rs248805, rs3822430, rs10060745 °2]rs7571644, RS12470143, rs12467911, rs2300697, rs11675297, rs2754530 °3]148 Europese & 2 caraïbische families °4]Blanke, Noord-Amerikaanse vrouwen aPCO]polycystische ovaria op echografisch beeld, geen symptomen °5]vroegtijdige Pubarche (zou antecedent zijn van PCOS) leeftijd 10j 6°] waarvan 100% PCO beeld op echografie ns]niet significant, P ≥0.05 K]Kaukasisch VK]Verenigd Koninkrijk Tabel 4. Polymorfismen van genen gerelateerd aan steroïd metabolisme en biosynthese
15
II. . Genen gerelateerd aan sexhormonen en hormoonregulatoren Polymorfismen die coderen voor sex hormonen of regulatoren van die hormoonactiviteit zijn het onderwerp van studies omdat vrouwen met PCOS gekarakteriseerd worden door endocrinologische abnormaliteiten. ADRB2 & ADRB3. De mogelijkheid dat de β2 androgene receptor (ADRB2) bijdraagt in de pathogenese van PCOS werd door Kurabayashi et al. onderzocht door de aanwezigheid van 2 varianten in het gen dat codeert voor ADRB2 na te gaan in Japanse vrouwen. De p.R16G (Arg16Gly) variant werd niet geassocieerd met PCOS gevoeligheid, de p.Q27E (Gln27Glu) variant daarentegen wel. Kurabayashi stelde vast dat vrouwen met het Gly/Gly genotype voor codon 16 of vrouwen met ofwel het Gln/Glu ofwel het Glu/Glu genotype voor codon 27 van de ADRB2 significant hogere insuline resistentie hadden dan deze met de Arg/Arg en Gln/Gln genotypes (32). Ook werd een polymorfisme in de β3 androgene receptor (ADRB3), de p.W64R (Trp64Arg) variant onderzocht door bovenstaande onderzoekers en Perez-Bravo et al. Beiden kwamen tot de conclusie dat dit polymorfisme geen verhoogde gevoeligheid voor PCOS teweegbrengt. Perez-Bravo et al constateerden echter wel dat er een associatie is tussen deze variant en triglyceride spiegels bij vrouwen met deze aandoening. Er bestaat een beetje evidentie dat moleculaire defecten in ADRB3 vrouwen kan voorbestemmen voor obesitas en insuline resistentie omdat het energie verbruik daalt (33).
AR. Alle androgenen handelen via de androgeenreceptor (AR) waarvan het gen dat codeert voor deze receptor teruggevonden kan worden op chromosoom Xq11-12. De AR bezit 3 functionele domeinen verantwoordelijk voor transactivatie, voor ligand-binding en voor binding met DNA. Exon 1 bevat een variable number tandem repeat (VNTR) polymorfisme bestaande uit (CAG)n repeats, welke codeert voor een polyglutamine kanaal in de N-terminale transactivatie domein van de AR proteïne. Het aantal CAG repeats in de nomale populatie varieert tussen 11 en 31, met 20 repeats als meest frequente aantal. Het aantal CAG repeats is omgekeerd evenredig met de transactivatie van de AR en zijn activiteit. Kortom: korte repeats zijn geassocieerd met een hoge intrinsieke AR activiteit, terwijl langere repeats correleren met lage AR activiteit. Hoewel er verwacht wordt dat hyperandrogenisme een centrale rol speelt in de pathogenese van PCOS hebben sommige vrouwen met PCOS normale serumspiegels van androgenen. Een kleiner aantal CAG repeats is reeds gesuggereerd om het normale serum androgeen niveau te verklaren gevonden in vrouwen met polycystische ovaria, infertiliteit en oligomenorree, in welke de hyperandrogene symptomen het resultaat zouden zijn van de stijging van intrinsieke AR activiteit. Deze bevindingen ondersteunen de hypothese dat het PCOS fenotype kan resulteren zowel uit
16
gestegen androgeen spiegels als uit verbeterde sensitiviteit voor androgenen veroorzaakt door een meer actieve androgeen receptor. In elke lichaamscel van een vrouw ondergaat 1 van beide X chromosomen willekeurige inactiviatie door methylatie van DNA. Wanneer inactivatie van een X chromosoom met een groter aantal CAG repeats gebeurt dan wordt expressie van het kortere allel begunstigd, welke een rol zou spelen in de pathogenese van PCOS. Mifsud et al. meldden dat de CAG repeat lengte in de AR gen bij Chinese en Indische PCOS patiënten en controles correleerde met testosteron spiegels, maar niet met gevoeligheid voor het ontwikkelen van het syndroom. Als men enkel het kortste allel bij elk individu beschouwde en de patiënten in 2 groepen splitste naargelang hun totaal testosteron gehalte minder dan 1,73 nmol/L of meer betrof, was het duidelijk dat de groep met normale testosteron spiegels (<1,73 nmol/L) een allel met kleiner aantal CAG repeats bezat (34). Bi-allelisch was er geen significant verschil tussen patiënten met hoog of normaal testosteron gehalte, wat overeenstemt met resultaten van de studie van Jaaskelainen et al. bij Finse vrouwen (35). Waarom bi-allelisch als in lichaamscellen van vrouwen slechts 1 X chromosoom tot expressie komt? Aangezien de X inactivatie vroeg embryonaal willekeurig gebeurt is het fysiologisch effect van de AR het gemiddelde van het effect van de lange en de korte allelen die coderen voor AR. Hickey et al. vond in Australische Kaukasische patiënten dat hogere serum testosteron spiegels geassocieerd zijn met een gestegen frequentie van grotere expressie van langere CAG repeat allelen (36). De studie van Van Nieuwerburgh et al. focust meer op verschillende subgroepen binnen de PCOS populatie dan op verschillen tussen PCOS patiënten en gezonde vrouwen. PCOS patiënten met een biallelisch gemiddelde lager dan 21 repeats hadden significant lagere dihydrotestosteron spiegels, lagere androstenedione spiegels, lagere LH spiegels, lagere LH/FSH ratio en het hoogste percentage van patiënten met acne en/of hirsutisme (37). Deze resultaten ondersteunen de hypothese dat vrouwen met een kortere repeat PCOS ontwikkelen zelfs zonder gestegen androgeen spiegels, terwijl patiënten met een langere repeat alleen PCOS ontwikkelen als hun androgeen spiegels gestegen zijn. De subgroep van PCOS patiënten met de combinatie van klein aantal repeats en gestegen DHEAS level bevat het hoogste percentage (90%) van patiënten met acne en/of hirsutisme. Tot de subgroep van patiënten met de combinatie van een lange CAG repeat en niet gestegen DHEAS niveau behoort het laagste percentage (48%) personen met acne en/of hirsutisme. Kortom: de gevoeligheid van een PCOS patiënt om acne of hirsutisme te ontwikkelen stijgt als de patiënt hoge DHEAS spiegels heeft en/of kortere biallelische repeat lengte. In een family-based studie uitgevoerd in de Verenigde Staten door Urbanek et al. werd geen evidentie voor linkage of associatie met PCOS aangetroffen in de AR locus (16).
DRD3. Dopamine is een belangrijke inhibitor van GnRH en prolactine secretie. Normale ovulatoire functie kan bovendien dopamine afhankelijk zijn. Twee observaties ondersteunen de hypothese dat
17
dysregulatie van dopamine kan leiden tot de ontwikkeling van PCOS. Naast gestegen androgeen secretie vertoont tot een derde van de PCOS patiënten eveneens milde hyperprolactinemie, wat verklaard kan worden door dopamine deficiëntie. Ten tweede is PCOS gekarakteriseerd door gestegen LH secretie, wat suggestief is voor een relatieve dopamine deficiëntie aangezien is aangetoond dat infusie van dopamine de gestegen LH secretie in sommige patiënten onderdrukt. Legro et al. identificeerden een hoog prevalent dopamine receptor gen polymorfisme, allel 2, bij Hispanic vrouwen in de Verenigde Staten. DNA-onderzoek bij 180 vrijwilligers onthulde dat vrouwen met genotype 2:2 zich vaker presenteren met irregulaire menses, gestegen serum testosteron spiegels en hyperandrogene chronische anovulatie. Om ovulatoire respons te bereiken hebben patiënten met dit homozygote genotype een significant hogere dosis clomifeen nodig omdat ze de neiging hebben om resistent te zijn aan ovulatie inductie (38). Een andere studie bij non-Hispanic blanke vrouwen uit het Zuid-Oosten van de Verenigde Staten kon geen verschil aantonen in de distributie van de 3 verschillende DRD3 genotypes (1:1, 1:2, 2:2) tussen PCOS en controles. Kortom, het 2:2 genotype was niet meer prevalent onder vrouwen die kampen met PCOS dan onder controles (39).
FSHR & FSHB. Normale gonadale functie is afhankelijk van de integriteit van de hypofyso-gonadale as, waar het FSH een sleutelrol speelt. Bij vrouwen is FSH vereist voor folliculaire groei, oestrogeen productie en eicelmaturatie. De functie van het hormoon wordt gemedieerd door de FSH receptor (FSHR). Er is aangetoond geweest dat een defect FSHR de folliculogenese en de ovariële functie kan aantasten. Het FSHR gen bevat 2 belangrijke SNPs in exon 10, Thr307Ala en Ser680Asn, die beiden onderzocht werden in 3 studies. In de Kaukasische (Conway et al, 1999) en de Chinese populatie (Tong et al, 2001) werd voor beide polymorfismen geen verschillende allelische distributie gevonden(40, 41). In de Japanse studie van Sudo et al. waren beide SNPs daarentegen meer prevalent in PCOS vrouwen dan bij controles. Verder werd er in deze laatste studie ook vastgesteld dat er een significant hogere dosis exogeen gonadotrofine nodig is om ovulatie te induceren in de SS groep in vergelijking met de NS groep. In de SS populatie werden er bovendien ook hogere basale spiegels van FSH in vergelijking met de NS groep terug gevonden (42). Takakura et al. bestudeerden mutaties in exon 6, 7, 9 en 10 van het FSHR gen, maar er werden geen inactiverende mutaties gevonden (43). Een family-based studie uitgevoerd in de Verenigde Staten rapporteerde eveneens dat deze locus niet in linkage was of associatie met PCOS (16). Bemerk hier reeds het verschil in gehanteerde diagnosecriteria. Bij Sudo et al werd de diagnose enkel gesteld op basis van een PCO beeld bij echografisch onderzoek. Conway et al gebruikten volgende punten: hirsutisme en/of infertiliteit en/of menstruele storing. Takakura en zijn team hanteerden de meest strenge regels want vooraleer vrouwen gediagnosticeerd werden met PCOS moesten ze aan 3
18
criteria voldoen: 1) amenorree of oligomenorree, 2) gestegen LH en gestegen LH/FSH ratio, 3) PCO beeld bij echografie bilateraal. Een AccI restriction fragment length polymorfisme (RFLP) in het gen dat codeert voor de β subunit van het gonadotrofine follikel-stimulerend hormoon (FSHB) is geassocieerd met PCOS gevoeligheid volgens Tong et al. (44).
FST. Polymorfismen in het FST gen, gelegen op chromosoom 5q11.2, worden onderzocht om vast te stellen of genetische variatie geassocieerd is met gevoeligheid voor PCOS of fenotypische sleutelkenmerken van PCOS patiënten. Follistatine is een glycoproteïne aanwezig in een aantal weefsels waaronder ovaria, bijnier cortex, hypofyse en pancreas. Zijn primaire functie is fijn-regelen van de activiteit van activine, dat op zijn beurt de FSH productie stimuleert bij de hypofyse en verhoogt zijn actie op granulosa cellen. Daarentegen neutraliseert follistatine activine en antagoneert dusdanig de folliculogenese en aromatisatie. Veranderingen in follistatine functie of expressie kunnen resulteren in sleutelkenmerken van PCOS zoals een gereduceerd serum FSH, gedaalde ovariële follikelontwikkeling en gestegen ovariële androgeen productie. Calvo et al. en Urbanek et al. hebben gefocuseerd op SNPs of mutaties in de coderende regio’s van het gen (45, 46). Calvo et al vonden geen mutaties in de coderende regio van het gen, behalve een G tot A verandering op cDNA positie 951, maar dit resulteert in een silent mutation. Geen van beiden vond echter een significante associatie. Jones et al. onderzochten 7 SNPs gelegen zowel in coderende als niet coderende regio’s van het gen. Ze vonden een associatie tussen 2 sleutel PCOS fenotypes en polymorfismen van het FST gen, maar vonden geen verschil in allel frequentie tussen patiënten en controles. rs3797297 is geassocieerd met een gestegen free androgeen index (FAI) en gedaalde SHBG spiegels, rs11745088 is op zijn beurt geassocieerd met gestegen dehydroepiandrosterone sulfaat (DHEAS), al waren er slechts 2 heterozygoten geïdentificeerd met dit polymorfisme waarvan DHEAS spiegels voorhanden waren (47). Dit is in overeenstemming met vorige studies die hebben aangetoond dat FST niet de belangrijkste locus is voor gevoeligheid in de meerderheid van de PCOS patiënten. Toch kunnen polymorfismen in dit gen een rol spelen in de aandoening, mogelijks door gen-gen interacties.
GNAS. Het signal transduction protein gene (GNAS), gelokaliseerd op 20q13.2-13.3, is betrokken in hormoonproductie en insuline metabolisme aangezien het codeert voor het Gs proteïne α subunit (Gas), een locus die voorheen reeds gekoppeld was aan obesitas en totale energie inname. Gas koppelt receptor binding van verschillende hormonen door activatie van adenylaat cyclase. Het is een lid van een grote familie G-proteïnes die integraal component zijn van verschillende signaal pathways. Een T393C polymorfisme werd door Hahn et al. aangetroffen in dit gen. Ondanks dat het polymorfisme niet geassocieerd is met PCOS gevoeligheid is de genotype distributie van GNAS wel geassocieerd met body mass index (BMI) en insuline resistentie bij patiënten met PCOS. Metformine
19
behandeling gedurende 6 maanden, bij 105 PCOS patiënten verbeterde significant hyperandrogenisme, menstruele cycli, gewichtsverlies en insuline resistentie, onafhankelijk van het GNAS1 genotype. Als besluit kunnen we stellen dat het T393C polymorfisme niet geassocieerd is met PCOS, maar wel een genetische merker kan zijn voor verhoogde gevoeligheid voor obesitas, het beïnvloedt namelijk de graad van obesitas en insuline resistentie in PCOS vrouwen. Voor de volledigheid geven we ook nog mee dat de C-allel drager groep hogere waarden vertoonde voor BMI, leptine en insuline resistentie in vergelijking met TT-genotype vrouwen (48).
LEPR. Er zijn een aantal bevindingen die er toe leiden om variaties van leptine receptor genen op te sporen en te verifiëren of ze een rol spelen in de oorzaak van neuroendocriene en metabole abnormaliteiten karakteristiek aan PCOS. Leptine is een door vetweefsel gesecreteerd eiwit dat inwerkt op de hypothalamus. De plasma leptine concentratie is gewoonlijk hoger in obese vrouwen aangezien de concentratie correleert met de hoeveelheid lichaamsvet. Behalve het signaleren van de nutritionele status naar het centrale zenuwstelsel blijkt leptine eveneens een rol te hebben in reproductieve fysiologie. De exacte rol van leptine in seksuele maturatie blijft onduidelijk, maar leptine en leptine-receptor deficiënte individuen missen een normale pubertaire ontwikkeling. In de ovaria zijn leptine receptors aanwezig. Men kan accumulatie van leptine mRNA in vetweefsel en een stijging van serum leptine concentraties waarnemen bij normale individuen met chronische hyperinsulinemie. Pancreatische β-cellen representeren een potentiële plaats van insuline-leptine interactie vermits deze cellen leptinereceptoren vertonen, en mogelijk leptine geïnduceerde inhibitie van insuline-secretie mediëren. Ondanks het feit dat serum leptine concentraties niet lijken te verschillen tussen vrouwen met PCOS en controles, is er wel degelijk een koppeling van het leptine systeem aan insuline regulatie en gonadale functie die leidde tot het bestuderen van LEPR gen varianten. SSCP (single-stranded conformational polymorphism) screening en daarop volgende sequencing van de exonen en hun onmiddellijk flankerende regio’s van LEPR onthulde 3 aminozuur varianten in exon 2 (Lys109Arg), exon 4 (Gln223Arg) en exon 12 (Lys656Asn) en een pentanucleotide insertie (CTTTA) gelokaliseerd in de 3’-UTR van het LEPR gen, 60 nucleotiden na het stop codon. Initieel waren serum insuline waarden geassocieerd met zowel variant LEPR exon 12 en variant LEPR 3’UTR genotypes, maar na correctie voor multiple vergelijkingen waren deze resultaten niet langer significant. Men kan dus concluderen dat er geen evidentie is voor veranderde serum leptine concentraties in PCOS, noch konden ze een causale rol demonstreren voor mutaties of varianten van het LEPR gen in de ontwikkeling van het syndroom (49). LHβ. Aangezien ongeveer 40% van de PCOS patiënten LH hypersecretie vertonen werd het LHβ gen dat codeert voor de β-subunit van LH, dat verantwoordelijk is voor de LH specificiteit onderwerp van verschillende studies. Initieel werden 2 mutaties Trp8Arg en Ile15Thr geïdentificeerd als de oorzaak
20
van een abnormale LHβ molecule (in sommige studies aangegeven als v-LH). Deze mutaties veranderen de biologische functie van LH, v-LH bio-activiteit was gestegen in vitro, maar zijn halfwaardetijd in de circulatie was significant korter vergeleken met het wild-type LH. In verschillende etnische groepen is de mutante LHβ-molecule op grote schaal verspreid, variërend van een frequentie van 0% in Zuid-Indië tot een extreem hoge 53,5% in Aboriginals van Australië, met een gemiddelde wereldwijde prevalentie van 15%. Elter et al. troffen geen verschil aan in frequentie van LHβ mutaties bij vrouwen met PCOS en controles. Ook veroorzaakte de aanwezigheid van de variant geen significante verandering in serum spiegels van androgeen en oestradiol (50). Volgens Rajkhowa et al. is de LHβ variant geassocieerd met gestegen serum oestradiol en waarschijnlijk secundair daaraan verhoogde SHBG en testosteron spiegels bij gezonde vrouwen, maar niet in PCOS patiënten waar deze variant niets aan de klinische of hormonale expressie van de aandoening verandert. Dit suggereert dat de mutante LHβ-molecule gelinkt kan zijn aan subtiele veranderingen in de functie van hypothalamo-hypofyso-gonodale as. Vervolgens werd er ook nog aangetoond dat obese PCOS vrouwen een hogere frequentie van de variant LH vertonen dan obese controles (51). Omtrent deze laatste stelling werd ook onderzoek gedaan in een grote studie met patiënten uit 4 verschillende landen namelijk Finland, Nederland, het Verenigd Koninkrijk en de Verenigde Staten (Tapanainen et al, 1999). In de individuele landen was de frequentie van de mutante LHβ-molecule gelijkaardig in obese en niet-obese gezonde vrouwen, maar in Finland en Nederland was de frequentie 5 tot 7 maal lager in obese PCOS patiënten vergeleken met die in de andere groepen (2-4,5% vs.10,333,3%; p<0.05). Dezelfde tendens werd gevonden in de VS, maar niet in de UK. De lage prevalentie van de variant LHβ in obese PCOS patiënten suggereert dat deze mutante molecule op de ene of andere manier obese vrouwen beschermt voor de ontwikkeling van symptomatisch PCOS. Dankzij detectie van de mutante LHβ-molecule kan men, voornamelijk in obese vrouwen als prognostische of diagnostische aanpak, het onderscheid maken tussen individuen met hoge of lage risico’s op de ontwikkeling van symptomatisch PCOS (52). Er werden tevens ook andere varianten in het LHβ gen onderworpen aan onderzoek, meer bepaald de G1502 naar A1502 mutatie in exon 3 van LHβ, wat de aminozuur substitutie van Ser102 naar Gly102 veroorzaakt. In de 14 PCOS patiënten die onderzocht werden , werd de desbetreffende mutatie echter niet aangetroffen (53).
SHBG. Sex hormoon-binding globulin (SHBG) is een transporter molecule specifiek voor dihydrotestosteron, testosteron en oestradiol. Het gen dat codeert voor deze glycoproteïne is gelokaliseerd op de korte arm van chromosoom 17p13-p12. Onder controle van verschillende hormonale en metabole regulatoren wordt SHBG bij de mens voornamelijk in de lever gesynthetiseerd. Deze synthese wordt positief beïnvloed door oestrogenen en thyroid hormonen, maar
21
geïnhibeerd door androgenen en insuline. Abnormale lage serum SHBG concentraties zijn karakteristiek voor hyperandrogene vrouwen, zoals PCOS patiënten, en zorgen op hun beurt voor gestegen beschikbaarheid van androgenen voor doelweefsels wat resulteert in hyperandrogene symptomen zoals hirsutisme en acne. In een marker dichtbij de SHBG locus in een family-based studie uitgevoerd in de Verenigde Staten door Urbanek et al. werd geen evidentie voor associatie of linkage gerapporteerd (16). Hogeveen et al. beschreven een SNP die leidt tot een missense Pro156Leu mutatie in het SHBG gen, wat resulteert in abnormale glycosylatie en secretie van een SHBG mutant die bindingscapaciteit behoudt, in een vrouw die zich presenteerde met ernstig hyperandrogenisme gedurende haar zwangerschap. Het wordt echter zelden gevonden in ongeselecteerde hyperandrogene vrouwen (54). Recent is er een associatie tussen een microsatelliet (TAAAA)n polymorfisme in de promotor van het SHBG gen en PCOS gerapporteerd. Langere allelen (meer dan 8 repeats) waren frequent in Griekse PCOS patiënten, gedefinieerd door de NICHD criteria, terwijl niet-hyperandrogene vrouwen zich presenteerden met een hogere frequentie van kortere allelen. Verder in de PCOS groep hebben dragers van het langere allel genotype lagere SHBG spiegels dan deze met kortere allelen. Daardoor kan dit polymorfisme gerelateerd worden aan lage SHBG spiegels karakteristiek voor PCOS, wat androgeen beschikbaarheid voor doelweefsels verhoogt (55). Ferk et al. rapporteerden eveneens dat dit polymorfisme predictor kan zijn voor serum SHBG concentraties. Het polymorfisme zou één van de vele genetische linken kunnen zijn naar de ontwikkelingshypothese van PCOS. Zo zouden individuen met een genetisch bepaalde lage SHBG concentratie geëxposeerd kunnen worden aan hoge vrije androgenen gedurende het foetale leven en dat programmeert hun toekomstige hyperandrogene PCOS karakteristieken (56). Bij Sloveense vrouwen werd dezelfde repeat in de promotor van het SHBG gen weliswaar niet gelinkt aan gevoeligheid voor PCOS. Voor het p.D327N polymorfisme in het SHBG gen werd zowel bij studies in Slovenië als in Tsjechië geen associatie gevonden met PCOS gevoeligheid (56, 57).
22
GEN
ADRB2
ADRB3
STUDIE
VARIANT/LOCUS
POPULATIE
CASES,CO
P-
ASSO
NTROLES
waarde
CIATIE
Kurabayashi, 2006
p.R16G
Japan
59,97
0.08
NEE
Kurabayashi, 2006
p.Q27E
Japan
59,97
0.02
JA
Perez-Bravo, 2005
p.W64R
Chili
106,82
0.47
NEE
FENOTYPE
DIAGNOSECRIT
R
ERIA
↑Triglyceride
NICHD
spiegels
AR
Kurabayashi, 2006
p.W64R
Japan
59,97
ns
NEE
Hickey, 2002
CAG repeat
Australië K
122,83
<0.05
JA
Rotterdam (3/3)
Jaaskelainen, 2005
CAG repeat
Finland
106,112
0.3
NEE
Rotterdam (2/3)
Mifsud, 2000
CAG repeat
China (85%)
91,112
0.09
NEE
Indië (15%)
Van Nieuwerburgh,
↑Testosteron
Rotterdam (2/3)
spiegels Rotterdam (2/3)
CAG repeat
België K
97
Urbanek, 1999
AR
°3
150 families
>0.05
NEE
NICHD
Kahsar-Miller, 1999
Mscl RFLP
Non-hispanic
152,96
0.566
NEE
NICHD
2008
DRD3
blank (ZuidOost VS)
Legro, 1995
Mscl RFLP
Hispanic
180
↑clomifeen om ovulatie
JA
(California)
inductie te bereiken oitb
FSHB
Tong, 2000
Accl RFLP
China
135,105
FSHR
Sudo, 2002
p.A307T
Japan
18,258
Tong, 2001
p.A307T
China
124,236
Conway, 1999
p.A307T
VK
93,51
>0.1
NEE
Sudo, 2002
p.N680S
Japan
18,258
<0.05
JA
Tong, 2001
p.N680S
China
124,236
23
JA <0.05
JA
PCO ultrasound
NEE
NEE
PCO ultrasound
↑exogeen gonadotropine oitb
FST
Conway, 1999
p.N680S
VK
93,51
>0.1
NEE
°6
Takakura, 2001
exons 6,7,9 &10
Japan
38,30
ns
NEE
°7
Urbanek, 1999
D2S1352
°3
150 families
>0.05
NEE
NICHD
Calvo, 2001
951G/A
Spanje blank
34,15
ns
NEE
°8
Urbanek, 2000
343xT/A
°4
Families(249
>0.05
NEE
NICHD
>0.05
NEE
NICHD
>0.05
NEE
PCOS)
Urbanek, 2000
D5S474 °1
°4
Families(249 PCOS)
Jones, 2007
rs3797297
Australië K
173,107
↑FAI & ↓SHGB
NICHD
spiegels
GNAS
Jones, 2007
rs11745088
Australië K
173,107
>0.05
NEE
Jones, 2007
rs1423560 °2
Australië K
173,107
>0.05
NEE
Hahn, 2006
393T/C
Duitsland K
278,209
ns
NEE
↑DHEA-S spiegels
NICHD NICHD
↑BMI/gewicht,
NICHD
↑insuline resistentie
LEPR
LHβ
Oksanen, 2000
p.K109R
Finland
38,18
ns
NEE
Rotterdam (3/3)
Oksanen, 2000
p.R223Q
Finland
38,18
ns
NEE
Rotterdam (3/3)
Oksanen, 2000
p.N656K
Finland
38,18
ns
NEE
Rotterdam (3/3)
Oksanen, 2000
ins/del CTTTA
Finland
38,18
ns
NEE
Rotterdam (3/3)
Elter, 1999
p.W8R
Turkije
30,30
ns
NEE
°9
Rajkhowa, 1995
p.W8R
VK
153,212
0.124
NEE
Tapanainen, 1999
p.W8R
°5
363,944
<0.05
JA
Rotterdam (3/3)
Elter, 1999
p.I15T
Turkije
30,30
ns
NEE
°9
Rajkhowa, 1995
p.I15T
VK
153,212
ns
NEE
Tapanainen, 1999
p.I15T
°5
363,944
<0.05
JA
24
Rotterdam (3/3)
SHBG
Liao, 1998
G1502A
Singapore
14,212
Xita, 2003
TAAAA repeat
Griekenland
185,324
ns
NEE JA
↑FAI & ↓SHBG spiegels ↓ SHBG spiegels
Rotterdam (2/3)
Ferk, 2007
TAAAA repeat
Slovenië
123,11
0.169
NEE
Bendlova, 2007
p.D327N
Tsjechië
248,149
0.59
NEE
Rotterdam (2/3)
Ferk, 2007
p.D327N
Slovenië
123,11
ns
NEE
Rotterdam (2/3)
Hogeveen, 2002
P156L
Frankrijk K
Urbanek, 1999
D17S1353
JA NEE
NICHD
°1]overige onderzochte varianten D5S822, D5S628 °2]overige onderzochte varianten rs3203788, rs1062809, rs1127760, rs1127767 °3]148 Europese & 2 caraïbische families °4] 90 Europese families, 5 carraïbisch/mexicaanse families °5] Finland, Nederland, Verenigd Koninkrijk en blanke Amerikaanse vrouwen °6] hirsutisme en/of infertiliteit en/of menstruele storing °7] 3 voorwaarden: 1)amenorree of oligomenorree 2) ↑LH en ↑LH/FSH ratio 3) PCO ultrasound bilateraal °8] menstruele dysfunctie en hirsutisme + of gestegen serum androgenen °9] klinisch EN ultrasonografie EN hormonale diagnose K]Kaukasische afkomst Oitb]Om ovulatie inductie te bereiken ns] niet significant, P ≥0.05 Tabel 5. Polymorfismen van genen die coderen voor sex hormonen en hormoon regulatoren
25
III. Genen betrokken in insuline resistentie en cardiovasculaire aandoeningen Het verhoogde risico van vrouwen met PCOS om diabetes mellitus type 2 (DM2) en cardiovasculaire aandoeningen te ontwikkelen heeft ertoe geleid studies met genen gerelateerd aan deze ziekten tot uitvoering te brengen. Insuline begunstigt hyperandrogenisme op allerlei manieren (tabel 6). Mechanismen betrokken in de verbetering van androgeensynthese en actie door insuline
Gestegen synthese en pulsatiliteit van LH Gestegen bijnier sensitiviteit voor ACTH Gestegen thecacel sensitiviteit voor LH Gestegen bijnier en ovariële 17α-hydroxylase/17,20-lyase activiteit Daling IGFBP-1 spiegels waardoor IGF-1 beschikbaarheid in doelweefsels stijgt, en zo de expressie van ovariële IGF-1 receptoren Insuline begunstigd de ontwikkeling van ovariële cysten en ovariële vergroting in synergie met hCG en LH in dierstudies Hepatische synthese van SHBG daalt wat leidt tot een gestegen concentratie van vrij testosteron in de circulatie.
Tabel 6. Mechanismen betrokken in hyperandrogenisme door insuline Luque-Ramirez et al, 2006(58)
ADIPOQ. Aangezien men bij patiënten met obesitas, DM2, insuline resistentie of PCOS abnormaal lage adiponectine spiegels aangetroffen heeft zijn verschillende studies het effect van 2 SNPs van het adiponectine gen (ADIPOQ) op PCOS gevoeligheid gaan opsporen. Adiponectine behoort tot de adipo(cyto)kines, substanties die door vetweefsel worden gesecreteerd om het energie metabolisme te reguleren. Deze peptides beïnvloeden perifere insuline sensitiviteit, dus mogelijks belangrijke mediatoren in de pathogenese van het metabool syndroom. Adiponectine spiegels zijn gereduceerd in obese vrouwen, in vergelijking met normale individuen, wat erop wijst dat het gen downgereguleerd wordt bij obesitas. Hoge adiponectine concentraties zijn geassocieerd met een gedaald risico op DM2. Naast insuline sensitiserende effecten heeft deze stof ook een anti-inflammatoire en anti-atherogene werking. Twee SNPs, een silent T naar G substitutie in exon 2 (45T→G) en een G naar T substitutie in intron 2 (276G→T) zijn onderzocht geweest in het ADIPOQ gen, gelokaliseerd op chromosoom 3q27. Haap et al. en Heinonen et al. vonden beiden een positieve associatie tussen het voorkomen van het 45G/T polymorfisme en PCOS bij respectievelijk Duitse en Finse vrouwen (59, 60). Xita et al. konden dan wel geen verschil in distributie aantreffen bij Griekse vrouwen, ze stelden wel vast dat dragers van het GT genotype hogere hyperinsulinemie hebben dan personen met het TT genotype, onafhankelijk van leeftijd of BMI (61). Panidis et al. en San Millan et al. rapporteerden noch een gestegen risico voor het ontwikkelen van PCOS, noch associatie van klinische en/of biochemische parameters voor dit polymorfisme (62, 63). Het 276G/T polymorfisme was in geen enkele van de 4 studies geassocieerd met een gestegen risico op PCOS. Heinonen et al. meldden een reductie van de frequentie van het T allel in de PCOS groep in vergelijking met de controle populatie (60). Als gevolg daarvan was er een lagere frequentie van haplotype T-T onder de PCOS patiënten. Er is dus sprake van een zwak genetisch protectief effect.
26
Xita et al. had dan wel geen correlatie met het voorkomen van PCOS, ze rapporteerden wel dat PCOS vrouwen met GG of GT genotype een hogere BMI , een grotere area under the insuline curve (AUC) hebben en lagere serum adinopectine spiegels dan dragers van het TT genotype (61). Overige 2 studies die geen enkel verband aantoonden zijn Panidis et al en San Millan et al (62, 63).
APOE. Apolipoproteïne E is een gevestigde genetische marker voor dyslipidemie en atherosclerose, bovendien speelt het een belangrijke rol in het lipide metabolisme. De efficiëntie van cholesterol absorptie stijgt, terwijl galzuur secretie door de lever daalt in de volgende allelische orde: ε2 < ε3 < ε4. Heinonen et al. concludeerden in hun studie dat de distributie van APOE allelen en genotypes gelijk is bij vrouwen met PCOS en gezonde individuen (64).
CAPN10. Het gen voor de cysteïne protease calpaine-10 (CAPN10) codeert voor calpaine-10, een stof die betrokken is in insuline resistentie. Vijf verschillende polymorfismen zijn onderzocht van dit gen, namelijk het 4841T/C SNP (ook wel aan te treffen als UCSNP44 in studies), het 4852G/A SNP (ook wel UCSNP43), 7920ins/del32 (ook wel UCSNP19), UCSNP45 en UCSNP63. CAPN10 allelen kunnen bijdragen tot genetische predispositie voor DM2 in verschillende populaties en kunnen proinsuline processing en insuline secretie modificeren in niet-diabetische patiënten. De UCSNP44 variant is volgens Gonzales et al. geassocieerd met het PCOS fenotype bij Spaanse vrouwen. De onderzoekers konden evenwel niet uitsluiten of dit allel geassocieerd is met PCO alleen of met PCOS (naast echografische diagnose van polycystische ovaria zijn er ook klinische symptomen aanwezig) (65). De overige 2 studies konden geen correlatie aantonen tussen dit polymorfisme en PCOS patiënen (59, 66). Het zeldzame A allel op UCSNP43 was geassocieerd met een hogere hirsutisme score, waaruit men besluit dat deze variant de fenotypische expressie van hyperandrogenisme beïnvloedt (66). Overige studies vonden geen verband met het voorkomen van dit polymorfisme binnen de PCOS groep, noch met fenotypische kenmerken (59, 65, 67). De 2 studies die UCSNP19 onderzochten vonden geen associaties (Ehrmann et al, Gonzales et al). Deze laatsten wisten wel nog te melden dat bij 77% van de patiënten waarbij gestegen cholesterol spiegels werden gevonden het ins/ins genotype op de UCSNP19 locus werd aangetroffen (65). UCSNP45 allelen waren verschillend gedistribueerd tussen de Spaanse studiegroepen. Heterozygoot zijn voor het zeldzame C allel was gestegen in patiënten met idiopatisch hirsutisme (31,3%) en gereduceerd in hyperandrogene patiënten (7,4%) vergeleken met controle individuen (16,2%) (66). Haap et al. troffen geen associaties aan (59). Gonzales et al. meldden voor UCSNP63 een correlatie met verhoogde cholesterol spiegels bij Spaanse vrouwen (65). Ehrmann et al. vonden net als Gonzales et al. geen associatie met risico voor PCOS gevoeligheid, noch met fenotypische kenmerken (67).
27
Ehrmann et al. en Gonzales et al. gaan nog een stap verder door niet alleen de polymorfismen op zich te beschouwen, maar ook fenotypische gevolgen van de combinatie van respectievelijk 3 en 4 polymorfismen te bestuderen. Eerstgenoemden concludeerden dat niet-diabetische vrouwen van AfroAmerikaanse afkomst met de 112/121-haplotype combinatie significant hogere insuline spiegels vertoonden in respons op een OGTT in vergelijking met andere haplotypes (67). Haplotype 111 stemt overeen met de afwezigheid van het polymorfisme in zowel UCSNP43, UCSNP19 en UCSNP63, indien een polymorfisme aanwezig is dan wordt het aangeduid door het cijfer 2 in het haplotype. Deze vrouwen schenen minder obees te zijn en deze haplotype-combinatie was geassocieerd met een 2voudige stijging in risico op PCOS, ditmaal zowel in blanke als Afro-Amerikaanse vrouwen.
ENPP1. Ectonucleotide pyrofosfatase/fosfodiesterase 1 (ENPP1) , ook gekend als plasma cel membraan glycoproteine 1 (PC-1), is gelokaliseerd op chromosoom 6q22-q23. Er is een polymorfisme beschreven, een lysine naar glutamine substitutie op codon 121 (Lys121GLn) die geassocieerd is met het ontwikkelen van PCOS bij Finse vrouwen (68). Baba et al. en San Millan et al. rapporteerden echter geen associatie bij respectievelijk vrouwen van Japanse en Kaukasische herkomst (63, 69). Baba et al voegden er in hun studie nog aan toe dat ze twijfelden over de resultaten van Heinonen et al aangezien er een groot verschil was in het percentage vrouwen met BMI in de patiënten (58%) en de controlegroep (28%), wat wel aanzienlijk is bij een studie die een molecule onderzocht waarvan de spiegels gestegen zijn in vetweefsel van insuline resistente personen.
FOXC2. Haap et al. onderzochten het -512C/T polymorfisme van het FOXC2 gen. Bij de Duitse studiepopulatie werd echter geen associatie met de pathogenese van PCOS aangetoond (59).
GYS1. De enige studie die het polymorfisme in het glycogeen synthetase gen (A2 allel) onderzocht was Rajkhowa et al. Er was geen significant verschil in incidentie van het A1A2 genotype tussen PCOS en gezonde controles, noch was er een associatie van het A1A2 genotype en kenmerken van insuline sensitiviteit (70).
IGF1 & IGF2, IGF1R & IGF2R. San Millan et al. rapporteerden over deze insuline-like growth factor (IGF) en de receptoren (IGFR). Een ApaI RFLP in het IGF2 gen is verbonden met ontwikkeling van PCOS. G allelen van dat polymorfisme veroorzaken stijging van IGF2 mRNA in leucocyten vergeleken met A allelen en resulteert mogelijks in gestegen lever IGF2 expressie en secretie. Op zijn beurt stimuleert IGF2 adrenale en ovariële androgeen secretie. Gestegen IGF2 spiegels die het resultaat zijn van G allelen van het ApaI polymorfisme in het IGF2 gen kunnen bijdragen tot hyperandrogenisme en kan de associatie met PCOS verklaren. De CA repeat van IGF1, de AGG repeat van IGF1R en de ins/del ACAA in 3’ UTR van IGF2R zijn niet geassocieerd met gevoeligheid voor PCOS bij Kaukasische vrouwen. Wel is IGF1R geassocieerd
28
met een klinische parameter van de aandoening. Personen homozygoot voor 90-bp allelen van IGF1R presenteren zich met gestegen fasting glucose spiegels vergeleken met dragers van het 93-bp allel(63).
INS. De variable number of tandem repeats (VNTR) locus op chromosoom 11p15.5 is gelokaliseerd upstream van het insuline gen en reguleert zijn expressie. VNTR allelen zijn I, II of III genoemd, afhankelijk van het aantal repeats met de korte klasse I allelen (28-44 repeats) en de langere klasse III allelen (138-159 repeats). Klasse II allelen van intermediaire grootte zijn zeldzaam in de Kaukasische populatie. Een significant verschil in genotype distributie tussen patiënten en controles van klasse III allelen van de INS VNTR werd gerapporteerd door Franks et al. en Michelmore et al., beiden bij Britse vrouwen, het merendeel van Kaukasische herkomst. Ernstig PCOS fenotype in vrouwen met PCO morfologie is verbonden aan de INS VNTR klasse III allelen. Onder vrouwen met PCO was het INS VNTR III/III genotype geassocieerd met lagere insuline sensitiviteit, hogere testosteron spiegels en hogere PCOS ernst score vergeleken met I/I en I/III genotypes (71, 72). Calvo et al.,Vankova et al. en Powell et al., wat tot op heden de grootste studie is die VNTR van INS heeft geanalyseerd, meldden geen verschil in allel III genotype distributie, noch in fenotype (73-75). INSR. De insuline receptor, een lid van de tyrosine kinase receptor familie, bestaat uit 2 α,β-dimeren die verbonden zijn met disulfide bindingen. Het is gekend dat de α subunit een ligand-binding domein heeft en dat de β-subunit een geassocieerde tyrosine kinase activiteit bezit. Binding van een insuline molecule activeert de kinase activiteit van de receptor, en activatie van specifieke tyrosine residu’s door autofosforylatie. Lee et al. analyseerden 9 SNPs in een grote Koreaanse populatie, waarvan 8 SNPs genotypische frequenties gelijk waren onder patiënten en gezonde individuen. Enkel het +176477 C>T was meer aanwezig in de controle groep dan in de patiënten populatie. Het T allel kan dus een beschermend effect hebben voor de pathogenese van PCOS in de Koreaanse populatie (76). Siegel et al. opperden dat insuline resistentie in de magere en obese PCOS patiënten veroorzaakt kan zijn door verschillende mechanismen. Deze stelling werd geformuleerd nadat deze onderzoekers een significante stijging aantroffen van het zeldzame T allel van het His1058 C/T SNP in magere PCOS patiënten in vergelijking met magere controles. Onder obese patiënten en obese controles verschilde de frequentie van de C en T allel echter niet (77). Lee et al vonden eveneens een associatie met het voorkomen van dit SNP bij Koreaanse vrouwen met PCOS (76). Twee jaar eerder vonden dezelfde onderzoekers echter geen significante correlatie (78). Een mogelijke verklaring: aangezien de personen in deze studie, zowel patiënten als controles, niet obees waren was men niet in staat de personen op te splitsen volgens BMI. Jin et al. ontdekten een hogere frequentie van mutante homozygote CC allel genotypes van het T/C SNP op codon Cys1008 (positie 3128) van het INSR gen bij PCOS vrouwen. Ook werd er een significant lagere insuline sensitiviteit index bij dezelfde vrouwen vastgesteld, in tegenstelling tot die vrouwen met het wild-type genotype. Men kwam tot de conclusie dat dit SNP geassocieerd is met
29
een gedaalde insuline sensitiviteit bij Chinese vrouwen met PCOS en dat de associatie niet ligt aan de verandering van synthese of secretie van INSR β-subunit, maar meest waarschijnlijk door de effecten van dit nieuw SNP op de functie van de INSR β-subunit (79).
IRS-1 & IRS-2. De opbouw van een insuline receptor is hierboven reeds uit de doeken gedaan. Eens geactiveerd (gefosforyleerde tyrosine), fosforyleert de insuline receptor 2 intracellulaire substraten, insuline receptor substraat 1 (IRS-1) en IRS-2. De eerste dient als een koppelmolecule voor signalisatie, geactiveerde insuline receptor tyrosine kinase fosforyleert IRS-1 bij specifieke motieven, na welke het IRS-1 signaal molecules bindt zoals fosfatidylinosital 3-kinase (via zijn SH2 domein) op gefosforyleerde plaatsen. Dit leidt op zijn beurt tot activatie van down-stream signaling pathways, een andere insuline signaling cascade, die betrokken is in regulatie van celgroei en glycogeen synthese. Het insuline receptor substraat-1 (IRS-1) Gly972Arg polymorfisme, gelokaliseerd op chromosoom 2q36, was het onderwerp van 8 verschillende studies. Drie onder hen rapporteerden een frequenter voorkomen van deze IRS 972Arg variant in de PCOS groep vergeleken met gezonde vrouwen (SirPetermann et al., Baba et al., Dilek et al.). Men kan hieruit dus concluderen dat dragers van dit polymorfisme een gestegen risico hebben om PCOS te ontwikkelen(69, 80, 81). Sir-Petermann et al., Villuendas et al. en El Mkadem et al. meldden allen dat IRS-1 Arg972 dragers gestegen insuline resistentie vertoonden in vergelijking met Gly972 allel bij PCOS patiënten (80, 82, 83). De laatste 2 studies vertoonden geen verschil in allelische frequentie in hun populatie, doch een interactie van het polymorfisme met een fenotypisch kenmerk. Ook BMI was volgens Villuendas et al. gestegen in PCOS patiënten met het 972Arg polymorfisme. Studies bij Duitse (Haap et al.), Noord-Amerikaanse niet-diabetische blanke en Afro-Amerikaanse (Ehrmann et al.) en blanke, non-hispanic NoordAmerikaanse vrouwen (Witchel et al.) vertoonden noch associatie met het risico op de ontwikkeling van PCOS, noch correlatie met fenotypische kenmerken (59, 84, 85). Het vermelden waard is de studie van Ibanez et al. die onderzoek verrichtten naar het voorkomen van de Gly972 variant bij jonge meisjes met een geschiedenis van vroegtijdige pubarche. De lage gemiddelde SHBG concentratie onder G972R dragers suggereert dat deze variant een kleine locus kan zijn geassocieerd met ontwikkeling van hyperinsulinemische insuline resistentie en overmaat aan ovariële androgenen bij meisjes met een geschiedenis van vroegtijdige pubarche (86). Onderzoeken van het p.G1057D polymorfisme in het IRS-2 gen zijn er niet in geslaagd een associatie met gevoeligheid voor PCOS aan te tonen, maar beïnvloeding van bloed glucose spiegels bij vrouwen met PCOS is wel gerapporteerd. Ehrmann et al. vonden dat niet-diabetische vrouwen die homozygoot waren voor het Gly1057 allel, zowel in blanke als Afro-Amerikaanse vrouwen significant hogere 120min OGTT glucose spiegels hadden dan personen met het Gly/Asp of Asp/Asp genotype (84). Villuendas et al. en El Mkadem et al. konden net dezelfde conclusie trekken, al had men bij Villuendas niet alleen na 120 min, maar ook na 60min en 90min gemeten en hogere glucose spiegels
30
vastgesteld (82, 83). Individuen met het IRS-2 Gly/Gly genotype hebben dus een gestegen risico om DM2 te ontwikkelen. Haap et al. vonden bij Duitse vrouwen geen gelijkaardige resultaten (59).
PON1. Het PON1 gen komt hoofdzakelijk tot expressie in de lever en codeert voor paraoxonase, welke een antioxidant hoge-densiteit lipoproteine-associated enzym is. Lever PON1 mRNA expressie wordt beïnvloed door genetische en omgevingsfactoren, en beiden androgenen en proinflammatoire mediatoren doen lever expressie van PON1 dalen. Zowel overmaat aan androgenen en proinflammatoire genoytpes dragen bij tot de pathogenese van PCOS. Ze speculeren dat homozygoten voor het -108T allel, hyperandrogenisme, en proinflammatoire genotypes kunnen bijdragen tot gereduceerde PON1 expressie, wat resulteert in hogere oxidatieve stress bij deze vrouwen. Omdat oxidatieve stress de werking van insuline belemmert kan gereduceerde serum paraoxonase activiteit bijdragen tot insuline resistentie. Personen homozygoot voor het 55M allel presenteerden zich met gestegen BMI en gestegen fasting insuline en glucose concentraties, beiden merkers voor insuline resistentie. Nochtans was het allel zelf niet geassocieerd met een verschil in voorkomen tussen PCOS patiënten en gezonde vrouwen. PCOS patiënten homozygoot voor de -108T variant in PON1 waren dan weer wel meer frequent dan vergeleken met gezonde individuen. Tot slot was de Q192R variant noch geassocieerd met een verhoogd risico op het ontwikkelen van PCOS, noch met fenotypische kenmerken (63). PPARG & PPARGC1A. Peroxisome proliferator-activated receptor-γ gen is gelokaliseerd op chromosoom 3p25 en komt voornamelijk tot expressie in vetweefsel waar het de differentiatie van preadipocyten in adipocyten promoot en adipocyten groei stimuleert. Ten tijde van langdurige glucose deprivatie, zijn PPARs betrokken in het voorzien van vetzuren en ketolichamen van vetweefsel als energiebron. Door glucose als brandstof te vervangen door vetzuren en ketolichamen limiteert dit de nood aan de novo glucose synthese en verbetert spiereiwit katabolisme. Het Pro12Ala polymorfisme (een CCA naar CGA missense mutatie in codon 12) in exon 2 van PPARγ werd maar liefst door 9 verschillende studies onderzocht. Slechts 1 daarvan rapporteerde een significant verschil in allel distributie, met de frequentie van de variante Ala isoform die minder aanwezig is in de PCOS groep (12,6%) dan bij de gezonde vrouwen (19,1%). Een verklaring voor deze allel distributie met het oog op de pathogenese van PCOS treffen we niet alleen aan in deze associatie studie in de Finse populatie (Korhonen et al.), die als genetisch geïsoleerd wordt beschouwd en daardoor ideaal is voor zulke doeleinden, maar ook bij een Turkse studie (Tok et al.) (87, 88). Tok et al. vonden resultaten die in overeenstemming waren met Korhonen et al. namelijk 21,7% controles en 10,0% patiënten hadden het polymorfisme, maar dat bereikte geen statistische significantie, mogelijks te wijten aan het kleine populatie aantal. Men veronderstelt dat deze variant geen direct causale relatie heeft met PCOS, maar chronische hyperinsulinemie en hyperglycemie in vrouwen gevoelig voor PCOS kan verlichten. Chronische hyperinsulinemie en hyperglycemie resulteren in
31
serine/threonine fosforylatie van de insuline receptor β-subunit en insuline receptor substraten, en deze unieke verandering voor PCOS is voorgesteld als onderliggend pathofysiologisch mechanisme voor insuline resistentie en hyperandrogenisme bij vrouwen met PCOS. Dus, de Pro/Ala variant kan het proces verbreken dat leidt tot PCOS bij vrouwen vatbaar voor PCOS. Tok et al. vonden dan wel geen verschil in allel distributie, ze meldden wel de associatie van patiënten met het Pro/Ala genotype met lagere fasting insuline spiegels, minder insuline resistentie en minder glucose-intolerantie. Hara et al. vonden eveneens significant lagere fasting glucose spiegels en minder insuline resistentie bij patiënten met het Pro/Ala genotype, al gaat deze stelling enkel op voor de niet-diabetische Kaukasische patiëntengroep uit de studie, waar het gemiddelde BMI trouwens zeer hoog was van alle vrouwen (89). Hahn et al. kwam tot dezelfde resultaten wat de associatie van dit allel met insuline sensitiviteit betreft, waaruit men dus kan concluderen dat het PPARγ 12Ala allel een voordelig effect heeft op insuline resistentie in glucose metabolisme bij PCOS vrouwen. Deze laatstgenoemde onderzoekers meldden nog dat deze variant samen gaat met lagere hirsutisme score, dus minder ernstig hirsutisme, onafhankelijk van hyperandrogenemie (90). Volgende studies troffen geen associaties aan: Haap et al., San Millan et al., Wang et al., Antoine et al. en Orio et al. (14, 59, 63, 91, 92). Twee studies behandelden ook nog een ander polymorfisme in het PPARγ gen, namelijk het His447His genotype. Volgens Orio et al. was niet alleen de T allel frequentie significant hoger bij vrouwen met PCOS, maar ook BMI en leptine spiegels waren verhoogd in patiënten die de C→T substitutie droegen in vergelijking met controles gematched voor leeftijd en BMI (92). Volgens Antoine et al. beïnvloedt dit polymorfisme het risico op PCOS niet (91). Het peroxisome proliferator-activated receptor-γ-1α PPARGC1A Gly482Ser polymorfisme werd door Wang et al. bestudeerd, maar er werd geen associatie aangetroffen (14).
PPP1R3A. Alcoser et al. troffen een 5-bp insertie-deletie polymorfisme aan in het AT-rijke element (ARE) binnen de 3’-untranslated regio van het gen dat codeert voor spier-specifieke glycogentargeting subunit van protein phosphatase 1 (PPP1R3). Niet-diabetische Kaukasische vrouwen met PCOS die 2 koppies hadden van het ARE-2 allel hadden hogere insuline spiegels gedurende een 120min OGTT dan deze die 2 koppies van het wild-type ARE-1 allel hadden, dus is het ARE-2 allel geassocieerd met een variërende graad van insuline sensitiviteit. Een verschil in allel distributie heeft men niet aangetroffen (93).
PTPN1. Beide polymorfismen in het proteïne tyrosine fosfatase 1B gen, 981C/T en 1484 ins/delG zijn door San Millan et al. onderzocht, maar geen van beiden was geassocieerd met het voorkomen van PCOS, noch met klinische en/of biochemische kenmerken (63). RETN. Gerelateerd met het fenotype van PCOS is het -179C/G polymorfisme in de promotor regio van het resistine gen RETN. Xita et al. rapporteerden dat dit SNP verbonden is met een hoger BMI bij dragers van dit polymorfisme. Met de gevoeligheid voor PCOS is dit echter niet gecorreleerd (94).
32
SORBS1. San Millan et al. rapporteerden dat dragers van Ala 228 allelen van het p.T228A polymorfisme in het SORBS1 gen een hoger BMI hadden in vergelijking met personen homozygoot voor 288T allelen. Een verschil in vatbaarheid voor PCOS werd echter niet opgemerkt (63). AGT. Een Italiaanse studie bestudeerde het gen dat codeert voor angiotensine I (AGT), een krachtige vasoconstrictor, en vond een p.M235T polymorfisme dat geassocieerd is zowel met vatbaarheid voor het ontwikkelen van PCOS als een verhoogde insuline sensitiviteit (95). MTHFR. Methyleen-tetrahydrofolaat reductase (MTHFR) is een enzym betrokken in de homocysteïne pathway, en de p.A222V, ook wel 677C/T polymorfisme in het MTHFR gen doet circulerende homocysteïne spiegels stijgen. Orio et al. onderzochten dit enzym op betrokkenheid in de pathogenese van PCOS, maar vonden geen correlatie met het ontwikkelen van deze aandoening, noch met fenotypische kenmerken (96). PLAT. Een Alu repeat insertie/deletie in het gen dat codeert voor tissue plasminogen activator (PLAT) werd door Karadeniz et al. bij Turkse vrouwen onderzocht. Ze meldden dat PCOS patiënten die homozygoot waren voor de insertie (i/i genotype) lagere spiegels lage densiteit (LDL) en totaal cholesterol hadden dan andere genotypes. Een associatie met PCOS gevoeligheid was niet aanwezig (97).
SERPINE1. Plasminogeen activator inhibitor-1 (SERPINE1) is betrokken in bloed coagulatie en is geïmpliceerd in cardiovasculaire aandoeningen. Het 4G/5G polymorfisme, ook wel -675ins/del G in de promotor regio van het SERPINE1 gen is verbonden met PCOS gevoeligheid in de studie van Diamanti-Kandarakis et al. (98). De PCOS groep had significant hogere 4G/4G en 4G/5G combinaties dan de controle groep. Deze studie concludeerde eveneens dat de populatie PCOS vrouwen met dit polymorfisme significant hogere SERPINE 1 (PAI-1) spiegels had. De aanwezigheid van het 4G allel in de PAI-1 promotor regio van het gen doet PAI-1 spiegels verder stijgen. Glueck et al. vonden dan wel geen associatie met het voorkomen van PCOS, ze rapporteerden wel dat het aantal miskramen gestegen is bij PCOS patiënten met dit polymorfisme. PAI-1 is een predominante onafhankelijke positieve reversiebele risicofactor voor miskraam in vrouwen met PCOS (99). Walch et al., San Millan et al. en Karadeniz et al. vonden geen verband met de ontwikkeling van PCOS, noch met fenotypische kenmerken (63, 97, 100).
33
GEN
VARIANT/LOC
STUDIE
POPULATIE
US ADIPOQ
APOE CAPN10
Haap, 2005 Panidis, 2004 Xita, 2005 San Millan, 2004 Heinonen, 2005 Panidis, 2004 Xita, 2005
Duitsland Griekenland Griekenland K Finland Griekenland Griekenland
276G/T 276G/T 3937C/T 4075C/T
San Millan, 2004 Heinonen, 2005 Heinonen, 2001 Heinonen, 2001 Gonzales, 2003 Haap, 2005 Escobar-Morreale, 2002 Haap, 2005 Escobar-Morreale, 2002 Gonzales, 2003 Ehrmann, 2002
K Finland Finland Finland Spanje Duitsland Spanje Duitsland Spanje Spanje °1
7920ins/del32 = UCSNP19 7920ins/del32 = UCSNP19
Gonzales, 2003
UCSNP45 UCSNP45 UCSNP63 UCSNP63 p.K121Q p.K121Q p.K121Q -512C/T
4841T/C = UCSNP44 4841T/C = UCSNP44 4852G/A = UCSNP43 4852G/A = UCSNP43 4852G/A = UCSNP43 4852G/A = UCSNP43
ENPP1
FOXC2
34
CRITERIA
45G/T 45G/T 45G/T 45G/T 45G/T 276G/T 276G/T
4841T/C = UCSNP44
DIAGNOSE
CASES,
P-
ASSO
CONTRO
waarde
CIATI
LES
E
57,567 132,100 100,14 72,42 143,245 132,100 100,14
0.008 ns >0.05 >0.05 0.047 ns >0.05
ja nee nee nee ja nee nee
>0.05 ns 0.71 ns 0.02 >0.05
°4 °5
72,42 143,245 58,91 58,91 148,93 57,567 81,37 57,567 81,37 148,93 181,422
nee nee nee nee ja nee nee nee nee nee nee
Spanje
°4
148,93
ns
Ehrmann, 2002
°1
°5
181,422
Escobar-Morreale, 2002 Haap,2005 Gonzales, 2003 Ehrmann, 2002 Heinonen, 2004 San Millan, 2004 Baba, 2007 Haap, 2005
Spanje Duitsland Spanje °1 Finland K Japan Duitsland
NICHD
Rotterdam
Rotterdam °3 °3 °4
(2/3)
(2/3)
°4 °5 °6 Rotterdam
(2/3)
81,37 57,567 148,93 181,422 143,115 42,72 123,18 57,567
FENOTYPE
>0.05 ns
↑insuline spiegel
↑insuline exposue, ↓adiponectine spiegels, ↑BMI
↑hirsutisme score
nee >0.05 ns 0.02 >0.05 0.337 >0.05
ja nee nee nee ja nee nee nee
↑cholesterol spiegels
Xbal RFLP CA repeat apaI RFLP AGG repeat
GYS1 IGF1 IGF2 IGF1R IGF2R INS
VNTR VNTR VNTR
Rajkhowa, 1996 San Millan, 2004 San Millan, 2004 San Millan, 2004 San Millan, 2004 Franks, 1999 Michelmore, 2001 Powell, 2005
VK K K K K VK VK (97% K) VK+ Finland
VNTR VNTR p.H1058H T/C p.H1058H T/C
Calvo, 2002 Vankova, 2002 Lee, 2006 Siegel, 2002
Spanje Tsjechië Korea Noord-Amerika
ins/del ACAA in 3' UTR
INSR
Rotterdam
(2/3)
90,62 72,42 72,42 72,42 72,42 54,78 74,150
>0.05 0.018 >0.05 >0.05
VK 0.43 Finland0. 31
NICHD Rotterdam Rotterdam
(2/3)
(2/3)
(3/3)
nee nee ja nee nee ja ja nee
40,38 38,22 174,93 99,136
0.172 0.41 >0.05 0.03
nee nee nee ja
<0.01 >0.05
ja ja nee
↑fasting glucose spiegels
(niet-obees)
IRS1
p.H1058H T/C p.C1008C T/C 109482A/G, 109665C/T 176477C/T
Lee, 2008 Jin, 2006 Lee, 2008
Korea China Korea
Rotterdam Rotterdam
(2/3)
134,100 109,107 134,100
Lee, 2008
Korea
Rotterdam
(2/3)
134,100
p.G972R p.G972R p.G972R p.G972R p.G972R
Sir-Petermann, 2004 Haap, 2005 Baba, 2007 Ehrmann, 2002 Witchel, 2005
Chili Duitsland Japan °1 Noord-Amerika
NICHD Rotterdam NICHD NICHD
(2/3)
146,97 57,567 123,18 227 109,95
Rotterdam NICHD
(3/3)
0.040 1 <0.05 >0.05 0.029 ns 0.052
ja
0.04 >0.2
ja nee nee nee nee nee nee
ja nee ja nee nee
↓insuline sensitiviteit
↑insuline resistentie
(blanke,nonhispanic)
p.G972R p.G972R p.G972R p.G1057D p.G1057D p.G1057D p.G1057D
IRS2
35
Dilek, 2005 Villuendas, 2005 El Mkadem, 2001 Haap, 2005 Ehrmann, 2002 Villuendas, 2005 El Mkadem, 2001
Turkije Spanje K K Duitsland °1 Spanje K K
NICHD NICHD
60,60 103,48 53,102 57,567 227 103,48 53,102
>0.05 ns >0.2
↑BMI, ↑insuline resistentie ↑insuline resistentie ↑bloed glucose spiegel ↑bloed glucose spiegel ↑bloed glucose spiegel
PON1
PPARG
-108C/T p.L55M p.Q192R p.P12A p.P12A p.P12A p.P12A p.P12A
San Millan, 2004 San Millan, 2004 San Millan, 2004 Korhonen, 2003 Haap, 2005 Tok, 2005 San Millan, 2004 Hahn, 2005
K K K Finland Duitsland Turkije K Duitsland
p.P12A p.P12A p.P12A
Wang, 2006 Hara, 2002 Antoine, 2007
China °2 Noord-Amerika
72,42 72,42 72,42 135,115 57,567 60,60 72,42 102,104
0.002 >0.05 >0.05 0.045 >0.05 0.13 >0.05 ns
ja nee nee ja nee nee nee nee
NICHD
201,147 218 285,187
0.418 ns 0.99
nee nee nee
0.197 3 0.57
nee
0.035 5 0.838
ja
0.239 1 >0.05 >0.05 >0.05 >0.05
nee
°6 Rotterdam
(3/3)
NICHD Rotterdam
(2/3)
↑BMI, ↑insuline resistentie
↓glucose metabolisme ↓Insuline sensitiviteit, ↓hirsutisme score ↓insuline sensitiviteit
(blank)
p.P12A
Orio, 2003
Zuid-Italië K
NICHD
100,100
p.H447H
Antoine, 2007
Noord-Amerika
NICHD
285,187 100,100
nee
(blank)
PPARGC1 A PPP1R3A
PTPN1 RETN SORBS1 AGT MTHFR PLAT SERPINE1
36
p.H447H
Orio, 2003
Zuid-Italië K
NICHD
p.S482G
Wang, 2006
China
Rotterdam
5 bp ins/del in 3' UTR 981C/T 1484 ins/del G -179C/G p.T228A p.M235T 677C/T Alu repeat ins/del 311 bp -675ins/del G -675ins/del G -675ins/del G -675ins/del G -675ins/del G
Alcoser, 2004
Noord-Amerika
NICHD
San Millan, 2004 San Millan, 2004 Xita, 2004 San Millan, 2004 Zulian, 2005 Orio, 2003 Karadeniz, 2007
K K Griekenland K Italië Italië Turkije
Diamanti-Kandarakis, 2004
Griekenland K K Noord-Amerika Turkije
Walch, 2005 San Millan, 2004 Glueck, 1999 Karadeniz, 2007
(2/3)
201,147 186 72,42 72,42 320,18 72,42 95,64 70,7 91,100
NICHD NICHD
98,64 106,102 72,42 149,234
91,100
<0.01 0.3 >0.05
↑BMI, ↑leptine spiegels
nee
nee nee nee nee ja nee nee ja nee nee nee nee
↑insuline sensitiviteit
↑BMI ↑BMI ↑insuline sensitiviteit ↓LDL en ↓totaal cholesterol ↑SERPINE1 (PAI-1) spiegels
↑ miskramen
°1]212 vrouwen met PCOS uit Noord-Amerika (124 blanke Europese, 57 afro-Amerikaanse, 13 hispanic, 13 Azië-Amerikaanse, 5 midden-Oosterse afkomst) °2] Noord-Amerika met 60% kaukasisch, 26% afro-amerikaans, 6% hispanic, 6% Zuid-Azië, 2% midden-Oosten °3]PCO op echografie ofwel + klassieke symptomen zoals anovulatie of hirsutisme, ofwel + biochemische veranderingen (overmaat aan androgenen en een gestegen LH/FSH ratio) °4]PCO op echografie + minstent 1van volgende: amonorree of ernstige oligomenoree, hyperandrogenisme en anovulatoire infertiliteit °5]NICHD + hormonale evidentie voor ovariële androgeen overproductie gedocumenteerd door abnormale 17-hydroxyprogesteron respons op GnRH agonist toediening of supranormale plasma free Testosteron spiegels na toediening van dexamethasone °6]PCO beeld echografie + anovulatie + 1 van de volgende: infertiliteit, hirsutisme, overmaat aan androgenen en gestegen LH/FSH ratio K]Kaukasische afkomst ns]niet significant, P≥0.05 Tabel 7. Polymorfismen van genen gerelateerd aan diabetes mellitus type 2 en cardiovasculaire aandoeningen
37
IV. Genen betrokken in weefsel remoddeling en inflammatoire processen WEEFSEL REMODELLING MMP1. De matrix metalloproteïnase MMP enzym familie, waarvan het gen gelegen is op chromosoom 11q22.3, is een belangrijke component van de extracellulaire matrix en werkt door remodelling en degradatie van interstitiële collageen vezels. Met betrekking tot reproductieve processen is aangetoond dat MMP1 betrokken is in ovulatie, formatie en regressie van het corpus luteum, en menstruatie. Er wordt verondersteld dat MMP1 werkt als een extracellulaire matrix – degraderende protease in de follikel gedurende folliculaire ontwikkeling voor ovulatie, en als een activator van theca-interstitiële cellen die de preovulatoire follikel omgeven. Door modulerende veranderingen in de productie van de extracellulaire matrix in de ovaria zou MMP1 dus bijdragen in de pathogenese van het PCO syndroom. De 1607G insertie/deletie polymorfisme in het MMP1 gen is geassocieerd met een significante verhoging van het risico op de ontwikkeling van PCOS in Oostenrijkse vrouwen volgens Walch et al. (101). Over het pathofysiologisch proces leidend naar dit fenomeen heerst tot op heden onduidelijkheid. Er is gedacht dat het GG allel van het MMP1 promotor gen een verbeterde transcriptiesnelheid en gestegen enzymactiviteit veroorzaakt. Een andere studie suggereert dat de aanwezigheid van het GG polymorfisme alleen de expressie van de MMP1 proteïne beïnvloedt, terwijl verschillende hormonen, groeifactoren en cytokines instaan voor zijn activatie. In deze studie werden geen correlaties aangetroffen tussen de aanwezigheid van het MMP1 polymorfisme en het fenotype van getroffen vrouwen, de variant heeft met andere woorden geen invloed op klinische en/of biochemische parameters.
INFLAMMATOIRE MEDIATOREN Vanuit evolutionair perspectief kunnen proinflammatoire genotypes geselecteerd zijn geweest gedurende de evolutie omdat een hoog cytokine responder genotype overlevingsvoordelen kan bezitten. Deze genotypes zijn in staat met een heftige inflammatoire respons te reageren op kwetsuren en infecties. Insuline resistentie en het bewaren van glucose voor hersenmetabolisme kan verdediging tegen honger bij voedseltekort teweegbrengen. Al deze mechanismen zijn niet langer een voordeel bij onze Westerse levensstijl (verhoogde calorie-inname en sedentaire levensstijl), leidend tot ziekte. Snellere maturatie van de reproductieve as (bij hyperandrogenen) en een verhoogd assertief gedrag (door verhoogde androgeen secretie) kunnen een voordeel zijn bij blootstelling aan omgevingsstress. Relatieve infertiliteit van hyperandrogene vrouwen zorgt voor een stijging van het tijdsinterval tussen 2 bevallingen en zorgt voor daling van de geboortesnelheid wat op zijn beurt dan weer zorgt voor een stijging van de maternele en infantiele overleving. Onder de genen die gesuggereerd worden om overleving door insuline resistentie te begunstigen, zijn inflammatoire cytokines zoals IL-6 en TNFα bestudeerd (102, 103).
38
HLA-A, HLA-B, HLA-C, HLA-DRB1. Humane leucocyte antigen (HLA) systemen zijn gerelateerd aan aandoeningen die genetisch gedetermineerd zijn en de mogelijkheid bestaat dat HLA implicaties heeft voor patiëntenpopulaties met PCOS. Daarenboven is er gemeld dat PCOS gerelateerd is aan onvolledige 21-hydroxylase deficiëntie, waarvan de genen gelokaliseerd zijn rond de HLA gen loci op de korte arm van chromosoom 6p21.3. Kaibe et al. onderzochten het HLA systeem, HLA-A, -B, -C en –DR antigenen in Japanse patiënten met PCOS, en het aantal van ieder allel werd vergeleken met die van een controle populatie die zowel uit mannen als vrouwen bestond. De exacte mechanismen die aan de grondslag liggen van de meeste aandoeningen met HLA haplotypes zijn onbekend, maar er worden verscheidene paradigma’s verondersteld. De ene neemt aan dat er een directe relatie is van een bepaald HLA haplotype in het ontstaan van een aandoening; cross-reactiviteit van antilichamen en micro-organismen met bepaalde HLA molecules. Een ander veronderstelt linkage disequilibrium met het verantwoordelijk gen en het gevoelige HLA haplotype. Vrouwen met PCOS zijn meer drager van HLA-A11 of HLA-DRB1*0403 allelen in vergelijking met gezonde individuen, terwijl het HLA-B39 allel dan weer een protectief effect heeft aangezien deze variant significant minder aanwezig is bij PCOS patiënten. Alle allelen die binnen het HLA-C gen werden getest vertoonden geen associatie. Deze Japanse onderzoekers geven zelf aan dat, ondanks het feit dat de resultaten die ze bekomen significant zijn, verder onderzoek met een grotere populatie nodig is (104).
HFE. Botella-Carretero et al. bestudeerden het hemochromatose eiwit, lid van de MHC klasse I familie (HFE) waarvan het coderende gen gelegen is op chromosoom 6p21.3. Er werd gerapporteerd dat er geen associatie tussen het p.H63D noch tussen het p.C282Y polymorfisme en het voorkomen van PCOS was gevonden (105).
IL1A, IL1B. Vrouwen met PCOS hebben een chronisch laag niveau van inflammatie. Eén van de meest prominente mediatoren van inflammatie is de interleukine-1 (IL1) familie die bestaat uit 3 verschillende cytokines, de proinflammatoire cytokines IL1α, IL1β en de fysiologische antagonist IL1 receptor antagonist (IL1RA) waarvan de genen gelokaliseerd zijn op chromosoom 2q14. IL1α en IL1β worden geproduceerd door monocyten, macrofagen, neutrofielen en epitheliale cellen, en werken in op bijna ieder celtype. In relatie tot reproductieve biologie luidt de hypothese als volgt: IL1 beïnvloedt ovariële functie en het proces van ovulatie, fertilisatie en implantatie, processen die bij PCOS vrouwen zijn aangetast. Terwijl humane granulosa en cumulus cellen IL1RA synthetiseren, kan expressie van paracriene-acting IL1 in de ovaria betrokken zijn in multiple stappen leidend naar ovulatie en kan dit daarbij ook de ovariële fysiologie beïnvloeden. In een studie van Kolbus et al. werden 3 polymorfismen onderzocht: een van het IL1α gen -889C/T en 2 van het IL1β gen, een -511C/T SNP in de promotor en in exon 5 op positie 3953G/A. Het -
39
889C/T polymorfisme in de IL1α gen is geassocieerd met PCOS, welke niet het geval is voor polymorfismen -511C/T en 3953G/A in het IL1β gen. De veel voorkomende variant van het IL1α gen kent niet alleen een positieve associatie met de aanwezigheid van het syndroom, maar ook met kenmerkende klinische parameters. Er is namelijk een sterke correlatie met dit SNP en FSH spiegels, maar ook met de LH/FSH ratio (106).
IL-6. IL-6, waarvan het coderende gen gelegen is op positie 7p21, is een cytokine met zowel endocriene, paracriene als autocriene acties en speelt een belangrijke rol in de interactie tussen immuun- en endocriene systemen. Inductie van thermogenese, stimulatie van vasopressine en GH secretie, suppressie van de thyroid as en modulatie van lipiden metabolisme behoren tot de endocriene acties van IL-6. De stimulerende effecten van IL-6 op de bijnier functie resulteren in gestegen secretie van mineralocorticoïden, cortisol en dehydroepiandrostenedione. TNFα stimuleert IL-6 secretie door adipocyten, en stijgende evidentie suggereert dat IL-6 ook betrokken is in insuline resistentie en geassocieerde syndromen. Ondanks dat serum IL-6 levels niet verhoogd zijn in vrouwen die zich presenteren met PCOS, vond men gestegen IL-6 concentraties terug in het peritoneaal vocht bij clomifeen-resistente anovulatoire PCOS patiënten, wat een rol suggereert in de pathogenese van hyperandrogene aandoeningen (103). Recent bestudeerden Villuendas et al. 4 veel voorkomende polymorfismen in de promotor van het IL6 gen in 85 hyperandrogene patiënten (waarvan slechts 30 patiënten voldeden aan de NIH criteria) en 25 gezonde Spaanse vrouwen. De -597G/A en -174G/C varianten waren sterk geassocieerd met het voorkomen van PCOS. Het -572G/C polymorfisme was volgens Villuendas et al niet geassocieerd met voorkomen, noch met hyperandrogenisme of androgeen gerelateerde fenotypsiche kenmerken. Als men de 3 biallelische SNPs beschouwt, werden 5 mogelijke haplotypes gevonden: GGG, AGC, GGC, GCG, GCC. De frequentie van het GGG haplotype was gestegen bij patiënten vergeleken met gezonde vrouwen. Homozygoten en heterozygoten voor -597G en -174G allel waren meer frequent in controles, en de gezonde vrouwen die dit allel droegen presenteerden zich met gestegen serum IL-6, 17-hydroxyprogesteron spiegels en relatieve bijnier hyperactiviteit zoals wordt gesuggereerd door gestegen cortisol en 11-deoxycortisol concentraties, en een tendens naar gestegen serum totaal testosteron vergeleken met controle homozygoten voor -597A en -174C allel. Uit deze bevindingen kunnen we uitgaan van een protectieve rol voor een overmaat van IL-6, bijnier hyperactiviteit en hyperandrogenisme voor dit laatstgenoemde allel (103). Twee andere onderzoekteams verdiepten zich eveneens in het -174G/C polymorfisme van IL-6 en concludeerden beiden dat de variant niet geassocieerd is met PCOS gevoeligheid (107, 108). Beide studies konden wel elk een correlatie met een verschillend fenotypisch kenmerk aantonen. Mohlig et al meldden dat het heterozygote -174G/C genotype in PCOS patiënten geassocieerd was met lagere serum androstenedione spiegels (107). Een gestegen BMI, verhoogd totaal testosteron en een
40
pathologische orale glucose tolerantie test (OGTT) werden als kenmerken aangetroffen bij Oostenrijkse vrouwen met minstens 1 mutant C allel in de studie van Walch et al (108).
IL-6 receptor & IL-6ST. De IL-6 receptor betreft een hetero-dimeer receptor bestaande uit 2 membraan gebonden glycoproteïnes: een 80-kDa IL-6 binding unit, gelegen op chromosoom 1q22, en een 130-kDa IL-6 signal transducer (IL-6 receptor β of gp 130), gelokaliseerd op chromosoom 5q11.2. Gp130 is een transducer kanaal dat gedeeld wordt door andere cytokines en is verantwoordelijk voor signaal transductie van het kanaal-ligand complex door de Janus kinase/signal transducer en activator van de transcriptie pathway (102). Het weinig voorkomende Arg148 allel van het Gly148Arg polymorfisme in het gp130 IL-6ST gen werd significant meer aangetroffen bij gezonde vrouwen dan bij PCOS patiënten volgens een Spaanse case-control studie van Eskober-Morreale et al. Controles die drager zijn van het Arg148 allel werden gekenmerkt door lagere 11-deoxycortisol en 17-hydroxyprogesteron concentraties, een lagere respons van androstenedione op 1-24 androcorticotropine en een bijna significante daling in vrije testosteron spiegels, wat suggereert dat het SNP een beschermend effect heeft voor een overmaat aan androgenen en bijnier hyperactiviteit. De distributie van het allel met CA repeat was niet verschillend tussen patiënten en controles, noch werden klinische en/of biochemische kenmerken verbonden aan de repeat (102). TNFα. Op chromosoom 6p21.3 vinden we het gen voor tumor necrosis factor α (TNFα) terug dat gekoppeld blijkt te zijn aan gestegen insuline resistentie en obesitas, condities die vaak worden aangetroffen in PCOS patiënten met overgewicht. TNFα faciliteert de effecten van insuline en IGF-1 op de ovaria op een dosis-afhankelijke en additieve manier, wat proliferatie en steroïdogenese stimuleert in in vitro theca cellen van ratten. Daarenboven kan TNFα betrokken zijn in apoptose en anovulatie in de ovaria van de rat (8). Een biallelisch polymorfisme met de substitutie van guanine door adenosine op positie -308G/A in de promotor regio, produceert het minder frequent voorkomende TNF2 allel, onderwerp van 3 studies uitgevoerd bij verschillende etnische populaties. Het TNF2 allel is geassocieerd met gestegen serum concentraties van TNFα in bepaalde klinische toestanden. Het -308 polymorfisme is geassocieerd met infectie, auto-immuun ziekten en preëclampsie. De aanwezigheid van het TNF2 allel is gekoppeld aan zowel de ontwikkeling van insuline resistentie als zwaarlijvigheid. TNFα lijkt FSH-geïnduceerde oestradiol secretie in kleine follikels van de humane ovaria te inhiberen. Deze 2 acties van TNFα kunnen de problemen van de ovariële steroïdogenese koppelen aan deze van insuline resistentie (109). Noch bij Chinese (Mao et al.), noch bij Australische (Milner et al.), noch bij Spaanse (Eskobermorreale et al.) vrouwen wordt er een verschil aangetroffen in de allel frequentie van het bestudeerde 308G/A polymorfisme (109-111). Eskobar-Morreale et al. beschouwden patiënten en controles als een geheel en ontdekte dan dat dragers van het -308A allel zich presenteerden met gestegen serum
41
androgeen spiegels en 17-hydroxyprogesteron concentraties voor en na stimulatie met GnRH-analoog leuprolide (111). De 8 andere SNPs in het TNF gen bestudeerd door de Spaanse studie correleerden niet met het voorkomen van PCOS, noch met fenotypische kenmerken. Wel vond men in deze studie, waar patiënten en controles overeenstemden in BMI, als een groep hyperandrogene patiënten zich presenteerde met verhoogde serum TNFα spiegels, dat deze stijging alleen aanwezig was in magere patiënten die vergeleken werden met magere gezonde vrouwen, maar niet in obese patiënten. -850C/T allelen in het TNFα waren gelijk verdeeld tussen patiënten met PCOS en controles in een studie van Milner et al. en Korhonen et al. (109, 112). Milner kon dan wel geen associatie met PCOS aantonen, toch rapporteerde men een significante invloed van het -850C/T SNP op een klinisch kenmerk. De resultaten van de orale glucose tolerantie test OGTT waren immers gedaald in aanwezigheid van het polymorfisme zowel in de PCO groep (vrouwen met PCO-beeld bij echografie als enig diagnostisch criterium) als in de PCOS groep (vrouwen die naast het PCO beeld ook een abnormale menstruele cyclus hebben). TNFRSF1B. TNFα acties worden hoofdzakelijk mogelijk gemaakt door type 1 TNFR1 en type 2 TNFR2 TNF receptoren. Men treft een verhoogde expressie aan van de mRNA’s van beide receptoren in vetweefsel van obese vrouwen, correlerend met BMI en verscheidene indirecte markers van insuline resistentie. Variabiliteit in de coderende regio van TNFR2, TNFRSF1B, gelokaliseerd op chromosoom 1p36.2, beïnvloedt TNFR2 niveaus en is voorgesteld om een rol te spelen in de pathogenese van verschillende metabole aandoeningen, waaronder familiaal gecombineerde hyperlipidemie, hypertensie, obesitas, insuline resistentie en coronaire hartziekten. Peral et al. onderzochten in totaal 5 polymorfismen in het TNF receptor 2 gen in relatie met PCOS in Spaanse en Italiaanse vrouwen. Het ongewone 196Arg allel van het Met196Arg (676T/G) polymorfisme in exon 6 van de TNFRSF1B, CA repeat polymorfisme in intron 4 en 3 SNPs in de 3’untranslated regio van TNFRSF1B in exon 10, 1663G/A, 1668T/G, en 1690T/C. Volgende informatie was reeds gekend omtrent de bestudeerde polymorfismen. De 1690T/C variant zou BMI en insuline resistentie beïnvloeden. De CA repeat en het Met196Arg SNP treffen serum lipide spiegels en diastolische bloeddruk. Linkage studies suggereerden dat de TNFRSFB1 locus geassocieerd is met hypertensie en familiaal gecombineerde hyperlipidemie. Daarenboven is het laatstgenoemde polymorfisme recent naar voor geschoven als een bijdragende factor voor coronaire hartziekten. Alleen het 196Arg allel van het Met196Arg polymorfisme was meer frequent aanwezig in patiënten met PCOS in vergelijking met gezonde corntroles. Hyperandrogenisme, biochemische parameter van het PCOS fenotype, werd eveneens vaker teruggevonden in vrouwen met de 196Arg variant. Toen men de studie uitbreidde en ook Italiaanse patiënten includeerde was deze variant niet alleen meer frequent in PCOS patiënten maar ook in vrouwen met hyperandrogeen hirsutisme en regulaire menstruele cycli (113). In bovenstaande paragraaf omtrent genetische polymorfismen van TNFα werd de studie van Escobar-
42
Morreale et al. aangehaald aangezien daarin sprake was van hogere androgeen niveaus bij dragers van het -308A TNFα allel in vergelijking met wild-type allelen. In de studie van Peral et al. werd echter geen associatie gevonden tussen het 196R allel van TNFRSF1B en -308A allel van TNFα gen in 79 personen die voorheen waren herkend met genotype -308A variant van TNFα, wat elk significant coöperatief effect van deze genomische varianten in de pathogenese van overmaat aan androgenen uitsluit. De overige bestudeerde varianten, de CA repeat en 3 SNPs uit de 3’-untranslated regio van exon 10 waren niet geassocieerd met het voorkomen van PCOS, noch met fenotypische kenmerken van de aandoening (113).
43
GEN
VARIANT/LOCUS
STUDIE
POPULATIE
Pwaarde 0.03 <0.05 <0.05 ns <0.05
ASSOCIATIE
Oostenrijk Japan Japan Japan Japan
CASES,C ONTROLE 62,94 56,237 56,237 56,237 68,292
MMP1 HLA-A HLA-B HLA-C HLADRB1 HFE
1607ins/delG A11 B39 Alle allelen *0403
Walch, 2005 Kaibe, 2006 Kaibe, 2006 Kaibe, 2006 Kaibe, 2006
p.H63D
Oostenrijk
105,102
0.04
JA
FENOTYPE
DIAGNOSECRITE RIA Rotterdam(3/3) °1 °1 °1 °1
↑FSH ↑LH/FSH
Rotterdam(3/3)
JA JA JA NEE JA
IL1ɑ
-889C/T
Botella-Carretero, 2006 Botella-Carretero, 2006 Kolbus, 2007
IL1β
-511C/T 3953G/A -597G/A
Kolbus, 2007 Kolbus, 2007 Villuendas, 2002
Oostenrijk Oostenrijk Spanje
105,102 105,102 85,25
0.8 0.6 <0.02
NEE NEE JA
-572G/C -174G/C -174G/C
Villuendas, 2002 Villuendas, 2002 Walch, 2004
Spanje Spanje Oostenrijk
85,25 85,25 62,94
ns <0.02 0.89
NEE JA NEE
IL6R
-174G/C CA repeat
Spanje
88,45
ns
NEE
NICHD
IL6ST
p.G148R
Spanje
88,45
0.038
JA
NICHD
TNFα
-850C/T -850C/T -308G/A -308G/A -308G/A
Mohlig, 2004 Eskobar-Morreale, 2003 Eskobar-Morreale, 2003 Korhonen, 2002 Milner, 1999 Mao, 2000 Milner, 1999 Eskobar-Morreale, 2001
Finland Australië China Australië Spanje
87,115 122,28 118,54 122,28 60,27
ns ns ns ns ns
NEE NEE NEE NEE NEE
Spanje
60,27
ns
NEE
p.C282Y
IL6
8 SNPs
44
Eskobar-Morreale, 2001
Bijnier hyperactiviteit in GG homozygoten
↑BMI ↑T Patho. OGTT ↓androstenedione
↓OGTT
Rotterdam(3/3) Rotterdam(3/3) NICHD NICHD NICHD Rotterdam(3/3)
°2 °2
↑androgenen ↑17hydroxyprogesteron
TNFRSF1B
p.M196R
Peral, 2002
Spanje + Italië ▀
Spanje:87,36 Italië:64,29 ♦
<0.03
JA
CA repeat 1663G/A 1668T/G 1690T/C
Peral, 2002 Peral, 2002 Peral, 2002 Peral, 2002
▀ ▀ ▀ ▀
♦ ♦ ♦ ♦
ns ns ns ns
NEE NEE NEE NEE
hyperandrogenese
NICHD NICHD NICHD NICHD
°1]PCO ultrasound, LH/FSH ratio >1.0, oligoovulatie °2]PCO ultrasound (122), slechts 84 ervan hebben eveneens abnormale menstruele cyclus ns] niet significant, P ≥0.05 Tabel 8. Polymorfismen van genen die betrokken zijn in weefsel remoddeling en inflammatoire processen
45
DICUSSIE Naast het samenbrengen en analyseren van conclusies uit bestaande artikels worden deze eveneens aangewend als basis voor het formuleren van persoonlijke bedenkingen. Verklaringen voor het gebrek aan reproduceerbare associaties van PCOS met moleculaire genetische abnormaliteiten en genomische varianten. De overgrote meerderheid van significante associaties die aangetoond zijn bij PCOS patiënten worden ontkracht door andere studies. Verklaringen hieromtrent worden hieronder opgesomd. Merk wel op dat de verschillen tussen studies, en dus de verklaringen voor het al dan niet bekomen van een significante associatie tussen een genomische variant en PCOS meestal niet eenduidig zijn.
Definiëring van PCOS. Een eenduidige definitie van het fenotype voor de aandoening die onderzocht wordt in moleculaire genetische studies is een absolute vereiste. Het is immers onwaarschijnlijk dat de genen geassocieerd met PCOS dezelfde zouden zijn in studies die opmerkelijke verschillen in criteria voor het definiëren van het fenotype hanteren (8). Zo bestaat er een verschil tussen de 2 officiële definities van PCOS (de NICHD en de Rotterdam criteria), maar als onderzoekers zelf inclusiecriteria opstellen kan het onderscheid in fenotypes tussen verschillende studies nog groter zijn. Wat de officiële definities betreft worden er 2 extra fenotypes gecreëerd door de Rotterdam criteria en toegevoegd aan de NICHD patiënten: vrouwen met PCO beeld op echografie en ovulatoire dysfunctie maar geen tekens van overmaat aan androgenen, en vrouwen met polycystische ovaria met klinisch en/of biochemische evidentie voor overmaat aan androgenen, maar geen tekens van ovulatoire dysfunctie. Belangrijk om weten is dat een studie de prevalentie van het PCO echografisch beeld zonder klinische symptomen achterhaalde en daarbij een percentage van 23% in de populatie vond (114). Een voorbeeld zijn 2 studies die beiden het voorkomen van de TTTTA VNTR in het CYP11A1 gen nagingen. Bij Gharani et al. was de diagnose voornamelijk gebaseerd op echografisch PCO beeld en/of hirsutisme en/of anovulatie, de patiëntenpopulatie bevatte dus ook ovulerende vrouwen (12). Bij Diamanti-Kandarakis et al. was chronische anovulatie dan weer een strikte vereiste om tot de patiëntengroep te behoren (19). Een andere studie die onderzoek verrichtte naar varianten in FSHR rekruteerde patiënten alleen op basis van PCO beeld op echografie (Sudo et al.) (42). Andere studies includeerden de personen bij wie uitsluitend PCO is vastgesteld zonder andere klinische en/of biochemische kenmerken van PCOS in de controle groep, zoals bij onderzoek naar varianten van de INSR (Lee et al.) (76). De personen bij wie uitsluitend polycystische ovaria waren vastgesteld voldeden immers maar aan 1 vereist criterium van de Rotterdam definitie. Kortom: een persoon met een bepaald fenotype kan bij de ene studie tot de patiëntenpopulatie en bij de andere tot de controlegroep behoren.
46
Studies die de Rotterdam definitie nauwkeurig hanteren zijn zeldzaam. Eerder wordt simultane aanwezigheid van alle 3 de criteria of echografisch PCO beeld als 1 van de 2 minimum verplichte criteria vereist. Andere afwijkende criteria uit de resultatentabellen zijn ondermeer: NICHD en hormonale evidentie voor ovariële androgeen overproductie gedocumenteerd door abnormale 17hydroxyprogesteron respons op GnRH agonist toediening of supranormale plasma free testosteron spiegels na toediening van dexamethasone (84) , echografisch PCO beeld en oligoovulatie en gestegen LH en/of gestegen LH/FSH ratio (43, 104). De controlegroep van deze laatstgenoemde bevatte overigens niet alleen vrouwen maar ook mannen. Het is helemaal niet zo dat recentere studies, sinds de publicatie van de Rotterdam criteria in 2003, enkel gebruik maken van deze. Het zou praktisch nuttig zijn om definities en methoden te standaardiseren die worden gebruikt om specifieke eigenschappen te identificeren (zoals insuline resistentie, overgewicht, acne, oligoovulatie, ea) die PCOS vrouwen karakteriseren of er frequent bij voorkomen in plaats van tevergeefs trachten een consensus te vinden over de diagnose criteria van PCOS, die per definitie heterogeen zijn (8). Er is ook behoefte aan strengere, algemeen toegepaste inclusiecriteria voor personen in de patiëntenpopulatie van een studie. Betrokkenheid van omgevingsfactoren. Dieet, sport en levensstijl zijn elementen die populatie gebonden zijn en sterk beïnvloed worden door ouderlijke gewoonten. Genetische varianten die bijdragen tot PCOS kunnen op hun beurt veranderen afhankelijk van de omgevingscondities. Het is immers weinig waarschijnlijk dat de genen die een aandeel leveren in de ontwikkeling van PCOS in obese, sedentaire Westerse vrouwen dezelfde zijn als deze die betrokken zijn in het PCOS fenotype van magere vrouwen van Mediterrane of Aziatische afkomst. Omdat omgevingselementen sterk traditiegebonden zijn rees de stelling of clustering van PCOS in families niet eerder te wijten was aan het voorkomen van bepaalde omgevingsfactoren dan de overerving van genetische varianten van bepaalde genen. Niet zozeer de omgevingselementen op zich, maar vooral de interacties tussen genetische en beïnvloedbare omgevingsfactoren dragen bij tot de pathogenese van PCOS. Gewichtstoename bij een voordien asymptomatische vrouw kan ontwikkeling van klinische en/of biochemische PCOS kenmerken uitlokken. Overgewicht maakt de andere PCOS symptomen erger, door de insuline resistentie te verhogen, welke op zijn beurt de ovariële sexhormoon productie doet toenemen. Vermageren kan helpen om de ernst van symptomen te doen dalen of soms zelfs helemaal te laten verdwijnen (4). De laatste jaren kreeg de hypothese dat niet alleen het finale PCOS fenotype maar ook de ontwikkeling van PCOS niet alleen te wijten kon zijn aan het voorkomen van genetische varianten, maar eerder een interactie is tussen deze en omgevingsfactoren steeds meer aanhangers. Prenatale of prepuberale blootstelling aan een overmaat aan androgenen zou een passende verklaring kunnen zijn voor de pathogenese van PCOS (zie figuur 3). Over de herkomst van de prenatale/prepuberale overmaat aan androgenen bestaat nog geen duidelijkheid. Dat maternele androgenen oorzaak zouden
47
zijn van intra-uteriene blootstelling van de hypothalamo-hypofyso-ovariële as aan overmaat van mannelijke hormonen is zeer onwaarschijnlijk aangezien de humane foetus wordt beschermd tegen androgenen van de moeder door een combinatie van hoge concentraties plasma binding proteïnes en hoge spiegels van placentaire aromatase activiteit. Deze bevindingen worden bevestigd door het feit dat het zeer onwaarschijnlijk is om virilisatie te zien van vrouwelijke foetussen van moeders met een androgeen-secreterende tumor tijdens de zwangerschap (115). Meer aannemelijk is een endogene ovariële, of mogelijks zelfs adrenale oorzaak van overdreven androgeenproductie. Mogelijks kunnen genetisch voorbeschikte vrouwen om polycystische ovaria te ontwikkelen een endogene bron bevatten van androgenen aangezien zij in staat zijn in utero significante hoeveelheden androgenen te secreteren in antwoord op hCG (8, 116-118). Er is nood aan lange termijn studies die de impact van verschillende omgevingsfactoren in specifieke subgroepen van de patiëntenpopulatie nauwkeurig analyseren. Gedurende de levensloop van een persoon veranderen het fenotype, maar ook de elementen uit de omgeving waaraan men blootgesteld wordt. Bovendien komen bepaalde fenotypische kenmerken niet onmiddellijk tot uiting na blootstelling. Prenatale/prepuberale blootstelling aan androgenen
2
Centrale adipositas
1
Insuline resistentie
Abnormale LH secretie
ovaria
anovulatie
hyperandrogenemie
1 genen reguleren
hCG/ LH
Folliculogenese Steroïdogenese (CYP11α)
2 genen reguleren
Insuline secretie (INS-VNTR) Insuline actie Vetcel differentiatie
Gedurende zwangerschap zullen placentair hCG, foetaal hypofysair LH en genen die folliculogenese en steroïdogenese reguleren, apart of gezamenlijk resulteren in foetaal ovariële hyperandrogenemie leidend tot prenatale (en potentieel prepuberale) blootstelling van het meisje aan overmaat van androgenen. Na de puberteit zorgt de vroege blootstelling aan overmaat van androgenen voor 1) een verminderde steroïd hormoon negatieve feedback op hypofysair LH wat leidt tot abnormale LH secretie en 2)voor een voorbeschiktheid tot accumulatie van centraal vet dat insuline resistentie verergert (dat laatste wordt geïntensiveerd door genen die vet differentiatie, en insuline secretie en actie reguleren). De hyperinsulinemie die hieruit voortkomt werkt in op LH hypersecretie om ovariële steroïdogenese te doen stijgen en om premature stop van follikel ontwikkeling en anovulatie te induceren. Secundaire genetische en omgevingsfactoren kunnen interageren met dit onderliggend lineair proces om het finale fenotype te modificeren. Zo bekomt men de heterogene natuur van dit syndroom.
figuur 3. Hypothese voor het ontstaan van PCOS Abbott et al, 2002
48
Beperkingen van de tot op heden gebruikte technieken. Wat volgt zijn beperkingen van linkage studies in onderzoek naar associaties van PCOS en genetische varianten. Onzekerheid over het patroon van overerving, variabele penetrantie van het genetisch defect, mogelijke fouten in de klinische diagnose, gen-gen interacties, interacties met omgevingsfactoren en gelimiteerde resolutie van deze technieken. Een echte uitdaging voor onderzoekers is het verzamelen van voldoende patiënten zodat de steekproefgrootte voldoende groot is om genen die slechts bescheiden bijdragen tot het fenotype toch op te kunnen sporen. De steekproefomvang die nodig is om een effect te detecteren is immers omgekeerd evenredig met het kwadraat van het effect. Binnen families is het aantal aangetaste verwanten meestal klein omdat PCOS de fertiliteit aantast wat het aantal bestudeerde generaties in een linkage studie meestal tot 2 beperkt (moeders en dochters). Een ideaal scenario voor de selectie van families, zonder het creëren van bevoordeelde schatting van heritabiliteit is het at random uitpikken van families in de populatie. De meest gehanteerde procedure is echter het rekruteren van proefpersonen met tenminste 1 of 2 aangetaste verwanten. Deze manier van inclusie maakt het echter meer waarschijnlijk dat voornamelijk families met meerdere PCOS leden deelnemen aan de studie en families met 1 aangetaste persoon miskend worden (8). Case-controle studies kampen ook met het probleem van te kleine steekproefgroottes. Zo kunnen aanwezige associaties in de populatie gemist worden, een type II fout. Linkage studies en case-controle studies verlenen zich uitstekend tot het opsporen van significante associaties indien de steekproefomvang voldoende duidelijk gedefinieerde patiënten bevat met helderheid omtrent de etniciteit en omgevingsfactoren van deze proefpersonen. In de toekomst zijn volledige genoom-scans noodzakelijk om genen die een nog ongekende functie hebben of genen waarvan nog niet geweten is of ze betrokken zijn in de aandoening op te sporen. Het genetisch onderzoek mag niet beperkt worden tot de zoektocht naar varianten in de omgeving van logische genen (1, 8).
Steekproefgrootte. De meeste studies beschikken over een bescheiden aantal bestudeerde personen, waarbij de steekproefomvang ontoereikend is om een bescheiden kenmerk dat het resultaat is van de interactie van verschillende genetische varianten en omgevingsfactoren aan te tonen. De hoeveelheid proefpersonen noodzakelijk om voldoende statistische power te bekomen om een aanwezig effect op te sporen wordt meestal berekend gebaseerd op de kennis die verworden werd bij het bestuderen van monogenische eigenschappen met een sterk effect in de populatie. Als men zich bij het berekenen van de steekproefgrootte niet bewust is van bovenstaande, dan zal dit leiden tot een te klein aantal bestudeerde personen om een genetische associatie in de context van een complexe aandoening zoals PCOS op te sporen (8, 9).
49
Gebrek aan een fenotype bij mannen, prepuberale meisjes en postmenopausale vrouwen. Als mannelijk equivalent voor PCOS patiënten werd gedacht aan premature kaalheid volgens mannelijk patroon (voor de leeftijd van 30 jaar). Gestegen serum dehydroepiandrosteron sulfaat of insuline resistentie bij eerstegraads verwanten van PCOS vrouwen is eveneens voorgesteld. Het gemis aan een duidelijk omschreven mannelijke fenotype heeft de zoektocht naar de wijze van overerving er niet gemakkelijker op gemaakt (8). Los van de wetenschappelijke waarde zou het voor jonge meisjes essentieel kunnen zijn dat er een aantal fenotypische kenmerken gevonden worden bij prepuberale meisjes die predisponeren voor de ontwikkeling van PCOS op latere leeftijd. Als we uitgaan van de hypothese dat de ontwikkeling van deze aandoening niet alleen berust op genetische factoren maar een interactie is tussen deze en omgevingsfactoren, dan kunnen we door het tijdig wijzigen van omgevingsfactoren bij meisjes die voorheen reeds kenmerken vertoonden vatbaar te zijn om uit te groeien tot PCOS patiënt, dit ontstaansmechanisme tijdig doorbreken. Aanzetten tot gewichtsbeperking en sportieve levensstijl zou een ingreep kunnen zijn om te voorkomen dat genetisch gevoelige meisjes symptomatisch worden.
Verschil in etniciteit. De etnische verschillen in klinische presentatie van PCOS correleren sterk met omgevingsfactoren zoals dieet, beweging en levensstijl. Omdat, afhankelijk van de bestudeerde populatie andere genen bijdragen tot de ontwikkeling van PCOS kunnen etnische verschillen in omgevingsfactoren PCOS ontketenen (8). Een voorbeeld: proefpersonen afkomstig uit landen rond de Middellandse Zee hebben een mediterraan dieet dat meer groenten en fruit, en minder verzadigde vetten bevat dan het onze. Onderzoek naar prevalentie en genetische varianten in het Afrikaanse continent hebben we niet teruggevonden.
Mogelijk polygenetische etiologie van PCOS. Er is gesuggereerd dat de fenotypische heterogeniteit die we zien in PCOS patiënten, zelfs binnen dezelfde familie, kan worden toegeschreven aan de interactie van een klein aantal genen met elkaar en met omgevingsfactoren. De nieuwe hypothese omtrent PCOS die steeds op meer bijval kan rekenen is deze van een complexe metabole aandoening die het resultaat is van kleine predisponerende of beschermende effecten die ontstaan uit de interactie van multiple genomische varianten en verscheidene omgevingsfactoren (8).
Karakteristieken inherent aan het polymorfisme. Inconsistente resultaten kunnen ook te wijten zijn aan karakteristieken inherent aan polymorfismen, zoals incomplete penetrantie, genetische heterogeniteit en gen-gen of gen-omgeving interacties (9).
50
Bespreking opmerkelijke polymorfismen en meest waarschijnlijke genetische associaties De vele polymorfismen in de overzichtstabellen met een significante associatie die slechts door 1 studie wordt aangetoond, maar waar geen andere studies van bestaan om deze associatie te bevestigen of te ontkrachten worden hieronder niet besproken. Enkel genetische varianten gerapporteerd in meerdere studies die tegenstrijdige of bekrachtigende bevindingen meldden, net als studies die merkwaardige kenmerken of aanduidingen die impact hebben op de patiënten bevatten, zullen hieronder aan bod komen.
I. GENEN GERELATEERD AAN STEROID BIOSYNTHESE EN METABOLISME CYP11A1. De TTTTA VNTR is de sterkste associatie tussen het voorkomen van een polymorfisme en PCOS. Drie studies rapporteerden een significant verschil in frequenties van het voorkomen van deze VNTR tussen Griekse, Britse en Chinese Han PCOS patiënten en hun controlegroep (respectievelijk Diamanti-Kandarakis et al., Gharani et al., Wang et al.) (12-14). Gaasenbeek et al. bevestigden het significante resultaat van Gharani et al bij Britse patiënten en controles waarbij Gaasenbeek et al gebruik maakten van dezelfde diagnosecriteria en een veel grotere steekproefomvang. Maar naast personen met Britse nationaliteit onderzochten Gaasenbeek et al dit VNTR ook in de Ierse populatie en bij globale vergelijking (Britse + Ierse) van haplotype frequenties kon men niet meer concluderen dat dit VNTR de gevoeligheid voor het ontwikkelen van PCOS beïnvloedt (15). Gaasenbeek et al. onderwierpen in een andere studie de Finse vrouwen omtrent datzelfde VNTR aan een onderzoek. Omdat echter de Finse populatie als genetisch geïsoleerd wordt beschouwd kan deze studie met gigantische steekproefgrootte die geen associatie vond de positieve correlaties bij de eerdere studies niet ontkrachten. Het is perfect mogelijk dat in de Kaukasische (Griekse + Britse vrouwen) en Chinese populatie het voorkomen van dit polymorfisme verbonden is met PCOS, maar in de genetisch geïsoleerde populatie van Finland niet. Logischerwijze bestudeerden Wang et al. niet de 4 repeat variant van TTTTA VNTR die het meest frequent wordt aangetroffen in de Kaukasische populatie, maar wel de 6 repeat variant die in China vaker voorkomt.
CYP17A1. Naast 5 studies die geen verband aantonen treffen we 1 studie aan die uit haar resultaten kan concluderen dat de CYP17A1 variant geassocieerd is met vatbaarheid voor het ontwikkelen van PCOS. Het gaat hierbij om een family-based studie waarbij uit 14 families 81 patiënten worden gerekruteerd (18). Ik beschouw deze associatie eerder twijfelachtig aangezien de kleine patiëntengroep zowel uit vrouwen, enkel op basis van echografisch PCO beeld gediagnosticeerd, en mannen met vroegtijdige kaalheid bestaat. Nadat meer patiënten werden toegevoegd waren de resultaten ook niet langer significant. Diamanti-Kandarakis et al. rapporteerden een significant verschil in frequentie bij homozygote genotypes, een correlatie die echter na correctie verloren ging. Deze significantie was dan ook maar gebaseerd op 4 patiënten homozygoot voor het variante genotype versus 0 controle vrouwen (19).
51
SRD5A1/2. Goodarzi et al. toonden bij een aantal varianten van deze genen een associatie met PCOS en/of fenotypische kenmerken (31). Het gaat hierbij om een studie met grote steekproefomvang en sterk afgelijnde inclusiecriteria dus is er een grote neiging om veel belang te hechten aan de resultaten van deze studie, andere studies omtrent dezelfde varianten ontbreken echter om deze associatie te bevestigen.
II. GENEN GERELATEERD AAN SEXHORMONEN EN HORMOONREGULATOREN AR. Hickey et al. was de enige studie die een significante associatie rapporteerde tussen het aantal CAG repeats en de vatbaarheid voor het ontwikkelen van PCOS (36). Een studie bij Finse vrouwen kon dan wel geen associatie aantonen van de CAG repeats met het voorkomen van PCOS, ze meldde wel dat de 5 vrouwen met CAG repeats kleiner dan of gelijk aan 15 allen tot de patiëntengroep behoorden (35). De patiëntenpopulatie bestond bij Mifsud et al. 85% uit Chinese en 15% uit Indische vrouwen. Aangezien men weet dat hirsutisme een etnisch gebonden kenmerk is, het aandeel Chinese PCOS patiënten (21%) met verhoogde lichaamsbeharing is opmerkelijk lager dan het aandeel in de Kaukasische populatie (70%), en dus slechts in een vijfde van de Aziatische patiënten voorkomt, was hirsutisme geen factor waar rekening mee werd gehouden in de inclusiecriteria van deze studie (34). Van Nieuwerburgh et al. merkten net als Mifsud dat kortere CAG repeats correleren met lagere testosteron spiegels bij patiënten (37). Hickey et al. meldden dat patiënten met hogere testosteron spiegels langere CAG repeats vertoonden. Deze 3 studies vullen elkaar dus aan in de hypothese dat het PCOS fenotype kan resulteren zowel uit gestegen androgeen spiegels als uit verhoogde sensitiviteit voor androgenen veroorzaakt door een meer actieve androgeen receptor. Het aantal CAG repeats is immers omgekeerd evenredig met de transactivatie van de AR en zijn activiteit. Kortom: korte repeats zijn geassocieerd met een hoge intrinsieke AR activiteit, terwijl langere repeats correleren met lage AR activiteit. Hoewel er verwacht wordt dat hyperandrogenisme een centrale rol speelt in de pathogenese van PCOS hebben sommige vrouwen met PCOS normale serumspiegels van androgenen. Verklaring voor de hyperandrogene symptomen in deze vrouwen is dan dat een kleiner aantal CAG repeats zorgen voor een stijging van intrinsieke AR activiteit. Deze resultaten ondersteunen de hypothese dat vrouwen met een kortere repeat PCOS ontwikkelen zelfs zonder gestegen androgeen spiegels, terwijl patiënten met een langere repeat alleen PCOS ontwikkelen als hun androgeen spiegels gestegen zijn.
DRD3. Legro et al. slaagden erin om aan te tonen dat het voorkomen van deze variant gekoppeld is aan consequenties op het vlak van ovulatie inductie bij PCOS patiënten. Patiënten die drager zijn van het Mscl RFLP polymorfisme zouden nood hebben aan significant hogere dosissen van clomifeen citraat om ovulatie te kunnen induceren dan patiënten zonder deze variant. De studie concludeert dat genetisch analyse bruikbaar kan zijn om resistentie voor ovulatie inductie, en dus noodzaak aan hogere dosissen clomifeen citraat te voorspellen (38). Ik acht het echter niet mogelijk om elke vrouw met
52
PCOS die de gynaecoloog consulteert met de klacht van verminderde vruchtbaarheid, ongeveer 40% van de patiëntenpopulatie, een genetisch onderzoek aan te bieden om deze variant op te sporen zodat men reeds voor men start met ovulatie-inducerende medicijnen weet of deze vrouw behoefte heeft aan hogere dosissen. Een consequentie die een groot verschil voor de patiënt kan teweegbrengen heeft dit polymorfisme dus niet. Naast deze eigenschap werd ook een verschil aangetroffen in allel distributie voor deze variant bij Hispanic vrouwen uit Zuid-California. De studie van Kahsar-Miller et al. die hetzelfde polymorfisme onderzocht bij Noord-Amerikaanse vrouwen, ditmaal bij vrouwen van blanke, non-hispanic afkomst bevestigde geen van beiden gevonden associaties (39).
FSHR. Sudo et al. rapporteerden zowel voor p.A307T als voor de p.N680S variant een frequenter voorkomen onder PCOS patiënten (42). Enig inclusiecriterium was echografisch beeld van polycystische ovaria. Bovendien bleek de totale steekproefgrootte slechts 18 PCO patiënten te bevatten. De studies van Tong et al. en Conway et al. die hun resultaten baseerden op een groter aantal strenger gediagnosticeerde personen lijken minder toevalstreffers dan de studie van Sudo et al.
GNAS. Het T393C polymorfisme is niet geassocieerd met PCOS, maar zou dienst kunnen doen als een genetische merker voor verhoogde gevoeligheid voor het ontwikkelen van overgewicht, het beïnvloedt namelijk de graad van obesitas en insuline resistentie in PCOS vrouwen (48). Deze studie ging na of het voorkomen van het polymorfisme samenhangt met veranderingen in endocriene en metabole parameters bij metformine behandeling, omdat er sowieso interindividuele variaties in antwoord op metformine bestaan. Na behandeling gedurende 6 maanden verbeterde significant hyperandrogenisme, menstruele cycli, gewichtsverlies en insuline resistentie maar dit onafhankelijk van GNAS genotype. LHβ. Een studie met opmerkelijk grote steekproefgrootte bij Finse, Nederlandse, Britse en blanke Amerikaanse vrouwen merkte op dat de frequentie van de variante LHβ molecule gelijkaardig was in obese en niet-obese controles, maar in Finland en Nederland was het 5 tot 7 maal lager in obese PCOS patiënten vergeleken met dat in de andere groepen. Zelfde tendens werd gevonden in de VS, maar niet in de UK (Tapanainen et al.). De lage prevalentie van de variant LHβ in obese PCOS patiënten suggereert dat deze mutante molecule op de ene of andere manier obese vrouwen beschermt voor de ontwikkeling van symptomatisch PCOS. De grote regionale verschillen van deze bevinding tussen patiënten met ogenschijnlijk gelijke diagnostische criteria benadrukt de multifactoriële natuur van dit syndroom en beklemtoont dat de pathogenese kan variëren naargelang de genetische achtergrond. Dankzij detectie van de mutante LHβ molecule kan men, voornamelijk in obese vrouwen als prognostische of diagnostische aanpak, het onderscheid maken tussen individuen met hoge of lage risico’s op de ontwikkeling van symptomatisch PCOS (52).
53
SHBG. De 2 studies die de TAAAA repeat onderzochten spreken elkaar tegen op het vlak van een verschillend voorkomen van deze repeats tussen PCOS patiënten en controles, maar beamen elkaars bevinding dat de repeats gecorreleerd zijn met gedaalde SHBG spiegels karakteristiek voor PCOS, wat androgeen beschikbaarheid voor doelweefsels verhoogd (Xita et al., Ferk et al.). Het (TAAAA)n polymorfisme kan predictor zijn voor serum SHBG spiegels en zo voor hyperandrogene klinische manifestaties voor PCOS. Individuen met genetisch bepaalde lage SGBH concentraties kunnen geëxposeerd worden aan hoge vrije androgenen gedurende het foetaal leven, en dat programmeert hun toekomstige hyperandrogene karakteristieken (55, 56).
III. GENEN BETROKKEN IN INSULINE RESISTENTIE EN CARDIOVASCULAIRE AANDOENINGEN CAPN10. Gonzales et al. suggereerden dat haplotype 1111 ( bevat de wild-type variant van UCSNP44,-43, -19, -63) oververtegenwoordigd is in PCOS patiënten met familiale aggregatie van kanker (29%) in vergelijking met de rest van de PCOS patiënten (14%). Deze resultaten suggereren een gestegen genetische predispositie van kanker in de families van PCOS patiënten die het 1111 haplotype dragen. Omdat de kanker incidentie hoger is in PCOS patiënten en er een kleine correlatie gedetecteerd is tussen het 1111 haplotype en de aanwezigheid van hirsutisme in PCOS patiënten, heeft men besloten om de PCOS patiënten in te delen afhankelijk van dit fenotypische kenmerk. De associatie tussen haplotype 1111 en kanker predispositie persisteert alleen in de PCOS-hirsutisme patiëntengroep. Dit resultaat indiceert dat het 1111 haplotype geassocieerd is met familiaal kanker risico alleen in PCOS vrouwen die klinisch hirsutisme presenteren (65).
INS. Een significant verschil in genotype distributie tussen patiënten en controles van klasse III allelen van de INS VNTR werd gerapporteerd door Franks et al. en Michelmore et al., beiden bij Britse vrouwen, het merendeel van Kaukasische herkomst. De studie van Michelmore et al. was overigens erg verschillend in het verwerven van een studiepopulatie in vergelijking met alle andere studies. Deze onderzoekers vertrokken van 224 jonge vrijwilligers, die zich allen presenteerden als gezond, waarbij transabdominale echografie werd verricht om de ovariële morfologie na te gaan, en klinisch en biochemisch onderzoek. Zo werd bij 33% van de vrouwen PCO vastgesteld. Ernstig PCOS fenotype in vrouwen met PCO morfologie is verbonden aan de INS VNTR klasse III allelen (71, 72). Calvo et al., Vankova et al. en Powell et al., wat tot op heden de grootste studie is die VNTR van INS heeft geanalyseerd, meldden geen verschil in allel III genotype distributie. Powell et al. bestudeerden zowel een Finse als een Britse populatie, nochtans werd in tegenspraak met de overige 2 Britse studies ditmaal geen associatie gevonden in deze laatste groep.
IRS1. Drie studies rapporteerden een frequenter voorkomen van deze IRS 972Arg variant in de PCOS groep vergeleken met gezonde vrouwen (Sir-Petermann et al., Baba et al., Dilek et al.). Men kan
54
hieruit dus concluderen dat dragers van dit polymorfisme een gestegen risico hebben om PCOS te ontwikkelen. De prevalentie van de variant was wel verschillend in de uiteenlopende studiepopulaties: bij Turkse vrouwen waren de percentages van de variant in de patiëntengroep en de controlegroep respectievelijk 23,3% en 8,4% (81), wat merkelijk hoger is dan 12% en 5% bij Chileense vrouwen (80) en 10,6% versus 4,8% bij Japanse vrouwen (69). De discrepantie van de prevalentiecijfers kan te wijten zijn aan verschil in gebruikte diagnosecriteria of genetische karakteristieken van de bestudeerde populatie. Opvallend is dat alle overige studies geen associatie met het risico op de ontwikkeling van PCOS vertoonden en allen proefpersonen van Kaukasische afkomst hadden (Duitse, NoordAmerikaanse blanke, Spaanse en Kaukasische vrouwen). Het zou best mogelijk zijn dat deze variant in de Kaukasische populatie niet geassocieerd is met vatbaarheid voor het ontwikkelen van PCOS, maar in andere etnische populaties wel.
PPARG. De enige studie die een significant verschil in allel distributie meldde was een Finse studie waarbij de variant minder frequent aanwezig was in de PCOS groep dan bij de gezonde vrouwen (87) . Aangezien de Finse populatie als genetisch geïsoleerd wordt beschouwd is het perfect mogelijk dat deze associatie enkel in deze studie werd gevonden daar ze alleen in de Finse populatie aanwezig is. Finse dragers van deze variant zijn dus beschermd tegen het ontwikkelen van PCOS.
SERPINE. Glueck et al. rapporteerden dat het aantal miskramen gestegen is bij PCOS patiënten met dit polymorfisme (99).
IV. GENEN BETROKKEN IN WEEFSEL REMODDELING EN INFLAMMATOIRE PROCESSEN IL6. Betreffende het SNP -174G/C spreken Villuendas et al. en Walch et al. elkaar tegen. Aan een verschil in etniciteit van de populatie kan de discrepantie niet worden gewijd daar beide studies bij Kaukasische (respectievelijk Spaanse en Oostenrijkse) vrouwen werden uitgevoerd (103, 108). Ik ben geneigd meer geloof te hechten aan de Oostenrijkse studie aangezien bij de studie van Villuendas et al. slechts 30 vrouwen van de patiëntengroep aan de NICHD criteria voldeden, bij 82 van de 85 proefpersonen uit de studiepopulatie werd hirsutisme vastgesteld. Bij een kleine steekproefgrootte van slechts 30 patiënten en 25 personen in de controle groep is de kans veel groter dat de gevonden significante resultaten toch aan toeval te wijten zouden zijn. IL1α. Het -889C/T polymorfisme van IL1α zou dienst kunnen doen als diagnostische merker voor PCOS aangezien het zowel met het voorkomen als met het fenotype van het syndroom, gestegen LH spiegels en een gestegen LH/FSH ratio, geassocieerd is. De onderzoekers merken zelf op dat ze een selectie bias geïnduceerd hebben door gebruik te maken van verschillende inclusiecriteria voor cases en controles, dus moet er voorzichtig met deze resultaten worden omgesprongen vooraleer deze te extrapoleren naar de algemene populatie (106).
55
CONCLUSIE De (TTTTA)n VNTR van het CYP11A1 gen dat codeert voor het cytochroom P450 cholesterol sidechain cleavage enzym is tot op heden de sterkste associatie tussen een polymorfisme en PCOS. We kunnen stellen dat vrouwen zonder de 4 repeats allel – die de initiële en snelheidslimiterende stap in bijnier en ovariële androgeen synthese, namelijk de conversie van cholesterol in pregnenolon katalyseert – vatbaar zijn voor het ontwikkelen van PCOS, althans als ze niet van Finse afkomst zijn. Bij Chinese vrouwen is afwezigheid van de 6 repeats allel voorbeschikkend voor PCOS. Er bestaat reeds enige indicatie voor betrokkenheid bij PCOS, toch dienen enkele bevindingen omtrent genomische varianten nog verder onderzocht te worden: vrouwen met een korte CAG repeat van de androgeen receptor (AR) ontwikkelen PCOS zelfs zonder gestegen androgeen spiegels, terwijl patiënten met een lange CAG repeat alleen PCOS ontwikkelen als hun androgeen spiegels gestegen zijn. Het (TAAAA)n polymorfisme van sex hormoon-binding globulin (SHBG) kan predictor zijn voor gedaalde serum SHBG spiegels en zo voor hyperandrogene klinische manifestaties van PCOS. In de nabije toekomst is er nood aan inspanningen in de standaardisatie van methoden en criteria die worden gebruikt in studies die genomische varianten van PCOS trachten op te sporen. De eerste behoeften zijn eenduidig gedefinieerde inclusiecriteria voor cases die gehanteerd worden in alle studies. Ook duidelijke exclusiecriteria voor de controlegroep zijn noodzakelijk. Zo moet er duidelijkheid komen over vrouwen die slechts aan 1 diagnostisch criterium van PCOS voldoen, of zij al dan niet tot de controlegroep mogen behoren. In de toekomst zijn volledige genoom-scans noodzakelijk om genen die een nog ongekende functie hebben of genen waarvan nog niet geweten is of ze betrokken zijn in de aandoening op te sporen. Het genetisch onderzoek mag niet beperkt worden tot de zoektocht naar varianten in de omgeving van logische genen. Ten derde is er nood aan studies die op lange termijn de impact van verschillende omgevingsfactoren in specifieke subgroepen van de patiëntenpopulatie nauwkeurig analyseren. Fenotypische kenmerken verschijnen immers niet de dag na blootstelling aan omgevingsfactoren als dieet, lichaamsbeweging en levensstijl. Om tijdig in te kunnen grijpen zou het praktisch zijn fenotypische kenmerken bij jonge meisjes die vatbaar zijn voor PCOS te vinden. Door omgevingsfactoren te beïnvloeden kunnen we immers niet alleen de ontwikkeling van symptomen voorkomen, maar ook op een goedkope manier de lange termijn gevolgen vermijden die onze gezondheidszorg financieel zwaar zullen belasten. Studie naar het belang van genetische polymorfismen in de etiologie van het polycystisch ovarium syndroom suggereert een interactie tussen omgevingsfactoren, sterk beïnvloed door etniciteit, en predisponerende en beschermende genomische varianten resulterend in het waargenomen fenotype van patiënten. Verder onderzoek is noodzakelijk om nieuwe inzichten in de pathogenese van PCOS te verwerven, wat op zich dan weer nieuwe diagnostische en therapeutische benaderingen oplevert.
56
REFERENTIES 1. 2.
3.
4. 5.
6. 7.
8. 9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17. 18.
19.
20.
21.
Deligeoroglou E, Kouskouti C, Christopoulos P. The role of genes in the polycystic ovary syndrome: Predisposition and mechanisms. GYNECOLOGICAL ENDOCRINOLOGY. 2009;25(9):603-609. Xita N, Tsatsoulis A. Review: fetal programming of polycystic ovary syndrome by androgen excess: evidence from experimental, clinical, and genetic association studies. J CLIN ENDOCRINOL METAB. 2006;91(5):1660-1666. Wilson JD, Foster DW, Kronenberg HM. Disorders of the ovaries and female reproductive tract. In: WILLIAMS TEXT BOOK OF ENDOCRINOLOGY. Philadelphia: W.B. Saunders Company; 1998. p. 751817. Elsheikh M, Murphy C. Polycystic Ovary Syndrome: the facts. New York: Oxford University Press; 2008. Azziz R, Carmina E, Dewailly D, Diamanti-Kandarakis E, Escobar-Morreale HF, Futterweit W, et al. Positions statement: criteria for defining polycystic ovary syndrome as a predominantly hyperandrogenic syndrome: an Androgen Excess Society guideline. THE JOURNAL OF CLINICAL ENDOCRINOLOGY AND METABOLISM. [Guideline]. 2006;91(11):4237-4245. Dasgupta S, Reddy BM. Present status of understanding on the genetic etiology of polycystic ovary syndrome. J POSTGRAD MED. 2008;54(2):115-125. Schorge JO, Schaffer JI, Halvorson LM, Hoffman BL, Bradshaw KD. Polycystic Ovarian Syndrome and Hyperandrogenism. In: WILLIAMS GYNECOLOGY. Dallas: Mc Graw-Hill Companies; 2008. p. 383401. Escobar-Morreale HF, Luque-Ramirez M, San Millan JL. The molecular-genetic basis of functional hyperandrogenism and the polycystic ovary syndrome. ENDOCR REV. 2005;26(2):251-282. Simoni M. TCB, Destenaves B., Fauser B.C.J.M. Functional genetic polymorphisms and female reproductuve disorders: Part I: polycystic ovary syndrome and ovarian response. HUMAN REPRODUCTION UPDATE. 2008;14(5):459-484. Qin K, Ehrmann DA, Cox N, Refetoff S, Rosenfield RL. Identification of a functional polymorphism of the human type 5 17beta-hydroxysteroid dehydrogenase gene associated with polycystic ovary syndrome. J CLIN ENDOCRINOL METAB. 2006;91(1):270-276. Babu KA, Rao KL, Kanakavalli MK, Suryanarayana VV, Deenadayal M, Singh L. CYP1A1, GSTM1 and GSTT1 genetic polymorphism is associated with susceptibility to polycystic ovaries in South Indian women. REPROD BIOMED ONLINE. 2004;9(2):194-200. Gharani N, Waterworth DM, Batty S, White D, Gilling-Smith C, Conway GS, et al. Association of the steroid synthesis gene CYP11a with polycystic ovary syndrome and hyperandrogenism. HUM MOL GENET. 1997;6(3):397-402. Diamanti-Kandarakis E, Bartzis MI, Bergiele AT, Tsianateli TC, Kouli CR. Microsatellite polymorphism (tttta)(n) at -528 base pairs of gene CYP11alpha influences hyperandrogenemia in patients with polycystic ovary syndrome. FERTIL STERIL. 2000;73(4):735-741. Wang Y, Wu X, Cao Y, Yi L, Fan H, Chen J. Polymorphisms of the peroxisome proliferator-activated receptor-gamma and its coactivator-1alpha genes in Chinese women with polycystic ovary syndrome. FERTIL STERIL. 2006;85(5):1536-1540. Gaasenbeek M, Powell BL, Sovio U, Haddad L, Gharani N, Bennett A, et al. Large-scale analysis of the relationship between CYP11A promoter variation, polycystic ovarian syndrome, and serum testosterone. J CLIN ENDOCRINOL METAB. 2004;89(5):2408-2413. Urbanek M, Legro RS, Driscoll DA, Azziz R, Ehrmann DA, Norman RJ, et al. Thirty-seven candidate genes for polycystic ovary syndrome: strongest evidence for linkage is with follistatin. PROC NATL ACAD SCI U S A. 1999;96(15):8573-8578. Rosenfield RL. Ovarian and adrenal function in polycystic ovary syndrome. ENDOCRINOL METAB CLIN NORTH AM. 1999;28:265-293. Carey AH, Waterworth D, Patel K, White D, Little J, Novelli P, et al. Polycystic ovaries and premature male pattern baldness are associated with one allele of the steroid metabolism gene CYP17. HUM MOL GENET. 1994;3(10):1873-1876. Diamanti-Kandarakis E, Bartzis MI, Zapanti ED, Spina GG, Filandra FA, Tsianateli TC, et al. Polymorphism T-->C (-34 bp) of gene CYP17 promoter in Greek patients with polycystic ovary syndrome. FERTIL STERIL. 1999;71(3):431-435. Marszalek B, Lacinski M, Babych N, Capla E, Biernacka-Lukanty J, Warenik-Szymankiewicz A, et al. Investigations on the genetic polymorphism in the region of CYP17 gene encoding 5'-UTR in patients with polycystic ovarian syndrome. GYNECOL ENDOCRINOL. 2001;15(2):123-128. Techatraisak K, Conway GS, Rumsby G. Frequency of a polymorphism in the regulatory region of the 17 alpha-hydroxylase-17,20-lyase (CYP17) gene in hyperandrogenic states. CLIN ENDOCRINOL (OXF). 1997;46(2):131-134.
57
22. Gharani N, Waterworth DM, Williamson R, Franks S. 5' polymorphism of the CYP17 gene is not associated with serum testosterone levels in women with polycystic ovaries. J CLIN ENDOCRINOL METAB. 1996;81(11):4174. 23. Liovic M, Prezelj J, Kocijancic A, Majdic G, Komel R. CYP17 gene analysis in hyperandrogenised women with and without exaggerated 17-hydroxyprogesterone response to ovarian stimulation. J ENDOCRINOL INVEST. 1997;20(4):189-193. 24. Petry CJ, Ong KK, Michelmore KF, Artigas S, Wingate DL, Balen AH, et al. Association of aromatase (CYP 19) gene variation with features of hyperandrogenism in two populations of young women. HUM REPROD. 2005;20(7):1837-1843. 25. Hague WM, Adams J, Algar V, Drummond V, Schwarz G, Bottazzo GF, et al. HLA associations in patients with polycystic ovaries and in patients with congenital adrenal hyperplasia caused by 21-hydroxylase deficiency. CLIN ENDOCRINOL (OXF). 1990;32(4):407-415. 26. Korhonen S, Romppanen EL, Hiltunen M, Helisalmi S, Punnonen K, Hippelainen M, et al. Two exonic single nucleotide polymorphisms in the microsomal epoxide hydrolase gene are associated with polycystic ovary syndrome. FERTIL STERIL. 2003;79(6):1353-1357. 27. Jones MR, Italiano L, Wilson SG, Mullin BH, Mead R, Dudbridge F, et al. Polymorphism in HSD17B6 is associated with key features of polycystic ovary syndrome. FERTIL STERIL. 2006;86(5):1438-1446. 28. San Millan JL, Botella-Carretero JI, Alvarez-Blasco F, Luque-Ramirez M, Sancho J, Moghetti P, et al. A study of the hexose-6-phosphate dehydrogenase gene R453Q and 11beta-hydroxysteroid dehydrogenase type 1 gene 83557insA polymorphisms in the polycystic ovary syndrome. J CLIN ENDOCRINOL METAB. 2005;90(7):4157-4162. 29. Draper N, Powell BL, Franks S, Conway GS, Stewart PM, McCarthy MI. Variants implicated in cortisone reductase deficiency do not contribute to susceptibility to common forms of polycystic ovary syndrome. CLIN ENDOCRINOL (OXF). 2006;65(1):64-70. 30. Moghrabi N, Hughes IA, Dunaif A, Andersson S. Deleterious missense mutations and silent polymorphism in the human 17beta-hydroxysteroid dehydrogenase 3 gene (HSD17B3). J CLIN ENDOCRINOL METAB. 1998;83(8):2855-2860. 31. Goodarzi MO, Shah NA, Antoine HJ, Pall M, Guo X, Azziz R. Variants in the 5alpha-reductase type 1 and type 2 genes are associated with polycystic ovary syndrome and the severity of hirsutism in affected women. J CLIN ENDOCRINOL METAB. 2006;91(10):4085-4091. 32. Kurabayashi T, Yahata T, Quan J, Tanaka K. Association of polymorphisms in the beta2 and beta3 adrenoceptor gene with polycystic ovary syndrome. J REPROD MED. 2006;51(5):389-393. 33. Tryptophan 64 --> arginine polymorphism of beta-3-adrenergic receptor in Chilean women with polycystic ovary syndrome, 62 (2005). 34. Mifsud A, Ramirez S, Yong EL. Androgen receptor gene CAG trinucleotide repeats in anovulatory infertility and polycystic ovaries. J CLIN ENDOCRINOL METAB. 2000;85(9):3484-3488. 35. Jaaskelainen J, Korhonen S, Voutilainen R, Hippelainen M, Heinonen S. Androgen receptor gene CAG length polymorphism in women with polycystic ovary syndrome. FERTIL STERIL. 2005;83(6):1724-1728. 36. Hickey T, Chandy A, Norman RJ. The androgen receptor CAG repeat polymorphism and X-chromosome inactivation in Australian Caucasian women with infertility related to polycystic ovary syndrome. J CLIN ENDOCRINOL METAB. 2002;87(1):161-165. 37. Van Nieuwerburgh F, Stoop D, Cabri P, dhont M, deforce D, de Sutter P. Shorter CAG repeats in the androgen receptor gene may enhance hyperandrogenicity in polycystic ovary syndrome. GYNECOL ENDOCRINOL. 2008;24(12):669-673. 38. Legro RS, Muhleman DR, Comings DE, Lobo RA, Kovacs BW. A dopamine D3 receptor genotype is associated with hyperandrogenic chronic anovulation and resistant to ovulation induction with clomiphene citrate in female Hispanics. FERTIL STERIL. 1995;63(4):779-784. 39. Kahsar-Miller M, Boots LR, Azziz R. Dopamine D3 receptor polymorphism is not associated with the polycystic ovary syndrome. FERTIL STERIL. 1999;71(3):436-438. 40. Conway GS, Conway E, Walker C, Hoppner W, Gromoll J, Simoni M. Mutation screening and isoform prevalence of the follicle stimulating hormone receptor gene in women with premature ovarian failure, resistant ovary syndrome and polycystic ovary syndrome. CLIN ENDOCRINOL (OXF). 1999;51(1):97-99. 41. Tong Y, Liao WX, Roy AC, Ng SC. Absence of mutations in the coding regions of follicle-stimulating hormone receptor gene in Singapore Chinese women with premature ovarian failure and polycystic ovary syndrome. HORM METAB RES. 2001;33(4):221-226. 42. Sudo S, Kudo M, Wada S, Sato O, Hsueh AJ, Fujimoto S. Genetic and functional analyses of polymorphisms in the human FSH receptor gene. MOL HUM REPROD. 2002;8(10):893-899. 43. Takakura K, Takebayashi K, Wang HQ, Kimura F, Kasahara K, Noda Y. Follicle-stimulating hormone receptor gene mutations are rare in Japanese women with premature ovarian failure and polycystic ovary syndrome. FERTIL STERIL. 2001;75(1):207-209.
58
44. Tong Y, Liao WX, Roy AC, Ng SC. Association of AccI polymorphism in the follicle-stimulating hormone beta gene with polycystic ovary syndrome. FERTIL STERIL. 2000;74(6):1233-1236. 45. Calvo RM, Villuendas G, Sancho J, San Millan JL, Escobar-Morreale HF. Role of the follistatin gene in women with polycystic ovary syndrome. FERTIL STERIL. 2001;75(5):1020-1023. 46. Urbanek M, Wu X, Vickery KR, Kao LC, Christenson LK, Schneyer A, et al. Allelic variants of the follistatin gene in polycystic ovary syndrome. J CLIN ENDOCRINOL METAB. 2000;85(12):4455-4461. 47. Jones MR, Wilson SG, Mullin BH, Mead R, Watts GF, Stuckey BG. Polymorphism of the follistatin gene in polycystic ovary syndrome. MOL HUM REPROD. 2007;13(4):237-241. 48. Hahn S, Frey UH, Siffert W, Tan S, Mann K, Janssen OE. The CC genotype of the GNAS T393C polymorphism is associated with obesity and insulin resistance in women with polycystic ovary syndrome. EUR J ENDOCRINOL. 2006;155(5):763-770. 49. Oksanen L, Tiitinen A, Kaprio J, Koistinen HA, Karonen S, Kontula K. No evidence for mutations of the leptin or leptin receptor genes in women with polycystic ovary syndrome. MOL HUM REPROD. 2000;6(10):873-876. 50. Elter K, Erel CT, Cine N, Ozbek U, Hacihanefioglu B, Ertungealp E. Role of the mutations Trp8 => Arg and Ile15 => Thr of the human luteinizing hormone beta-subunit in women with polycystic ovary syndrome. FERTIL STERIL. 1999;71(3):425-430. 51. Rajkhowa M, Talbot JA, Jones PW, Pettersson K, Haavisto AM, Huhtaniemi I, et al. Prevalence of an immunological LH beta-subunit variant in a UK population of healthy women and women with polycystic ovary syndrome. CLIN ENDOCRINOL (OXF). 1995;43(3):297-303. 52. Tapanainen JS, Koivunen R, Fauser BC, Taylor AE, Clayton RN, Rajkowa M, et al. A new contributing factor to polycystic ovary syndrome: the genetic variant of luteinizing hormone. J CLIN ENDOCRINOL METAB. 1999;84(5):1711-1715. 53. Liao WX, Roy AC, Chan C, Arulkumaran S, Ratnam SS. A new molecular variant of luteinizing hormone associated with female infertility. FERTIL STERIL. 1998;69(1):102-106. 54. Hogeveen KN, Cousin P, Pugeat M, Dewailly D, Soudan B, Hammond GL. Human sex hormone-binding globulin variants associated with hyperandrogenism and ovarian dysfunction. J CLIN INVEST. 2002;109(7):973-981. 55. Xita N, Tsatsoulis A, Chatzikyriakidou A, Georgiou I. Association of the (TAAAA)n repeat polymorphism in the sex hormone-binding globulin (SHBG) gene with polycystic ovary syndrome and relation to SHBG serum levels. J CLIN ENDOCRINOL METAB. 2003;88(12):5976-5980. 56. Ferk P, Teran N, Gersak K. The (TAAAA)n microsatellite polymorphism in the SHBG gene influences serum SHBG levels in women with polycystic ovary syndrome. HUM REPROD. 2007;22(4):1031-1036. 57. Bendlova B, Zavadilova J, Vankova M, Vejrazkova D, Lukasova P, Vcelak J, et al. Role of D327N sex hormone-binding globulin gene polymorphism in the pathogenesis of polycystic ovary syndrome. J STEROID BIOCHEM MOL BIOL. 2007;104(1-2):68-74. 58. Luque-Ramirez M, San Millan JL, Escobar-Morreale HF. Genomic variants in polycystic ovary syndrome. CLIN CHIM ACTA. 2006;366(1-2):14-26. 59. Haap M, Machicao F, Stefan N, Thamer C, Tschritter O, Schnuck F, et al. Genetic determinants of insulin action in polycystic ovary syndrome. EXP CLIN ENDOCRINOL DIABETES. 2005;113(5):275-281. 60. Heinonen S, Korhonen S, Helisalmi S, Koivunen R, Tapanainen J, Hippelainen M, et al. Associations between two single nucleotide polymorphisms in the adiponectin gene and polycystic ovary syndrome. GYNECOL ENDOCRINOL. 2005;21(3):165-169. 61. Xita N, Georgiou I, Chatzikyriakidou A, Vounatsou M, Papassotiriou GP, Papassotiriou I, et al. Effect of adiponectin gene polymorphisms on circulating adiponectin and insulin resistance indexes in women with polycystic ovary syndrome. CLIN CHEM. 2005;51(2):416-423. 62. Panidis D, Kourtis A, Kukuvitis A, Farmakiotis D, Xita N, Georgiou I, et al. Association of the T45G polymorphism in exon 2 of the adiponectin gene with polycystic ovary syndrome: role of Delta4androstenedione. HUM REPROD. 2004;19(8):1728-1733. 63. San Millan JL, Corton M, Villuendas G, Sancho J, Peral B, Escobar-Morreale HF. Association of the polycystic ovary syndrome with genomic variants related to insulin resistance, type 2 diabetes mellitus, and obesity. J CLIN ENDOCRINOL METAB. 2004;89(6):2640-2646. 64. Heinonen S, Korhonen S, Hippelainen M, Hiltunen M, Mannermaa A, Saarikoski S. Apolipoprotein E alleles in women with polycystic ovary syndrome. FERTIL STERIL. 2001;75(5):878-880. 65. Gonzalez A, Abril E, Roca A, Aragon MJ, Figueroa MJ, Velarde P, et al. Specific CAPN10 gene haplotypes influence the clinical profile of polycystic ovary patients. J CLIN ENDOCRINOL METAB. 2003;88(11):55295536. 66. Escobar-Morreale HF, Peral B, Villuendas G, Calvo RM, Sancho J, San Millan JL. Common single nucleotide polymorphisms in intron 3 of the calpain-10 gene influence hirsutism. FERTIL STERIL. 2002;77(3):581-587.
59
67. Ehrmann DA, Schwarz PE, Hara M, Tang X, Horikawa Y, Imperial J, et al. Relationship of calpain-10 genotype to phenotypic features of polycystic ovary syndrome. J CLIN ENDOCRINOL METAB. 2002;87(4):1669-1673. 68. Heinonen S, Korhonen S, Helisalmi S, Koivunen R, Tapanainen JS, Laakso M. The 121Q allele of the plasma cell membrane glycoprotein 1 gene predisposes to polycystic ovary syndrome. FERTIL STERIL. 2004;82(3):743-745. 69. Baba T, Endo T, Sata F, Honnma H, Kitajima Y, Hayashi T, et al. Polycystic ovary syndrome is associated with genetic polymorphism in the insulin signaling gene IRS-1 but not ENPP1 in a Japanese population. LIFE SCI. 2007;81(10):850-854. 70. Rajkhowa M, Talbot JA, Jones PW, Clayton RN. Polymorphism of glycogen synthetase gene in polycystic ovary syndrome. CLIN ENDOCRINOL (OXF). 1996;44(1):85-90. 71. Franks S, Gharani N, McCarthy M. Genetic abnormalities in polycystic ovary syndrome. ANN ENDOCRINOL (PARIS). 1999;60(2):131-133. 72. Michelmore K, Ong K, Mason S, Bennett S, Perry L, Vessey M, et al. Clinical features in women with polycystic ovaries: relationships to insulin sensitivity, insulin gene VNTR and birth weight. CLIN ENDOCRINOL (OXF). 2001;55(4):439-446. 73. Calvo RM, Telleria D, Sancho J, San Millan JL, Escobar-Morreale HF. Insulin gene variable number of tandem repeats regulatory polymorphism is not associated with hyperandrogenism in Spanish women. FERTIL STERIL. 2002;77(4):666-668. 74. Vankova M, Vrbikova J, Hill M, Cinek O, Bendlova B. Association of insulin gene VNTR polymorphism with polycystic ovary syndrome. ANN N Y ACAD SCI. 2002;967:558-565. 75. Powell BL, Haddad L, Bennett A, Gharani N, Sovio U, Groves CJ, et al. Analysis of multiple data sets reveals no association between the insulin gene variable number tandem repeat element and polycystic ovary syndrome or related traits. J CLIN ENDOCRINOL METAB. 2005;90(5):2988-2993. 76. Lee EJ, Oh B, Lee JY, Kimm K, Lee SH, Baek KH. A novel single nucleotide polymorphism of INSR gene for polycystic ovary syndrome. FERTIL STERIL. 2008;89(5):1213-1220. 77. Siegel S, Futterweit W, Davies TF, Concepcion ES, Greenberg DA, Villanueva R, et al. A C/T single nucleotide polymorphism at the tyrosine kinase domain of the insulin receptor gene is associated with polycystic ovary syndrome. FERTIL STERIL. 2002;78(6):1240-1243. 78. Lee EJ, Yoo KJ, Kim SJ, Lee SH, Cha KY, Baek KH. Single nucleotide polymorphism in exon 17 of the insulin receptor gene is not associated with polycystic ovary syndrome in a Korean population. FERTILITY AND STERILITY. [Research Support, Non-U.S. Gov't]. 2006;86(2):380-384. 79. Jin L, Zhu X, Luo Q, Qian Y, Jin F, Huang H. A novel SNP at exon 17 of INSR is associated with decreased insuline sensitivity in chinese women with PCOS. MOL HUM REPROD. 2006;12:151-155. 80. Sir-Petermann T, Angel B, Maliqueo M, Santos JL, Riesco MV, Toloza H, et al. Insulin secretion in women who have polycystic ovary syndrome and carry the Gly972Arg variant of insulin receptor substrate-1 in response to a high-glycemic or low-glycemic carbohydrate load. NUTRITION. 2004;20(10):905-910. 81. Dilek S, Ertunc D, Tok EC, Erdal EM, Aktas A. Association of Gly972Arg variant of insulin receptor substrate-1 with metabolic features in women with polycystic ovary syndrome. FERTIL STERIL. 2005;84(2):407-412. 82. Villuendas G, Botella-Carretero JI, Roldan B, Sancho J, Escobar-Morreale HF, San Millan JL. Polymorphisms in the insulin receptor substrate-1 (IRS-1) gene and the insulin receptor substrate-2 (IRS-2) gene influence glucose homeostasis and body mass index in women with polycystic ovary syndrome and non-hyperandrogenic controls. HUM REPROD. 2005;20(11):3184-3191. 83. El Mkadem SA, Lautier C, Macari F, Molinari N, Lefebvre P, Renard E, et al. Role of allelic variants Gly972Arg of IRS-1 and Gly1057Asp of IRS-2 in moderate-to-severe insulin resistance of women with polycystic ovary syndrome. DIABETES. 2001;50(9):2164-2168. 84. Ehrmann DA, Tang X, Yoshiuchi I, Cox NJ, Bell GI. Relationship of insulin receptor substrate-1 and -2 genotypes to phenotypic features of polycystic ovary syndrome. J CLIN ENDOCRINOL METAB. 2002;87(9):4297-4300. 85. Witchel SF, Kahsar-Miller M, Aston CE, White C, Azziz R. Prevalence of CYP21 mutations and IRS1 variant among women with polycystic ovary syndrome and adrenal androgen excess. FERTIL STERIL. 2005;83(2):371-375. 86. Ibanez L, Marcos MV, Potau N, White C, Aston CE, Witchel SF. Increased frequency of the G972R variant of the insulin receptor substrate-1 (irs-1) gene among girls with a history of precocious pubarche. FERTIL STERIL. 2002;78(6):1288-1293. 87. Korhonen S, Heinonen S, Hiltunen M, Helisalmi S, Hippelainen M, Koivunen R, et al. Polymorphism in the peroxisome proliferator-activated receptor-gamma gene in women with polycystic ovary syndrome. HUM REPROD. 2003;18(3):540-543.
60
88. Tok EC, Aktas A, Ertunc D, Erdal EM, Dilek S. Evaluation of glucose metabolism and reproductive hormones in polycystic ovary syndrome on the basis of peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)gamma2 Pro12Ala genotype. HUM REPROD. 2005;20(6):1590-1595. 89. Hara M, Alcoser SY, Qaadir A, Beiswenger KK, Cox NJ, Ehrmann DA. Insulin resistance is attenuated in women with polycystic ovary syndrome with the Pro(12)Ala polymorphism in the PPARgamma gene. J CLIN ENDOCRINOL METAB. 2002;87(2):772-775. 90. Hahn S, Fingerhut A, Khomtsiv U, Khomtsiv L, Tan S, Quadbeck B, et al. The peroxisome proliferator activated receptor gamma Pro12Ala polymorphism is associated with a lower hirsutism score and increased insulin sensitivity in women with polycystic ovary syndrome. CLIN ENDOCRINOL (OXF). 2005;62(5):573-579. 91. Antoine HJ, Pall M, Trader BC, Chen YD, Azziz R, Goodarzi MO. Genetic variants in peroxisome proliferator-activated receptor gamma influence insulin resistance and testosterone levels in normal women, but not those with polycystic ovary syndrome. FERTIL STERIL. 2007;87(4):862-869. 92. Orio F, Jr., Matarese G, Di Biase S, Palomba S, Labella D, Sanna V, et al. Exon 6 and 2 peroxisome proliferator-activated receptor-gamma polymorphisms in polycystic ovary syndrome. J CLIN ENDOCRINOL METAB. 2003;88(12):5887-5892. 93. Alcoser SY, Hara M, Bell GI, Ehrmann DA. Association of the (AU)AT-rich element polymorphism in PPP1R3 with hormonal and metabolic features of polycystic ovary syndrome. J CLIN ENDOCRINOL METAB. 2004;89(6):2973-2976. 94. Xita N, Georgiou I, Tsatsoulis A, Kourtis A, Kukuvitis A, Panidis D. A polymorphism in the resistin gene promoter is associated with body mass index in women with polycystic ovary syndrome. FERTIL STERIL. 2004;82(5):1466-1467. 95. Zulian E, Sartorato P, Schiavi F, Moghetti P, Castello R, Mantero F, et al. The M235T polymorphism of the angiotensinogen gene in women with polycystic ovary syndrome. FERTIL STERIL. 2005;84(5):1520-1521. 96. Orio F, Jr., Palomba S, Di Biase S, Colao A, Tauchmanova L, Savastano S, et al. Homocysteine levels and C677T polymorphism of methylenetetrahydrofolate reductase in women with polycystic ovary syndrome. J CLIN ENDOCRINOL METAB. 2003;88(2):673-679. 97. Karadeniz M, Erdogan M, Berdeli A, Saygili F, Yilmaz C. 4G/5G polymorphism of PAI-1 gene and Alurepeat I/D polymorphism of TPA gene in Turkish patients with polycystic ovary syndrome. J ASSIST REPROD GENET. 2007;24(9):412-418. 98. Diamanti-Kandarakis E, Palioniko G, Alexandraki K, Bergiele A, Koutsouba T, Bartzis M. The prevalence of 4G5G polymorphism of plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1) gene in polycystic ovarian syndrome and its association with plasma PAI-1 levels. EUR J ENDOCRINOL. 2004;150(6):793-798. 99. Glueck CJ, Wang P, Fontaine RN, Sieve-Smith L, Tracy T, Moore SK. Plasminogen activator inhibitor activity: an independent risk factor for the high miscarriage rate during pregnancy in women with polycystic ovary syndrome. METABOLISM. 1999;48(12):1589-1595. 100. Walch K, Grimm C, Huber JC, Nagele F, Kolbus A, Hefler LA. A polymorphism of the plasminogen activator inhibitor-1 gene promoter and the polycystic ovary syndrome. EUR J OBSTET GYNECOL REPROD BIOL. 2005;123(1):77-81. 101. Walch K, Nagele F, Zeillinger R, Vytiska-Binstorfer E, Huber JC, Hefler LA. A polymorphism in the matrix metalloproteinase-1 gene promoter is associated with the presence of polycystic ovary syndrome in Caucasian women. FERTIL STERIL. 2005;83(5):1565-1567. 102. Escobar-Morreale HF, Calvo RM, Villuendas G, Sancho J, San Millan JL. Association of polymorphisms in the interleukin 6 receptor complex with obesity and hyperandrogenism. OBES RES. 2003;11(8):987-996. 103. Villuendas G, San Millan JL, Sancho J, Escobar-Morreale HF. The -597 G-->A and -174 G-->C polymorphisms in the promoter of the IL-6 gene are associated with hyperandrogenism. J CLIN ENDOCRINOL METAB. 2002;87(3):1134-1141. 104. Kaibe M, Takakuwa K, Murakawa H, Ishii K, Tamura M, Tanaka K. Studies on the human leukocyte antigens in patients with polycystic ovary syndrome in a Japanese population--possible susceptibility of HLA-A11 and -DRB1*0403 to patient population with polycystic ovary syndrome. AM J REPROD IMMUNOL. 2006;55(4):301-306. 105. Botella-Carretero JI, Luque-Ramirez M, Alvarez-Blasco F, San Millan JL, Escobar-Morreale HF. Mutations in the hereditary hemochromatosis gene are not associated with the increased body iron stores observed in overweight and obese women with polycystic ovary syndrome. DIABETES CARE. 2006;29(11):2556. 106. Kolbus A, Walch K, Nagele F, Wenzl R, Unfried G, Huber JC. Interleukin-1 alpha but not interleukin-1 beta gene polymorphism is associated with polycystic ovary syndrome. J REPROD IMMUNOL. 2007;73(2):188-193. 107. Mohlig M, Spranger J, Osterhoff M, Ristow M, Pfeiffer AF, Schill T, et al. The polycystic ovary syndrome per se is not associated with increased chronic inflammation. EUR J ENDOCRINOL. 2004;150(4):525-532.
61
108. Walch K, Grimm C, Zeillinger R, Huber JC, Nagele F, Hefler LA. A common interleukin-6 gene promoter polymorphism influences the clinical characteristics of women with polycystic ovary syndrome. FERTIL STERIL. 2004;81(6):1638-1641. 109. Milner CR, Craig JE, Hussey ND, Norman RJ. No association between the -308 polymorphism in the tumour necrosis factor alpha (TNFalpha) promoter region and polycystic ovaries. MOL HUM REPROD. 1999;5(1):5-9. 110. Mao W, Yu L, Chen Y. [Study on the relationship between a polymorphism of tumor necrosis factor-alpha gene and the pathogenesis of polycystic ovary syndrome]. ZHONGHUA FU CHAN KE ZA ZHI. 2000;35(9):536539. 111. Escobar-Morreale HF, Calvo RM, Sancho J, San Millan JL. TNF-alpha and hyperandrogenism: a clinical, biochemical, and molecular genetic study. J CLIN ENDOCRINOL METAB. 2001;86(8):3761-3767. 112. Korhonen S, Romppanen EL, Hiltunen M, Mannermaa A, Punnonen K, Hippelainen M, et al. Lack of association between C-850T polymorphism of the gene encoding tumor necrosis factor-alpha and polycystic ovary syndrome. GYNECOL ENDOCRINOL. 2002;16(4):271-274. 113. Peral B, San Millan JL, Castello R, Moghetti P, Escobar-Morreale HF. Comment: the methionine 196 arginine polymorphism in exon 6 of the TNF receptor 2 gene (TNFRSF1B) is associated with the polycystic ovary syndrome and hyperandrogenism. J CLIN ENDOCRINOL METAB. 2002;87(8):3977-3983. 114. Govind A, Obhrai MS, Clayton RN. Polycystic ovaries are inherited as an autosomal dominant trait: analysis of 29 polycystic ovary syndrome and 10 control families. THE JOURNAL OF CLINICAL ENDOCRINOLOGY AND METABOLISM. 1999;84(1):38-43. 115. Franks S, McCarthy MI, Hardy K. Development of polycystic ovary syndrome: involvement of genetic and environmental factors. INT J ANDROL. 2006;29(1):278-285. 116. Abbott DH, Dumesic DA, Franks S. Developmental origin of polycystic ovary syndrome - a hypothesis. J ENDOCRINOL. 2002;174(1):1-5. 117. Dasgupta S, Mohan RB. Present status of understanding on the genetic etiology of polycystic ovary syndrome. JOURNAL OF POSTGRADUATE MEDICINE. 2008;54(2):115-125. 118. Franks S, McCarthy M. Genetics of ovarian disorders: polycystic ovary syndrome. REV ENDOCR METAB DISORD. 2004;5(1):69-76.
62
