NEUROGENETICKÁ DIAGNOSTIKA NERVOSVALOVÝCH ONEMOCNĚNÍ
Doc. MUDr. A. Šantavá, CSc. Ústav lékařské genetiky a fetální medicíny LF a UP Olomouc
Význam genetiky v diagnostice neuromuskulárních onemocnění • Podílí se na diagnostice a komplexní péči o pacienty s hereditárními neuromuskulárními chorobami • Určuje genetická rizika • V indikovaných případech provádí prediktivní testování s následným zajištěním preventivní péče • Objasňuje podstatu onemocnění na podkladě odhalení funkcí jednotlivých genů
Diagnostika neuromuskulárních onemocnění Neurologické vyšetření Komplex biochemických vyšetření Radiodiagnostická vyšetření EMG Biopsie svalová EM vyšetření imunohistochemické vyšetření • Genetické vyšetření genealogie DNA analýza
• • • • •
NEUROMUSKULÁRNÍ CHOROBY hereditární nebo získané Genové mutace
zděděné nebo nové mutace
Získané neuromuskulární choroby
Autoimunní onemocnění Virové infekce Metabolická onemocnění Drogy a otravy Úrazy mozku Neznámé příčiny
Dědičnost nervosvalových onemocnění
• Mendelovská dědičnost – AD, AR, XR, XD • Mitochondriálně dědičná onemocnění • Dynamické nestabilní genové mutace na podkladě tripletových repetic
Geneticky podmíněné neuromuskulární choroby Svalové dystrofie Duchennova muskulární dystrofie Beckerova muskulární dystrofie limb-girdle muskulární dystrofie facioscapulární muskulární dystrofie
Svalové atrofie
poruchy funkce míšních neuronů – SMA
Periferní neuropatie postižení periferního nervového systému CH-M-T Friedreichova ataxie
Neuromuskulární choroby – další příčiny
Poruchy neuromuskulárního převodu myastenie Mitochondriální myopatie deficit mitochondriálních enzymů Myotonická dystrofie
Vrozené metabolické vady s dominujícími projevy svalové dystrofie Glykogenosy
Deficit phospohorylasy (McArdle's Disease) Deficit kyselé maltasy ( Pompe's Disease) Deficit „odvětvovacích“ enzymů (Cori's or Forbes' Disease) Deficit carnitinu Deficit fosfoglycerátkinasy
Geneticky podmíněné myopatie – rozdělení dle Waltona z r. 1969 1) Svalové dystrofie –rozdělení dle typu dědičnosti a predominantního postižení svalových skupin 2) Kongenitální myopatie 3) Myotonie a myotonické dystrofie
Svalové dystrofie Svalové dystrofie jsou extrémně heterogenní skupinou onemocnění. Rozdělení před obdobím molekulární biologie bylo založeno : na věku manifestace na průběhu a progresi choroby na distribuci postižených svalů na typu dědičnosti na histopatologických změnách
Svalové dystrofie podle typu dědičnosti a predominantního postižení – klasifikace z r. 1969 typ
dědičnost
Duchennova dystr. XR Beckerova dystr. XR pletencová AR AD distální AR AD okulární AD okulofaryngeální AD
postižení sval. skupin proximální proximální proximální proximální distální distální okulární okulofaryngeální
Dystrofinový glykoproteinový komplex (DGG) • DGG – skupina proteinů, nezbytných pro udržení stability svalové membrány • Komponenty DGG –dystrofin syntrofiny dystroglykany sarkoglykany Jednou z funkcí DGG v kosterním svalu je vazba k extracelulární matrix prostřednictvím merosinu k aktivovanému cytoskeletu pomocí dystrofinu
Současná klasifikace, založená na proteinovém defektu Lokalizace proteinu
Protein
Fenotyp
Plasmat. membrána Sarkoglyk LGMD Dysferlin LGMD Kaveolin LGMD Dystrofin DMD/BMD Extracelulární matrix Merosin CMD (AR) Jaderná membrána Lamin A/C EDMD dilat. kardiomyopatie
Duchennova muskulární dystrophie
Guillaume-Benjamin Duchenne de Boulogne
Podepsaná kopie: De la Paralysie Musculaire Pseudohypertrophique...1868
Duchennova dystrofie Nejobvyklejší letální XR – 1 : 3 500 mužů Mutace dystrofinového genu na Xp21 - 90 % je nyní detekovatelných Obvyklý počátek projevu: 3 - 5 let - pomalá progrese Nemožnost ambulantní léčby kolem 12. roku života Bez terapie: smrt kolem 20. roku - plicní selhání Duchennova muskulární dystrofie je jedinou z musk. dystrofií, u nichž se terapie prednizonem a deflazacortem ukázala být v kontrolovaných randomizovaných studiích efektivní.
Duchennova muskul. dystrofie
Dystrofinový glykoproteinový Komplex je skupina proteinů, nezbytných pro stabilitu svalové membrány. Zahrnuje dystrofin, syntrofiny, dystroglykany a sarkoglykany.
Duchennova muskulární dystrofie
Nekrotická svalová vlákna s invazí makrofágů
Beckerova muskulární dystrofie Klinický obraz Začátek ve věku nad 7 let Predominantní postižení svalů pletenců pažního a pánevního Pomalá progrese Svalová hypertrofie specielně lýtek Poruchy chůze od 15 r. Hypertrofie lýtek
Beckerova muskulární dystrofie Genotyp: mutace dystrofinu 70 % pacientů - genové delece 16 % pacientů má posunovou mutaci 6 % genové duplikace 8 % bodové mutace Postižení pletenc. svalů a pseudohypertrofie lýtek Manifestace v 5. -15. r. věku, případně 3. - 4. dekáda Kloubní kontraktury Kardiomyopatie Dilatace žaludku Paralytický ileus Paralýza močového měchýře
Beckerova muskulární dystrofie Barvení dystrofinu
Normální dystrophin
Redukce dystrophinu
Duchennova a Beckerova svalová dystrofie – využití Western blot Western blot dystrofinu u dystrofinopatií Řádek 1: Beckerova dystrofie; Dystrofin má zredukované množství, ale normální velikost. Řádek 2: Beckerova dystrofie; Dystrofin má zredukovanou velikost a množství. Řádek 3: Normální; Dystrofin má normální velikost i množství. Řádek 4: Duchennova dystrofie; Není přítomen téměř žádný protein. Řádek 5: Duchenne - okolí; Dystrofin má výrazně zredukované množství.
Pletencové muskulární dystrofie Termín “limb-girdle muscular dystrophy” (LGMD) zahrnuje skupinu onemocnění, u nichž jsou postiženy především proximální svalové skupiny Identifikováno 15 typů se specifickými genovými mutacemi 5 dominantních a 10 recessivních
Pletencová svalová dystrofie Skupina dg. vedoucích k involuci proximálních svalů - s výjimkou LGMD 2B Prevalence cca 0.8 – 69/106 Různý věk příznaků, závažnosti, progrese Postižení srdce, plic Přesná dg. pouze v asi 50 % 5ti letý s LGMD 1B
Neexistuje přímá terapie, pouze symptomatická
Pletencová svalová dystrofie Genetická klasifikace Autozomálně recesivní
Facioscapulohumerální dystrofie Jde o třetí nejčastější svalovou dystrofii s prevalencí 1 : 20 tis. Z genetického pohledu je příčinou over-expresse různých genů spíše než chybění nebo nízká genová dávka, jak je tomu u většiny svalových dystrofií. Mechanismus toxického vlivu na svalové buňky ale není dosud objasněn.
Facio-scapulo-humerální dystrofie AD; prevalence 1 : 20 000 Symptomy – před 20. rokem – 20 % asymptomatických Variabilní delece kolem 3.3 kb repetitivní sekvence v 4q35 Neexistuje dosud přímá terapie
Myotonické dystrofie Myotonická dystrofie je multisystémové onemocnění, charakterizované povšechnou svalovou slabostí, myotonií, kataraktou, poruchami funkcí endokrinních žláz, GIT traktu, poruchami srdečního rytmu. Dědičnost autozomálně dominantní, genová lokalizace v oblasti 19q13.2 -q13.3. 98 % pacientů má amplifikaci CTG trinukleotidu DM1 genu. Předpokládaný mechanismus choroby: snížená produkce myotonin protein-kinázy, způsobující poruchu fosforylace vnitřní svalové membrány.
Kongenitální myotonická dystrofie • Projevy genového imprintingu – děti matek s mírnými projevy myotonické dystrofie jsou těžce postiženy • Klinické projevy – hypotonie mentální retardace faciální diplegie Od 10-ti let věku myotonie a další projevy
Genetické aspekty myotonické dystrofie • • • • • •
Zdravá populace 5 - 35 kopií CTG trinukleotidu Premutace: 36 - 50 kopií CTG Mírně postižení: 50 -150 kopií CTG Klasická forma MD: 1000 – 1500 kopií CTG Kong. myotonie: více než 4000 kopií CTG Amplifikace CTG repetic způsobuje hypermetylaci s vlivem na expresi okolních genů
Myotonická dystrofie Nejčastější MD v dospělosti – 2 případy/100 000 AD. Objevuje se před 50.rokem - různá závažnost multisystémová diagnostika Expandovaná repetice na 19q13.3 – genu DMPK (98 %) Neexistuje dosud přímá terapie
Spinální muskulární atrofie (SMA) Proximální SMA typ 1 (Werdnig-Hoffmann)
infaustní AR dědičná, lokalizace SMA genu v oblasti 5q Proximální SMA typ 2 - AR dědičnost, delece genu SMA a NAIP (protein, inhibující neuronální apoptosu) v oblasti 5q11-13 Proximální SMA typ 3 – Kugelberg Welanderové AR dědičnost, delece 5q 11.2
X-linked spinobulbární muskulární atrofie – Kennedyho choroba Genová lokalizace v oblasti Xq11-q12 Příčinou repetice CAG tripletu v androgen receptorovém genu – u mužů projevy androgen insensivity Korelace mezi počtem opakování CAG a tíží klinických projevů U žen – nositelek mutace – mírné neurol. projevy – fascikul./tremor
Hereditární motorické a senzorické neuropatie (HMSN) • Rozsáhlá skupina onemocnění, která se liší klinickým průběhem i typem gen. mutace. • Nejčastěji se vyskytuje HMNS Ch - M – T Typ 1 A - AD, duplikace 17p11.2 Typ 1B – AD, bodové mutace v oblasti 1q22 Další HMNS jsou vzácné, jeví různý typ dědičnosti a mohou být spojeny s orgánovými komplikacemi – katarakta, hluchota, kardiomyopatie
Hereditární neuropatie s projevy ataxie Friedrichova ataxie
Dědičnost autozomálně recesivní Expanze GAA tripletu v intronu genu, který kóduje protein FRATAXIN Lokalizace v oblasti 9p Normální počet repetic 34, u postižených více než 100 repetic
Současné možnosti genetického vyšetření u neuromuskulárních chorob na Ústavu lék. genetiky FN Olomouc • Genealogický rozbor • Provedení odběru krevního vzorku k DNA analýze (se souhlasem pacienta) • Izolace DNA a vyšetření příčinné mutace - prováděno na ÚLG FNOL nebo v dalších specializovaných DNA laboratořích • Indikace neurologického a genetického vyšetření u dalších členů rodiny, kteří mají riziko stejného onemocnění s návrhem dispensární péče
