Klinická a genetická heterogenita syndromu mikrodelece 15q13.3

Abstrakt

Mikrodelece 15q13.3 je rekurentní CNV, pravděpodobně zprostředkovaná NAHR mezi segmentálními duplikacemi v 15. chromozomu. Delece a duplikace 15q13.3 jsou spojeny s širokou škálou klinických projevů, jako jsou intelektuální deficity, záchvaty, autismus, jazykové a vývojové opoždění, neuropsychiatrické poruchy a behaviorální problémy ilustrující neúplnou penetranci a expresivitu. Tato studie zahrnuje hodnocení 106 symptomatických pacientů nesoucích heterozygotní deleci a 21 pacientů nesoucích duplikaci, kteří byli popsáni v předchozích studiích. Analýza ukazuje značnou heterogenitu projevů různých klíčových příznaků a známého výskytu. Dále je představeno 8 nových pacientů. Konvolut familiárních spojení poskytuje nový pohled na komplexnost symptomatických projevů. V předchozích studiích byly vyjádřeny různé názory na povahu a přesné umístění delečních zlomových bodů. Zde ukazujeme, že nikoli CHRNA7 a CHRFAM7A, ale spíše FAM7A nebo GOLGA8 slouží jako oblasti zlomu týkající se našich pacientů. Delece je popsána jako heterogenní co do velikosti. Předpokládáme však, že za variabilitu velikosti mohou nejen různé body zlomu, ale také nepřesnost analýzy aCGH na chromozomu 15 v důsledku segmentálních duplikací.

© 2016 S. Karger AG, Basel

Syndrom mikrodelece 15q13.3 (OMIM 612002), který poprvé popsali Sharp et al. , je rekurentní CNV, pravděpodobně zprostředkovaná NAHR mezi segmentálními duplikacemi (BP3-BP5, BP4-BP5) na 15. chromozomu. Delece a duplikace 15q13.3 jsou spojeny s celou řadou neurovývojových poruch, jako jsou intelektuální deficity, záchvaty, autismus, jazykové a vývojové opoždění, neuropsychiatrické poruchy a poruchy chování vykazující neúplnou penetranci a variabilní expresivitu. Typická delece o velikosti 1,6 Mb ukrývá 7 genů: ARHGAP11B, MTMR10, MTMR 15, TRPM1, KLF13, OTUD7A a CHRNA7. CHRNA7 kóduje neuronální alfa7 nikotinový acetylcholinový receptor, a proto je považován za hlavní kandidátský gen odpovědný za vyjádřené klinické příznaky.

V této studii popisujeme 6 dosud nepublikovaných pacientů nesoucích typickou mikrodeleci 15q13.3 mezi BP4 a BP5, včetně rodiny se 4 postiženými členy, kteří jsou popsáni níže. Dále je popsán 1 pacient s duplikací 15q13.3 a 1 pacient nesoucí deleci 3,4 Mb mezi BP3 a BP5.

Ve snaze vysvětlit rozmanitost klinických projevů a závažnost příznaků jsme navíc přezkoumali údaje 106 symptomatických pacientů s heterozygotem 15q13.3 s delecí a 21 pacientů s duplikací, které byly popsány.

V nedávných studiích se objevily různé názory na povahu a přesné umístění zlomových bodů delece. Zkoumali jsme umístění zlomových bodů pomocí FISH, abychom potvrdili, nakolik se tyto možnosti potvrdí u našich pacientů.

Metody

Extrakce DNA a array CGH

Jako zdroj DNA byly použity leukocyty periferní krve. Analýza array-CGH byla provedena pomocí sklíčka array Sure Print 4x180K (Agilent Technologies, Santa Clara, Kalifornie, USA). DNA pacientů byla označena barvou Cy3, referenční DNA barvou Cy5. Hybridizace byla provedena pomocí DNA Cot-1 (1,0 µg/ml). Testované vzorky DNA byly hybridizovány s referenční DNA odpovídající pohlaví (Agilent). Purifikace, hybridizace a promývání byly provedeny podle pokynů výrobce. Byl použit mikroarray skener Sure Scan G2600D (Agilent), software Feature Extraction (Agilent) a software Agilent Cytogenomics Software Edition 2.0.6.0.

FISH a analýza zlomových bodů

Sklíčka s metafázemi kultivovaných periferních lymfocytů byla uložena při -70 °C. Před hybridizací byla sklíčka zpracována v sérii alkoholů (70, 80 a 100 %) s následným ošetřením pepsinem (15 min, 37 °C). Jako sondy FISH byly použity fluorescenčně značené BAC (Illumina®, BlueFish). Příprava sond, hybridizace a promývání byly provedeny podle pokynů společnosti Illumina.

Použité sondy BAC byly RP11-11H9, 22 067 176-22 300 706, chr.15q11.2; RP11-40J8, 30 546 758-30 724 265, chr.15q13.2; RP11-348B17, 31 281 641-31 502 115, chr.15q13.2.q.13.3; RP11-265I17, 32 293 149-32 457 541, chr.15q13.3; RP11-280K19, 32 654 212-32 821 799, chr.15q13.3, a RP11-232J12, 53 792 861-53 948 902, chr.15q21.3 (viz obr. 1, hg19).

Výsledky

Klinické hodnocení

Pacienti byli původně sledováni při příležitosti neuropediatrického vyšetření z důvodu intelektuálního deficitu a/nebo opoždění vývoje. Tabulka 1 shrnuje cytogenetické a klinické nálezy.

Popis pacientů

Pacient 1 (III/1)

Třináctiletá dívka se prezentovala poruchou pozornosti s hyperaktivitou (ADHD), intelektovým deficitem, opožděným vývojem, opakovanými respiračními infekcemi a skoliózou. Její hmotnost a obvod hlavy (OFC) se pohybují kolem 10. percentilu (P), respektive P90. Navštěvuje speciální školu. Její matka (II/2, na obr. 2) také navštěvovala zvláštní školu a úspěšně ji dokončila. Oba rodiče nebyli pro další šetření k dispozici. Pacientka 1 je nevlastní sestrou pacientů 2 a 3 a sestřenicí pacienta 4.

Pacientka 2 (III/2)

Pacientka byla zavedena ve věku 9 let a vykazovala vývojové a jazykové opoždění i intelektový deficit (K-ABC-Test: IQ 63). EEG v bdělém stavu ukázalo celkové změny, ale zatím se neobjevily žádné záchvaty. Její OFC je mezi P3 a P10, hmotnost a výška jsou v normě. ADHD je léčena metylfenidátem. Je popisována jako veselá, ale také agresivní a impulzivní osoba, navštěvuje zvláštní školu. Oba rodiče nebyli k dispozici pro další vyšetřování.

Pacient 3 (III/3)

U desetiletého pacienta byla diagnostikována porucha učení, která nebyla blíže definována. Tělesné míry dívky vykazují vysokou variabilitu v čase. Do věku 2 let byla její OFC P<3, v současné době je její hmotnost P97. Je obézní, vykazuje stereotypní chování a navštěvuje zvláštní školu.

Pacientka 4 (III/6)

Vyšetření pacientky (13 let) odhalilo opoždění řeči a psychomotoriky a mírný intelektový deficit (HAWIK-IV: SW 56). Nápadná je mnohočetná dyslalie a ADHD, která je léčena metylfenidátem (10-15 mg/den). Chlapcovo EEG je bez pozoruhodností, jeho OFC je normální, výška P90 a hmotnost P97. Povaha pacienta je popisována jako přátelská, ale občas agresivní a impulzivní. Navštěvuje školu pro postižené. Oba rodiče navštěvovali zvláštní školu. Jeho otec (II/5) je ve vězení za napadení. Jeho 2 sestry (III/7, III/8) také navštěvují zvláštní školu a jeho nevlastní bratr (III/9) vykazuje opoždění ve vývoji a řeči, ale není nositelem delece. Pacient je bratrancem pacientů 1, 2 a 3. Rodiče nebyli pro vyšetřování k dispozici.

Pacient 5

Pacient (14 let) se prezentoval abnormálním sociálním chováním a ADHD. Vzhledem k jeho špatnému školnímu prospěchu a rozporu mezi jeho intelektovým výkonem (HAMIK-IV, IQ 78) a průměrem rodiny bylo zahájeno lékařské vyšetření. Po epileptickém záchvatu byl úspěšně léčen přípravkem Orfiril®. ADHD je léčena metylfenidátem (5-10 mg/den). Jeho rodiče nebyli pro vyšetření k dispozici.

Pacient 6

Jako kojenec se pacient 6 projevoval opožděným vývojem a opožděním řeči. Vykazoval známky hypotonie. V době vyšetření se u 19letého pacienta projevoval intelektový deficit a ADHD. Léčba methylfenidátem byla ukončena poté, co pacient začal provozovat vrcholový sport, který se ukázal jako účinná léčba příznaků ADHD. Jeho matka není nositelkou delece. Jeho otec nebyl k dispozici pro vyšetření.

Pacient 7

Pacient byl vyšetřen ve věku 7 let a byl u něj zjištěn mírný intelektový deficit (K-ABC-Test, SW: 63). Jeho tělesné míry jsou všechny v rozmezí P10. Je popisován jako neklidný a nepozorný. Navštěvuje zvláštní školu. Jeho rodiče nebyli pro vyšetřování k dispozici.

Pacient 8

Pacient se narodil se srdeční vadou (defekt komorového septa a defekt síňového septa). Vykazuje dysmorfické rysy, jako jsou nízko posazené uši, hypertelorismus, strabismus a hypotonie. Jeho psychomotorický vývoj je opožděný. Pacientova porodní délka a OFC byly P50, jeho hmotnost byla P10. Duplikaci zdědil po svém otci, který vykazuje nevýrazný fenotyp. Byl hlášen strýc (na straně matky) s epilepsií a maligní hypertermií.

Analýza zlomových bodů

V předchozích studiích byla předmětem zájmu heterogenita velikosti delece. Shinawi et al. předpokládali, že FAM7A1/2 funguje jako bod zlomu, zatímco Szafranski et al. předpokládali, že za opakovanou deleci v lokusu 15q13.3 jsou zodpovědné CHRNA7 a CHRFAM7A. Antonacci et al. navrhli jako možné kandidáty rodinu genů GOLGA8. Byl učiněn pokus o ověření těchto teorií pomocí metody FISH. Sonda 4 značí CHRNA7, sonda 5 značí FAM7A, sonda 2 značí CHRFAM7A a sonda 3 značí oblast distálně od CHRFAM7A (obr. 1). U našich pacientů je FAM7A detekovatelná na obou chromozomech 15. Toto zjištění naznačuje, že distální bod zlomu se nachází mezi CHRNA7 a FAM7A. Analýza pacientů 7 a 4 ukazuje, že proximální bod zlomu se nachází distálně od CHRFAM7A (obr. 3, 4). U pacienta 7 přemosťuje bod zlomu sonda 3. CHRNA7 a CHRFAM7A tedy nezprostředkovávají rekurentní deleci týkající se našich pacientů.

Vyhodnocení symptomatických pacientů popsaných v předchozích studiích

Pro pacienty a studie viz tabulka 2 a online doplňkový materiál 1 (pro všechny online suppl. materiály viz www.karger.com/doi/10.1159/000443343). Statistická analýza byla provedena pomocí Fisherova přesného testu s použitím softwaru „R“. Výsledky s p < 0,05 byly hodnoceny jako signifikantní.

Diskuze

Prezentovaná rodina vykazuje zajímavé vlastnosti. Na jedné straně se liší stupeň příbuznosti, na druhé straně se liší i příznaky (obr. 2). Neexistuje však žádná prokazatelná souvislost mezi stupněm příbuznosti a symptomy. Pacienti 2 a 3, kteří jsou sestry, se pozoruhodně liší. Výrazně se liší tělesnými rozměry, povahou a závažností příznaků, přestože jsou vystaveny podobným faktorům prostředí a nesou stejnou velikost delece. Míru klinických projevů proto jistě ovlivňují i další genetické faktory. Možným vysvětlením by mohla být změněná exprese jejích genů v genomu, která může mít různorodé účinky . Tento přístup byl dále potvrzen Henrichsenem a dalšími , kteří ukázali, že oblasti CNV jsou exprimovány na nižších a variabilnějších úrovních a modifikují expresi sousedních genů. Chaignat et al. uvedli, že CNV mění načasování exprese genů během vývoje u myší. Kromě toho lze u různých jedinců nalézt různé časové vzorce exprese. Kromě toho by změněná exprese nebo mutace různých genů kódujících různé kroky téže neurobiologické dráhy mohly zesílit neurologické příznaky. Poot et al. navrhují různé mechanismy, které mohou vést k fenotypové pleiotropii CNV, například interakce CNV, genetická epistáze nebo alelické vyloučení.

Tři ze čtyř členů rodiny vykazují ADHD; všichni vykazují opoždění vývoje. Vzhledem k tomu, že původ ADHD je zřejmě multifaktoriální, není překvapivé, že dochází ke kumulaci v jedné rodině. Pozoruhodné je, že všechny děti jsou postiženy delecí. Zvláštní rodinné genetické konstelace pravděpodobně zvyšují pravděpodobnost manifestace příznaků. Kromě toho mohlo intrauterinní prostředí matky nesoucí deleci ovlivnit fenotyp jejích dětí. Nepodařilo se však identifikovat žádné sdílené CNV korelující s výskytem symptomů a u žádného z našich pacientů se nepodařilo identifikovat druhou patogenní CNV.

Analýza bodu zlomu ukazuje, že distální bod zlomu je umístěn distálně od CHRNA7. Možné umístění by bylo v genových rodinách FAM7A nebo GOLGA8, jak již bylo navrženo, nebo v kontrolních oblastech lokusu . Proximální bod zlomu se nachází distálně od CHRFAM7A. U pacientů 1-4, kteří patří do jedné rodiny, se velikosti delecí zjištěné softwarem pro analýzu aCGH liší. Tyto rozdíly jsou způsobeny mezerami ve vzorci rozložení oligonukleotidů v aCGH uvnitř a v okolí oblastí bodu zlomu. Nepatrné změny v logaritmickém poměru okrajově umístěných oligonukleotidů mají za následek značný posun velikosti delece zjištěné analytickým softwarem. Zjevný rozdíl ve velikosti rekurentní delece 15q13.3 je s největší pravděpodobností artefaktem softwaru pro zpracování. Předpokládáme, že velikost delece je u všech členů rodiny stejná (viz online suppl. materiál 2).

Různé studie CNV odhalily asociaci delece 15q13.3 se schizofrenií, epilepsií a autismem. Bylo vydáno několik publikací představujících nové případy a teorie o zlomových bodech a faktorech, které mění příznaky . Bylo vyvinuto úsilí o sloučení těchto informací s cílem najít nové souvislosti.

Výsledky ponechávají prostor pro spekulace. Delece se dědí v 80,88 %. Mateřská decentrace je nepoměrně častěji popisována u delecí (54,41 %, p = 0,001) a duplikací (53,33 %, p = 0,027).

Vysvětlení by mohl poskytnout Sinkus et al. .studovali vliv promotorových polymorfismů CHRNA7, které snižují úroveň transkripce o ∼25 % a ovlivňují hladinu kortizolu u matky a dítěte. Hladina kortizolu u dítěte se dále snižuje, pokud je matka i dítě nositelkou polymorfismu. Vliv nitroděložního okolí mohou mít i další faktory. OFC je u pacientů snížena, pokud je delece zděděna matkou (P<25 v 50 %, p = 0,002). Proto předpokládáme, že pokud je aberace zděděná od matky, intrauterinní okolí příznaky zesílí. Jelikož jsme do tohoto hodnocení zahrnuli pouze symptomatické pacientky, vysvětlovalo by to, proč je většina aberací zřejmě mateřského původu (54 %, p = 0,001). V této souvislosti je zarážející, že rozložení delecí podle pohlaví je rovnoměrné. Naše údaje potvrzují zjištění Lowthera et al . Ve svém komplexním přehledu delece 15q13.3 spojili symptomatické a asymptomatické pacienty. Vzhledem k tomu, že jsme zahrnuli pouze symptomatické pacienty, jsou podíly distribučních vzorců znaků podobné, ale relativní počty se liší. Pokud jde o zvýšenou mateřskou decentraci delecí, uvádějí jako možné vysvětlení sníženou reprodukční zdatnost u mužů.

Velikost delece nekoreluje konzistentně se stupněm symptomů. Například porovnání stupně intelektuálních deficitů s velikostí delece nevykazuje žádnou lineární souvislost. Pacienti s typickou delecí 1,6 Mb vykazují závažné deficity častěji než pacienti s menšími nebo většími delecemi (41,07 %, p = 0,00045). Intelektové deficity jsou uváděny významně častěji u pacientů s delecemi než s duplikacemi (79,78 % a 55,56 %, p = 0,037). Podle očekávání je normální inteligence nejčastěji popisována u pacientů s delecemi <1 Mb (45 %, p = 0,0037).

Delece o velikosti 1-1,6 Mb jsou nejčastější (63,21 %, p = 0,0002). Nejčastěji jsou popsány duplikace <1 Mb (66,67 %, p = 0,0004). Pokud jde o delece, mnohem častěji než epilepsie (30,61 %) nebo autismus (27,71 %) jsou popisovány intelektuální deficity (79,78 %), jazykové poruchy (75,34 %), nápadný fenotyp rodičů (66,67 %) a poruchy chování (63,64 %) (p = 0,02-3,931E-09). Při porovnání duplikací a delecí jsou duplikace častěji spojeny s autismem (p = 0,039) a fenotyp rodičů je znatelně méně častý (p = 0,027).

Epilepsie je významně spojena s mírným intelektovým deficitem (59,09 %, p = 0,0029). Jazyková porucha je spojena s intelektovým deficitem v 79,24 % případů (p = 0,003).

Závěrem lze říci, že klinický fenotyp mikrodelece 15q13.3 je multifaktoriálního původu. Dokonce i blízcí rodinní příslušníci vystavení podobným faktorům prostředí se ve svých klinických projevech významně liší. Genetické poradenství v rodinách s mikrodelecemi 15q13.3 nebo zejména mikroduplikacemi tak zůstává složité a občas nedostatečné. Další vyšetřování genetických změn týkajících se nedeletovaných alel nebo promotorových oblastí postižených genů může být slibnější, pokud jde o odhalení ovlivňujících faktorů.

Poděkování

Autoři děkují Margot Fliegaufové, Monice Heinkeleinové, Helze Heitzlerové a Claudii Ladwigové z cytogenetické skupiny Institutu lidské genetiky ve Freiburgu za jejich experimentální rady a pomoc. Děkujeme také Ekkehartu Lauschovi, Elke Botzenhartové, Susanne Munk-Schulenburgové a Andreasi Buschemu za péči o pacienty. Děkujeme pacientům a jejich rodinám za laskavou spolupráci.

Etické prohlášení

Autoři nemají žádné etické konflikty, které by museli zveřejnit.

Prohlášení

Autoři nemají žádné konflikty zájmů, které by museli zveřejnit.

Kontakty autora

Detaily článku / publikace

Autorská práva / Dávkování léků / Zřeknutí se odpovědnosti

Autorská práva: Všechna práva vyhrazena. Žádná část této publikace nesmí být překládána do jiných jazyků, reprodukována nebo využívána v jakékoli formě nebo jakýmikoli prostředky, elektronickými nebo mechanickými, včetně fotokopírování, nahrávání, mikrokopírování nebo jakýmkoli systémem pro ukládání a vyhledávání informací, bez písemného souhlasu vydavatele.
Dávkování léků: Vydavatel a autoři vynaložili veškeré úsilí, aby výběr a dávkování léků uvedené v tomto textu byly v souladu s aktuálními doporučeními a praxí v době vydání. Vzhledem k probíhajícímu výzkumu, změnám ve vládních nařízeních a neustálému přísunu informací týkajících se farmakoterapie a lékových reakcí však čtenáře vyzýváme, aby si u každého léku zkontroloval příbalový leták, zda nedošlo ke změnám v indikacích a dávkování a k doplnění varování a bezpečnostních opatření. To je zvláště důležité v případě, že doporučovaným přípravkem je nový a/nebo zřídka užívaný lék.
Vyjádření: Výroky, názory a údaje obsažené v této publikaci jsou výhradně výroky jednotlivých autorů a přispěvatelů, nikoliv vydavatelů a editorů. Výskyt reklamy a/nebo odkazů na produkty v publikaci neznamená záruku, podporu nebo schválení inzerovaných produktů nebo služeb ani jejich účinnosti, kvality nebo bezpečnosti. Vydavatel a redaktor(é) se zříkají odpovědnosti za jakoukoli újmu na zdraví osob nebo majetku, která by vznikla v důsledku myšlenek, metod, návodů nebo výrobků uvedených v obsahu nebo v reklamách.

.