Molecular MedicineReports

Introduktion

Endometriose er en gådefuld tilstand med en ukendt ætiologi og dårligt forstået patogenese. Den er defineret ved tilstedeværelsen af endometrievæv uden for livmoderhulen, og kvinder med endometriose udgør en højrisikopopulation for en stor kategori af kroniske sygdomme(1). Familiær association af endometriose tyder desuden på et genetisk bidrag til sygdommen, og forskellige genetiske modtagelighedslokaliteter er blevet identificeret ved case-control-undersøgelser og ved genome-wide-association-undersøgelser (GWAS) (2).

Der er hidtil blevet offentliggjort resultater i forbindelse med de samtidige sygdomme i forbindelse med endometriose, både gynækologiske og ikke-gynækologiske sygdomme (3).Inden for disse rammer er der blevet undersøgt forskellige sammenhænge mellem endometriose og andre sygdomme, herunder autoimmune og endokrine sygdomme, hjerte-kar-sygdomme, godartede gynækologiske tilstande og forskellige former for malignitet (3). Sidstnævnte er forventeligt i betragtning af, at endometriose deler nogle karakteristika med maligne tumorer, såsom invasion af lokale og fjerntliggende organer, unormal vævsvækst, dysfunktion af målorganer og genetisk skade.Desuden har tidligere undersøgelser af case reports understreget endometrioses co-morbiditet med forskellige autoimmune lidelser, herunder autoimmun alopecia universalis, autoimmun thyroiditis, multipel sklerose (MS) og autoimmun progesterondermatitis (4). Desuden blev ligheder mellem systemisk lupus erythematosus (SLE) og endometriose påvist ved en sammenlignende evaluering af kliniske og humoralimmunologiske abnormiteter (5).

På nuværende tidspunkt giver næste generations sekventering mulighed for at søge efter mindre almindelige varianter med store virkninger.Foranlediget af vores nylige genetiske analyse af en velkarakteriseret græsk familie i tre generationer med syv ramte kvinder med kirurgisk bekræftet endometriose (6) foretog vi en hel eksomsekventering (WES) i et forsøg på at identificere sjældne, sygdomsassocierede exoniske varianter. I denne undersøgelse rapporterer vi et unikt tilfælde af en kvinde fra denne familie med endometriose, der udviser en co-morbiditet af 13 ikke-gynækologiske sygdomme, herunder SLE, ankyloserende spondylitis (AS), MS, bronchial astma, Crohns sygdom (CD), urinblæredivertikulum, osteoporose, multinodulær struma, kardiovaskulær sygdom, gastroøsofageal reflukssygdom, malign tumor i urinblæren, Barretts esophagus og bilateral katarakt, hvis historie også omfattede infertile medlemmer, der led af endometriose (tabel I). Vi undersøgte også de potentielle forklaringer på de genetiske associationer mellem et højt antal gener og forskellige sygdomme, baseret på de data, der blev registreret af WES.

Tabel I. Summarum af gynækologiske og ikke-gynækologiske sygdomme hos en patient med endometriose.

Materiale og metoder

Participanter

Vi beskriver et familiært tilfælde af en67-årig kvinde, som præsenterede sig med en historie af endometrioseog undergik kirurgisk hysterektomi i en alder af 32 år, på grund afstadie IV endometriose (6). Det er interessant, at hendes mor havde født fire børn, som ikke havde gynækologiske problemer (6).Ifølge hendes obstetriske og medicinske historie fødte hun tre kvindelige børn, og desuden blev hun opereret fire gange for endometriose (Tabel I). Alle tre døtre blev diagnosticeret kirurgisk (laparotomi eller laparoskopi) med endometriose, og sygdommen blev bekræftet histologisk på grundlag af biopsier. Desuden fik hendes barnebarndendometriose.

Alder, gynækologiske og større ikke-gynækologiske kroniske sygdomme er vist i tabel I. Osteoporose, tilbagevendende blærebetændelse og urinblæredivertikulum blev konstateret efter total hysterektomi med bilateralsalpingo ooporektomi. I en alder af 45 år fik hun multinodulær giter. To år senere fik patienten den første episode af kardiovaskulær sygdom. I en alder af 50 år blev der stillet diagnosen SLE, mens der inden for de næste 12 år blev bekræftet yderligere fire autoimmune sygdomme, nemlig AS, MS, bronchial astma og CD. Ud over de førnævnte autoimmune sygdomme fik kvinden i det sjette årti af sit liv en ondartet tumor i urinblæren. Den patologiske rapport viste overgangscellekarcinom, og patienten gennemgik kemoterapi i blæren. Dataene blev indsamlet af klinikerne, og patologerne rapporterede de medicinske optegnelser, herunder kirurgiske procedurer og resultater. De etiske komitéer for forskning på mennesker på Venizeleio General Hospital of Heraklion (ECHR nr. 46/6686) (Heraklion, Grækenland) godkendte den samlede undersøgelse, og der blev indhentet et skriftligt informeret samtykke fra patienten.

Hele eksomsekventering

Genomisk DNA blev isoleret fra perifere blodleukocytter ved hjælp af det kommercielle kit (PureLink®Genomic DNA mini kit; Invitrogen Life Technologies; Thermo FisherScientific, Inc., Waltham, MA, USA) i overensstemmelse med producentens protokol. Exomsekventering blev udført ved hjælp af AmpliSeqteknologien på Ion Proton-platformen (Thermo Fisher Scientific, Inc.) Efter sekvenssamling ved hjælp af Torrent-software blev variantannotation udført ved hjælp af ANNOVAR (hg19-reference; http://annovar.openbioinformatics.org/en/latest/).Varianter blev bestemt ved hjælp af Ion Proton-protokollen og bekræftet ved hjælp af Genome Analysis Toolkit-pipelinen.

Resultater

WES påviste autoimmune sygdomsrisikogenotyper

Den undersøgte kvinde viste sig at være homozygot for risikoallelen ‘T’ af den funktionelle, SLE-, AS- og CD-associereders2476601 SNP i PTPN22-genet, der koder for protein tyrosinphosphatase, non-receptor type 22 (tabel II). Det protein, der er kodet afPTPN22-genet, bidrager til modulering af negativ T-celle-selektion i thymus og nedregulering af autoreaktive T-celler i periferien (7).

Tabel II. Sygdomsassocierede genotyper for co-morbiditeter hos patienten med endometriose

Den undersøgte patient var heterozygot for bothrs27434 og rs30187 SNP’er i ERAP1-genet, henholdsvis T/C og A/G. ERAP1-genet koder for en endoplasmatisk reticulumaminopeptidase, der er involveret i peptidtrimming før HLA-klasse I-præsentation, og er blevet associeret med AS ved GWAS (8) såvel som CD (9). Hun var også heterozygot (A/G) forrs602662 FUT2 SNP. FUT2 koder for et protein, der er ansvarligt for sekretionen af ABO-histo-blodgruppeantigener i slimhinden. Det er vigtigt, at den heterozygote genotype A/G af rs602662SNP tidligere er blevet associeret med SLE, CD og AS (9,10)og at alle tre sygdomme forekommer hos den undersøgte kvinde.

Dertil kommer, at WES-resultaterne viste, at denne kvinde var heterozygot for rs10781499 og rs4077515 SNP’er i CARD9 samtrs3197999 SNP i MST1-genet, som er blevet associeret medCD (9-11). Caspase rekrutteringsdomæne (CARD) 9 er et vigtigt adapterprotein, der er bredtudtrykt i forskellige væv, herunder lever, milt, knoglemarv, hjerne, lunge og perifert blod, og er tæt forbundet med immun- og inflammatoriske reaktioner (12). MST1 er det grundlæggende gen til regulering af celleapoptose i Mammalian ste20-lignende proteinkinase (MST)-proteinfamilien (13).

Interleukin 16 (IL16), som også er kendt som alymphocyte chemoattractant factor, er et proinflammatorisk cytokin, der spiller en afgørende rolle i forskellige immun- og inflammatoriske reaktioner, mens det også er blevet omtalt som en årsagssammenhæng til endometriose og SLE (14), sandsynligvis ved at resultere i en afvigende ekspression af IL16. Kvinden under undersøgelsen viste sig at være heterozygot (G/T) for denne SNP, og interessant nok er G/T-genotypen af denne SNP tidligere blevet associeret med SLE såvel som CAD (15), hvilket indikerer, at denne polymorfisme kan bidrage til udviklingen af begge sygdomme i dette tilfælde.

WES-data for ikke-autoimmuniserede sygdomme

Med hensyn til den maligne tumor i urinblæren, der blev identificeret hos patienten, blev det konstateret, at hun var heterozygot forrs10936599 SNP i MYNN-genet beliggende i 3q26.2 (tabel II), en SNP, der er blevet bekræftet ved GWAS at være et sygdomsassocieret gen og kan anvendes til temasure af arvelig risiko for blærekræft (BC) (16).

Den undersøgte kvinde blev diagnosticeret med tilbagevendende blærebetændelse i en alder af 33 år. Desuden opstod bronchial astma i en alder af 62 år, og det viste sig, at hun var homozygousA/A for risikoallelen af rs6967330 i CDHR3-genet, der koder forcadherin-relateret familiemedlem 3, som er stærkt udtrykt i luftvejsepitelet, hvilket er blevet forbundet med en øget modtagelighed for astma (17).

Der blev tilsyneladende påvist talrige genotyper med minorallele af allerede kendte SNP’er samt nye genpolymorfismer (SNP’er og indels) gennem den gennemførte WES-analyse.Disse data præsenteres imidlertid ikke i detaljer, da enhver spekulation om en årsagssammenhæng mellem de observerede polymorfismer og sygdommens patogenese først skal bekræftes ved funktionelle eksperimenter.

Diskussion

Over en periode på 30 år blev 1.000 patienter med endometriose fra to forskellige geografiske områder (USA og Grækenland) behandlet kirurgisk for endometriose af vores kolleger. Så vidt vi ved, og efter gennemgang af litteraturen, er den kvinde, der undersøges i denne undersøgelse, det første rapporterede tilfælde af familiær endometriose, der er associeret med 13 ikke-gynækologiske sygdomme. Kvinden havde således erhvervet forskellige ikke-gynækologiske sygdomme, herunder hjerte-kar-sygdomme, autoimmune sygdomme og ikke-gynækologisk kræft. Vores overordnede resultater tyder på, at kvinder med svær familiær endometriose synes at have en højere risiko for at udvikle andre kroniske sygdomme. Det er interessant, at der findes flere epidemiologiske rapporter om endometriose i forbindelse med alvorlige kroniske sygdomme. Vi har tidligere bekræftet en sammenhæng mellem endometriose og astma i en gruppe på 55 teenagepiger (18) samt med forskellige autoimmune sygdomme, såsom reumatoid arthritis, hypothyreose, SLE og MS (19).Indtil videre har laparoskopisk bekræftet endometriose været signifikant forbundet med efterfølgende SLE, men det er fortsat uklart, om endometriose i sig selv, hysterektomi eller uidentificerede faktorer er relateret til den øgede risiko for SLE.

Der blev ikke rapporteret nogen historie med rygning eller alkoholforbrug for denne kvinde. I betragtning af, at alkohol og rygning påvirker udviklingen af mange sygdomme, der er tydelige hos denne patient, dvs. astma bronchiale, BC og hjerte-kar-sygdomme, kan det antages, at den genetiske baggrund snarere end miljømæssige livsstilsfaktorer har større betydning i dette tilfælde, hvorved det genetiske bidrag tillægges større vægt. Det er værd at bemærke, at der er en positiv korrelation mellem endometriose og interstitiel cystitis (IC) og mellem IC og BC. En hypotese, der kan forklare en stor del af patientens profil, foreslår, at endometriose, IC, CD og luftvejsproblemer (astma bronchiale) er forbundet med tab af epithelial/mesothelbarriereintegritet(20), og derfor kan inflammation betragtes som et naturligt immunologisk svar på denne følsomhed.

Autoimmune sygdomme er komplekse sygdomme, der er karakteriseret ved tab af selvtolerance, hvilket forårsager immunmedieret vævsdestruktion. En lignende immunologisk ændring forekommer ved endometriose, hvilket øger antallet og cytotoksiciteten af makrofager og fører til forskellige abnormiteter i funktion og koncentrationer af B- og T-lymfocytter (21). Endometriose er i vid udstrækning blevet karakteriseret som en inflammatorisk sygdom, der viser en betydeligderegulering af immunsystemet på skadestedet såvel som i livmoderhulen hos kvinder med endometriose. Der er således voksende beviser for, at kvinder, der lider af én autoimmun sygdom, er mere tilbøjelige til at få yderligere autoimmune problemer, sandsynligvis på grund af fælles patogene veje, der er underliggende. Selv om der er stadig flere beviser for, at fælles genetiske faktorer kan prædisponere for flere autoimmune sygdomme, er der ingen direkte beviser for en klar årsagssammenhæng med fælles genetiske eller miljømæssige faktorer.Autoimmune sygdomme, der udvikles hos den pågældende kvinde, rammer overvejende midaldrende kvinder (35-45 år).

Hvad angår de okulære komplikationer, forekommer idiopatisk makulært hul normalt efter 65-årsalderen, 2/3 af patienterne er kvinder, og det er normalt unilateralt.Hvad angår kataraktdannelse, er det kendt, at den for det meste er relateret til højere alder, selv om der findes andre årsager som f.eks. okulært traume og okulær kirurgi, stråling, diabetes og langvarig steroidbrug samt miljømæssig og genetisk prædisponering (22).

Sammenfattende kan det konkluderes, at i betragtning af at fremkomsten af high-throughput sekventeringsteknologier har udvidet kendskabet til genomspændende genafvigelser markant, understøtter WES-dataanalysen den opfattelse, at endometriose og forskellige autoimmuniserede sygdomme muligvis har fælles genetiske og patofysiologiske karakteristika. Det bemærkelsesværdige antal observerede co-morbiditeter forstærker nødvendigheden af yderligere undersøgelser, da det store antal co-morbiditeter rejser spørgsmålet om en fælles molekylær/genetisk patogen mekanisme. Hvis fremtidige undersøgelser bekræfter sammenhængen mellem endometriose og kroniske sygdomme og/eller identificerer flere risikofaktorer, der prædisponerer endometriosepatienter til at udvikle mange ikke-gynækologiske sygdomme, vil de nye resultater få vigtige implikationer for behandlingen og plejen af kvinder med endometriose, idet de vil gøre det muligt for lægerne at træffe beslutninger om relevante terapeutiske tilgange.

Anerkendelser

Vi vil gerne takke alle praktiserende læger for at stille data og patologirapporter til rådighed, som er anvendt i denne undersøgelse.

Finansiering

Finansiering Juneau Biosciences har ydet finansiering til disse sekvenseringer.

Tilgængelighed af data og materialer

Alle data vedrørende undersøgelsen er tilgængelige i manuskriptet.

Autors bidrag

CM, MM, IM, DAS og GNG designede undersøgelsen og udarbejdede manuskriptet. AT, RC, GM, GNG og MIZ gennemgik litteraturen. GM, AT, IM, CM og MM indhentede de kliniske data. HMA, RC, KW og MIZ udførte eksperimenterne. CM, RC, MIZ, DAS, GNG og IM analyserede og fortolkede dataene. GM, KW, HMA, MM, AT, MIZ, IM og IM reviderede manuskriptet kritisk.

Etisk godkendelse og samtykke til deltagelse

De etiske komitéer for forskning på mennesker på Kenizeleio General Hospital of Heraklion (ECHR nr.46/6686)(Heraklion, Grækenland) godkendte den samlede undersøgelse, og der blev indhentet skriftligt informeret samtykke fra patienten.

Patientens samtykke til offentliggørelse

Ingen relevant.

Konkurrerende interesser

HMA, RC og KW er ansat hos Juneau Biosciences, som har ydet lønstøtte til undersøgelsen. Demetrios A. Spandidosis er chefredaktør for tidsskriftet, men havde ingen personliginvolvering i gennemgangsprocessen eller nogen indflydelse i form afbedømmelse af den endelige beslutning for denne artikel.