Molekulare MedizinBerichte

Einführung

Endometriose ist eine rätselhafte Erkrankung mit unbekannter Ätiologie und schlecht verstandener Pathogenese. Sie wird durch das Vorhandensein von Endometriumgewebe außerhalb der Gebärmutterhöhle definiert, und Frauen mit Endometriose stellen eine Hochrisikogruppe für eine große Kategorie chronischer Erkrankungen dar(1). Die familiäre Assoziation der Endometriose deutet zudem auf einen genetischen Beitrag zur Erkrankung hin, und in Fall-Kontroll-Studien sowie in genomweiten Assoziationsstudien (GWAS) wurden verschiedene genetische Anfälligkeitsorte identifiziert (2).

Befunde zu Komorbiditäten gynäkologischer und nicht-gynäkologischer Erkrankungen mit Endometriose wurden bisher veröffentlicht (3).In diesem Rahmen wurden verschiedene Assoziationen zwischen Endometriose und anderen Erkrankungen untersucht, darunter Autoimmun- und endokrine Störungen, kardiovaskuläre Erkrankungen, gutartige gynäkologische Erkrankungen und verschiedene Arten von Malignität (3). Letzteres ist zu erwarten, wenn man bedenkt, dass die Endometriose einige Merkmale mit bösartigen Tumoren teilt, wie z. B. die Invasion lokaler und entfernter Organe, abnormales Gewebewachstum, Funktionsstörungen der Zielorgane und genetische Schäden. Darüber hinaus wurde in früheren Fallberichtsstudien die Komorbidität der Endometriose mit verschiedenen Autoimmunerkrankungen hervorgehoben, einschließlich der autoimmunen Alopecia universalis, der autoimmunen Thyreoiditis, der Multiplen Sklerose (MS) und der autoimmunen Progesteron-Dermatitis (4). Darüber hinaus wurden Ähnlichkeiten zwischen systemischem Lupus erythematodes (SLE) und Endometriose bei einer vergleichenden Bewertung der klinischen und humoralen immunologischen Anomalien festgestellt (5).

Derzeit bietet die Sequenzierung der nächsten Generation die Möglichkeit, nach weniger häufigen Varianten mit großen Auswirkungen zu suchen.Angeregt durch unsere kürzlich durchgeführte genetische Analyse einer gut charakterisierten griechischen Familie der dritten Generation mit sieben betroffenen Frauen mit chirurgisch bestätigter Endometriose (6), haben wir eine Ganz-Exom-Sequenzierung (WES) durchgeführt, um seltene, krankheitsassoziierte Exonvarianten zu identifizieren. In der vorliegenden Studie berichten wir über einen einzigartigen Fall einer Frau aus dieser Familie mit Endometriose, die eine Komorbidität von 13 nicht gynäkologischen Erkrankungen aufweist, darunter SLE, Spondylitis ankylosans (AS), MS, Asthma bronchiale, Morbus Crohn (CD), Harnblasendivertikel, Osteoporose, multinoduläre Struma, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, gastroösophageale Refluxkrankheit, bösartiger Harnblasentumor, Barrett-Ösophagus und beidseitiger Katarakt, in deren Geschichte auch unfruchtbare Mitglieder mit Endometriose vorkamen (Tabelle I). Wir untersuchten auch die möglichen Erklärungen für die genetischen Assoziationen zwischen einer großen Anzahl von Genen und verschiedenen Krankheiten auf der Grundlage der von WES erfassten Daten.

Tabelle I. Zusammenfassung der gynäkologischen und nicht-gynäkologischen Krankheiten bei einer Patientin mit Endometriose.

Materialien und Methoden

Teilnehmerinnen

Wir beschreiben den Fall eines familiären Falles einer 67-jährigen Frau, die sich mit einer Vorgeschichte von Endometriose vorstellte und sich im Alter von 32 Jahren einer chirurgischen Hysterektomie aufgrund einer Endometriose im Stadium IV unterzog (6). Interessant ist, dass ihre Mutter vier Kinder mit gynäkologischen Problemen zur Welt gebracht hatte (6). Laut ihrer geburtshilflichen und medizinischen Anamnese brachte sie drei weibliche Kinder zur Welt und unterzog sich darüber hinaus vier Operationen wegen Endometriose (Tabelle I). Bei allen drei Töchtern wurde chirurgisch (Laparotomie oder Laparoskopie) eine Endometriose diagnostiziert, und die Krankheit wurde anhand von Biopsien histologisch bestätigt. Außerdem hatten ihre Enkelinnen eine Endometriose.

Das Alter, die gynäkologischen und die wichtigsten nicht-gynäkologischen chronischen Erkrankungen sind in Tabelle I aufgeführt. Osteoporose, rezidivierende Blasenentzündungen und Harnblasendivertikel wurden nach einer totalen Hysterektomie mit bilateraler Oophorektomie festgestellt. Im Alter von 45 Jahren erkrankte sie an einem multinodulären Kropf. Zwei Jahre später erlitt die Patientin die erste Episode einer kardiovaskulären Erkrankung. Im Alter von 50 Jahren wurde SLE diagnostiziert, und innerhalb der nächsten 12 Jahre wurden vier weitere Autoimmunkrankheiten bestätigt, nämlich AS, MS, Asthma bronchiale und CD. Abgesehen von den genannten Autoimmunerkrankungen erkrankte die Frau im sechsten Lebensjahrzehnt an einem malignen Tumor der Harnblase. Der pathologische Bericht wies ein Übergangszellkarzinom nach, und die Patientin unterzog sich einer Chemotherapie in der Blase. Die Daten wurden von den Klinikern erhoben, und die Pathologen erstatteten Bericht über die medizinischen Aufzeichnungen, einschließlich der chirurgischen Verfahren und Befunde. Die Ethikkommissionen der Humanforschung am Venizeleio General Hospital von Heraklion (ECHR Nr. 46/6686) (Heraklion, Griechenland) genehmigte die gesamte Studie, und es wurde eine schriftliche Einverständniserklärung des Patienten eingeholt.

Gesamte Exom-Sequenzierung

Genomische DNA wurde aus peripheren Blutleukozyten mit Hilfe eines kommerziellen Kits (PureLink®Genomic DNA mini kit; Invitrogen Life Technologies; Thermo FisherScientific, Inc., Waltham, MA, USA) gemäß den Herstellerprotokollen isoliert. Die Exom-Sequenzierung wurde mit der AmpliSeq-Technologie auf der Ion Proton-Plattform (Thermo Fisher Scientific, Inc.) durchgeführt. nach der Sequenzassemblierung mit der Torrent-Software wurde die Variantenannotation mit ANNOVAR (hg19-Referenz; http://annovar.openbioinformatics.org/en/latest/) durchgeführt. die Varianten wurden mit dem Ion Proton-Protokoll bestimmt und mit der Genome Analysis Toolkit-Pipeline bestätigt.

Ergebnisse

Mit WES nachgewiesene Autoimmunerkrankungs-Risikogenotypen

Bei der untersuchten Frau wurde festgestellt, dass sie homozygot für das Risiko-Allel „T“ des funktionellen, SLE-, AS- und CD-assoziiertenrs2476601 SNP des PTPN22-Gens war, das für Protein-Tyrosinphosphatase, Nicht-Rezeptor-Typ 22 kodiert (Tabelle II). Das vomPTPN22-Gen kodierte Protein trägt zur Modulation der negativen T-Zell-Selektion im Thymus und zur Downregulation autoreaktiver T-Zellen in der Peripherie bei (7).

Tabelle II. Erkrankungsassoziierte Genotypen für Komorbiditäten bei der Patientin mit Endometriose

Die untersuchte Patientin war heterozygot für bothrs27434 und rs30187 SNPs des ERAP1-Gens, T/C bzw. A/G. Das ERAP1-Gen kodiert für eine endoplasmatische Retikulumaminopeptidase, die an der Peptidtrimmung vor der HLA-Klasse-I-Präsentation beteiligt ist, und wurde durch GWAS mit AS (8) sowie mit CD (9) in Verbindung gebracht. Sie war außerdem heterozygot (A/G) für den SNPrs602662 FUT2. FUT2 kodiert für ein Protein, das für die Sekretion der ABO-Histo-Blutgruppenantigene in der Schleimhaut verantwortlich ist. Wichtig ist, dass der heterozygote Genotyp A/G des rs602662SNP zuvor mit SLE, CD und AS in Verbindung gebracht wurde (9,10), wobei alle drei Krankheiten bei der untersuchten Frau auftraten.

Darüber hinaus zeigten die WES-Ergebnisse, dass diese Frau heterozygot für die SNPs rs10781499 und rs4077515 von CARD9 sowie für den SNP rs3197999 des MST1-Gens war, die mitCD in Verbindung gebracht wurden (9-11). Caspase Recruitment Domain (CARD) 9 ist ein wichtiges Adapterprotein, das in verschiedenen Geweben wie Leber, Milz, Knochenmark, Gehirn, Lunge und peripherem Blut weit verbreitet ist und in engem Zusammenhang mit Immun- und Entzündungsreaktionen steht (12). MST1 ist das Basisgen für die Regulierung der Zellapoptose in der Familie der Mammalian ste20-like protein kinase (MST) Proteine (13).

Interleukin 16 (IL16), das auch als „alymphocyte chemoattractant factor“ bekannt ist, ist ein proinflammatorisches Zytokin, das eine entscheidende Rolle bei verschiedenen Immun- und Entzündungsreaktionen spielt, während es auch als ursächlicher Faktor für Endometriose und SLE (14) angesehen wird, wahrscheinlich durch eine abnorme Expression von IL16. Bei der untersuchten Frau wurde eine Heterozygotie (G/T) für diesen SNP festgestellt, und interessanterweise wurde der G/T-Genotyp dieses SNP in der Vergangenheit sowohl mit SLE als auch mit KHK in Verbindung gebracht (15), was darauf hindeutet, dass dieser Polymorphismus in diesem Fall zur Entwicklung beider Krankheiten beitragen könnte.

WES-Daten für nicht-autoimmune Erkrankungen

Bezüglich des bei der Patientin identifizierten bösartigen Harnblasentumors wurde festgestellt, dass sie heterozygot fürrs10936599 SNP des MYNN-Gens in 3q26.2 (Tabelle II), einem SNP, der durch GWAS als krankheitsassoziiertes Gen bestätigt wurde und zur Thematisierung des vererbten Risikos für Blasenkrebs (BC) verwendet werden kann (16).

Bei der untersuchten Frau wurde im Alter von 33 Jahren eine rezidivierende Blasenentzündung diagnostiziert. Außerdem trat im Alter von 62 Jahren Asthma bronchiale auf, und es wurde festgestellt, dass sie homozygotA/A für das Risikoallel rs6967330 des Gens CDHR3 war, das für das Familienmitglied 3 der Kadherin-Familie kodiert, das im Epithel der Atemwege stark exprimiert wird und mit einer erhöhten Asthmaanfälligkeit in Verbindung gebracht wird (17).

Anscheinend wurden durch die durchgeführte WES-Analyse zahlreiche Genotypen, die das Minorallel von bereits bekannten SNPs tragen, sowie neue Genpolymorphismen (SNPs und Indels) entdeckt.Diese Daten werden jedoch nicht im Detail vorgestellt, da jede Spekulation über einen ursächlichen Zusammenhang der beobachteten Polymorphismen mit der Krankheitspathogenese zunächst durch funktionelle Experimente bestätigt werden muss.

Diskussion

Über einen Zeitraum von 30 Jahren wurden 1.000 Patientinnen mit Endometriose aus zwei verschiedenen geographischen Regionen (USA und Griechenland) von unseren Kollegen operativ behandelt. Nach unserem besten Wissen und nach Durchsicht der Literatur ist die Frau, die in der vorliegenden Studie untersucht wurde, der erste gemeldete Fall einer familiären Endometriose, die mit 13 nicht-gynäkologischen Erkrankungen assoziiert ist. Die Frau erkrankte also an verschiedenen nicht gynäkologischen Erkrankungen, darunter Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Autoimmunerkrankungen und nicht gynäkologische Krebserkrankungen. Insgesamt deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass Frauen mit schwerer familiärer Endometriose ein höheres Risiko für die Entwicklung anderer chronischer Erkrankungen haben. Interessanterweise gibt es mehrere epidemiologische Berichte über den Zusammenhang zwischen Endometriose und schweren chronischen Erkrankungen. Wir haben bereits in einer Gruppe von 55 heranwachsenden Mädchen einen Zusammenhang zwischen Endometriose und Asthma (18) sowie mit verschiedenen Autoimmunerkrankungen wie rheumatoider Arthritis, Hypothyreose, SLE und MS (19) nachgewiesen.Bisher wurde eine laparoskopisch bestätigte Endometriose signifikant mit einem späteren SLE in Verbindung gebracht, aber es bleibt unklar, ob die Endometriose selbst, die Hysterektomie oder andere nicht identifizierte Faktoren mit dem erhöhten SLE-Risiko in Verbindung stehen.

Besonders erwähnenswert ist, dass bei dieser Frau kein Rauchen oder Alkoholkonsum in der Vorgeschichte festgestellt wurde. In Anbetracht der Tatsache, dass Alkohol und Rauchen die Entwicklung vieler Krankheiten bei dieser Patientin beeinflussen, z. B. Asthma bronchiale, BC, kardiovaskuläre Erkrankungen, kann davon ausgegangen werden, dass der genetische Hintergrund in diesem Fall einen größeren Beitrag leistet als Umwelt- und Lebensstilfaktoren, was dem genetischen Beitrag mehr Gewicht verleiht. Es ist erwähnenswert, dass es eine positive Korrelation zwischen Endometriose und interstitieller Zystitis (IC) sowie zwischen IC und BC gibt. Eine Hypothese, die einen Großteil des Patientenprofils erklären könnte, legt nahe, dass Endometriose, IC, CD und Atemwegsprobleme (Asthma bronchiale) mit dem Verlust der Integrität der Epithel-/Mesothelbarriere zusammenhängen(20), so dass die Entzündung als natürliche immunologische Reaktion auf diese Empfindlichkeit betrachtet werden könnte.

Autoimmunerkrankungen sind komplexe Krankheiten, die durch den Verlust der Selbsttoleranz gekennzeichnet sind und eine immunvermittelte Gewebedestruktion verursachen. Eine ähnliche immunologische Veränderung tritt bei der Endometriose auf, wodurch sich die Anzahl und Zytotoxizität der Makrophagen erhöht und zu verschiedenen Anomalien in der Funktion und Konzentration von B- und T-Lymphozyten führt (21). Die Endometriose ist weithin als eine entzündliche Erkrankung charakterisiert worden, die eine signifikante Regulierung des Immunsystems an der Verletzungsstelle sowie in der Gebärmutterhöhle von Frauen mit Endometriose aufweist. Es gibt also immer mehr Beweise dafür, dass Frauen, die an einer Autoimmunerkrankung leiden, mit größerer Wahrscheinlichkeit auch weitere Autoimmunprobleme haben, was wahrscheinlich auf gemeinsame pathogene Wege zurückzuführen ist. Obwohl sich die Hinweise häufen, dass gemeinsame genetische Faktoren für multiple Autoimmunerkrankungen prädisponieren könnten, gibt es keine direkten Beweise für eine eindeutige Kausalität, die auf gemeinsame genetische oder umweltbedingte Faktoren schließen lässt.

Die Autoimmunerkrankungen, die bei der hier untersuchten Frau auftraten, betreffen überwiegend Frauen mittleren Alters (35-45 Jahre).

Was die okulären Komplikationen betrifft, so tritt das idiopathische Makulaforamen in der Regel nach dem Alter von 65 Jahren auf, wobei 2/3 der Patienten Frauen sind, und es ist in der Regel einseitig.Was die Kataraktbildung betrifft, so ist bekannt, dass sie meist mit höherem Alter zusammenhängt, obwohl es auch andere Ursachen gibt, wie z. B. Augentraumata und Augenoperationen, Bestrahlung, Diabetes und längerer Steroidgebrauch sowie umweltbedingte und genetische Veranlagung (22).

In Anbetracht der Tatsache, dass das Aufkommen von Hochdurchsatz-Sequenzierungstechnologien das Wissen über genomweite Genanomalien deutlich erweitert hat, unterstützt die WES-Datenanalyse die Vorstellung, dass Endometriose und verschiedene Autoimmunerkrankungen möglicherweise gemeinsame genetische und pathophysiologische Merkmale aufweisen. Die beachtliche Zahl der beobachteten Komorbiditäten unterstreicht die Notwendigkeit weiterer Studien, da die hohe Zahl der Komorbiditäten die Frage nach einem gemeinsamen molekularen/genetischen Pathogenitätsmechanismus aufwirft. Wenn künftige Studien die Beziehungen zwischen Endometriose und chronischen Krankheiten bestätigen und/oder weitere Risikofaktoren identifizieren, die Endometriose-Patientinnen für die Entwicklung vieler nicht-gynäkologischer Krankheiten prädisponieren, werden die neuen Erkenntnisse wichtige Auswirkungen auf die Behandlung und Versorgung von Frauen mit Endometriose haben, indem sie den Ärzten ermöglichen, Entscheidungen über relevante therapeutische Ansätze zu treffen.

Danksagung

Wir möchten uns bei allen Ärzten für die Bereitstellung der in dieser Studie verwendeten Daten und Pathologieberichte bedanken.

Finanzierung

Finanzierung Juneau Biosciences stellte die Mittel für diese Sequenzierung bereit.

Verfügbarkeit von Daten und Materialien

Alle Daten zu dieser Studie sind im Manuskript enthalten.

Beiträge der Autoren

CM, MM, IM, DAS und GNG haben die Studie konzipiert und das Manuskript verfasst. AT, RC, GM, GNG und MIZ recherchierten in der Fachliteratur. GM, AT, IM, CM und MM beschafften die klinischen Daten. HMA, RC, KW und MIZ führten die Experimente durch. CM, RC, MIZ, DAS, GNG und IM analysierten und interpretierten die Daten. GM, KW, HMA, MM, AT, MIZ, IM und überarbeiteten das Manuskript kritisch.

Ethikgenehmigung und Zustimmung zur Teilnahme

Die Ethikkommissionen der Humanforschung am Venizeleio General Hospital von Heraklion (ECHR Nr.46/6686) (Heraklion, Griechenland) hat die gesamte Studie genehmigt, und die schriftliche Einwilligung des Patienten wurde eingeholt.

Einwilligung des Patienten zur Veröffentlichung

Nicht anwendbar.

Konkurrierende Interessen

HMA, RC und KW sind bei Juneau Biosciences angestellt, die die Studie finanziell unterstützt haben. Demetrios A. Spandidosis ist der Chefredakteur der Zeitschrift, hatte aber keine persönliche Beteiligung am Überprüfungsprozess oder irgendeinen Einfluss auf die endgültige Entscheidung für diesen Artikel.