Molecular MedicineReports

Introduction

Endometrioosi on arvoituksellinen tila, jolla on tuntematon etiologia ja huonosti ymmärretty patogeneesi. Se määritellään kohdunsuulla olevan kohdun limakalvokudoksen läsnäololla, ja endometrioosia sairastavat naiset muodostavat suuren riskiryhmän useiden kroonisten sairauksien osalta(1). Endometrioosin perinnöllinen yhteys viittaa lisäksi siihen, että taudin syntyyn vaikuttaa myös perimä, ja erilaisia geneettisiä alttiuspaikkoja on tunnistettu sekä tapaus- ja kontrollitutkimuksissa että genominlaajuisissa assosiaatiotutkimuksissa (genome-wideassociation studies, GWAS) (2).

Tähän mennessä on julkaistu tuloksia, jotka liittyvät gynekologisten ja muiden kuin gynekologisten sairauksien ja endometrioosin liitännäissairauksiin (3).Tässä yhteydessä tutkittiin endometrioosin ja muiden sairauksien välisiä erilaisia yhteyksiä, mukaan lukien autoimmuunisairaudet ja endokriiniset sairaudet, sydän- ja verisuonitaudit, hyvänlaatuiset gynekologiset sairaudet ja erityyppiset pahanlaatuiset sairaudet (3). Jälkimmäinen on odotettavissa, kun otetaan huomioon, että endometrioosilla on joitakin yhteisiä piirteitä pahanlaatuisten kasvainten kanssa, kuten paikallisten ja kaukana sijaitsevien elinten tunkeutuminen, poikkeava kudoskasvu, kohde-elinten toimintahäiriöt ja geneettiset vauriot.Lisäksi aiemmissa tapauskertomustutkimuksissa korostettiin endometrioosin ja erilaisten autoimmuunisairauksien samanaikaisuutta, mukaan lukien autoimmuunisairaus alopecia universalis, autoimmuunisairaus kilpirauhastulehdus, multippeli skleroosi (MS-tauti) ja autoimmuunisairaus, joka liittyy progesteroiini-ihottumaan (4). Lisäksi systeemisen lupus erythematosuksen (SLE) ja endometrioosin välisiä yhtäläisyyksiä havaittiin kliinisten ja humoraaliimmunologisten poikkeavuuksien vertailevassa arvioinnissa (5).

Nykyaikana seuraavan sukupolven sekvensointi antaa mahdollisuuden etsiä harvinaisempia variantteja, joilla on suuria vaikutuksia.Koska teimme äskettäin geneettisen analyysin hyvin karakterisoidusta kreikkalaisesta kolmen sukupolven suvusta, jossa oli seitsemän sairastunutta naista, joilla oli kirurgisesti vahvistettu endometrioosi (6), suoritimme koko eksomin sekvensoinnin (WES) yrittäessämme tunnistaa harvinaisia, tautiin liittyviä eksonisia variantteja. Tässä tutkimuksessa raportoimme ainutlaatuisen tapauksen, joka koski tähän perheeseen kuuluvaa naista, jolla oli endometrioosi ja joka sairasti 13 muuta kuin gynekologista sairautta, kuten SLE:tä, selkärankareumaa (AS), MS-tautia, keuhkoastmaa, Crohnin tautia (CD), virtsarakon divertikulumia, osteoporoosi, multinodulaarinen struuma, sydän- ja verisuonitauti, gastroesofageaalinen refluksitauti, virtsarakon pahanlaatuinen kasvain, Barrettin ruokatorvi ja molemminpuolinen harmaakaihi, joiden historiaan kuului myös endometrioosia sairastavia hedelmättömiä jäseniä (taulukko I). Tutkimme myös mahdollisia selityksiä geneettisille yhteyksille suuren määrän geenien ja eri sairauksien välillä WES:n havaitsemien tietojen perusteella.

Taulukko I. Yhteenveto gynekologisista ja muista kuin gynekologisista sairauksista endometrioosia sairastavalla potilaalla.

Materiaalit ja menetelmät

Osallistujat

Kuvaamme suvun tapauksen67-vuotiaasta naisesta, joka esitti endometrioosin ja jolle tehtiin kirurginen hysterektomia 32-vuotiaana vaiheen IV endometrioosin vuoksi (6). Hänen äitinsä oli synnyttänyt neljä lasta, joilla oli nogynekologisia ongelmia (6).Synnytys- ja sairaushistoriansa mukaan hän oli synnyttänyt kolme naispuolista jälkeläistä, ja lisäksi hänelle oli tehty neljä leikkausta endometrioosin vuoksi (taulukko I). Kaikilla kolmella tyttärellä todettiin kirurgisesti (laparotomia tai laparoskopia) endometrioosi, ja tauti vahvistettiin histologisesti koepaloista. Lisäksi hänen tyttärentyttärensä sairastuivat endometrioosiin.

Ikä, gynekologiset ja tärkeimmät ei-gynekologisetkrooniset sairaudet on esitetty taulukossaI. Osteoporoosi, toistuva kystiitti ja virtsarakon divertikkeli ilmenivät totaalisen hysterektomian ja bilateraalisalpingo-oophorektomian jälkeen. Hän sai 45-vuotiaana multinodulargoiterin. Kaksi vuotta myöhemmin potilaalla ilmeni ensimmäinen sydän- ja verisuonitautikohtaus. SLE diagnosoitiin 50-vuotiaana, ja seuraavien 12 vuoden aikana todettiin neljä muuta autoimmuunisairautta, nimittäin AS, MS-tauti, keuhkoastma ja CD. Edellä mainittujen autoimmuunisairauksien lisäksi naisella oli virtsarakon pahanlaatuinen kasvain elämänsä kuudennella vuosikymmenellä. Patologisessa raportissa todettiin siirtymäsolusyöpä, ja potilaalle annettiin virtsarakon sisäinen kemoterapiajakso. Kliiniset lääkärit keräsivät tiedot, ja patologit raportoivat potilastiedot, mukaan lukien kirurgiset toimenpiteet ja löydökset. Ihmisiin kohdistuvan tutkimuksen eettiset toimikunnat Venizeleionin yleissairaalassa Heraklionissa (ECHR nro 46)./6686) (Iraklion, Kreikka) hyväksyi koko tutkimuksen, ja potilaalta saatiin kirjallinen tietoinen suostumus.

Kokonaisen eksomin sekvensointi

Genominen DNA eristettiin perifeerisen veren leukosyyteistä kaupallisella kitillä (PureLink®Genomic DNA mini kit; Invitrogen Life Technologies; Thermo FisherScientific, Inc., Waltham, MA, USA) valmistajan protokollan mukaisesti. Eksomisekvensointi suoritettiin käyttäen AmpliSeqteknologiaa Ion Proton -alustalla (Thermo Fisher Scientific, Inc.).Sen jälkeen kun sekvenssi oli koottu Torrent-ohjelmistolla, varianttien annotointi suoritettiin ANNOVAR-ohjelmalla (hg19-referenssi; http://annovar.openbioinformatics.org/en/latest/).Variantit määritettiin Ion Proton -protokollaa käyttäen, ja ne vahvistettiinGenome Analysis Toolkit -ohjelmiston avulla.

Tulokset

WES:llä havaitut autoimmuunisairauksien riskigenotyypit

Tutkimuksen kohteena olleella naisella todettiin olevan homotsygootti riskialleeli ”T” funktionaalisessa, SLE:hen, AS:ään ja CD:hen assosioituneessa, proteiinityrosiinifosfataasi ei-reseptorityyppistä 22:aa koodaavan PTPN22-geenin SNP:ssa (taulukko II). PTPN22-geenin koodaama proteiini vaikuttaa osaltaan negatiivisen T-solujen valikoitumisen modulointiin kateenkorvassa ja autoreaktiivisten T-solujen alasäätelyyn periferiassa (7).

Taulukko II. Endometrioosipotilaan sairauteen liittyvät genotyypit liitännäissairauksien osalta

Tutkimuksen kohteena oleva potilas oli heterotsygootti ERAP1-geenin bothrs27434:n ja rs30187:n SNP:iden osalta, T/C ja A/G,vastaavasti. ERAP1-geeni koodaa endoplasmisen retikulumin aminopeptidaasia, joka osallistuu peptidien trimmaukseen ennen HLA-luokan I-presentaatiota, ja se on yhdistetty GWAS:ssa AS:ään (8) sekä CD:hen (9). Hän oli myös heterotsygoottinen (A/G) fors602662 FUT2 SNP. FUT2 koodaa proteiinia, joka vastaa ABO-histo-veriryhmäantigeenien erityksestä limakalvolla. Tärkeää on, että rs602662SNP:n heterotsygoottinen genotyyppi A/G on aiemmin yhdistetty SLE:hen, CD:hen ja AS:ään (9,10)ja kaikki kolme sairautta esiintyivät tutkittavalla naisella.

Lisäksi WES-tulokset osoittivat, että tämä nainen oli heterotsygoottinen CARD9:n rs10781499- ja rs4077515-SNP:n sekä MST1-geenin rs3197999-SNP:n suhteen, jotka on yhdistetty CD:hen (9-11). Kaspaasin rekrytointidomeeni (CARD) 9 on tärkeä sovitinproteiini, joka ilmentyy laajalti eri kudoksissa, kuten maksassa, pernassa, luuytimessä, aivoissa, keuhkoissa ja perifeerisessä veressä, ja se liittyy läheisesti immuuni- ja tulehdusreaktioihin (12). MST1 on perusgeeni, joka säätelee solujen apoptoosia nisäkkään ste20-kaltaisen proteiinikinaasin (MST) proteiiniperheessä (13).

Interleukiini 16 (IL16), joka tunnetaan myös nimellä almfosyyttien kemoattraktiivinen tekijä, on proinflammatorinen sytokiini, jolla on ratkaiseva rooli erilaisissa immuuni- ja tulehdusreaktioissa, kun taas sitä on pidetty myös endometrioosin ja SLE:n aiheuttajana (14),luultavasti johtamalla IL16:n poikkeavaan ilmentymiseen. Tutkimuksen kohteena olevan naisen todettiin olevan heterotsygoottinen (G/T) tämän SNP:n suhteen, ja mielenkiintoista on, että tämän SNP:n G/T-genotyyppi on aiemmin yhdistetty sekä SLE:hen että KHK:hon (15), mikä viittaa siihen, että tämä polymorfismi voi tässä tapauksessa vaikuttaa molempien sairauksien kehittymiseen.

WES-tiedot muista kuin autoimmuunisairauksista

Potilaalla havaitusta virtsarakon pahanlaatuisesta kasvaimesta todettiin, että hän oli heterotsygootti fors10936599 SNP:stä MYNN-geenissä, joka sijaitsee 3q26:ssa.2 (taulukko II), SNP:stä, joka on GWAS:ssa vahvistettu tautiin liittyväksi geeniksi ja jota voidaan käyttää virtsarakon syövän (BC) perinnöllisen riskin teemoittelussa (16).

Tutkimuksen kohteena olleella naisella diagnosoitiin 33-vuotiaana toistuva rakkotulehdus. Lisäksi keuhkoastma ilmeni 62 vuoden iässä, ja hänellä todettiin olevan homotsygousA/A riskialleeli rs6967330 CDHR3-geenissä, joka koodaacadheriiniin liittyvää perheenjäsentä 3, joka ilmentyy voimakkaasti hengitysteiden epiteelissä, mikä on yhdistetty lisääntyneeseen alttiuteen sairastua astmaan (17).

Toteutetussa WES-analyysissä havaittiin ilmeisesti lukuisia genotyyppejä, jotka sisälsivät jo tunnettujen SNP:iden minoralleleja, sekä uusia geenipolymorfismeja (SNP:t ja indelit).Näitä tietoja ei kuitenkaan esitetä yksityiskohtaisesti ottaen huomioon, että kaikki spekulaatiot havaittujen polymorfismien syy-yhteydestä taudin patogeneesiin on ensin vahvistettava toiminnallisilla kokeilla.

Keskustelu

Kollegamme suorittivat 30 vuoden aikana 1000 endometrioosipotilaan kirurgisen hoidon kahdesta eri maantieteellisestä paikasta (Yhdysvallat ja Kreikka). Tietojemme mukaan ja kirjallisuutta tarkasteltuamme tässä tutkimuksessa tutkittu nainen edustaa ensimmäistä raportoitua tapausta, jossa suvullinen endometrioosi liittyy 13 muuhun kuin gynekologiseen sairauteen. Näin ollen nainen sairasti useita muita kuin gynekologisia sairauksia, kuten sydän- ja verisuonitauteja, autoimmuunisairauksia ja muita kuin gynekologisia syöpiä. Kokonaislöydöksemme viittaavat siihen, että naisilla, joilla on vaikea perheendometrioosi, näyttää olevan suurempi riski sairastua muihin kroonisiin sairauksiin. On mielenkiintoista, että endometrioosin ja vakavien kroonisten sairauksien välisestä yhteydestä on useita epidemiologisia raportteja. Olemme aiemmin vahvistaneet endometrioosin ja astman välisen korrelaation 55 nuoren tytön ryhmässä (18) sekä erilaisten autoimmuunisairauksien, kuten nivelreuman, kilpirauhasen vajaatoiminnan, SLE:n ja MS-taudin kanssa (19).Tähän mennessä laparoskooppisesti todettu endometrioosi on liittynyt merkitsevästi myöhempään SLE:hen, mutta on edelleen epäselvää, liittyvätkö endometrioosi itsessään, kohdunpoisto tai muut tunnistamattomat tekijät lisääntyneeseen SLE:n riskiin.

Tämän naisen kohdalla ei ilmoitettu tupakointia tai alkoholinkäyttöä. Kun otetaan huomioon, että alkoholi ja tupakointi vaikuttavat monien tällä potilaalla todettujen sairauksien, kuten keuhkoastman, keuhkoahtaumataudin ja sydän- ja verisuonitautien, kehittymiseen, voidaan olettaa, että geneettinen tausta eikä niinkään ympäristö- ja elämäntyylitekijät vaikuttavat tässä tapauksessa enemmän, mikä lisää geneettisen osuuden painoarvoa. On syytä huomata, että endometrioosin ja interstitiaalisen kystiitin (IC) sekä IC:n ja BC:n välillä on positiivinen korrelaatio. Hypoteesi, joka saattaa selittää suuren osan potilaan profiilista, viittaa siihen, että endometrioosi, IC, CD ja hengitystieongelmat (keuhkoastma) liittyvät epiteelin/mesoteelin esteen eheyden menetykseen(20) , ja näin ollen tulehdusta voitaisiin pitää luonnollisena immunologisena vasteena tälle herkkyydelle.

Autoimmuunitaudit ovat monimutkaisia tauteja, joille on ominaista itsetoleranssin menettäminen ja jotka aiheuttavat immuunivälitteistä kudostuhoa. Endometrioosissa tapahtuu samanlainen immunologinen muutos, mikä lisää makrofagien määrää ja sytotoksisuutta ja johtaa erilaisiin poikkeavuuksiin B- ja T-lymfosyyttien toiminnassa ja pitoisuuksissa (21). Endometrioosia on laajalti luonnehdittu tulehdukselliseksi sairaudeksi, ja se on osoittanut merkittävää immuunijärjestelmän säätelyä vammakohdassa sekä endometrioosia sairastavien naisten kohdunsuulla. Näin ollen on yhä enemmän näyttöä siitä, että naisilla, jotka sairastavat yhtä autoimmuunisairautta, on todennäköisemmin muitakin autoimmuuniongelmia, mikä johtuu todennäköisesti taustalla olevista yhteisistä patogeneettisistä reiteistä. Vaikka on yhä enemmän näyttöä siitä, että yhteiset geneettiset tekijät saattavat altistaa useille autoimmuunisairauksille, ei ole olemassa suoria todisteita, jotka tukisivat selkeää syy-yhteyttä yhteisiin geneettisiin tekijöihin tai ympäristötekijöihin.Keskustelun kohteena olleella naisella kehittyneet autoimmuunisairaudet koskettavat pääasiassa keski-ikäisiä naisia (35-45-vuotiaita).

Silmäkomplikaatioiden osalta voidaan todeta, että idiopaattinen silmänpohjareikä ilmaantuu tavallisesti 65 ikävuoden jälkeen, kaksi kolmasosaa potilaista on naisia, ja se on tavallisesti yksipuolinen.Mitä tulee kaihin muodostumiseen, sen tiedetään liittyvän useimmiten vanhempaan ikään, vaikka muitakin syitä on olemassa, kuten silmätapaturma ja silmäleikkaus, säteily, diabetes ja pitkäaikainen steroidien käyttö sekä ympäristön ja geneettinen alttius (22).

Johtopäätöksenä voidaan todeta, että kun otetaan huomioon, että korkean läpimenon sekvensointitekniikoiden tulo on huomattavasti laajentanut tietämystä genomin laajuisista geenipoikkeavuuksista, WES-tietojen analyysi tukee käsitystä siitä, että endometrioosilla ja erilaisilla autoimmunisoituneilla sairauksilla on mahdollisesti yhteisiä geneettisiä ja patofysiologisia piirteitä. Havaittujen samanaikaisten sairauksien huomattava määrä vahvistaa lisätutkimusten tarvetta, koska samanaikaisten sairauksien suuri määrä herättää kysymyksen yhteisestä molekyyligeneettis-patogeneettisestä mekanismista. Jos tulevat tutkimukset vahvistavat endometrioosin ja kroonisten sairauksien väliset suhteet ja/tai tunnistavat lisää riskitekijöitä, jotka altistavat endometrioosipotilaat sairastumaan moniin muihin kuin gynekologisiin sairauksiin, uusilla löydöksillä on merkittäviä vaikutuksia endometrioosia sairastavien naisten hoitoon ja huolenpitoon, sillä niiden avulla lääkärit voivat tehdä päätöksiä asianmukaisista terapeuttisista lähestymistavoista.

Kiitokset

Haluamme kiittää kaikkia lääkäreitä tässä tutkimuksessa käytettyjen tietojen ja patologisten raporttien toimittamisesta.

Rahoitus

Rahoitus Juneau Biosciences tarjosi rahoitusta näihin kvantitointiin.

Availability of data and materials

All data relating to the study are available withinthe manuscript.

Authors’ contributions

CM, MM, IM, DAS and GNG designed the study anddrafed the manuscript. AT, RC, GM, GNG ja MIZ tekivät kirjallisuushakuja. GM, AT, IM, CM ja MM hankkivat kliiniset tiedot. HMA, RC, KW ja MIZ suorittivat kokeet. CM, RC, MIZ, DAS, GNG ja IM analysoivat ja tulkitsivat tiedot. GM, KW, HMA, MM, AT, MIZ, IM jakriittisesti tarkistivat käsikirjoituksen.

Eettinen hyväksyntä ja suostumus osallistua

Heraklionin Venizeleion-yleissairaalan ihmistutkimuksen eettiset toimikunnat (ECHR no.46./6686) (Heraklion, Kreikka) hyväksyi koko tutkimuksen, ja potilaalta saatiin kirjallinen tietoinen suostumus.

Potilaan suostumus julkaisemiseen

Ei sovelleta.

Kilpailevat etunäkökohdat

HMA, RC ja KW ovat Juneau Biosciencesin palveluksessa, joka antoi palkkatukea tutkimukseen. Demetrios A. Spandidosis lehden päätoimittaja, mutta hänellä ei ollut henkilökohtaista osallistumista tämän artikkelin arvosteluprosessiin tai vaikutusta lopulliseen päätökseen.