Clinical and Genetic Heterogeneity of the 15q13.3 Microdeletion Syndrome

Abstract

A 15q13.3 mikrodeléció egy visszatérő CNV, amelyet feltehetően a 15. kromoszóma szegmentális duplikációi közötti NAHR közvetít. A 15q13.3 deléció és duplikáció klinikai manifesztációk széles skálájával társul, mint például intellektuális deficitek, görcsrohamok, autizmus, nyelvi és fejlődési késés, neuropszichiátriai károsodások és viselkedési problémák, amelyek inkomplett penetranciát és expresszivitást illusztrálnak. Ez a tanulmány 106, a heterozigóta deléciót hordozó, tüneteket mutató beteg, valamint 21, a duplikációt hordozó, korábbi tanulmányokban leírt beteg értékelését tartalmazza. Az elemzés jelentős heterogenitást mutat a különböző kulcstünetek megnyilvánulása és az ismerős előfordulás tekintetében. Továbbá 8 új beteget mutatunk be. A tekervényes familiáris összefüggések új betekintést nyújtanak a tüneti manifesztáció összetettségébe. A korábbi tanulmányokban eltérő vélemények fogalmazódtak meg a deléciós töréspontok természetét és pontos helyét illetően. Itt azt mutatjuk be, hogy nem a CHRNA7 és a CHRFAM7A, hanem a FAM7A vagy a GOLGA8 szolgál törésponti régióként a betegeinket illetően. A deléciót heterogén méretűnek írjuk le. Feltételezzük azonban, hogy nemcsak a különböző töréspontok, hanem a 15. kromoszómán a szegmentális duplikációk miatt az aCGH-analízis pontatlansága is felelős a méretbeli variabilitásért.

© 2016 S. Karger AG, Basel

A 15q13.3 mikrodeléciós szindróma (OMIM 612002), amelyet először Sharp és munkatársai írtak le, egy visszatérő CNV, amelyet feltehetően a 15. kromoszómán található szegmentális duplikációk (BP3-BP5, BP4-BP5) közötti NAHR közvetít. A 15q13.3 deléció és duplikáció neurofejlődési rendellenességek széles skálájával hozható összefüggésbe, mint például intellektuális hiányosságok, görcsrohamok, autizmus, nyelvi és fejlődési késés, neuropszichiátriai károsodások és viselkedési problémák, amelyek nem teljes penetranciát és változó expresszivitást mutatnak. A tipikus 1,6 Mb-os deléció 7 gént rejt: ARHGAP11B, MTMR10, MTMR 15, TRPM1, KLF13, OTUD7A és CHRNA7. A CHRNA7 a neuronális alfa7 nikotinos acetilkolinreceptort kódolja, ezért azt tekintjük a fő jelölt génnek, amely felelős a kifejezett klinikai jellemzőkért.

Ebben a tanulmányban 6 eddig nem publikált, a BP4 és BP5 közötti tipikus 15q13.3 mikrodeléciót hordozó beteget írunk le, köztük egy családot, amelynek 4 érintett tagja van, akiket a továbbiakban ismertetünk. Ezen kívül 1 beteget írunk le 15q13.3 duplikációval és 1 beteget, aki 3,4 Mb deléciót hordoz a BP3 és BP5 között.

Mellett a klinikai manifesztációk sokféleségének és a tünetek súlyosságának magyarázata érdekében áttekintettük 106 tüneteket mutató, 15q13 heterozigóta beteg adatait.3 delécióval és 21 duplikációval rendelkező betegről számoltak be.

A legújabb tanulmányokban eltérő vélemények alakultak ki a deléciós töréspontok természetét és pontos helyét illetően. A töréspontok helyét FISH segítségével vizsgáltuk, hogy megerősítsük, mennyire igazak ezek a lehetőségek betegeink esetében.

Módszerek

DNS-nyerés és Array CGH

A DNS forrásaként perifériás vér leukocitákat használtunk. Az Array-CGH-elemzést a Sure Print 4x180K (Agilent Technologies, Santa Clara, Calif., USA) array slide segítségével végeztük. A beteg DNS-t Cy3-mal, a referencia DNS-t Cy5-tel jelöltük. A hibridizációt Cot-1 DNS (1,0 µg/ml) felhasználásával végeztük. A vizsgált DNS-mintákat nemre illeszkedő referencia DNS-sel (Agilent) hibridizáltuk. A tisztítási, hibridizációs és mosási lépéseket a gyártó utasításai szerint végeztük. Sure Scan microarray Scanner G2600D (Agilent), Feature Extraction szoftver (Agilent) és Agilent Cytogenomics Software Edition 2.0.6.0 használtuk.

FISH és töréspontelemzés

A tenyésztett perifériás limfociták metafázisait tartalmazó diákat -70°C-on tároltuk. A hibridizálás előtt a tárgylemezeket alkoholos sorozatban (70, 80 és 100%) kezeltük, majd pepszin kezelés (15 perc, 37°C) következett. FISH-szondaként fluoreszcensen jelölt BAC-okat (Illumina®, BlueFish) használtunk. A szondák előkészítését, a hibridizációs és mosási lépéseket az Illumina utasításai szerint végeztük.

A felhasznált BAC szondák a következők voltak: 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.15.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, és RP11-232J12, 53,792,861-53,948,902, chr.15q13.3.q21.3 (lásd 1. ábra, hg19).

Eredmények

Klinikai értékelés

A betegeket kezdetben neuropediátriai vizsgálat alkalmával figyelték meg értelmi deficit és/vagy fejlődési késés miatt. Az 1. táblázat összefoglalja a citogenetikai és klinikai leleteket.

A betegek leírása

1. beteg (III/1)

A 13 éves lány figyelemhiányos hiperaktivitási zavarral (ADHD), intellektuális deficittel, fejlődési késéssel, visszatérő légúti fertőzésekkel és skoliózissal jelentkezett. Súlya és fejkörfogata (OFC) a 10. percentilis (P), illetve P90 körül változik. Speciális iskolába jár. Édesanyja (II/2, a 2. ábrán) szintén speciális iskolába járt, és sikeresen elvégezte azt. Mindkét szülő nem állt rendelkezésre a további vizsgálatokhoz. Az 1. beteg a 2. és 3. beteg féltestvére, a 4. beteg pedig unokatestvére.

2-es beteg (III/2)

A nőbeteg 9 éves korában mutatkozott be, és fejlődési és nyelvi elmaradást, valamint intellektuális hiányosságokat mutatott (K-ABC-teszt: IQ 63). Az éber EEG általános elváltozásokat mutatott, de eddig nem fordult elő roham. OFC-je P3 és P10 között van, súlya és magassága a normál tartományban van. Az ADHD-t metilfenidáttal kezelik. Vidám, de agresszív és impulzív személyiségként írják le, és speciális iskolába jár. Mindkét szülő nem állt rendelkezésre a további vizsgálatokhoz.

3. beteg (III/3)

A 10 éves betegnél tanulási zavart diagnosztizáltak, amelyet nem definiáltak tovább. A kislány testméretei nagy időbeli eltérést mutatnak. Kétéves koráig az OFC értéke P<3 volt, jelenleg a súlya P97. Elhízott, sztereotip viselkedést mutat, és speciális iskolába jár.

4. beteg (III/6)

A 13 éves beteg vizsgálata nyelvi és pszichomotoros késedelmet, valamint enyhe értelmi deficiteket mutatott ki (HAWIK-IV: SW 56). Feltűnő a multiplex diszlália és az ADHD, amelyet metilfenidáttal (10-15 mg/nap) kezelnek. A fiú EEG-je nem feltűnő, OFC-je normális, magassága P90, súlya P97. A beteg jellemét barátságosnak, de időnként agresszívnek és impulzívnak írják le. Fogyatékosok iskolájába jár. Mindkét szülője speciális iskolába járt. Apja (II/5) börtönben van testi sértésért. Két nővére (III/7, III/8) szintén speciális iskolába jár, féltestvére (III/9) pedig fejlődési és nyelvi elmaradást mutat, de nem hordozza a deléciót. A beteg az 1., 2. és 3. beteg unokatestvére. A szülők nem álltak rendelkezésre a vizsgálathoz.

5. beteg

A beteg (14 éves) abnormális szociális viselkedéssel és ADHD-val jelentkezett. Rossz iskolai teljesítménye és az intellektuális teljesítménye (HAMIK-IV, IQ 78) és a családi átlag közötti eltérés miatt orvosi vizsgálatot kezdeményeztek. Egy epilepsziás rohamot követően sikeresen kezelték Orfiril®-rel. Az ADHD-t metilfenidáttal (5-10 mg/nap) kezelik. Szülei nem álltak rendelkezésre a vizsgálathoz.

6. beteg

A 6. beteg csecsemőként fejlődési és nyelvi késést mutatott. Hipotónia jeleit mutatta. A vizsgálat idején 19 éves beteg intellektuális hiányosságokat és ADHD-t mutatott. A metilfenidát-kezelést abbahagyták, miután a beteg elkezdte az élsportot, ami az ADHD tüneteinek hatékony kezelésének bizonyult. Édesanyja nem deléciós hordozó. Apja nem állt rendelkezésre a vizsgálathoz.

7. beteg

A beteget 7 éves korában vizsgálták, és enyhe intellektuális hiányosságokat mutatott ki (K-ABC-teszt, SW: 63). Testméretei mind a P10-es értéken belül vannak. Leírása szerint nyugtalan és figyelmetlen. Speciális iskolába jár. Szülei nem álltak rendelkezésre a vizsgálathoz.

8. beteg

A beteg szívhibával született (kamrai szeptumhiba és pitvari szeptumhiba). Diszmorfikus jellegzetességeket mutat, mint például alacsonyan ülő fülek, hypertelorizmus, strabizmus és hypotonia. Pszichomotoros fejlődése megkésett. A beteg születési hossza és OFC értéke P50, súlya P10. A duplikációt apjától örökölte, aki nem mutat feltűnő fenotípust. Egy nagybátyjáról (az anyai oldalon) epilepsziával és malignus hipertermiával számoltak be.

Breakpoint analízis

A korábbi vizsgálatokban a deléció méretének heterogenitása volt az érdeklődés tárgya. Shinawi és munkatársai a FAM7A1/2 töréspontként való működését feltételezték, míg Szafranski és munkatársai a CHRNA7 és a CHRFAM7A-t gyanították a 15q13.3 lókuszban lévő visszatérő delécióért felelősnek. Antonacci és munkatársai a GOLGA8 géncsaládot javasolták lehetséges jelöltként. FISH segítségével kísérletet tettek ezen elméletek validálására. A 4. szonda a CHRNA7-et, az 5. szonda a FAM7A-t, a 2. szonda a CHRFAM7A-t, a 3. szonda pedig a CHRFAM7A-tól disztálisan elhelyezkedő régiót jelölte (1. ábra). Betegeinknél a FAM7A mindkét 15-ös kromoszómán kimutatható. Ez az eredmény azt jelzi, hogy a disztális töréspont a CHRNA7 és a FAM7A között helyezkedik el. A 7. és 4. beteg elemzése azt mutatja, hogy a proximális töréspont a CHRFAM7A-tól distálisan helyezkedik el (3. és 4. ábra). A 7. betegnél a 3. szonda áthidalja a töréspontot. Ezért a CHRNA7 és a CHRFAM7A nem közvetíti a betegeinkre vonatkozó rekurrens deléciót.

A korábbi tanulmányokban leírt tünetes betegek értékelése

A betegeket és tanulmányokat lásd a 2. táblázatban és az 1. online kiegészítő anyagban (az összes online kiegészítő anyagot lásd a www.karger.com/doi/10.1159/000443343 oldalon). A statisztikai elemzést a Fisher-féle egzakt teszttel végeztük, az “R” szoftver segítségével. A p < 0,05 értékű eredményeket szignifikánsnak értékeltük.

Diszkusszió

A bemutatott család érdekes jellemzőket mutat. Egyrészt a rokonsági fok változik, másrészt a tünetek is különböznek (2. ábra). A rokonsági fok és a tünetek között azonban nincs kimutatható kapcsolat. A 2. és 3. beteg, akik testvérek, feltűnően különböznek egymástól. Testméretük, jellemük és a tünetek súlyossága tekintetében jelentősen eltérnek, annak ellenére, hogy hasonló környezeti tényezőknek vannak kitéve, és ugyanazt a deléciós méretet hordozzák. Ezért más genetikai tényezők biztosan befolyásolják a klinikai megnyilvánulások mértékét. Egy lehetséges magyarázat lehet a génjeinek megváltozott kifejeződése a genomban, amelynek változatos hatásai lehetnek . Ezt a megközelítést Henrichsen és munkatársai is megerősítették, akik kimutatták, hogy a CNV-régiók alacsonyabb és változatosabb szinten fejeződnek ki, és módosítják a szomszédos gének kifejeződését. Chaignat és munkatársai megállapították, hogy a CNV-k megváltoztatják a gének kifejeződésének időzítését a fejlődés során egerekben. Ezen túlmenően a különböző egyedeknél eltérő időbeli expressziós mintázatokat találhatunk. Továbbá, ugyanazon neurobiológiai útvonal különböző lépéseit kódoló különböző gének megváltozott expressziója vagy mutációi fokozhatják a neurológiai tüneteket. Poot és munkatársai különböző mechanizmusokat javasolnak, amelyek a CNV-k fenotípusos pleiotrópiájához vezethetnek, például a CNV-k kölcsönhatását, genetikai episztázist vagy allélkizárást.

A család 4 tagjából háromban ADHD manifesztálódik; mindannyian fejlődési késést mutatnak. Mivel az ADHD eredete nyilvánvalóan multifaktoriális, nem meglepő, hogy egy családban halmozódást találunk. Figyelemre méltó, hogy minden gyermek érintett a delécióban. Bizonyos családi genetikai konstellációk valószínűleg növelik a tünetek manifesztálódásának valószínűségét. Továbbá a deléciót hordozó anya méhen belüli környezete hatással lehetett gyermekei fenotípusára. A tünetek megjelenésével korreláló közös CNV-ket azonban nem sikerült azonosítani, és egyetlen betegünknél sem sikerült második patogén CNV-t azonosítani.

A töréspontelemzés azt mutatja, hogy a distális töréspont a CHRNA7-től distálisan helyezkedik el. Lehetséges helyei a FAM7A vagy a GOLGA8 géncsaládokon belül lennének, ahogyan azt már javasolták, vagy a lókusz kontroll régióin belül . A proximális töréspont a CHRFAM7A-tól distálisan helyezkedik el. Az 1-4. betegnél, akik egy családhoz tartoznak, az aCGH-elemző szoftver által kimutatott deléciók mérete eltérő. Ezeket a különbségeket az aCGH-ban az oligonukleotidok eloszlási mintázatának hiányosságai okozzák a törésponti régiókon belül és körül. A marginálisan elhelyezkedő oligonukleotidok logaritmikus arányában bekövetkező csekély változások az elemző szoftver által észlelt deléciós méret jelentős eltolódását eredményezik. A 15q13.3 rekurrens deléció méretének nyilvánvaló különbsége valószínűleg a feldolgozó szoftver artefaktuma. Feltételezzük, hogy a deléció mérete minden családtag esetében azonos (lásd a 2. online kiegészítő anyagot).

A különböző CNV-vizsgálatok a 15q13.3 mikrodeléciót skizofréniával, epilepsziával és autizmussal. Számos publikáció jelent meg, amelyek új eseteket és elméleteket mutatnak be a töréspontokról és a tüneteket megváltoztató tényezőkről. Ezeket az információkat igyekeztek összevonni, hogy új összefüggéseket találjanak.

Az eredmények teret engednek a találgatásoknak. A törlések 80,88%-ban öröklődnek. Az anyai decentrációt aránytalanul gyakrabban írják le deléciók (54,41%, p = 0,001) és duplikációk (53,33%, p = 0,027) esetén.

Magyarázatot adhatnak Sinkus és munkatársai .Ők a CHRNA7 promóter-polimorfizmusok hatását vizsgálták, amelyek ∼25%-kal csökkentik a transzkripció szintjét, és befolyásolják az anya és a gyermek kortizolszintjét. A gyermek kortizolszintje tovább csökken, ha mind az anya, mind a gyermek polimorfizmus-hordozó. Az intrauterin környezet hatása más tényezőkre is hatással lehet. Az OFC csökken a betegeknél, ha a deléciót az anya örökli (P<25 50%-ban, p = 0,002). Ezért feltételezzük, hogy ha az aberráció az anyától öröklődik, az intrauterin környezet fokozza a tüneteket. Mivel ebbe az értékelésbe csak tüneteket mutató betegeket vontunk be, ez megmagyarázná, hogy az aberrációk többsége nyilvánvalóan anyai eredetű (54%, p = 0,001). Ebben az összefüggésben feltűnő, hogy a deléciók nemi megoszlása kiegyenlített. Adataink megerősítik Lowther és munkatársai megállapításait . A 15q13.3 delécióval kapcsolatos átfogó áttekintésükben a tünetes és tünetmentes betegeket összevonták. Mivel mi csak a tünetes betegeket vettük figyelembe, a jellemzők eloszlási mintázatának arányai hasonlóak, de a relatív számok eltérnek. A deléciók fokozott anyai decentráltságát illetően a férfiak csökkent reproduktív alkalmasságát említik lehetséges magyarázatként.

A deléció mérete nem korrelál következetesen a tünetek mértékével. Például az értelmi hiányosságok mértékének és a deléció méretének összehasonlítása nem mutat lineáris kapcsolatot. A tipikus 1,6 Mb-os delécióval rendelkező betegek gyakrabban mutatnak súlyos hiányosságokat, mint a kisebb vagy nagyobb deléciókkal rendelkező betegek (41,07%, p = 0,00045). Szignifikánsan gyakrabban számolnak be intellektuális hiányosságokról a delécióval, mint a duplikációval rendelkező betegeknél (79,78% és 55,56%, p = 0,037). A várakozásoknak megfelelően a <1 Mb méretű deléciókkal rendelkező betegeknél írják le leggyakrabban a normál intelligenciát (45%, p = 0,0037).

Az 1-1,6 Mb méretű deléciók a leggyakoribbak (63,21%, p = 0,0002). A <1 Mb-os duplikációk (66,67%, p = 0,0004) a leggyakrabban leírtak. A deléciók tekintetében sokkal gyakrabban írnak le intellektuális hiányosságokat (79,78%), nyelvi zavarokat (75,34%), a szülők feltűnő fenotípusát (66,67%) és viselkedési problémákat (63,64%), mint epilepsziát (30,61%) vagy autizmust (27,71%) (p = 0,02-3,931E-09). A duplikációkat és deléciókat összehasonlítva a duplikációk gyakrabban társulnak autizmussal (p = 0,039), a szülők fenotípusa pedig feltűnően ritkábban (p = 0,027).

Az epilepszia szignifikánsan társul enyhe értelmi fogyatékossággal (59,09%, p = 0,0029). A nyelvi zavar az esetek 79,24%-ában társul intellektuális deficittel (p = 0,003).

Végeredményben elmondható, hogy a 15q13.3 mikrodeléció klinikai fenotípusa multifaktoriális eredetű. Még a hasonló környezeti tényezőknek kitett közeli családtagok is jelentősen különböznek klinikai megnyilvánulásaikban. A 15q13.3 mikrodelécióval vagy nevezetesen mikroduplikációval rendelkező családok genetikai tanácsadása így továbbra is összetett és esetenként nem megfelelő. Az érintett gének nem deletált alléljait vagy promotor régióit érintő genetikai elváltozások további vizsgálata ígéretesebb lehet a befolyásoló tényezők feltárása szempontjából.

Köszönet

A szerzők köszönetet mondanak Margot Fliegaufnak, Monika Heinkeleinnek, Helga Heitzlernek és Claudia Ladwignak a freiburgi Humángenetikai Intézet citogenetikai csoportjában a kísérleti tanácsokért és segítségért. Köszönetet mondunk továbbá Ekkehart Lauschnak, Elke Botzenhartnak, Susanne Munk-Schulenburgnak és Andreas Busche-nak a betegellátásért. Hálásak vagyunk a betegeknek és családtagjaiknak a szíves együttműködésért.

Etikai nyilatkozat

A szerzőknek nincs etikai összeférhetetlenség, amelyet be kellene jelenteniük.

Feljelentési nyilatkozat

A szerzőknek nincs bejelenteni való összeférhetetlensége.

Author Contacts

Cikk / publikáció adatai

Copyright / Gyógyszeradagolás / Jogi nyilatkozat

Copyright: Minden jog fenntartva. A kiadó írásbeli engedélye nélkül a kiadvány egyetlen része sem fordítható le más nyelvekre, nem reprodukálható vagy hasznosítható semmilyen formában vagy bármilyen elektronikus vagy mechanikus eszközzel, beleértve a fénymásolást, a rögzítést, a mikromásolást, vagy bármilyen információtároló és -kereső rendszerrel.
Drogadagolás: A szerzők és a kiadó minden erőfeszítést megtettek annak érdekében, hogy a szövegben szereplő gyógyszerkiválasztás és adagolás megfeleljen a kiadás időpontjában érvényes ajánlásoknak és gyakorlatnak. Tekintettel azonban a folyamatos kutatásokra, a kormányrendeletek változásaira, valamint a gyógyszerterápiával és a gyógyszerreakciókkal kapcsolatos információk folyamatos áramlására, az olvasót arra kérik, hogy ellenőrizze az egyes gyógyszerek betegtájékoztatóját az indikációk és az adagolás esetleges változásairól, valamint a hozzáadott figyelmeztetésekről és óvintézkedésekről. Ez különösen fontos, ha az ajánlott szer új és/vagy ritkán alkalmazott gyógyszer.
Kizáró nyilatkozat: A jelen kiadványban szereplő kijelentések, vélemények és adatok kizárólag az egyes szerzők és közreműködők, nem pedig a kiadók és a szerkesztő(k) sajátjai. A reklámok és/vagy termékreferenciák megjelenése a kiadványban nem jelent garanciát, jóváhagyást vagy jóváhagyást a reklámozott termékekre vagy szolgáltatásokra, illetve azok hatékonyságára, minőségére vagy biztonságosságára vonatkozóan. A kiadó és a szerkesztő(k) kizárják a felelősséget a tartalomban vagy a hirdetésekben hivatkozott ötletekből, módszerekből, utasításokból vagy termékekből eredő bármilyen személyi vagy vagyoni kárért.