Molecular MedicineReports

Introduzione

L’endometriosi è una condizione enigmatica con un’eziologia sconosciuta e una patogenesi poco compresa. È definita dalla presenza di tessuto endometriale esterno alla cavità uterina e le donne con endometriosi rappresentano un gruppo di popolazione ad alto rischio per una vasta categoria di condizioni croniche (1). L’associazione familiare dell’endometriosi suggerisce inoltre un contributo genetico alla malattia e vari loci di suscettibilità genetica sono stati identificati da studi caso-controllo e da studi di associazione genome-wide (GWAS) (2).

Sono stati pubblicati finora risultati relativi alla co-morbidità di malattie ginecologiche e non ginecologiche con l’endometriosi (3). In questo quadro, sono state esaminate diverse associazioni tra l’endometriosi e altre malattie tra cui disturbi autoimmuni ed endocrini, malattie cardiovascolari, condizioni ginecologiche benigne e vari tipi di malignità (3). Quest’ultimo è atteso considerando che l’endometriosi condivide alcune caratteristiche con i tumori maligni, come l’invasione di organi locali e distanti, la crescita anormale del tessuto, la disfunzione degli organi bersaglio e il danno genetico. Inoltre, studi precedenti hanno sottolineato la co-morbidità dell’endometriosi con vari disturbi autoimmuni, tra cui l’alopecia universalis autoimmune, la tiroidite autoimmune, la sclerosi multipla (SM) e la dermatite autoimmune da progesterone (4). Inoltre, le somiglianze tra il lupus eritematoso sistemico (SLE) e l’endometriosi sono state rilevate su una valutazione comparativa delle anomalie cliniche e umorali immunologiche (5).

Al momento, il sequenziamento della prossima generazione offre l’opportunità di cercare varianti meno comuni con grandi effetti.Spinto dalla nostra recente analisi genetica di un ben caratterizzato, tre generazioni famiglia greca con sette donne colpite con endometriosi confermata chirurgicamente (6), abbiamo eseguito un sequenziamento dell’esoma intero (WES) nel tentativo di identificare rare, esonicvarianti associate alla malattia. Nel presente studio, riportiamo un caso unico di una donna di questa famiglia con endometriosi, manifestando una co-morbidità di 13 malattie non ginecologiche, tra cui SLE, spondilite anchilosante (AS), MS, asma bronchiale, malattia di Crohn (CD), vescica urinariadiverticolo, osteoporosi, gozzo multinodulare, cardiovasculardisease, malattia da reflusso gastroesofageo, tumore maligno della vescica urinaria, esofago di Barrett e cataratta bilaterale, la cui storia includeva membri infertili che soffrono di endometriosi pure (Tabella I). Abbiamo anche esplorato le potenziali spiegazioni per le associazioni genetiche tra un alto numero di geni e varie malattie, sulla base del datadetected da WES.

Tabella I. Sommario delle malattie ginecologiche e non ginecologiche in un paziente con endometriosi.

Materiali e metodi

Partecipanti

Descriviamo il caso di un caso familiare di una donna di 67 anni, che ha presentato una storia di endometriosi ed è stata sottoposta a isterectomia chirurgica a 32 anni, a causa di endometriosi stadio IV (6). È interessante notare che sua madre aveva dato alla luce quattro figli che avevano problemi noginecologici (6). Secondo la sua storia ostetrica e medica ha dato alla luce tre figli femmine e, inoltre, ha subito quattro interventi chirurgici per endometriosi (Tabella I). A tutte e tre le figlie fu diagnosticata chirurgicamente (laparotomia o laparoscopia) l’endometriosi, e la malattia fu confermata istologicamente dalle biopsie. Inoltre, le sue nipoti hanno acquisito l’endometriosi.

L’età, le malattie ginecologiche e le principali malattie croniche non ginecologiche sono riportate nella tabella I. L’osteoporosi, la cistite ricorrente e il diverticolo della vescica urinaria erano evidenti dopo l’isterectomia totale con ooforectomia bilateralealpingo. All’età di 45 anni ha acquisito il gozzo multinodulare. Due anni dopo, la paziente sperimentò il primo episodio di malattia cardiovascolare. All’età di 50 anni fu diagnosticato il LES, mentre nei 12 anni successivi furono confermati altri quattro disturbi autoimmuni: AS, MS, asma bronchiale e CD. Oltre alle suddette malattie autoimmuni, la donna ha sperimentato un tumore maligno della vescica urinaria durante la sesta decade della sua vita. Il referto patologico ha dimostrato un carcinoma a cellule transizionali e la paziente è stata sottoposta a cicli di chemioterapia intravescicale. I dati sono stati raccolti dai clinici e i patologi hanno riportato le cartelle cliniche, comprese le procedure chirurgiche e i risultati. I comitati etici della ricerca umana all’ospedale generale Venizeleio di Heraklion (ECHR no.46/6686) (Heraklion, Grecia) ha approvato l’intero studio e un consenso informato scritto è stato ottenuto dal paziente.

Il sequenziamento dell’esoma integrale

Il DNA genomico è stato isolato dai leucociti del sangue periferico utilizzando il kit commerciale (PureLink®Genomic DNA mini kit; Invitrogen Life Technologies; Thermo FisherScientific, Inc., Waltham, MA, USA) secondo il protocollo del produttore. Il sequenziamento dell’esoma è stato condotto utilizzando la tecnologia AmpliSeq sulla piattaforma Ion Proton (Thermo Fisher Scientific, Inc.). Dopo l’assemblaggio della sequenza utilizzando il software Torrent, l’annotazione delle varianti è stata eseguita utilizzando ANNOVAR (riferimento hg19; http://annovar.openbioinformatics.org/en/latest/). le varianti sono state determinate utilizzando il protocollo Ion Proton e confermate utilizzando la pipeline Genome Analysis Toolkit.

Risultati

WES ha rilevato i genotipi a rischio di malattia autoimmune

La donna in studio è risultata omozigote per l’allele di rischio ‘T’ del gene PTPN22, che codifica per la proteina tirosina-fosfatasi, non recettore tipo 22 (Tabella II). La proteina codificata dal genePTPN22 contribuisce alla modulazione della selezione negativa delle cellule T nel timo e alla downregulation delle cellule T autoreattive nella periferia (7).

Tabella II. Genotipi associati alla malattia per le comorbilità nella paziente con endometriosi

La paziente in studio era eterozigote per entrambi gli SNPs27434 e rs30187 del gene ERAP1, rispettivamente T/C e A/G. Il gene ERAP1 codifica unaaminopeptidasi del reticolo endoplasmatico coinvolta nella rifinitura del peptide prima della presentazione dell’HLA di classe I ed è stato associato a AS da GWAS (8) come pure a CD (9). Era anche eterozigote (A/G) per l’SNP FUT2 FUT602662. FUT2 codifica per una proteina che è responsabile della secrezione degli antigeni del gruppo sanguigno ABO nella mucosa. Inoltre, il genotipo eterozigote A/G di rs602662SNP è stato precedentemente associato a SLE, CD e AS (9,10) con tutte e tre le malattie che appaiono nella donna in esame.

Inoltre, i risultati WES hanno mostrato che questa donna era eterozigote per rs10781499 e rs4077515 SNP di CARD9 così come rs3197999 SNP del gene MST1, che sono stati associati conCD (9-11). Il dominio di reclutamento della caspasi (CARD) 9 è un’importante proteina adattatrice che è ampiamente espressa in vari tessuti tra cui fegato, milza, midollo osseo, cervello, polmone e sangue periferico ed è strettamente associata alle risposte immunitarie e infiammatorie (12). MST1 è il gene di base per la regolazione dell’apoptosi cellulare nella famiglia delle proteine Mammalian ste20-like protein kinase (MST) (13).

L’interleuchina 16 (IL16), conosciuta anche come fattore chemioattrattivo dei linfociti, è una citochina proinfiammatoria che svolge un ruolo decisivo in varie risposte immunitarie e infiammatorie, mentre è stata anche indicata come un fattore causale per l’endometriosi e il LES (14), probabilmente causando l’espressione aberrante di IL16. La donna sotto studio è risultata eterozigote (G/T) per questo SNP e, curiosamente, il genotipo G/T di questo SNP è stato precedentemente associato al LES e alla CAD (15), indicando così che questo polimorfismo può contribuire allo sviluppo di entrambe le malattie in questo caso.

Dati WES per malattie non autoimmuni

Per quanto riguarda il tumore maligno della vescica urinaria identificato nella paziente, è stato trovato eterozigote per il SNPrs10936599 del gene MYNN situato in 3q26.2 (Tabella II), un SNP che è stato confermato da GWAS per essere un gene associato alla malattia e può essere utilizzato per la tematizzazione del rischio ereditario per il cancro della vescica (BC) (16).

La donna in studio è stato diagnosticato con cistite ricorrente all’età di 33 anni. Inoltre, asmamanifestato bronchiale all’età di 62 anni ed è stato trovato per essere omozigoteA/A per l’allele di rischio di rs6967330 del gene CDHR3, codificandocadherin-related family member 3 che è altamente espresso in epitelio delle vie aeree, che è stato associato con un increasedsusceptibility per asma (17).

Apparentemente, numerosi genotipi che portano l’allele minore di SNPs già noti così come nuovi polimorfismi genici (SNPs e indels) sono stati rilevati attraverso l’analisi WES condotta.Tuttavia, questi dati non vengono presentati in dettaglio considerando che qualsiasi speculazione riguardante un’associazione causale dei polimorfismi osservati con la patogenesi della malattia deve essere confermata prima da esperimenti funzionali.

Discussione

In un periodo di 30 anni, 1.000 pazienti con endometriosi da due diverse località geografiche (USA e Grecia) sono state sottoposte a trattamento chirurgico per l’endometriosi dai nostri colleghi. Al meglio delle nostre conoscenze e dopo aver esaminato la letteratura, la donna in esame nel presente studio rappresenta il primo caso riportato di endometriosi familiare associata a 13 malattie non ginecologiche. Così, la donna ha acquisito varie condizioni non ginecologiche tra cui malattie cardiovascolari, malattie autoimmuni e cancro non ginecologico. I nostri risultati complessivi suggeriscono che le donne con grave endometriosi familiare sembrano avere un rischio maggiore di sviluppare altri disturbi cronici. È interessante notare che ci sono diversi rapporti epidemiologici riguardanti l’associazione dell’endometriosi con gravi malattie croniche. Abbiamo precedentemente confermato una correlazione tra l’endometriosi e l’asma, in un gruppo di 55 ragazze adolescenti (18), così come con varie malattie autoimmuni, come l’artrite reumatoide, l’ipotiroidismo, il LES e la SM (19).Finora, l’endometriosi confermata per via laparoscopica è stata significativamente associata al successivo LES, ma non è ancora chiaro se l’endometriosi stessa, l’isterectomia o altri fattori non identificati siano legati all’aumento del rischio di LES.

In particolare, per questa donna non è stata riportata alcuna storia di fumo o consumo di alcol. Considerando che l’alcol e il fumo influenzano lo sviluppo di molte malattie evidenti in questo paziente cioè, asma bronchiale, BC, malattie cardiovascolari, si può presumere che il background genetico piuttosto che i fattori ambientaliallife-style è di contributo maggiore in questo caso, cosìadding più peso al contributo genetico. Vale la pena notinggiven che c’è una correlazione positiva tra endometriosi e cistite interstiziale (IC) e tra IC e BC. Un’ipotesi che può spiegare gran parte del profilo del paziente, suggerisce che l’endometriosi, IC, CD e problemi delle vie aeree (asma bronchiale) sono legati alla perdita di integrità della barriera epiteliale/mesoteliale (20) e, quindi, l’infiammazione potrebbe essere considerata come una naturale risposta immunologica a questa sensibilità. Un’alterazione immunologica simile si verifica nell’endometriosi, aumentando così il numero e la citotossicità dei macrofagi e portando a varie anomalie nella funzione e nelle concentrazioni dei linfociti B e T (21). L’endometriosi è stata ampiamente caratterizzata come una malattia infiammatoria, mostrando una significativa regolazione del sistema immunitario nel sito della lesione e nella cavità uterina delle donne con endometriosi. Pertanto, c’è una crescente evidenza che le donne che sperimentano una malattia autoimmune hanno maggiori probabilità di avere ulteriori problemi autoimmuni, probabilmente a causa dei sottostanti percorsi patogenetici condivisi. Sebbene si stiano accumulando prove che fattori genetici comuni possano predisporre a malattie autoimmuni multiple, non ci sono prove dirette a sostegno di una chiara causalità che implichi fattori genetici o ambientali comuni. Le malattie autoimmuni sviluppate nella donna in discussione colpiscono prevalentemente donne di mezza età (35-45 anni).

Per quanto riguarda le complicazioni oculari, il foro maculare idiopatico compare solitamente dopo i 65 anni di età, con 2/3 dei pazienti donne ed è solitamente unilaterale.Per quanto riguarda la formazione della cataratta, è noto che è per lo più legata all’età avanzata, anche se esistono altre cause come il trauma oculare e la chirurgia oculare, le radiazioni, il diabete e l’uso prolungato di steroidi, nonché la predisposizione ambientale e genetica (22).

In conclusione, considerando che l’avvento delle tecnologie di sequenziamento ad alto rendimento ha notevolmente ampliato la conoscenza delle anomalie genetiche a livello di genoma, l’analisi dei dati WES supporta la nozione che l’endometriosi e varie malattie autoimmuni condividono possibili caratteristiche genetiche e patofisiologiche comuni. Il notevole numero di comorbilità osservate rafforza la necessità di ulteriori studi, dato che l’alto numero di comorbilità solleva la questione di un meccanismo molecolare/genetico patogenetico condiviso. Se gli studi futuri confermeranno le relazioni tra l’endometriosi e le malattie croniche e/o identificheranno ulteriori fattori di rischio che predispongono le pazienti con endometriosi a sviluppare molte malattie non ginecologiche, i nuovi risultati avranno importanti implicazioni nella gestione e nella cura delle donne con endometriosi, consentendo ai medici di prendere decisioni riguardo agli approcci terapeutici pertinenti.

Riconoscimenti

Vorremmo ringraziare tutti i medici per aver fornito i dati e i referti patologici utilizzati in questo studio.

Finanziamento

Finanziamento Juneau Biosciences ha fornito il finanziamento per questoquencing.

Disponibilità di dati e materiali

Tutti i dati relativi allo studio sono disponibili nel manoscritto.

Contributi degli autori

CM, MM, IM, DAS e GNG hanno progettato lo studio e redatto il manoscritto. AT, RC, GM, GNG e MIZ hanno ricercato la letteratura. GM, AT, IM, CM e MM hanno ottenuto i dati clinici. HMA, RC, KW e MIZ hanno eseguito gli esperimenti. CM, RC, MIZ, DAS, GNG e IM hanno analizzato e interpretato i dati. GM, KW, HMA, MM, AT, MIZ, IM e hanno rivisto criticamente il manoscritto.

Approvazione etica e consenso a partecipare

I comitati etici della ricerca umana all’ospedale generale Venizeleio di Heraklion (ECHR no.46/6686)(Heraklion, Grecia) ha approvato lo studio nel suo complesso e il consenso informato scritto è stato ottenuto dal paziente.

Il consenso del paziente per la pubblicazione

Non applicabile.

Interessi concorrenti

HMA, RC e KW sono impiegati da Juneau Biosciences, che ha fornito il supporto salariale per lo studio. Demetrios A. Spandidosis l’Editor-in-Chief per la rivista, ma non ha avuto alcun coinvolgimento personale nel processo di revisione, o qualsiasi influenza in termini diadjudicating sulla decisione finale, per questo articolo.