Molecular MedicineReports

Introduction

Endometriose is een raadselachtige aandoening met een onbekende etiologie en een slecht begrepen pathogenese. Het wordt gedefinieerd door de aanwezigheid van endometriumweefsel buiten de baarmoederholte en vrouwen met endometriose vormen een risicogroep voor een grote categorie van chronische aandoeningen(1). Familiaire associatie van endometriose suggereert bovendien een genetische bijdrage aan de ziekte en verschillende genetische vatbaarheidsloci zijn geïdentificeerd door middel van case-control studies en genoomwijde associatiestudies (GWAS) (2).

Vindingen in verband met de co-morbiditeit van gynaecologische en nietgynaecologische ziekten met endometriose zijn tot dusverre gepubliceerd (3). In dit kader zijn diverse associaties tussen endometriose en andere ziekten onderzocht, waaronder auto-immuun- en endocriene aandoeningen, hart- en vaatziekten, goedaardige gynaecologische aandoeningen en verschillende soorten maligniteiten (3). Dit laatste is te verwachten gezien het feit dat endometriose een aantal karakteristieken deelt met maligne tumoren, zoals invasie van lokale en verre organen, abnormale weefselgroei, disfunctie van doelorganen, en genetische schade.Bovendien benadrukten eerdere case-reports studies over co-morbiditeit van endometriose met verschillende auto-immuunziekten, waaronder auto-immuun alopecia universalis, auto-immuun thyroiditis, multiple sclerose (MS), en auto-immuun progesteron dermatitis(4). Bovendien werden gelijkenissen tussen systemische lupus erythematosus (SLE) en endometriose ontdekt bij een vergelijkende evaluatie van klinische en humorale immunologische afwijkingen (5).

Op dit moment geeft next generation sequencing de mogelijkheid om te zoeken naar minder voorkomende varianten met grote effecten.Naar aanleiding van onze recente genetische analyse van een goed gekarakteriseerde, Griekse familie van drie generaties met zeven getroffen vrouwen met chirurgisch bevestigde endometriose (6), hebben wij een volledige exoomsequencing (WES) uitgevoerd in een poging om zeldzame, ziekte-geassocieerde exonische varianten te identificeren. In de huidige studie rapporteren wij een uniek geval van een vrouw uit deze familie met endometriose, die een co-morbiditeit van 13 niet gynaecologische ziekten manifesteerde, waaronder SLE, ankylosing spondylitis (AS), MS, bronchiale astma, ziekte van Crohn (CD), urinair blaasiverticulum, osteoporose, multinodulaire struma, cardiovasculaire ziekte, gastro-oesofageale refluxziekte, kwaadaardige tumor van de urineblaas, Barrett’s slokdarm en bilateraal cataract, waarvan de voorgeschiedenis ook onvruchtbare leden met endometriose omvatte (Tabel I). We onderzochten ook de mogelijke verklaringen voor de genetische associaties tussen een groot aantal genen en verschillende ziekten, gebaseerd op de door WES ontdekte gegevens.

Tabel I. Samenvatting van gynaecologische en niet-gynaecologische ziekten bij een patiënt met endometriose.

Materialen en methoden

Deelnemers

Wij beschrijven het geval van een 67-jarige vrouw uit de familie, die zich presenteerde met een voorgeschiedenis van endometriose en op 32-jarige leeftijd een chirurgische hysterectomie onderging als gevolg van stadium IV endometriose (6). Van belang is dat haar moeder vier kinderen had gebaard die nogynaecologische problemen hadden (6).Volgens haar verloskundige en medische geschiedenis beviel zij van drie vrouwelijke nakomelingen en onderging zij bovendien vier operaties voor endometriose (tabel I). Bij alle drie de dochters werd endometriose chirurgisch (laparotomie of laparoscopie) vastgesteld, en de ziekte werd histologisch bevestigd aan de hand van biopten. Bovendien kregen haar kleindochters endometriose.

De leeftijd, gynaecologische en belangrijke niet-gynaecologische chronische ziekten zijn weergegeven in tabel I. Osteoporose, recidiverende cystitis en urinair blaasiverticulum waren duidelijk na totale hysterectomie met bilateralsalpingo oophorectomie. Op de leeftijd van 45 jaar kreeg zij multinodulargoiter. Twee jaar later kreeg de patiënte een eerste episode van hart- en vaatziekten. Op 50-jarige leeftijd werd de diagnose SLE gesteld en in de daaropvolgende 12 jaar werden nog vier auto-immuunziekten bevestigd, namelijk AS, MS, bronchiale astma en CD. Naast de voornoemde auto-immuunziekten werd bij de vrouw in het zesde decennium van haar leven een maligne tumor van de urineblaas vastgesteld. Het pathologisch rapport toonde transitional cell carcinoma aan en de patiënte onderging intrabladder chemotherapie cycli. De gegevens werden verzameld door de clinici en de pathologen rapporteerden de medische dossiers, met inbegrip van de chirurgische procedures en bevindingen. De ethische commissies voor menselijk onderzoek van het algemeen ziekenhuis van Venizeleio in Heraklion (ECHR nr. 46/6686) (Heraklion, Griekenland) keurden de studie in zijn geheel goed en er werd schriftelijke geïnformeerde toestemming van de patiënt verkregen.

Geheel exoomsequencing

Genomisch DNA werd geïsoleerd uit perifere bloedleukocyten met behulp van de commerciële kit (PureLink®Genomic DNA mini kit; Invitrogen Life Technologies; Thermo FisherScientific, Inc., Waltham, MA, VS) volgens het protocol van de fabrikant. Exoomsequencing werd uitgevoerd met behulp van de AmpliSeq-technologie op het Ion Proton-platform (Thermo Fisher Scientific, Inc.). Na sequentieassemblage met Torrent-software werd variantannotatie uitgevoerd met ANNOVAR (hg19 referentie; http://annovar.openbioinformatics.org/en/latest/). Varianten werden bepaald met behulp van het Ion Proton-protocol en bevestigd met behulp van de Genome Analysis Toolkit-pijplijn.

Resultaten

WES ontdekte auto-immuunziekte-risicogenotypes

De vrouw in kwestie bleek homozygoot te zijn voor het risico-allel ‘T’ van de functionele, SLE-, AS- en CD-geassocieerders2476601 SNP van het PTPN22-gen, dat codeert voor proteïne tyrosine-fosfatase, niet-receptor type 22 (tabel II). Het doorPTPN22 gen gecodeerde eiwit draagt bij tot de modulatie van negatieve T-celselectie in de thymus en de downregulatie van autoreactieve T-cellen in de periferie (7).

Tabel II. Gedragsgeassocieerde genotypen voor co-morbiditeiten bij de patiënte met endometriose

De patiënte in kwestie was heterozygoot voor bothrs27434 en rs30187 SNPs van het ERAP1-gen, respectievelijk T/C en A/G. Het ERAP1-gen codeert voor een endoplasmatisch reticulumaminopeptidase dat betrokken is bij het opmaken van peptiden vóór HLA klasse I-presentatie en is door GWAS (8) in verband gebracht met AS en met CD (9). Zij was ook heterozygoot (A/G) voorrs602662 FUT2 SNP. FUT2 codeert voor een eiwit dat verantwoordelijk is voor de afscheiding van de ABO histo-bloedgroep antigenen in de mucosa. Belangrijk is dat het heterozygote genotype A/G van rs602662SNP eerder in verband is gebracht met SLE, CD en AS (9,10), waarbij alle drie de ziekten bij de onderzochte vrouw voorkwamen.

Verder bleek uit de WES-resultaten dat deze vrouw washeterozygoot voor rs10781499 en rs4077515 SNPs van CARD9, evenalsrs3197999 SNP van het MST1-gen, die in verband zijn gebracht metCD (9-11). Caspase recruitment domain (CARD) 9 is een belangrijk adaptereiwit dat op grote schaal wordt geëxpresseerd in verschillende weefsels, waaronder lever, milt, beenmerg, hersenen, longen en perifeer bloed, en dat nauw verbonden is met immuun- en ontstekingsreacties (12). MST1 is het basisgen voor de regulering van celapoptose in de Mammalian ste20-like protein kinase (MST) eiwitfamilie (13).

Interleukine 16 (IL16), ook bekend als alymfocyten chemoattractant factor, is een pro-inflammatoire cytokine die een beslissende rol speelt in diverse immuun- en ontstekingsreacties, terwijl het ook een oorzakelijke factor voor endometriose en SLE wordt genoemd (14), waarschijnlijk doordat het resulteert in de afwijkende expressie van IL16. De vrouw in kwestie bleek heterozygoot (G/T) te zijn voor deze SNP en, interessant genoeg, is het G/T genotype van deze SNP eerder in verband gebracht met zowel SLE als CAD (15), hetgeen erop wijst dat dit polymorfisme in dit geval kan bijdragen aan de ontwikkeling van beide ziekten.

WES-gegevens voor niet-autoimmuunziekten

Wat betreft de kwaadaardige tumor van de urineblaas die bij patiënte was vastgesteld, bleek dat zij heterozygoot was voorrs10936599 SNP van het MYNN-gen gelegen in 3q26.2 (Tabel II), een SNP waarvan door GWAS is bevestigd dat het een ziekte-geassocieerd gen is en kan worden gebruikt voor de thematisering van het erfelijke risico voor blaaskanker (BC) (16).

Bij de onderzochte vrouw werd op 33-jarige leeftijd recidiverende blaasontsteking gediagnosticeerd. Bovendien werd bronchiaal asthmamanifest op de leeftijd van 62 jaar en bleek homozygootA/A te zijn voor het risico-allel van rs6967330 van het CDHR3-gen, dat codeert voor cadherine-gerelateerd familielid 3 dat sterk tot expressie komt in het luchtwegepitheel, wat in verband is gebracht met een verhoogde gevoeligheid voor astma (17).

Op grond van de uitgevoerde WES-analyse werden talrijke genotypen ontdekt die de minorallele van reeds bekende SNP’s dragen, alsmede nieuwe genpolymorfismen (SNP’s en indels).Deze gegevens worden echter niet in detail gepresenteerd omdat elke speculatie betreffende een oorzakelijk verband van de waargenomen polymorfismen met de pathogenese van de ziekte eerst moet worden bevestigd door functionele experimenten.

Discussie

Over een periode van 30 jaar ondergingen 1.000 patiënten met endometriose uit twee verschillende geografische locaties (VS en Griekenland) een chirurgische behandeling voor endometriose door onze collega’s. Voor zover wij weten en na bestudering van de literatuur, is de vrouw die in deze studie wordt onderzocht het eerste geval van familiaire endometriose geassocieerd met 13 niet gynaecologische ziekten. Zo kreeg de vrouw verschillende niet gynaecologische aandoeningen waaronder hart- en vaatziekten, auto-immuunziekten en niet gynaecologische kanker. Onze algemene bevindingen suggereren dat vrouwen met ernstige endometriose in de familie een hoger risico lijken te hebben op het ontwikkelen van andere chronische aandoeningen. Interessant is dat er verschillende epidemiologische rapporten bestaan over de associatie van endometriose met ernstige chronische ziekten. Wij bevestigden eerder een verband tussen endometriose en astma, in een groep van 55 adolescente meisjes (18), en ook met verschillende auto-immuunziekten, zoals reumatoïde artritis, hypothyreoïdie, SLE en MS (19).Tot dusver is laparoscopisch-bevestigde endometriose significant geassocieerd met latere SLE, maar het blijft onduidelijk of endometriose zelf, hysterectomie of andere niet geïdentificeerde factoren verband houden met het verhoogde risico op SLE.

Bij deze vrouw werd geen voorgeschiedenis van roken of alcoholconsumptie gerapporteerd. Gezien het feit dat alcohol en roken van invloed zijn op de ontwikkeling van vele ziekten die bij deze patiënte duidelijk aanwezig zijn, nl. bronchiale astma, BC, hart- en vaatziekten, kan worden aangenomen dat de genetische achtergrond en niet de omgevingsfactoren in dit geval een grotere rol spelen, waardoor de genetische bijdrage meer gewicht krijgt. Het is vermeldenswaard dat er een positieve correlatie bestaat tussen endometriose en interstitiële cystitis (IC) en tussen IC en BC. Een hypothese die een groot deel van het profiel van de patiënt kan verklaren, suggereert dat endometriose, IC, CD en luchtwegproblemen (bronchiale astma) samenhangen met een verlies van integriteit van de epitheliale/mesotheliale barrière(20) en dat ontsteking bijgevolg kan worden beschouwd als een natuurlijke immunologische reactie op deze gevoeligheid.

Autoimmuunziekten zijn complexe ziekten die worden gekenmerkt door verlies van zelftolerantie, waardoor immuun-gemedieerde weefselvernietiging optreedt. Een soortgelijke immunologische verandering treedt op bij endometriose, waardoor het aantal en de cytotoxiciteit van macrofagen toeneemt en verschillende afwijkingen in de functie en de concentraties van B- en T-lymfocyten ontstaan (21). Endometriose is algemeen gekarakteriseerd als een ontstekingsziekte, waarbij een aanzienlijke ontregeling van het immuunsysteem op de plaats van het letsel en in de baarmoederholte van vrouwen met endometriose is aangetoond. Er zijn dus steeds meer aanwijzingen dat vrouwen die aan één auto-immuunziekte lijden, meer kans hebben op bijkomende auto-immuunproblemen, waarschijnlijk als gevolg van gemeenschappelijke pathogene routes. Hoewel er steeds meer aanwijzingen zijn dat gemeenschappelijke genetische factoren kunnen predisponeren voor meerdere auto-immuunziekten, zijn er geen directe bewijzen voor een duidelijke causaliteit van gemeenschappelijke genetische of omgevingsfactoren. De auto-immuunziekten die bij de vrouw in kwestie zijn ontwikkeld, treffen overwegend vrouwen van middelbare leeftijd (35-45 jaar).

Wat de oculaire complicaties betreft, verschijnt idiopathisch maculair gaatje meestal na de leeftijd van 65 jaar, waarbij 2/3 van de patiënten vrouwen zijn en meestal unilateraal is.Wat betreft cataractvorming, is bekend dat deze meestal gerelateerd is aan hogere leeftijd, hoewel er andere oorzaken bestaan zoals oculair trauma en oogchirurgie, bestraling, diabetes en langdurig gebruik van steroïden, alsmede omgevings- en genetische predispositie (22).

In aanmerking genomen dat de komst van high-throughput sequencing technologieën de kennis van genoom-brede genafwijkingen aanzienlijk heeft uitgebreid, ondersteunt de WES data-analyse het idee dat endometriose en verschillende auto-immuunziekten mogelijk gemeenschappelijke genetische en pathofysiologische kenmerken delen. Het opmerkelijke aantal waargenomen co-morbiditeiten versterkt de noodzaak van verdere studies, aangezien het grote aantal co-morbiditeiten de vraag doet rijzen of er sprake is van een gemeenschappelijk moleculair/genetisch pathogeen mechanisme. Indien toekomstige studies verbanden bevestigen tussen endometriose en chronische ziekten en/of meer risicofactoren identificeren die endometriosepatiënten predisponeren voor het ontwikkelen van vele niet gynaecologische ziekten, zullen de nieuwe bevindingen belangrijke implicaties hebben voor het beheer en de verzorging van vrouwen met endometriose door artsen in staat te stellen beslissingen te nemen over relevantetherapeutische benaderingen.

Acknowledgements

We willen graag alle artsen bedanken voor het leveren van de gegevens en pathologie rapporten gebruikt in deze studie.

Funding

Funding Juneau Biosciences verstrekte financiering voor deze quencing.

Beschikbaarheid van gegevens en materialen

Alle gegevens met betrekking tot de studie zijn beschikbaar in het manuscript.

Bijdragen van de auteurs

CM, MM, IM, DAS en GNG ontwierpen de studie en stelden het manuscript op. AT, RC, GM, GNG en MIZ zochten in de literatuur. GM, AT, IM, CM en MM verkregen de klinische gegevens. HMA,RC, KW en MIZ voerden de experimenten uit. CM, RC, MIZ, DAS, GNG en IM analyseerden en interpreteerden de gegevens. GM, KW, HMA, MM, AT, MIZ, IM en kritisch herzien van het manuscript.

Ethische goedkeuring en toestemming voor deelname

De ethische commissies van het Human Research at Venizeleio General Hospital van Heraklion (ECHR no.46/6686)(Heraklion, Griekenland) keurden de studie in zijn geheel goed en er werd schriftelijke geïnformeerde toestemming van de patiënt verkregen.

Toestemming van de patiënt voor publicatie

Niet van toepassing.

Belangenverstrengeling

HMA, RC en KW zijn in dienst van Juneau Biosciences, dat salarissteun voor de studie heeft gegeven. Demetrios A. Spandidosis is hoofdredacteur van het tijdschrift, maar had geen persoonlijke betrokkenheid bij het beoordelingsproces of invloed op de uiteindelijke beslissing over dit artikel.