Molecular MedicineReports

Introduction

Endometrioza jest enigmatycznym schorzeniem o nieznanej etiologii i słabo poznanej patogenezie. Definiuje się ją poprzez obecność tkanki endometrialnej poza jamą macicy, a kobiety z endometriozą stanowią grupę wysokiego ryzyka dla dużej kategorii schorzeń przewlekłych(1). Rodzinne występowanie endometriozy dodatkowo sugeruje genetyczny udział w tej chorobie, a różne genetyczne loci podatności zostały zidentyfikowane w badaniach case-control oraz w badaniach genomowych (GWAS) (2).

At present, next generation sequencing gives theopportunity to look for less common variants with large effects.Zachęceni naszą ostatnią analizą genetyczną dobrze scharakteryzowanej, trzypokoleniowej greckiej rodziny z siedmioma dotkniętymi endometriozą kobietami z potwierdzoną chirurgicznie endometriozą (6), przeprowadziliśmy sekwencjonowanie całego eksomu (WES), próbując zidentyfikować rzadkie, związane z chorobą warianty egzoniczne. W niniejszej pracy opisujemy unikalny przypadek kobiety z tej rodziny z endometriozą, u której współwystępowało 13 chorób nieginekologicznych, w tym SLE, zesztywniające zapalenie stawów kręgosłupa(AS), stwardnienie rozsiane, astma oskrzelowa, choroba Leśniowskiego-Crohna(CD), uchyłek pęcherza moczowego, osteoporozę, wole wieloguzkowe, chorobę sercowo-naczyniową, chorobę refluksową przełyku, nowotwór złośliwy pęcherza moczowego, przełyk Barretta i zaćmę obustronną, których historia obejmowała również niepłodnych członków cierpiących na endometriozę (tab. I). Zbadaliśmy również potencjalne wyjaśnienia dla genetycznych asocjacji pomiędzy dużą liczbą genów i różnymi chorobami, w oparciu o dane wykryte przez WES.

Tabela I. Podsumowanie chorób ginekologicznych i nieginekologicznych u pacjentki z endometriozą.

Materiały i metody

Uczestnicy

Opisujemy przypadek rodzinny 67-letniej kobiety, która przedstawiła się z wywiadem endometriozy i przeszła chirurgiczną histerektomię w wieku 32 lat, z powodu endometriozy IV stopnia (6). Co ciekawe, jej matka urodziła czworo dzieci z problemami noginekologicznymi (6). Z wywiadu położniczego i lekarskiego wynika, że urodziła ona troje potomstwa płci żeńskiej, a ponadto przeszła cztery operacje z powodu endometriozy (tab. I). U wszystkich trzech córek rozpoznano endometriozę operacyjnie (laparotomia lub laparoskopia), a chorobę potwierdzono histologicznie na podstawie biopsji. Ponadto wnuczki zachorowały na endometriozę.

Wiek pacjentek, choroby ginekologiczne i główne choroby nieginekologiczne przedstawiono w tabeli I. Osteoporoza, nawracające zapalenie pęcherza moczowego i uchyłek pęcherza moczowego były widoczne po całkowitej histerektomii z obustronną ooforektomią. W wieku 45 lat pacjentka zachorowała na anemię wieloguzkową. Dwa lata później u pacjentki wystąpił pierwszy epizod choroby sercowo-naczyniowej. W wieku 50 lat rozpoznano SLE, a w ciągu następnych 12 lat potwierdzono cztery kolejne choroby autoimmunologiczne: ZZSK, SM, astmę oskrzelową i ChLC. Poza wymienionymi chorobami autoimmunologicznymi w 6. dekadzie życia pacjentka przebyła nowotwór złośliwy pęcherza moczowego. W badaniu patomorfologicznym stwierdzono raka przejściowokomórkowego, a pacjentkę poddano cyklom chemioterapii wewnątrzpęcherzowej. Dane zostały zebrane przez klinicystów, a patolodzy zgłosili rekordy medyczne, w tym procedury chirurgiczne i wyniki. Komisje Etyki Badań Ludzkich przy Szpitalu Ogólnym Venizeleio w Heraklionie (ECHR nr 46/6686) (Heraklion, Grecja) zatwierdziły badanie ogólne, a od pacjenta uzyskano pisemną świadomą zgodę.

Sekwencjonowanie całego eksomu

Genomowe DNA izolowano z leukocytów krwi obwodowej przy użyciu komercyjnego zestawu (PureLink®Genomic DNA mini kit; Invitrogen Life Technologies; Thermo FisherScientific, Inc., Waltham, MA, USA) zgodnie z protokołem producenta. Sekwencjonowanie eksomów przeprowadzono przy użyciu technologii AmpliSeq na platformie Ion Proton (Thermo Fisher Scientific, Inc.).Po złożeniu sekwencji przy użyciu oprogramowania Torrent, przeprowadzono anotację wariantów przy użyciu ANNOVAR (hg19 reference; http://annovar.openbioinformatics.org/en/latest/).Warianty oznaczono przy użyciu protokołu Ion Proton i potwierdzono przy użyciu potoku Genome Analysis Toolkit.

Wyniki

WES wykryte autoimmunologiczne choroby-genotypy ryzyka

U badanej kobiety stwierdzono homozygotyczny allel ryzyka „T” funkcjonalnego, związanego z SLE-, AS- i CD-associatedrs2476601 SNP genu PTPN22, kodującego białkową tyrozynomonofosfatazę niereceptorową typu 22 (Tabela II). Białko kodowane przez gen PTPN22 przyczynia się do modulacji negatywnej selekcji limfocytów T w grasicy oraz downregulacji autoreaktywnych limfocytów T na obwodzie (7).

Tabela II. Disease-associated genotypes forco-morbidities in the patient with endometriosis

Badana pacjentka była heterozygotyczna dla bothrs27434 i rs30187 SNPs genu ERAP1, odpowiednio T/C i A/G. Gen ERAP1 koduje endoplazmatyczną retikulumaminopeptydazę zaangażowaną w przycinanie peptydów przed prezentacją HLA klasy I i został powiązany z ZZSK za pomocą GWAS (8), jak również z CD (9). Była również heterozygotyczna (A/G) dlars602662 FUT2 SNP. FUT2 koduje białko, które jest odpowiedzialne za wydzielanie antygenów grupowych układu krwiotwórczego ABO w błonie śluzowej. Co ważne, heterozygotyczny genotyp A/G rs602662SNP był wcześniej związany z SLE, CD i AS (9,10), przy czym wszystkie trzy choroby występowały u badanej kobiety.

Co więcej, wyniki WES wykazały, że kobieta ta była heterozygotyczna dla rs10781499 i rs4077515 SNPs genu CARD9, jak równieżrs3197999 SNP genu MST1, które były związane zCD (9-11). Caspase recruitment domain(CARD) 9 jest ważnym białkiem adaptorowym, które jest szerokoekspresyjne w różnych tkankach, w tym wątrobie, śledzionie, szpiku kostnym, mózgu, płucach i krwi obwodowej i jest ściśle związane z reakcjami immunologicznymi i zapalnymi (12). MST1 jest podstawowym genem regulującym apoptozę komórek w rodzinie białek Mammalian ste20-like protein kinase(MST) (13).

Dane WES dla chorób nieautoimmunologicznych

W odniesieniu do rozpoznanego u pacjentki nowotworu złośliwego pęcherza moczowego stwierdzono, że jest ona heterozygotą dlars10936599 SNP genu MYNN zlokalizowanego w 3q26.2 (tab. II), SNP, który został potwierdzony przez GWAS jako gen związany z chorobą i może być wykorzystany do oceny dziedzicznego ryzyka zachorowania na raka pęcherza moczowego (BC) (16).

U badanej kobiety w wieku 33 lat rozpoznano nawracające zapalenie pęcherza moczowego. Ponadto w wieku 62 lat ujawniła się u niej astma oskrzelowa i stwierdzono homozygotyczność A/A dla allelu ryzyka rs6967330 genu CDHR3, kodującego członka rodziny Cadherin-related family member 3, który wykazuje wysoką ekspresję w nabłonku dróg oddechowych, co wiąże się ze zwiększoną podatnością na astmę (17).

Podobno w przeprowadzonej analizie WES wykryto liczne genotypy niosące minorallele znanych już SNPs, jak również nowe polimorfizmy genów (SNPs i indele).Dane te nie zostały jednak szczegółowo przedstawione, gdyż wszelkie spekulacje dotyczące przyczynowego związku obserwowanych polimorfizmów z patogenezą choroby muszą być potwierdzone najpierw eksperymentami funkcjonalnymi.

Dyskusja

W ciągu 30 lat 1000 pacjentek z endometriozą z dwóch różnych lokalizacji geograficznych (USA i Grecja) zostało poddanych leczeniu chirurgicznemu endometriozy przez naszych kolegów. Według naszej najlepszej wiedzy i po zapoznaniu się z literaturą, kobieta badana w niniejszej pracy jest pierwszym opisanym przypadkiem rodzinnego występowania endometriozy związanej z 13 chorobami nieginekologicznymi. Tak więc, kobieta nabyła różne schorzenia nieginekologiczne, w tym choroby układu sercowo-naczyniowego, choroby autoimmunologiczne i nowotwory nieginekologiczne. Nasze ogólne wyniki sugerują, że kobiety z ciężką rodzinną endometriozą wydają się mieć wyższe ryzyko rozwoju innych przewlekłych schorzeń. Co ciekawe, istnieje kilka doniesień epidemiologicznych dotyczących związku endometriozy z poważnymi chorobami przewlekłymi. Wcześniej potwierdzono związek endometriozy z astmą w grupie 55 dorastających dziewcząt (18), a także z różnymi chorobami autoimmunologicznymi, takimi jak reumatoidalne zapalenie stawów, niedoczynność tarczycy, SLE i SM (19).Dotychczas potwierdzona laparoskopowo endometrioza była istotnie związana z późniejszym wystąpieniem SLE, ale pozostaje niejasne, czy sama endometrioza, histerektomia lub inne niezidentyfikowane czynniki są związane ze zwiększonym ryzykiem SLE.

Na uwagę zasługuje fakt, że w przypadku tej kobiety nie odnotowano palenia tytoniu ani spożywania alkoholu. Biorąc pod uwagę, że alkohol i palenie tytoniu wpływają na rozwój wielu chorób widocznych u tej pacjentki, tj. astmy oskrzelowej, p.z.p., chorób układu krążenia, można przyjąć, że w tym przypadku większy udział ma podłoże genetyczne niż środowiskowe czynniki stylu życia, co zwiększa znaczenie czynnika genetycznego. Warto zwrócić uwagę na dodatnią korelację między endometriozą a śródmiąższowym zapaleniem pęcherza moczowego (IC) oraz między IC a BC. Hipoteza, która może wyjaśnić znaczną część profilu pacjentki, sugeruje, że endometrioza, IC, CD i problemy z drogami oddechowymi (astma oskrzelowa) są związane z utratą integralności bariery nabłonkowo-śródbłonkowej(20) i dlatego zapalenie może być uważane za naturalną odpowiedź immunologiczną na tę wrażliwość.

Choroby autoimmunologiczne są złożonymi chorobami charakteryzującymi się utratą autotolerancji, co powoduje zniszczenie tkanek na drodze immunologicznej. Podobne zmiany immunologiczne występują w endometriozie, zwiększając liczbę i cytotoksyczność makrofagów oraz prowadząc do różnych nieprawidłowości w funkcji i stężeniu limfocytów B i T (21). Endometrioza została szeroko scharakteryzowana jako choroba zapalna, wykazując znaczącą regulację układu immunologicznego w miejscu uszkodzenia, jak również w jamie macicy kobiet z endometriozą. Tak więc, istnieje coraz więcej dowodów na to, że kobiety, które doświadczają jednej choroby autoimmunologicznej są bardziej prawdopodobne, że będą miały dodatkowe problemy autoimmunologiczne, prawdopodobnie ze względu naounderlying shared pathogenic pathways. Mimo gromadzenia się dowodów na to, że wspólne czynniki genetyczne mogą predysponować do wystąpienia wielu chorób autoimmunizacyjnych, nie ma bezpośrednich dowodów na poparcie wyraźnej przyczynowości wspólnych czynników genetycznych lub środowiskowych. Choroby autoimmunizacyjne, które rozwinęły się u omawianej kobiety, dotyczą głównie kobiet w średnim wieku (35-45 lat).

Jeśli chodzi o powikłania oczne, idiopatyczny otwór w plamce żółtej pojawia się zwykle po 65. roku życia, przy czym 2/3 pacjentów stanowią kobiety i jest on zwykle jednostronny.Jeśli chodzi o powstawanie zaćmy, to wiadomo, że jest ona związana głównie z podeszłym wiekiem, choć istnieją też inne przyczyny, takie jak uraz oka i operacje okulistyczne, promieniowanie, cukrzyca i długotrwałe stosowanie steroidów, a także predyspozycje środowiskowe i genetyczne (22).

W podsumowaniu, biorąc pod uwagę, że pojawienie się technologii sekwencjonowania o dużej wydajności znacznie poszerzyło wiedzę na temat nieprawidłowości genomu, analiza danych WES wspiera koncepcję, że endometrioza i różne choroby autoimmunologiczne dzielą możliwe wspólne cechy genetyczne i patofizjologiczne. Zaobserwowana znaczna liczba chorób współistniejących wzmacnia konieczność dalszych badań, ponieważ wysoka liczba chorób współistniejących nasuwa pytanie o wspólny molekularny/genetyczny mechanizm patogenetyczny. Jeśli przyszłe badania potwierdzą związek endometriozy z chorobami przewlekłymi i/lub zidentyfikują czynniki ryzyka predysponujące pacjentki z endometriozą do rozwoju wielu chorób innych niż ginekologiczne, nowe wyniki badań będą miały istotne implikacje w postępowaniu i opiece nad kobietami z endometriozą, pozwalając lekarzom na podejmowanie decyzji dotyczących odpowiedniego podejścia terapeutycznego.

Podziękowania

Chcielibyśmy podziękować wszystkim lekarzom za dostarczenie danych i raportów patologicznych wykorzystanych w tym badaniu.

Fundacje

Fundacje Firma Juneau Biosciences zapewniła finansowanie tych badań.

Dostępność danych i materiałów

Wszystkie dane związane z badaniem są dostępne w manuskrypcie.

Wkład autorów

CM, MM, IM, DAS i GNG zaprojektowali badanie i sporządzili manuskrypt. AT, RC, GM, GNG i MIZ przeszukali literaturę. GM, AT, IM, CM i MM zgromadzili dane kliniczne. HMA, RC, KW i MIZ przeprowadzili eksperymenty. CM, RC, MIZ, DAS, GNG i IM przeanalizowali i zinterpretowali dane. GM, KW, HMA, MM, AT, MIZ, IM andcritically revised the manuscript.

Ethics approval and consent toparticipate

The Ethics Committees of the Human Research atVenizeleio General Hospital of Heraklion (ECHR no.46/6686)(Heraklion, Grecja) zatwierdziły całe badanie, a od pacjenta uzyskano pisemną świadomą zgodę.

Zgoda pacjenta na publikację

Nie dotyczy.

Konkurencyjne interesy

HMA, RC i KW są zatrudnieni przez Juneau Biosciences, który zapewnił wsparcie płacowe dla tego badania. Demetrios A. Spandidosis jest redaktorem naczelnym czasopisma, ale nie miał osobistego udziału w procesie recenzowania ani żadnego wpływu na ostateczną decyzję w sprawie tego artykułu.

.