Molecular MedicineReports

Introduktion

Endometrios är ett gåtfullt tillstånd med okänd etiologi och dåligt förstådd patogenes. Det definieras av förekomsten av endometrialvävnad utanför livmoderhålan och kvinnor med endometrios utgör en högriskpopulation för en stor kategori av kroniska tillstånd(1). Familjeband med endometrios tyder dessutom på ett genetiskt bidrag till sjukdomen och olika genetiska känslighetsställen har identifierats genom fall-kontrollstudier och genom genome-wide-association-studier (GWAS) (2).

Fynd som gäller samsjuklighet mellan gynekologiska och icke-gynekologiska sjukdomar och endometrios har hittills publicerats (3).Inom denna ram har olika samband mellan endometrios och andra sjukdomar undersökts, bland annat autoimmuna och endokrina sjukdomar, kardiovaskulära sjukdomar, godartade gynekologiska tillstånd och olika typer av malignitet (3). Det sistnämnda är förväntat med tanke på att endometrios delar vissa egenskaper med maligna tumörer, t.ex. invasion av lokala och avlägsna organ, onormal vävnadstillväxt, dysfunktion i målorganen och genetiska skador.Dessutom har tidigare studier av fallrapporter betonat endometriosens samsjuklighet med olika autoimmuna sjukdomar, inklusive autoimmun alopecia universalis, autoimmun tyreoidit, multipel skleros (MS) och autoimmun progesterondermatit (4). Dessutom upptäcktes likheter mellan systemisk lupus erythematosus (SLE) och endometrios vid en jämförande utvärdering av kliniska och humoralimmunologiska avvikelser (5).

För närvarande ger nästa generations sekvensering möjlighet att leta efter mindre vanliga varianter med stora effekter.Med anledning av vår senaste genetiska analys av en välkaraktäriserad grekisk familj i tre generationer med sju drabbade kvinnor med kirurgiskt bekräftad endometrios (6) utförde vi en hel exomsekvensering (WES) i ett försök att identifiera sällsynta, sjukdomsassocierade exoniska varianter. I denna studie rapporterar vi ett unikt fall av en kvinna i denna familj med endometrios som uppvisar en samsjuklighet med 13 icke-gynekologiska sjukdomar, inklusive SLE, ankyloserande spondylit (AS), MS, astma, Crohns sjukdom (CD), urinblåsedivertikulum, osteoporos, multinodulär struma, kardiovaskulär sjukdom, gastroesofageal refluxsjukdom, malign tumör i urinblåsan, Barretts esofagus och bilateral katarakt, vars historia även omfattade infertila medlemmar som led av endometrios (tabell I). Vi undersökte också de potentiella förklaringarna till de genetiska associationerna mellan ett stort antal gener och olika sjukdomar, baserat på de data som upptäcktes med WES.

Tabell I. Sammanfattning av gynekologiska och icke-gynekologiska sjukdomar hos en patient med endometrios.

Material och metoder

Deltagare

Vi beskriver ett familjärt fall av en 67-årig kvinna, som presenterades med anamnesen av endometriosoch genomgick kirurgisk hysterektomi vid 32 års ålder, på grund avstadie IV endometrios (6). Hennes mor hade fött fyra barn som inte hade några gynekologiska problem (6). enligt hennes obstetriska och medicinska historia födde hon tre kvinnliga barn och genomgick dessutom fyra operationer för endometrios (tabell 1). Alla tre döttrarna diagnostiserades kirurgiskt (laparotomi eller laparoskopi) med endometrios, och sjukdomen bekräftades histologiskt genom biopsier. Dessutom fick hennes barnbarn endometrios.

Ålder, gynekologiska och större icke-gynekologiska kroniska sjukdomar visas i tabell I. Osteoporos, återkommande cystit och urinblåsedivertikulum var uppenbara efter total hysterektomi med bilateralsalpingo ooforektomi. Vid 45 års ålder fick hon multinodulär gikt. Två år senare drabbades patienten för första gången av kardiovaskulär sjukdom. Vid 50 års ålder diagnostiserades SLE, och under de följande 12 åren bekräftades ytterligare fyra autoimmuna sjukdomar, nämligen AS, MS, astma bronkiala och CD. Förutom de ovannämnda autoimmuna sjukdomarna drabbades kvinnan av malignt tumör i urinblåsan under det sjätte decenniet av sitt liv. Den patologiska rapporten visade på övergångscellkarcinom och patienten genomgick cellgiftscykler inom blåsan. Uppgifterna samlades in av klinikerna och patologerna rapporterade de medicinska uppgifterna, inklusive kirurgiska ingrepp och resultat. De etiska kommittéerna för forskning på människor vid Venizeleio General Hospital of Heraklion (ECHR nr 46/6686) (Heraklion, Grekland) godkände den övergripande studien och ett skriftligt informerat samtycke inhämtades från patienten.

Hel exomsekvensering

Genomiskt DNA isolerades från perifera blodleukocyter med hjälp av ett kommersiellt kit (PureLink®Genomic DNA mini kit; Invitrogen Life Technologies; Thermo FisherScientific, Inc., Waltham, MA, USA) i enlighet med tillverkarens protokoll. Exomsekvensering utfördes med AmpliSeqteknik på Ion Proton-plattformen (Thermo Fisher Scientific, Inc.) Efter sekvenssammanställning med hjälp av Torrent-programvaran utfördes variantannotering med ANNOVAR (hg19-referens; http://annovar.openbioinformatics.org/en/latest/).Varianter bestämdes med hjälp av Ion Proton-protokollet och bekräftades med hjälp av Genome Analysis Toolkit-pipelinen.

Resultat

WES upptäckte riskgenotyper för autoimmuna sjukdomar

Kvinnan i studien visade sig vara homozygot för riskallelen ”T” för den funktionella, SLE-, AS- och CD-associeraders2476601 SNP:n i PTPN22-genen, som kodar för proteintyrosinfosfatas, icke-receptortyp 22 (tabell II). Det protein som kodas avPTPN22-genen bidrar till moduleringen av negativ T-cellselektion i thymus och nedreglering av autoreaktiva T-celler i periferin (7).

Tabell II. Sjukdomsassocierade genotyper för samsjuklighet hos patienten med endometrios

Patienten som undersöktes var heterozygot för bothrs27434 och rs30187 SNP:er i ERAP1-genen, T/C respektive A/G. ERAP1-genen kodar för ett endoplasmatiskt retikulumaminopeptidas som är involverat i peptidtrimmning före HLA-klass Ipresentation och har associerats med AS genom GWAS (8) samt CD (9). Hon var också heterozygot (A/G) förrs602662 FUT2 SNP. FUT2 kodar för ett protein som är ansvarigt för utsöndring av ABO histo-blodgruppsantigen i slemhinnan. Det är viktigt att den heterozygota genotypen A/G av rs602662SNP tidigare har associerats med SLE, CD och AS (9,10)och alla tre sjukdomarna förekommer hos den undersökta kvinnan.

För övrigt visade WES-resultaten att kvinnan var heterozygot för rs10781499 och rs4077515 SNP:erna i CARD9 samtrs3197999 SNP:erna i MST1-genen, som har associerats medCD (9-11). Caspase recruitment domain (CARD) 9 är ett viktigt adapterprotein som uttrycks i stor utsträckning i olika vävnader, inklusive lever, mjälte, benmärg, hjärna, lungor och perifert blod, och är nära förknippat med immun- och inflammatoriska reaktioner (12). MST1 är den grundläggande genen för reglering av cellapoptos i proteinfamiljen Mammalian ste20-like protein kinase (MST) (13).

Interleukin 16 (IL16), som också kallas alymphocyte chemoattractant factor, är en proinflammatorisk cytokin som spelar en avgörande roll i olika immun- och inflammatoriska reaktioner, samtidigt som den också har hänvisats till som en orsakande faktor för endometrios och SLE (14), troligen genom att den resulterar i ett avvikande uttryck av IL16. Kvinnan i studien visade sig vara heterozygot (G/T) för denna SNP och intressant nog har G/T-genotypen för denna SNP tidigare associerats med både SLE och CAD (15), vilket tyder på att denna polymorfism kan bidra till utvecklingen av båda sjukdomarna i detta fall.

WES-data för icke-autoimmuniserade sjukdomar

Vad gäller den maligna tumör i urinblåsan som identifierats hos patienten visade det sig att hon var heterozygot förrs10936599 SNP i MYNN-genen som ligger i 3q26.2 (tabell II), en SNP som genom GWAS har bekräftats vara en sjukdomsassocierad gen och som kan användas för tematisering av ärftlig risk för blåscancer (BC) (16).

Kvinnan i studien diagnostiserades med återkommande blåskatarr vid 33 års ålder. Dessutom visade sig astma vid 62 års ålder och hon visade sig vara homozygousA/A för riskallelen rs6967330 i CDHR3-genen, som kodar förcadherin-relaterad familjemedlem 3, som uttrycks i hög grad i luftvägsepitelet, vilket har förknippats med ökad mottaglighet för astma (17).

Oppenbarligen upptäcktes många genotyper med minorallel av redan kända SNP:er samt nya genpolymorfismer (SNP:er och indels) genom den genomförda WES-analysen.Dessa uppgifter presenteras dock inte i detalj med tanke på att alla spekulationer om ett orsakssamband mellan de observerade polymorfismerna och sjukdomspatogenesen först måste bekräftas genom funktionella experiment.

Diskussion

Under en period av 30 år genomgick 1 000 patienter med endometrios från två olika geografiska platser (USA och Grekland) kirurgisk behandling av endometrios av våra kollegor. Såvitt vi vet och efter en genomgång av litteraturen är den kvinna som undersökts i denna studie det första rapporterade fallet av familjär endometrios som är associerad med 13 icke gynekologiska sjukdomar. Kvinnan fick alltså olika icke-gynekologiska sjukdomar, däribland hjärt- och kärlsjukdomar, autoimmuna sjukdomar och icke-gynekologisk cancer. Våra övergripande resultat tyder på att kvinnor med svår familjär endometrios verkar ha en högre risk att utveckla andra kroniska sjukdomar. Intressant nog finns det flera epidemiologiska rapporter om sambandet mellan endometrios och allvarliga kroniska sjukdomar. Vi har tidigare bekräftat ett samband mellan endometrios och astma i en grupp på 55 tonårsflickor (18) samt med olika autoimmuna sjukdomar som reumatoid artrit, hypotyreos, SLE och MS (19).Hittills har laparoskopiskt bekräftad endometrios varit signifikant förknippad med efterföljande SLE, men det är fortfarande oklart om endometrios i sig, hysterektomi eller några oidentifierade faktorer är relaterade till den ökade risken för SLE.

Noterande nog rapporterades ingen historia av rökning eller alkoholkonsumtion för denna kvinna. Med tanke på att alkohol och rökning påverkar utvecklingen av många sjukdomar som är uppenbara hos denna patient, t.ex. bronkialastma, BC och kardiovaskulära sjukdomar, kan man anta att den genetiska bakgrunden snarare än miljörelaterade livsstilsfaktorer är av större betydelse i detta fall, vilket ger större vikt åt det genetiska bidraget. Det är värt att notera att det finns en positiv korrelation mellan endometrios och interstitiell cystit (IC) och mellan IC och BC. En hypotes som kan förklara en stor del av patientens profil föreslår att endometrios, IC, CD och luftvägsproblem (astma bronkiala) är kopplade till förlust av epitel-/mesothelbarriärens integritet(20) och att inflammation därför kan betraktas som ett naturligt immunologiskt svar på denna känslighet.

Autoimmuna sjukdomar är komplexa sjukdomar som kännetecknas av förlust av självtolerans, vilket orsakar immunmedierad vävnadsdestruktion. En liknande immunologisk förändring sker vid endometrios, vilket ökar antalet makrofager och deras cytotoxicitet och leder till olika avvikelser i funktion och koncentrationer av B- och T-lymfocyter (21). Endometrios har i stor utsträckning karakteriserats som en inflammatorisk sjukdom och visar på en betydande reglering av immunsystemet på skadeplatsen och i livmoderhålan hos kvinnor med endometrios. Det finns alltså allt fler bevis för att kvinnor som drabbas av en autoimmun sjukdom löper större risk att drabbas av ytterligare autoimmuna problem, förmodligen på grund av underliggande gemensamma patogena vägar. Även om det finns allt fler bevis för att gemensamma genetiska faktorer kan predisponera för flera autoimmuna sjukdomar, finns det inga direkta bevis för att stödja en tydlig kausalitet som involverar gemensamma genetiska faktorer eller miljöfaktorer.Autoimmuna sjukdomar som utvecklades hos kvinnan i fråga drabbar främst kvinnor i medelåldern (35-45 år).

När det gäller okulära komplikationer uppträder idiopatiskt makulahål vanligen efter 65 års ålder, 2/3 av patienterna är kvinnor och det är vanligen unilateralt.När det gäller kataraktbildning vet man att den oftast är relaterad till högre ålder, även om det finns andra orsaker, t.ex. okulärt trauma och okulär kirurgi, strålning, diabetes och långvarig steroidanvändning samt miljömässig och genetisk predisposition (22).

Med tanke på att tillkomsten av sekvenseringsteknik med hög genomströmning har ökat kunskapen om genavvikelser i hela genomet, stöder analysen av WES-data uppfattningen att endometrios och olika autoimmuna sjukdomar eventuellt har gemensamma genetiska och patofysiologiska kännetecken. Det anmärkningsvärda antalet observerade samsjukligheter förstärker behovet av ytterligare studier, eftersom det stora antalet samsjukligheter väcker frågan om en gemensam molekylär/genetisk patogen mekanism. Om framtida studier bekräftar sambanden mellan endometrios och kroniska sjukdomar och/eller identifierar fler riskfaktorer som gör endometriospatienter benägna att utveckla många icke-gynekologiska sjukdomar, kommer de nya resultaten att få viktiga implikationer för hanteringen och vården av kvinnor med endometrios genom att läkare kan fatta beslut om relevanta terapeutiska metoder.

Acknowledgements

Vi vill tacka alla behandlare för att de tillhandahöll data och patologirapporter som användes i denna studie.

Finansiering

Finansiering Juneau Biosciences tillhandahöll finansiering för dessa sekvenser.

Tillgång till data och material

Alla data som rör studien finns tillgängliga i manuskriptet.

Författarnas bidrag

CM, MM, IM, DAS och GNG utformade studien och utarbetade manuskriptet. AT, RC, GM, GNG och MIZ sökte i litteraturen. GM, AT, IM, CM och MM hämtade de kliniska uppgifterna. HMA, RC, KW och MIZ utförde experimenten. CM, RC, MIZ, DAS, GNG och IM analyserade och tolkade uppgifterna. GM, KW, HMA, MM, AT, MIZ, IM och kritiskt granskade manuskriptet.

Etiskt godkännande och samtycke till deltagande

De etiska kommittéerna för forskning på människor vid Venizeleio General Hospital of Heraklion (ECHR nr 46)./6686) (Heraklion, Grekland) godkände den övergripande studien och skriftligt informerat samtycke inhämtades från patienten.

Patientens samtycke till publicering

Inte tillämpligt.

Kompletterande intressen

HMA, RC och KW är anställda av Juneau Biosciences som gav lönebidrag för studien. Demetrios A. Spandidosis är chefredaktör för tidskriften, men hade ingen personlig inblandning i granskningsprocessen, eller något inflytande i termer av att bedöma det slutliga beslutet, för denna artikel.