NEUROGENETICKÁ DIAGNOSTIKA NERVOSVALOVÝCH ONEMOCNĚNÍ

Doc. MUDr. A. Šantavá, CSc.

Ústav lékařské genetiky a fetální medicínyLF a UP Olomouc

Význam genetiky v diagnostice neuromuskulárních onemocnění

• Podílí se na diagnostice a komplexní péči o pacienty s hereditárními neuromuskulárními chorobami

• Určuje genetická rizika • V indikovaných případech provádí prediktivní

testování s následným zajištěním preventivní péče

• Objasňuje podstatu onemocnění na podkladě odhalení funkcí jednotlivých genů

Diagnostika neuromuskulárních onemocnění

• Neurologické vyšetření• Komplex biochemických vyšetření• Radiodiagnostická vyšetření• EMG• Biopsie svalová

EM vyšetřeníimunohistochemické vyšetření

• Genetické vyšetřenígenealogieDNA analýza

NEUROMUSKULÁRNÍ CHOROBYhereditární nebo získané

Genové mutace zděděné nebo nové mutace

Získané neuromuskulární choroby Autoimunní onemocnění Virové infekce Metabolická onemocnění Drogy a otravy Úrazy mozku Neznámé příčiny

Dědičnost nervosvalových onemocnění

• Mendelovská dědičnost – AD, AR, XR, XD

• Mitochondriálně dědičná onemocnění

• Dynamické nestabilní genové mutace na podkladě tripletových repetic

Geneticky podmíněné neuromuskulární choroby

Svalové dystrofie Duchennova muskulární dystrofie Beckerova muskulární dystrofie limb-girdle muskulární dystrofie facioscapulární muskulární dystrofie

Svalové atrofie poruchy funkce míšních neuronů – SMA

Periferní neuropatie postižení periferního nervového systému CH-M-T Friedreichova ataxie

Poruchy neuromuskulárního převodu myastenie

Mitochondriální myopatie deficit mitochondriálních enzymů

Myotonická dystrofie

Neuromuskulární choroby – další příčiny

Glykogenosy

Deficit phospohorylasy(McArdle's Disease)

Deficit kyselé maltasy( Pompe's Disease)

Deficit „odvětvovacích“ enzymů (Cori's or Forbes' Disease) Deficit carnitinu Deficit fosfoglycerátkinasy

Vrozené metabolické vady s dominujícími projevy svalové dystrofie

Geneticky podmíněné myopatie – rozdělení dle Waltona z r. 1969

1) Svalové dystrofie –rozdělení dle typudědičnosti a predominantního postiženísvalových skupin

2) Kongenitální myopatie

3) Myotonie a myotonické dystrofie

Svalové dystrofie

Svalové dystrofie jsou extrémně heterogenní skupinou onemocnění.

Rozdělení před obdobím molekulární biologie bylo založeno :

na věku manifestace na průběhu a progresi choroby na distribuci postižených svalů na typu dědičnosti na histopatologických změnách

Svalové dystrofie podle typu dědičnosti a predominantního postižení – klasifikace z r. 1969

typ dědičnost postižení sval. skupin

Duchennova dystr. XR proximálníBeckerova dystr. XR proximálnípletencová AR proximální

AD proximálnídistální AR distální

AD distálníokulární AD okulárníokulofaryngeální AD okulofaryngeální

Dystrofinový glykoproteinový komplex (DGG)

• DGG – skupina proteinů, nezbytných pro udržení stability svalové membrány

• Komponenty DGG –dystrofinsyntrofinydystroglykanysarkoglykany

Jednou z funkcí DGG v kosterním svalu je vazba k extracelulární matrix prostřednictvím merosinu k aktivovanému cytoskeletu pomocí dystrofinu

Současná klasifikace, založená na proteinovém defektu

Lokalizace proteinu Protein Fenotyp

Plasmat. membrána Sarkoglyk LGMDDysferlin LGMDKaveolin LGMDDystrofin DMD/BMD

Extracelulární matrix Merosin CMD (AR)Jaderná membrána Lamin A/C EDMD

dilat. kardiomyopatie

Guillaume-BenjaminDuchenne de Boulogne

Podepsaná kopie: De la Paralysie Musculaire Pseudo-hypertrophique...1868

Duchennova muskulární dystrophie

Duchennova muskulární dystrofie je jedinou z musk. dystrofií, u nichž se terapie prednizonem a deflazacortem ukázala být v kontrolovaných randomizovaných studiích efektivní.

Duchennova dystrofie

Nejobvyklejší letální XR – 1 : 3 500 mužů

Mutace dystrofinového genu na Xp21 - 90 % je nyní detekovatelných

Obvyklý počátek projevu: 3 - 5 let - pomalá progrese

Nemožnost ambulantní léčby kolem 12. roku života

Bez terapie: smrt kolem 20. roku - plicní selhání

Duchennova muskul.dystrofie

Dystrofinový glykoproteinový Komplex je skupina proteinů, nezbytných pro stabilitu svalové membrány. Zahrnuje dystrofin, syntrofiny, dystroglykany a sarkoglykany.

Duchennova muskulární dystrofie

Nekrotická svalová vlákna s invazí makrofágů

Klinický obraz

Začátek ve věku nad 7 letPredominantní postižení svalů pletenců pažního a pánevního Pomalá progreseSvalová hypertrofiespecielně lýtekPoruchy chůze od 15 r.

Beckerova muskulární dystrofie

Hypertrofie lýtek

Genotyp: mutace dystrofinu70 % pacientů - genové delece16 % pacientů má posunovou mutaci6 % genové duplikace 8 % bodové mutace

Postižení pletenc. svalů a pseudohypertrofie lýtekManifestace v 5. -15. r. věku, případně 3. - 4. dekáda Kloubní kontraktury Kardiomyopatie Dilatace žaludku Paralytický ileus Paralýza močového měchýře

Beckerova muskulární dystrofie

Beckerova muskulární dystrofie

Normální dystrophin Redukce dystrophinu

Barvení dystrofinu

Duchennova a Beckerova svalová dystrofie – využití Western blot

Řádek 1: Beckerova dystrofie; Dystrofinmá zredukované množství, ale normální velikost.Řádek 2: Beckerova dystrofie; Dystrofinmá zredukovanou velikost a množství.Řádek 3: Normální; Dystrofin mánormální velikost i množství.Řádek 4: Duchennova dystrofie; Není přítomen téměř žádný protein.Řádek 5: Duchenne - okolí; Dystrofin mávýrazně zredukované množství.

Western blot dystrofinuu dystrofinopatií

Pletencové muskulární dystrofie

Termín “limb-girdle muscular dystrophy”(LGMD) zahrnuje skupinu onemocnění,u nichž jsou postiženy především proximálnísvalové skupiny

Identifikováno 15 typů se specifickýmigenovými mutacemi 5 dominantních a 10 recessivních

Pletencová svalová dystrofie

Skupina dg. vedoucích k involuci proximálních svalů - s výjimkou LGMD 2B

Prevalence cca 0.8 – 69/106

Různý věk příznaků, závažnosti, progrese

Postižení srdce, plic

Přesná dg. pouze v asi 50 %

Neexistuje přímá terapie, pouze symptomatická5ti letý s LGMD 1B

Pletencová svalová dystrofie Genetická klasifikaceAutozomálně recesivní

Facioscapulohumerální dystrofie

Jde o třetí nejčastější svalovou dystrofii s prevalencí 1 : 20 tis.

Z genetického pohledu je příčinou over-expresse různých genů spíše než chybění nebo nízká genová dávka, jak je tomu u většiny svalových dystrofií.

Mechanismus toxického vlivu na svalové buňky ale není dosud objasněn.

Facio-scapulo-humerální dystrofie

AD; prevalence 1 : 20 000

Symptomy – před 20. rokem – 20 % asymptomatických

Variabilní delece kolem 3.3 kb repetitivní sekvence v 4q35

Neexistuje dosud přímá terapie

Myotonické dystrofie

Myotonická dystrofie je multisystémové onemocnění, charakterizované povšechnou svalovou slabostí, myotonií, kataraktou, poruchami funkcí endokrinních žláz, GIT traktu, poruchami srdečního rytmu.

Dědičnost autozomálně dominantní, genová lokalizace v oblasti 19q13.2 -q13.3. 98 % pacientů má amplifikaci CTG trinukleotidu DM1 genu.

Předpokládaný mechanismus choroby: snížená produkce myotonin protein-kinázy, způsobující poruchu fosforylace vnitřní svalové membrány.

Kongenitální myotonická dystrofie

• Projevy genového imprintingu – děti matek s mírnými projevy myotonické dystrofie jsou těžce postiženy

• Klinické projevy – hypotoniementální retardacefaciální diplegie

Od 10-ti let věku myotonie a další projevy

Genetické aspekty myotonické dystrofie

• Zdravá populace 5 - 35 kopií CTG trinukleotidu• Premutace: 36 - 50 kopií CTG• Mírně postižení: 50 -150 kopií CTG• Klasická forma MD: 1000 – 1500 kopií CTG• Kong. myotonie: více než 4000 kopií CTG• Amplifikace CTG repetic způsobuje

hypermetylaci s vlivem na expresi okolních genů

Myotonická dystrofie

Nejčastější MD v dospělosti – 2 případy/100 000

AD. Objevuje se před 50.rokem - různá závažnost -multisystémová diagnostika

Expandovaná repetice na 19q13.3 – genu DMPK (98 %)

Neexistuje dosud přímá terapie

Spinální muskulární atrofie (SMA)

Proximální SMA typ 1 (Werdnig-Hoffmann) infaustní AR dědičná, lokalizace SMA genu v oblasti 5q

Proximální SMA typ 2 - AR dědičnost, delece genu SMA a NAIP (protein, inhibující neuronální apoptosu) v oblasti 5q11-13

Proximální SMA typ 3 – Kugelberg -Welanderové AR dědičnost, delece 5q 11.2

X-linked spinobulbární muskulární atrofie – Kennedyho choroba

Genová lokalizace v oblasti Xq11-q12Příčinou repetice CAG tripletu v androgen

receptorovém genu – u mužů projevy androgen insensivity

Korelace mezi počtem opakování CAG a tíží klinických projevů

U žen – nositelek mutace – mírné neurol. projevy – fascikul./tremor

Hereditární motorické a senzorické neuropatie (HMSN)

• Rozsáhlá skupina onemocnění, která se liší klinickým průběhem i typem gen. mutace.

• Nejčastěji se vyskytuje HMNS Ch - M – TTyp 1 A - AD, duplikace 17p11.2Typ 1B – AD, bodové mutace v oblasti

1q22Další HMNS jsou vzácné, jeví různý typ dědičnostia mohou být spojeny s orgánovými komplikacemi – katarakta, hluchota, kardiomyopatie

Hereditární neuropatie s projevy ataxie

Friedrichova ataxie

Dědičnost autozomálně recesivní Expanze GAA tripletu v intronu genu,

který kóduje protein FRATAXIN Lokalizace v oblasti 9p Normální počet repetic 34, u postižených

více než 100 repetic

Současné možnosti genetického vyšetření u neuromuskulárních chorob

na Ústavu lék. genetiky FN Olomouc

• Genealogický rozbor

• Provedení odběru krevního vzorku k DNA analýze (se souhlasem pacienta)

• Izolace DNA a vyšetření příčinné mutace- prováděno na ÚLG FNOL nebo v dalšíchspecializovaných DNA laboratořích

• Indikace neurologického a genetického vyšetření u dalších členů rodiny, kteří mají riziko stejného onemocnění s návrhem dispensární péče