Odhady mier mužských a ženských mutácií pri Duchennovej svalovej dystrofii - PDF
Z katedry lekárskej genetiky v Ústave pre genetiku človeka na univerzite vo Würzburgu vedúci: profesor Dr. med. T. Grimm Odhady mier mužských a ženských mutácií pri Duchennesovej svalovej dystrofii Úvodná dizertačná práca na získanie doktorátu na Lekárskej fakulte Bavorskej univerzity Julia Maximiliána vo Würzburgu, ktorú predložila Miriam Krüger z Nordhorn Würzburg, január 2005
Rečník: Prof. Dr. med. Spolurozhodca T. Grimma: Prof. Dr. med. H. Höhn dekan: Prof. Dr.med. G. Ertl Deň ústnej skúšky: 02.12.2005 Kandidátom je doktor
Venované môjmu otcovi z vďačnosti
Obsah 1. Úvod, cieľ práce 1 2. Duchennova svalová dystrofia 3 2.1 Klinické príznaky a priebeh 3 2.2 Diagnostika 4 3. Genetika 5 3.1 Dedičnosť 5 3.2 Rovnováha selekcie mutácií/miera nových mutácií 6 4. Pomer rýchlosti mutácií u mužského a ženského pohlavia 9 4.1 Dôležitosť 9 4.2 Odhad pomeru pomocou segregačných analýz 9 4.3 Odhad pomeru pomocou rozborov DNA 12 5. Materiál a metódy 14 5.1 Kritériá prijatia 14 5.2 Distribúcia zaznamenaných údajov 15 5.3 Zaznamenanie rodinnej distribúcie 17 5.4 Vplyv autozomálne recesívnych prípadov 18 6. Odhad pomeru/21 6.1 Vysvetlenie metodiky 21 7. Výsledky 25 8. Diskusia 30 9. Bibliografia 34
Kauzálna terapia v súčasnosti nie je možná. Opatrenia sa obmedzujú na symptomatickú liečbu vo forme fyzioterapie, intervencií na uvoľnenie kontraktúry, používania kortikosteroidov v počiatočných štádiách a liečby komplikácií. U heterozygotných žien všeobecne neexistujú klinické abnormality, ale môžu sa považovať za nositeľky choroby. Dôležitú úlohu tu zohráva prevencia v zmysle poradenstva možným dirigentkám v otázkach tehotenstva. 2.2. Diagnostika Prvým krokom v diagnostike je všeobecne anamnéza. Indikatívne sú tiež zvýšená kreatínkináza, zvýšená echogenicita na myosonograme a myogénne zmeny EMG. Konečný dôkaz diagnózy je možný pomocou svalovej biopsie, imunohistologicky zistiteľnej absencie dystrofínu a molekulárnej genetiky. 4
Tabuľka 1 Odhad mier mutácií pre DMD na gén a generáciu pomocou Haldanovho vzorca (U = 1/3 (1 f) I) (11) Rýchlosť mutácií (x 105) Referencia regiónu/krajiny 9,5 Utah, USA Stephens a Tyler (1951) ) 4.3 Northumberland, Durham, Walton (1955) GB 4.0 South Baden, SRN Becker and Lenz (1955, 1956) 6.0 Severné Írsko Stevenson (1958) 4.7 Leeds, GB Blith and Pugh (1959) 8.9 Wisconsin, USA Morton and Chung (1959) 7,3 Bern, Švajčiarsko Moser a kol. (1964) 6,5 Fukuoko, Japonsko Kuroiwa a Miyazaki (1967) 10,9 Severná oblasť, GB Gardner Medwin (1970) 4,6 Poland Prot (1971) 8,8 Juhovýchodné Škótsko Brooks a Emery (1977) 7,2 Japonsko Yasuda a Kondo (1980) 9,4 Taliansko Danieli a kol. (1978) 6.2 Australia Cowan a kol. (1980) 8.7 Alberta, Canada Williams a kol. (1983) To znamená, že DMD má veľmi vysokú mieru mutácií, výrazne vyššiu ako pri iných dedičných chorobách. Pre porovnanie, rýchlosť mutácie hemofílie je 2,2 3,2 x 105, a preto je len polovičná. (16) Priamejšiu metódu stanovenia mutačnej rýchlosti použil Gardner Medwin (1970). Tu počet pacientov s novými mutáciami v určitom období súvisel s počtom všetkých pôrodov v tomto období. 7.
Použil sa nasledujúci vzorec: U = (JXR)/T, s: U = miera mutácií J = počet identifikovaných ojedinelých prípadov, pacienti starší ako 5 rokov R = podiel ojedinelých prípadov, v ktorých matkou nebola prenášačka T = počet mužov Narodenia, ktoré sa narodili v rovnakom časovom rozpätí ako J a: R = 1 i/d kde: i = podiel matiek v ojedinelých prípadoch so zvýšením CK d = podiel definitívnych nosičov so zvýšením CK V ojedinelých prípadoch išlo o pacientov ktorí nemali žiadny iný prípad DMD vo svojej rodine. Výsledkom tejto metódy bola hodnota 10,5 x 105 v porovnaní s hodnotou vypočítanou Gardnerom Medwinom pomocou Haldanovho vzorca pri 10,9 x 105. (11) 8
Rôzne segregačné analýzy (Haldane 1956; Morton 1958; Cheeseman et al. 1958; Smith a Kilpatrick 1958) vo všeobecnosti priniesli hodnoty, ktoré sú dosť blízke
predpokladaná hodnota 0,33. Boli tu iba dve štúdie z USA (Lane a kol. 1983; Bucher a kol. 1980) a jedna štúdia z Talianska (Danieli a kol. 1980) (pozri tabuľku 2). (11) Tabuľka 2 Odhad podielu nových mutácií u pacientov s DMD na základe rôznych segregačných analýz. (11) Autorská metóda ± SE Cheeseman et al. (1958) Haldane (A) 0,510 ± 0,079 a 0,523 ± 0,097 b Cheeseman (B) 0,394 ± 0,157 a 0,375 ± 0,195 b Cheeseman (C) 0,343 ± 0,141 a 0,399 ± 0,186 b Smith a Kilpatrick (1958) Maximálna pravdepodobnosť 0,320 ± 0,145 a 0,394 ± 0,173 b Morton a Chung (1959) Morton 0,35 ± 0,05 Danieli a kol. (1980) Haldane 0,293 ± 0,067 Cheeseman (B) 0,224 ± 0,085 Cheeseman (C) 0,195 ± 0,072 Davie a Emery (1978) Morton 0,355 ± 0,050 Pohlavný pomer 0,32 ± 0,12 súrodencov z ojedinelých prípadov Lane a kol. (1983) Cheeseman (B) 0,127 ± 0,111 Yasuda a Kondo (1980) Maximálna pravdepodobnosť 0,291 ± 0,046 Bucher a kol. (1980) Pohlavný pomer 0,23 ± 0,2 súrodencov z ojedinelých prípadov Segregačná analýza 0,17 ± 0,08 Williams a kol. (1983) Segregačná analýza 0,274 ± 0,085 c 0,336 ± 0,090 d 10
a Údaje zo Severného Írska (Stevenson 1958) b Údaje z Utahu (Stephens a Tyler 1951) c predpokladali, že = 0,95 (pravdepodobnosť detekcie) d predpokladali, že = 0,7 2. Segregačné analýzy s heterozygotnými testami: Druhý prístup k určovaniu je založený o výsledkoch heterozygotných testov. Mnoho štúdií súhlasí s hodnotou 0,33 (Gardner Medwin, Caskey a kol., Zatz a kol., Moser). Predovšetkým v štúdiách, ktoré nepoužívali stanovenie CK alebo kombináciu rôznych metód, sa vyskytli odlišné hodnoty (Pickard, Bucher) (pozri tabuľku 3). (11) Tabuľka 3 Odhad u pacientov s DMD na základe heterozygotných testov (11) Autori heterozygotný test ± SE Caskey et al. (1980) CK
0,328 ± 0,062 Gardner Medwin (1970) CK 0,320 ± 0,053 Zatz a kol. (1976) CK 0,313 ± 0,039 Danieli a kol. (1977) CK 0,250 ± 0,043 Moser (1971, 1977) CK 0,323 ± 0,059 Roses a kol. (1977) CK 0,330 ± 0,069 0,049 ± 0,034 a Pickard et al. (1978) Uzávery lymfocytov 0,280 ± 0,090 0,133 ± 0,067 b Bucher et al. (1980) Polyribozomálna syntéza proteínov 0,166 ± 0,050 a CK, izoenzým LDH 5 a heterozygotný test u iných príbuzných žien b Heterozygotný test u iných príbuzných žien Moser aj Yasuda (11, 17) z výsledkov týchto hodnotení vyvodili, že miera mutácií u žien a mužov Zárodočné bunky sú rovnako veľké, to znamená, že v miere mutácií nie je rozdiel medzi pohlaviami. 11
Ak nebolo možné jasné priradenie kvôli kríženiu v géne DMD, boli tieto rodiny zo štúdie tiež vylúčené. Pôvod starých rodičov mutovaného haplotypu sa dal určiť v 242 prípadoch, takže tieto prípady sa považovali za informatívne pre štúdiu. 5.2. Distribúcia zaznamenaných údajov Distribúcia haplotypov babičky a dedka pre rôzne typy mutácií (delécia, duplikácia, bodová mutácia) je uvedená v tabuľke 4 s rozdelením na sporadické prípady (A), prípady, kedy je ovplyvnený aj súrodenec pacienta. (Prípady súrodencov) (B) a prípady, v ktorých sa ďalšie prípady vyskytli u príbuzných (rodinné prípady) (C). Tabuľka 4 Distribúcia rodín Celková delécia Bodová mutácia Duplikácia (A): Ojedinelé prípady 166 80 82 4 GMH 102 56 44 2 GPH 64 24 38 2 (B): Sourozenecké prípady 23 12 9 2 GMH 13 10 2 1 GPH 10 2 7 1 (C ): Rodinné prípady 53 26 27 0 GMH 52 26 26 0 GPH 1 (KZM) 0 1 (KZM) 0 Všetky rodiny 242 118 118 6 GMH 167 92 72 3 GPH 75 26 46 3 15
U matky, ktorá porodila dieťa so svalovou dystrofiou Duchenne, u ktorej došlo k delécii, je riziko opätovného pôrodu chorého dieťaťa významne nižšie ako odhadované riziko za predpokladu rovnakej miery mutácií v oogenéze a spermatogenéze. Ak vezmeme do úvahy bodové mutácie, dostaneme nasledujúce výsledky: 1 Bonaiti Pellie et al., 1990 (32) Tuchmann et al., 1995 (33) k
8,64 Montandon a kol. 1992 (34) Ketterling a kol., 1993 (35) Green a kol., 1999 (36) Hemofília A k
6 Ljung a kol., 1999 (37) X chrom.myotubul.myopathie k
5,7 Grimm et al., 2003 (38) Je preto zrejmé, že DMD nie je jediným recesívnym ochorením viazaným na X, na ktoré sa nevzťahuje k = 1, ale že sa dajú predpokladať odlišné mutačné rýchlosti pre ženské a mužské zárodočné bunky . Pri pohľade na celkový počet mutácií však možno určiť, že k> 1 sa zdá, že platí pre ďalšie spomenuté choroby, zatiaľ čo v našej práci k 1 pre bodové mutácie pre DMD). 32
(37) Ljung RCR, Sjörin E. Pôvod mutácie v sporadických prípadoch hemofílie A. British Journal of Hematology 1999; 106: 870 874 (38) Grimm T, Gallati S, Kress W. Pôvod mutácií v letálnej X spojenej s recesívnou myotubulárnou myopatiou MTM1. 2003 (39) Becker J, Schwaab R, Moller Taube A a kol. Charakterizácia defektu faktora VIII u 147 pacientov so sporadickou hemofíliou A: rodinné štúdie naznačujú pomer pohlavia v závislosti od typu mutácie frekvencie mutácií. Am J Hum Genet 1996; 58: 657 670 38
Poďakovanie: Na záver by som chcel poďakovať profesorovi Dr. med. Ďakujem T. Grimmovi za poskytnutie témy a za priateľskú podporu. Ďalej by som sa chcel poďakovať PD Dr. B. Muellerovi Myhsokovi za podporu vykonaným výpočtom. Prof. Dr. med. Ďakujem veľmi pekne H. Höhnovi za prevzatie lektorskej činnosti. Tiež by som sa chcel poďakovať pracovníkom oddelenia lekárskej genetiky za ich srdečné prijatie a pomoc a podporu za každých okolností. Rád by som poďakoval priateľovi Hendrikovi za technickú a morálnu podporu a pomoc. Miriam Kruger