Becslések a férfi és a nő mutációs rátájáról a Duchenne izomdisztrófiában - PDF

A Würzburgi Egyetem Humángenetikai Intézetének Orvosi Genetikai Tanszékéről vezető: Dr. med. T. Grimm Becslések a férfi és női mutációs rátákról a Duchenne-féle izomdisztrófiában Inaugurációs értekezés doktori cím megszerzéséhez a Würzburgi Bajor Julius Maximilians Egyetem Orvostudományi Karán, Miriam Krüger, Nordhorn Würzburg, 2005. január

Előadó: Prof. Dr. med. T. Grimm társelnök: Prof. Dr. med. H. Höhn Dean: Prof. Dr.med. G. Ertl A szóbeli vizsga napja: 2005.12.02. A doktorjelölt orvos

Hálásan apámnak szenteltem

Tartalom 1. oldal. Bevezetés, a munka célja 1 2. Duchenne-féle izomdisztrófia 3 2.1 Klinikai tünetek és lefolyás 3 2.2 Diagnosztika 4 3. Genetika 5 3.1 Öröklődés 5 3.2 Mutációs szelekció egyensúlya/új mutációs ráta 6 4. A mutációs ráta aránya férfi és női nemben 9 4.1 Jelentőség 9 4.2 Az arány megbecsülése szegregációs elemzésekkel 9 4.3 Az arány megbecsülése DNS-analízissel 12 5. Anyag és módszerek 14 5.1 Felvételi kritériumok 14 5.2 A rögzített adatok eloszlása 15 5.3 A családeloszlás rögzítése 17 5.4 Autoszomális recesszív esetek hatása 18 6. Az arány becslése/21 6.1 A módszertan magyarázata 21 7. Eredmények 25 8. Megbeszélés 30 9. Irodalomjegyzék 34

Okozati terápia jelenleg nem lehetséges. Az intézkedések a tüneti kezelésekre korlátozódnak fizioterápia formájában, a kontraktúra felszabadítására irányuló beavatkozásokra, a kortikoszteroidok alkalmazására a korai szakaszban és a szövődmények kezelésére. Heterozigóta nőknél általában nincsenek klinikai rendellenességek, de a betegség hordozóinak tekinthetők. A megelőzés itt fontos szerepet játszik abban az értelemben, hogy tanácsot adjon a lehetséges női vezetőknek terhességi kérdésekben. 2.2. Diagnosztika A diagnosztika első lépése általában az anamnézis. Szintén jelzi a megnövekedett kreatin-kináz szintet, a megnövekedett echogenicitást a myosonogramban és a myogén EMG változásokat. A diagnózis végső bizonyítása izombiopsziával, a dystrophin immunhisztológiailag igazolható hiányával és a molekuláris genetikával lehetséges. 4

1. táblázat A DMD mutációinak becslése génenként és generációnként Haldane-képlet alkalmazásával (U = 1/3 (1 f) I) (11) Mutációs ráta (x 105) Régió/ország referencia 9,5 Utah, USA Stephens és Tyler (1951) ) 4,3 Northumberland, Durham, Walton (1955) GB 4,0 South Baden, NSZK Becker és Lenz (1955, 1956) 6,0 Észak-Írország Stevenson (1958) 4,7 Leeds, GB Blith és Pugh (1959) 8,9 Wisconsin, USA Morton és Chung (1959) 7.3 Bern, Svájc Moser et al. (1964) 6,5 Fukuoko, Japán Kuroiwa és Miyazaki (1967) 10,9 Északi terület, GB Gardner Medwin (1970) 4,6 Lengyelország Prot (1971) 8,8 Délkelet-Skócia Brooks és Emery (1977) 7,2 Japán Yasuda és Kondo (1980) 9.4 Olaszország Danieli et al. (1978) 6.2 Ausztrália Cowan és mtsai. (1980) 8,7 Alberta, Kanada Williams és mtsai. (1983) A DMD mutációja tehát nagyon magas, lényegesen magasabb, mint más örökletes betegségekben. Összehasonlításképpen: a hemofília mutációs rátája 2,2 3,2 x 105, ezért csak feleannyi. (16) A mutációs sebesség meghatározásának közvetlenebb módszerét alkalmazta Gardner Medwin (1970). Itt az új mutációval rendelkező betegek száma egy bizonyos időszakban összefüggésben állt az ebben az időszakban született összes születéssel. 7.

A következő képletet használtuk: U = (JXR)/T, az alábbiakkal: U = mutációs ráta J = azonosított izolált esetek száma, 5 évesnél idősebb betegek R = olyan izolált esetek aránya, amelyekben az anya nem volt hordozó T = a férfiak száma A J-vel azonos időintervallumban született születések: R = 1 i/d ahol: i = az anyák aránya elszigetelt esetekben a CK növekedésével d = a végleges hordozók aránya a CK növekedésével. Elszigetelt esetekben ezek betegek voltak akiknek a családjukban nem volt más DMD esete. Ez a módszer 10,5 x 105 értéket eredményezett, összehasonlítva azzal az értékkel, amelyet Gardner Medwin számított ki a Haldane-képlet alkalmazásával 10,9 x 105 5-nél. (11) 8

Különböző szegregációs elemzések (Haldane 1956; Morton 1958; Cheeseman et al. 1958; Smith és Kilpatrick 1958) általában olyan értékeket mutattak, amelyek

várható értéke 0,33. Csak két vizsgálat volt az USA-ból (Lane és mtsai 1983; Bucher és mtsai 1980), és egy tanulmány Olaszországból (Danieli és mtsai 1980) (lásd a 2. táblázatot). (11) 2. táblázat Az új mutációk arányának becslése a DMD-ben szenvedő betegeknél különféle szegregációs elemzések alapján (11) Szerzői módszer ± 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 és Kilpatrick (1958) Maximális valószínűség: 0,320 ± 0,145 a 0,394 ± 0,173 b Morton és Chung (1959) Morton 0,35 ± 0,05 Danieli és mtsai. (1980) Haldane 0,293 ± 0,067 Cheeseman (B) 0,224 ± 0,085 Cheeseman (C) 0,195 ± 0,072 Davie és Emery (1978) Morton 0,355 ± 0,050 0,32 ± 0,12 testvér nemi aránya elszigetelt esetekből Lane és mtsai. (1983) Cheeseman (B) 0,127 ± 0,111 Yasuda és Kondo (1980) Maximális valószínűség: 0,291 ± 0,046 Bucher és mtsai. (1980) 0,23 ± 0,2 testvér nemi aránya elszigetelt esetekből Szegregációs elemzés 0,17 ± 0,08 Williams és mtsai. (1983) Szegregációs analízis 0,274 ± 0,085 c 0,336 ± 0,090 d10

a Észak-Írország adatai (Stevenson 1958) b Utah-i adatok (Stephens és Tyler 1951) c azt feltételezték, hogy = 0,95 (kimutatási valószínűség) d azt feltételezte, hogy = 0,7 2. Szegregációs elemzések heterozigóta tesztekkel: A meghatározás második megközelítése a heterozigóta tesztek eredményeiről. Sok tanulmány egyetért a 0,33 értékével (Gardner Medwin, Caskey és mtsai., Zatz és mtsai., Moser). Mindenekelőtt azokban a vizsgálatokban, amelyek nem alkalmazták a CK meghatározást vagy a különböző módszerek kombinációját, eltérõ értékek voltak (Pickard, Bucher) (lásd 3. táblázat). (11) 3. táblázat DMD-ben szenvedő betegek becslése heterozigóta tesztek alapján (11) Szerzők heterozigóta teszt ± SE Caskey és mtsai. (1980) CK

0,328 ± 0,062 Gardner Medwin (1970) CK 0,320 ± 0,053 Zatz és mtsai. (1976) CK 0,313 ± 0,039 Danieli és mtsai. (1977) CK 0,250 ± 0,043 Moser (1971, 1977) CK 0,323 ± 0,059 Roses és mtsai. (1977) CK 0,330 ± 0,069 0,049 ± 0,034, Pickard és mtsai. (1978) Limfociták korlátozása 0,280 ± 0,090 0,133 ± 0,067 b Bucher és mtsai. (1980) Poliriboszomális fehérjeszintézis 0,166 ± 0,050 a CK, LDH 5 izoenzim és heterozigóta teszt más nőstény rokonokban A csírasejtek azonos méretűek, vagyis a mutációs arányokban nincs nemi különbség. 11.

Ha a DMD génbe való áthaladás miatt nem volt egyértelmű hozzárendelés, ezeket a családokat is kizárták a vizsgálatból. A mutált haplotípus nagyszülő eredete 242 esetben volt meghatározható, így ezeket az eseteket informatívnak tekintették a vizsgálat szempontjából. 5.2. A rögzített adatok megoszlása A nagymama és a nagyapa haplotípusainak megoszlását a különféle mutációs típusok (törlés, duplikáció, pontmutáció) esetében a 4. táblázat mutatja, szórványos esetekre (A) osztva, olyan esetekben, amikor a beteg testvére is érintett (Testvéresetek) (B) és olyan esetek, amelyekben a rokonokban további esetek fordultak elő (családi esetek) (C). 4. táblázat A családok megoszlása Teljes deléció Pont mutáció Replikáció (A): Sporadikus esetek 166 80 82 4 GMH 102 56 44 2 GPH 64 24 38 2 (B): Testvérek esetei 23 12 9 2 GMH 13 10 2 1 GPH 10 2 7 1 (C ): Családi esetek 53 26 27 0 GMH 52 26 26 0 GPH 1 (KZM) 0 1 (KZM) 0 Minden család 242 118 118 6 GMH 167 92 72 3 GPH 75 26 46 3 15

Egy olyan anya esetében, aki Duchenne-féle izomdisztrófiában szenvedő gyermeket szült, amelyben deléció van, a beteg gyermek újbóli születésének kockázata lényegesen alacsonyabb, mint a becsült kockázat, ha az oogenezis és a spermatogenezis azonos mutációs arányt feltételez. Ha a pontmutációkat vesszük figyelembe, a következő eredményeket kapjuk: 1 Bonaiti Pellie és mtsai, 1990 (32) Tuchmann és mtsai, 1995 (33) k

8,64 Montandon és mtsai. 1992 (34) Ketterling és mtsai, 1993 (35) Green és mtsai, 1999 (36) Hemophilia A k

6 Ljung et al., 1999 (37) X chrom.myotubul.myopathie k

5,7 Grimm és mtsai, 2003 (38) Látható tehát, hogy a DMD nem az egyetlen X-hez kötött recesszív betegség, amelyre k = 1 nem vonatkozik, de feltételezhető, hogy a női és a hím csíra sejtjeinek általában eltérő mutációs aránya . A mutációk teljes számát tekintve azonban megállapítható, hogy a k> 1 látszólag a többi említett betegségre vonatkozik, míg munkánkban a k 1 a DMD pontmutációira vonatkozik). 32

(37) Ljung RCR, Sjörin E. A mutáció eredete hemofília szórványos eseteiben A. British Journal of Hematology 1999; 106: 870 874 (38) Grimm T, Gallati S, Kress W. A letális X kapcsolt recesszív Myotubularis Myopathia MTM1 mutációinak eredete. 2003 (39) Becker J, Schwaab R, Moller Taube A és mtsai. A VIII-as faktor defektusának jellemzése 147 sporadikus hemofíliában szenvedő betegnél: a családi vizsgálatok a mutáció típusától függő mutációs gyakoriságok arányát mutatják. Am J Hum Genet 1996; 58: 657 670 38

Köszönetnyilvánítás: Összegzésképpen szeretnék köszönetet mondani Dr. Prof. Dr. med. Köszönöm T. Grimm a téma nyújtását és a barátságos támogatást. Ezúton is szeretnék köszönetet mondani PD dr. B. Mueller Myhsok a támogatásért az elvégzett számításokkal. Prof. Dr. med. Nagyon köszönöm H. Höhnnek, hogy átvette az előadást. Ezúton is szeretnék köszönetet mondani az Orvosi Genetikai Osztály munkatársainak a mindenkori meleg fogadtatásért, segítségért és támogatásért. Szeretnék köszönetet mondani Hendrik barátomnak a technikai és erkölcsi támogatásért és segítségért. Miriam Kruger