Neurogenetika: a gyermekkori epilepszia genetikai vonatkozásai

Átírás

1 Neurogenetika: a gyermekkori epilepszia genetikai vonatkozásai Semmelweis Egyetem Budapest I. sz. Gyermekgyógyászati Klinika Medico Uno Rt május 8.

2 2 TARTALOM 1. Gyermekkori migrén genetikai vonatkozásai Dr. Farkas Viktor 3 2. Klinikai genetika, 2008 Prof.Dr. Sasvári Mária SE Orvosi Vegytani, Molekuláris Genetikai Laboratórium (Budapest) Fabry-kór Dr. Farkas Viktor Lissencaphalia. Epilepszia migrációs zavar Dr. Mandola Amarilla Kálium csatorna betegségek: Long QT-szindróma, újszülöttkori görcsök Dr. Müller Katalin 31

3 3 1. Gyermekkori migrén genetikai vonatkozások Dr. Farkas Viktor Migrén : komplex neurológiai betegség, genetikai & epigenetikai komponensekkel adott genotipus X Y Z Preventiv Rp. Migrén : - Komplex genetika több gén változó penetrancia Acute Rp. végsı közös pathway attack - Egyéb faktorok hormonális pszichológiai környezeti....

4 4 A migrén gének Monogénes alcsoportok Severe mutations High penetrance Simple analysis FHM, CADASIL & Új altipúsok Gének Gene Multifaktoriális Mild mutációk alacsony penetrancia Komplex analizis Szokványos migrénformák: MA és MO Poligénes öröklıdés Egyéb faktorok pl. Környezet

5 5 Allelic variation of serotonin transporter gene Nature Neuroscience 10, (2007) Serotonin transporter gene: VNTR regions Deletion/insertion polymorphism of the promoter region of the serotonin transporter gene (5HTTLPR) is associated with differential transcriptional efficiencies: the basal and stimulated activity of the long allele (l) is approx. twice that of the short allele (s).

6 6 Alternativ megoldás I: Gén identifikálás: monogénes migrénformák keresése: FHM II. monogénes szindrómák keresése, melyek gyakran társulnak migrénnel Familiáris Hemiplégiás Migrén (FHM) A migrén aurával betegség monogénes formája Identikus aura & fejfájás tünetek Aura során hemiparesis: tartama órák - napok ? + +

7 7 Familiáris Hemiplégiás Migrén Attackot triggerelhet enyhefokú koponyatrauma Kombinálódik normal migrénnel (65%; risk 8x) Progressziv cerebellaris ataxia és atrophia (> 20%) Gyakori konfúzió: epilepszia Identifikált gének száma: eddig 3 (továbbiak várhatóak) Feszültségfüggı Neuronális P/Q tipusú Ca v 2.1 Ca 2+ csatorna Neurotransmitter Release α 1A CACNA1 A #19p13 Ophoff RA, et al. Cell 1996 FHM-1 (az FHM betegek 50-70%-a)

8 8 I: Monogénes migrénformák FHM - I. CACNA1A gén funkció: a glutamát neurotraszmitter felszabadulásának kontrolja Glutamát kálium Ca v 2.1 (CACNA1A) mutatiók és a társuló klinikai spektrum Domain I II III IV Extracellular Intracellular N Sporadikus HM FHM EA-2 Cerebellar atrófia ataxiás epizódok (órák) Migrén Acetazolamidra reagál FHM + Ataxia FHM + fatalis coma EA-2 + hemiplegia EA-2 / ataxiás migraine CAG Progressziv Ataxia CAG EA-2 / epilepsy SCA-6 / EA-2 C

9 9 Monogénes migrénformák II. FHM - II. ATP1A2 gén a glia sejtek Na-K ATP-ase pumpa α-alegységét kódolja: a szinaptikus résbıl a K + visszavételt szabályozza glutamát kálium Glia sejt Na +, K + -ATPase pumpa mechanizmusa FHM-2 (az FHM betegek 10-20% -a) ATP1A2 #1q23

10 10 Monogénes migrénformák FHM - III. SCN1A gén a neuronális Na1.1. feszültségfüggı Nátrium csatorna α-alegységét kódolja: a neuronális akciós potenciál inicializálását és propagálását szabályozza Glutamát kálium Neuronális feszültségfüggı Nátrium csatorna (Na v 1.1) SCN1A #2q24 FHM-3 Dichgans M, et al; Lancet 2005 Neuronális akciós potenciál generálása & propagációja

11 11 Monogénes neurovasculáris betegségek, melyek gyakran társulnak migrénnel I. CADASIL Cerebral autosomal dominant arteriopathy with subcortical infarcts and leucoencephalopathy OMIM # Monogénes neurovascularis betegségek, melyek gyakran társulnak Angiopathia : COL4A1 GÉN funkció: IV. collagént, mely a vasculáris bazálmembrán komponense Infantilis hemiparesis, retinalis arteriolaris tortuositas leucoencephalopathia Gould et al, Science 2005, 308:

12 12 Monogénes neurovascularis betegségek, melyek gyakran társulnak AD-RVCL Autosomális domináns retinális vasculopathia cerebralis leukodystrophiával OMIM# Richards Nat Genet 2007, 39: Összegzés FHM gének üzenete: Migrénben a neuronális és gliális anyagcsere érintett a migrén : cerebrális ionopathia kóros centrális jelátvitellel NOTCH3, COL4A1 és TREX1 gének üzenete a migrén cerebrális és meningeális vasculopathia endotheliális diszfunkcióval

13 13 2. Klinikai genetika, 2008 Prof. Dr. Sasvári Mára Semmelweis Egyetem, Orvosi Vegytani, Molekuláris Genetikai Laboratórium, Budapest GTCCGGTCCC GGGACCCCCT GCCCAGGGTC AGAGGGGCGC CTACCTAGCT CACGGTCTTG GGCCGGAGGG AATGGAGGAG GGAGCGGGGT CGACCGCTCA GCTGTCCGCC CAGTTTCGGA GGCGGCCACG CGAGGATCAA CTGTGCAACG GGTGGGGCCG CGGCTGACCG TGGTGGTCGC GGGGGCTGAG GGCCAGAGGC TGCGGGGGGG GGGCGGCGGG ATGAGCTAGG CGTCGGCGGT TGAGTCGGGC GCGGAGTCGG GGGCAGGGGG AGCGGGCGTG GAGGGCGCGC ACGAGGTCGA GGCGAGTCCG CGGGGGAGGC GGGCAGAGCC TGAGCTCAGG TCTTTCTGCG TCTGGCGGAA CGGGCCTGGG AGGGAGGTTT TGCCAGATAC CAGGTGGACT AGGGTGAGCG CCCGAGGGCC GGGACGCACG CACGGGCCGG GTAGGATGGC GCTGGCGTCG ATGCCCGCGC GCTTCAGGGC CTGGTCTGGC CGCCCCTCCA TCCTTGTCGG TTTCTCGGGT CGCGGACCCC GCGCGGCGCC GGGCGATGCT GGCCTGCCCG TGGCCACCAC CTCGCTTCAT TCCCGTCTCT TTGGGCCGCC GCATTCGTCC ACGTGCCCGT CTCTCCCTGC GCAAAATTCC AAGATGAGCA AATACTGGGC TCACGGTGGA GCGCCGCGGG GGCCCCCCTG AGCCGGGGCG GGTCGGGGGC GGGACCAGGG TCCGGCCGGG GCGTGCCCGA GGGGAGGGAC TCCCCGGCTT GCGACCCGGC GTTGTCCGCG 3 x 10 9 bető megfejtése

14 14 HGP: 1989-ben alapította J. Watson GTCCGGTCCC GGGACCCCCT GCCCAGGGTC AGAGGGGCGC CTACCTAGCT CACGGTCTTG GGCCGGAGGG 1992-es AATGGAGGAG becslés: GGAGCGGGGT CGACCGCTCA GCTGTCCGCC 1$/bp, CAGTTTCGGA 100,000 bp/év GGCGGCCACG CGAGGATCAA CTGTGCAACG GGTGGGGCCG CGGCTGACCG HGP: 30,000 TGGTGGTCGC év, $3 billió??? GGGGGCTGAG GGCCAGAGGC TGCGGGGGGG GGGCGGCGGG ATGAGCTAGG CGTCGGCGGT TGAGTCGGGC GCGGAGTCGG GGGCAGGGGG AGCGGGCGTG GAGGGCGCGC ACGAGGTCGA GGCGAGTCCG CGGGGGAGGC GGGCAGAGCC TGAGCTCAGG TCTTTCTGCG TCTGGCGGAA CGGGCCTGGG AGGGAGGTTT TGCCAGATAC CAGGTGGACT AGGGTGAGCG CCCGAGGGCC GGGACGCACG CACGGGCCGG GTAGGATGGC GCTGGCGTCG ATGCCCGCGC GCTTCAGGGC CTGGTCTGGC CGCCCCTCCA TCCTTGTCGG TTTCTCGGGT CGCGGACCCC GCGCGGCGCC GGGCGATGCT GGCCTGCCCG TGGCCACCAC CTCGCTTCAT TCCCGTCTCT Craig Venter (Celera); ; Francis Collin (HGP) TTGGGCCGCC GCATTCGTCC ACGTGCCCGT CTCTCCCT TCCCCGGCTT GCGACCCGGC GTTGTCCGCG A hasznos információ - hány génünk van? Kb. 20 ezer kb. a genom 2 %-a Mi van a maradék extra DNS-ben? ISMÉTLİDİ SZEKVENCIÁK (LINE, SHINE retrovírusok)

15 15 GAGGGTGCGC GAGGGAGCGC GAGGGAGCGC GAGGGTGCGC GAGGGTGCGC GAGGGAGCGC Átlagos genetikai különbség : 0.1% 0.5 % (kb. 3 x 10 6 bp különbség) (kb. 15x 10 6 bp különbség) Mutációk -hibák -ritkák -prediktív érték Polimorfizmusok - rizikó/protektív faktor - gyakori variáns - komplex hatás

16 16 SNP G C A C T A C C C G T G A T G G G C A T T A C C C G T A A T G G Egypontos nukleotid variációk Single Nucleotide Polymorphism VNTR 2 ismétlıdés 3 ismétlıdés 4 ismétlıdés 5 ismétlıdés Változó számú ismétlıdések Variable Number of Tandem Repeats Nem-invazív mintavétel PCR termékek elválasztása nagyok szájnyálkahártya sejtek kicsik PCR felsokszorosítás létra

17 17 Cisztás Fibrózis DF 508: 3 bp deléció (Phe kiesik) PCR diagnosztika : gél elektroforézis CFTR gén normál termék mutáns termék + 1,2: hordozó (szülık) 3: index (beteg) 4: egészséges Wright AF, Hastie ND. Genome Biol. 2001;2(8) allélgyakoriság A testvér relatív rizikója

18 18 Populációk vizsgálata ASSZOCIÁCIÓ VIZSGÁLAT Elıvizsgálatok Teljes genomra kiterjedı (DNS chip vizsgálatok) Bizonyítási fázis Kandidáns gének Kromoszómális lokalizáció dopamin noradrenalin szerotonin rendszer génjei receptorok transzporterek metabolizmus enzimei receptor transzporter 12

19 19 A félelmi reakció és a szerotonin transzporter polimorfizmusa Akiknek rövid alléljuk van Akiknek hosszú alléljuk van 10x nagyobb aktivitás fmri válasz - AMYGDALA Hairi AR et al, Science 297: (2002)

20 20 3. Fabry - kór Dr. Farkas Viktor Fabry kór: Történeti áttekintés 1898: A klasszikus fenotípus leírása Johannes Fabry William Anderson Németország Anglia Angiokeratoma corporis diffussum universale, Morbus Fabry, ill. Anderson-Fabry Arch Dermatol Syph 43:187, 1898 Ein Beitrag zur Kenntnis der Purpura haemorrhagica nodularis (Purpura papulosa haemorrhagica Hebrae) Dr. med. Joh. Fabry (Dortmund) Brit J Dermatol 10:113, 1898 A Case of Angio-keratoma By William Anderson, F.R.C.P (London) Fabry-betegség Kb. 40 évvel késıbb identifikáltak: egy testszerte (multiorgan érintettség) a vascularis endothelben deponálódó zsírszerő anyagot: globotriaosylceramide

21 21 Fabry-betegség Öröklött, lizoszómális tárolási betegség enzim hiány: α-galaktozidáz A (1960-as évek) Enzim funkció: makromolekula komplexek lebontása Következmény: intra-lizoszomális breakdown: tárolási betegség Metabolic Pathway Természetes lefolyás, genetika Progresszív betegség: életkorhoz kötött klinikummal!!! beteg férfiak kezelés nélküli várható élettartam: 41 év X-hez kötött recesszív nincs férfiról férfira transzmisszió nık: hordozók / változó mértékő tünetekkel Minden etnikumban elıfordul Becsült incidencia 1: férfi

22 22 Természetes lefolyás szív KIR vese Acroparesthesia 0 Életkor: évek 40+ Jellegezetes klinikai tünetek Quality of Life Fabry kór: α-galactosidase Deficiencia Genetika: 1986-tól > 245 különbözı mutáció o Missense pont mutáció: 75% Két fı típusa ismert: o Active site: az enzim aktivitás ; mutációs hotspot o Folding: α-galactosidase stabilitás o (a hydrofób egység károsodott) o Deléció / Inserció: 15% o Splice site mutációk: 5% o A legtöbb családnak saját mutációja van!!! Fabry-betegség Residuális enzimaktivitás 1% - 17% gyakran < 1% A betegség súlyossága korrelál: a reziduális enzim aktivitással Magas residuális enzim aktivitás esetén (>5%): asymptomás esetek, szelektív cardiális érintettség

23 23 Multiorgan betegség A GL-3 progresszív felszaporodása több szervrendszer progressziv betegsége: Idegrendszer Bır Szem Vese Szív Gyomor-bél rendszer Klinikum Gyermekkorban: Fáradékonyság Idınként fájdalom tünetek / krízis Meleg és hideg intolerancia Hipohidrózis Szaruhártya és lencse homány Ismétlıdı láz (ismeretlen eredettel) Pszihés zavarok, tanulási zavarok bırtünetek Klinikum: Polyneuropathia Elsı vezetı tünet: Égı fájdalom: tenyereken ill. talpakon precitipál: láz, meleg víz, fizikai terhelés, pszichés stressz, alkohol Az átlagos életkor a diagnózis felállitásakor: 21 év Gyermekkor: láz esetén alsóvégtagi (láb) fájdalom!

24 24 Diagnózis és terápia Feltételezett diagnózis: Klinikum, labor értékek Családi anamnézis Definitiv diagnózis: Enzimaktivitás mérés: Könny, leukocyta, plasma, biopsziás anyag Genetikai diagnosztika: mutáció analizis Korábban: Bır-biopszia incluziós testek Terápia: ERT

25 25 4. Lissencephalia Epilepszia - migrációs zavar Dr. Mandola Amarilla, Dr. Szeberényi Júlia, Dr. Farkas Viktor Corticalis fejlıdés rendellenességei Ritka betegségek Terápiarezisztens epilepsziával és mentális retardációval járó többféle fenotípusos megjelenés Kórfolyamat: a cytoarchitektura disorganizációja A corticogenesis fejlıdési rendellenességei: genetikai és fejlıdéstani klasszifikáció I. KÓROS NEURON ÉS GLIAPROLIFERÁCIÓ VAGY APOPTÓZIS A. Csökkent proliferáció/fokozott apoptózis vagy fokozott proliferáció/csökkent apoptózis - kóros agyméret 1. Microcephalia normális, ill. vékony agykéreggel 2. Microlissencephalia (extrém microcephalia vaskos agykéreggel) 3. Microcephalia extenzív polymicrogyriával 4. Macrocephaliák B. Kóros proliferáció (kóros sejtformákkal) II. KÓROS NEURONMIGRÁCIÓ III. AZ AGYKÉREG KÓROS ORGANIZÁCIÓJA IV. NEM KLASSZIFIKÁLHATÓ FORMÁK

26 26 Újszülöttkori microcephaliák Primaer Genuin csoport Méretbeli eltérések: lényegi strukturális eltérés nélkül Más társuló eltéréssel járó microcephalia csoport Központi idegrendszeri fejlıdési rendellenesség Migrációs zavar pl.: Lissencephalia ( corticalis agyria és pachygyria) Secundaer Fertızés rubeola, toxoplasmosis, CMV; sugárzás, kémiai behatás, gyógyszerhatás, vérzés, metabolikus betegségek LISSENCEPHALIA SIMA AGY Vastag kéreg, cerebralis convolutiók hiánya A fissura Sylviin kívül sulcus nem látható

27 27

28 28 Anamnézis 24 hónapos microcephal (fejkörfogat <3pc ) leány / phenotipus, sloping forehead, therapiarezisztens epilepszia: infantilis spasmusok / Consanguin szülık 34. terhességi héten: perinatalis UH microcephalia dg. 36. terhességi hét: fenyegetı iu. asphyxia miatt sectio Iu. hypotrophia tünetei, Szs.: 2380gramm, Szh.: 45cm, 9/10 Apgar Születéskori fejkörfogat: 27cm (<3pc, -2,8SD) 1. élethónaptól West szindróma tünetei

29 29 Tág subarachnoidealis tér és kamrák Hypoplasiás kisagy, agytörzs és basalis ganglionok Terápia Konvencionális antiepileptikus gyógyszeres terápia: valproát, karbamazepin, levetiracetam, topiramát, vigabatrin.

30 30

31 31 5. Kálium csatorna betegségek: Long QT- szindróma, újszülöttkori görcsök Dr. Müller Katalin, Dr. Orosz Irén, Dr. Farkas Viktor Esetbemutatás Epilepszia kivizsgálás Status 1. Min. grad. mentalis retardatio 2. Infantilis cerebralis paresis, tetraspasticus forma 3. Scoliosis Anamnézis 4 éves, leány Perinatalis anamnézis: sürgıs s.c. 37. gest.héten CTG-n bradycardia, majd beszőkült oscillaciok Érett újszülött, cardiorespiratorikus adaptatio zavartalan 6 hónaposan: Motoros retardatio 4 évesen: Láztalan állapotban, alvásban jelentkezı, generalizált tónusos clonusos roham miatt jelentkezik klinikánkon

32 32 Vizsgálatok I. Neurológia EEG: 4-5 sec ideig tartó nagy amplitúdójú többes tüske paroxizmusok Klinikum Diagnózis: Generalizált epilepszia Terápia: Valproat Klinikailag rohammentes Koponya MRI: Negatív Családi anamnézis: Mater: Long QT szindróma Implantálható cardioverter defibrillator (ICD) Anyai nagymama: Váratlan exitus 40 évesen, alvás közben Long-QT szindróma (LQTS): Szívizomsejtek megnyúlt repolarizációja következtében létrejövı aritmia EKG: QT intervallum: megnyúlás

33 33 Klinikum: ROHAMSZERŐ tünetek palpitáció szédülés eszméletvesztéses rosszullét syncope görcsroham Provokáció: emocionális stressz fizikai terhelés nyugalom Következmény: polimorf kamrai tachycardia ( torsade de pointes ), fatális aritmia hirtelen szívhalál Vizsgálatok II. Kardiológia Szív UH: Negatív EKG (Nyugalmi, terheléses, Holter monitorizálás): Megnyúlt QT idı Klinikum + családi anamnézis Diagnózis: Long QT szindróma Terápia: ß-receptor blokkoló

34 34 Kálium csatorna: sejt hiperpolarizáció depolarizálódott sejt repolarizáció Vizsgálatok III. Molekuláris genetika KCNH2 (=HERG) gén frameshift mutáció kimutatása Módszer: DHPLC (Denaturing High Performance Liquid Chromatography) IKr mőködés zavara (Kifelé vezetı, rektifikáló, gyors kálium csatorna) Long QT2 szindróma

35 35 LQTS-t okozó gének többsége a szív kálium- és nátriumcsatornáit felépítı fehérjéket kódol. Genetikailag hét altípusa van mindegyik az akciós potenciál repolarizációjának idejét növeli QT megnyúlás Vizsgálatok IV.: Családszőrés Autoszomális domináns öröklésmenet Romano-Ward szindróma (Long QT 1-7) IV. III. QT c : 403 Herg - QT c 439 Autoszomális recesszív öröklésmenet Jervell és Lange-Nielsen szindróma (Long QT 1, 5 + congenitalis süketség) II. I. QT c : 421 Herg - QT c 471 Herg + QT c 500 Herg + QT c 407 Spontán mutáció

36 36 Terápia: I. Gyógyszeres Béta-receptor blokkoló K szupplementáció II. Nem gyógyszeres Implantálható cardioverter defibrillator (ICD) Életviteli javaslatok Emocionális terhelés Fizikai terhelés (versenyszerő sport) K deficit pótlása (hányás, hasmenés) 2. QT megnyúlást okozó gyógyszerek (Erythromycin, Clarytromycin, Cisapride,...)

37 37 Következtetés Epilepszia és Long QT együttes elıfordulása KCNH2 (=HERG) gén mutációja Long QT2 Gerinces agyban, fıleg hippocampusban, cortexben növeli a neuronok ingerelhetıségét. Komplex kálium ioncsatorna betegség? Klinikailag multiorgan betegség (szív+agy) Új terápiás lehetıségek: szelektív kálium csatorna nyitók Benignus familiaris neonatalis convulzió (BFNC) rövid ideig tartó generalizált tonusos-klonusos roham (GTCS) szem tünetek motoros automatizmusok Kezdet: 2-4 napos kór Vége: 1-3 hónapos kór % roham a késıbbi életévekben incidencia: 1:

38 38 Retigabine (RTG): activates K + current (KCNQ2/Q3) mv +RTG agy szív normalized current RTG Q2 + Q3 Q2 + Q µM Rtg normalized current Q µM Rtg Q V (mv) V (mv) E m - 70 mv Retigabine E K - 90 mv