Maoa ir maob ištrynimas vyrams iš paciento sukelia didelį vystymosi uždelsimą, protarpinę hipotoniją ir stereotipinius rankų judesius | europos žmogaus genetikos žurnalas

Maoa ir maob ištrynimas vyrams iš paciento sukelia didelį vystymosi uždelsimą, protarpinę hipotoniją ir stereotipinius rankų judesius | europos žmogaus genetikos žurnalas

Anonim

Dalykai

  • Chromosomų anomalija
  • Genetinių ryšių tyrimas
  • Neurologiniai sutrikimai
  • Oksidoreduktazės

Anotacija

Monoamino oksidazės (MAO-A ir MAO-B) vaidina pagrindinį vaidmenį skaidydamos aminų neuromediatorius, tokius kaip dopaminas, norepinefrinas ir serotoninas. Mes nustatėme paveldėtą 240 kb trynimą iš Xp11.3 – p11.4, kuris apima abu monoaminooksidazės genus, tačiau, skirtingai nuo kitų paskelbtų pranešimų, nedaro įtakos šalia esančiam Norrie ligos genui ( NDP ). Broliai, paveldėję ištrynimą ir todėl neturintys monoaminooksidazės funkcijos, pasižymėjo dideliu vystymosi vėlavimu, protarpine hipotonija ir stereotipiniais rankų judesiais. Klinikinės savybės atitinka paskelbtas ataskaitas apie didesnius mikrodeletacijų atvejus ir selektyvius MAO-A ir MAO-B trūkumus žmonėms ir pelėms bei rodo, kad normaliomis sąlygomis MAO-A ir MAO-B turi didelę funkcinę kompensaciją.

Įvadas

Monoamino oksidazės, MAO-A ir MAO-B, katalizuoja biogeninių ir dietinių aminų oksidacinį deaminavimą. Monoaminooksidazės (MAO) substratai apima neurotransmiterius serotoniną, norepinefriną ir dopaminą bei neuromoduliatorių feniletilaminą (apžvelgti skyriuose Shih ir Thompson 1 ). Spartus bioaktyviųjų monoaminų skaidymasis MAO izofermentais yra būtinas norint užtikrinti tinkamą sinapsinį neurotransmisiją, o monoaminerginis signalas veikia motorines, suvokimo, pažintines ir emocines smegenų funkcijas. 2 MAOA ir MAOB genai atsiranda kartu, ir tai rodo protėvių dubliavimąsi, tačiau jie yra priešingos orientacijos Xp11.23, kur jie turi 70% identiškumą aminorūgščių lygyje ir pasižymi identiška savo 15 egzonų organizacija. Nepaisant šio sekų panašumo, MAO-A ir MAO-B turi skirtingus, bet iš dalies sutampančius substrato specifiškumus ir smegenų bei periferinių audinių erdvinius ir laiko raiškos modelius, nors dauguma audinių ekspresuoja abu izofermentus. 5, 6, 7

Ankstesni MAO geno delecijų pranešimai visada apėmė gretimą NDP geną ir buvo susiję su netipiška Norrie ligos forma (ND, OMIM Nr. 310600). ND yra neurodevelopmental sutrikimas, kuriam būdingas įgimtas aklumas dėl dvišalio tinklainės deformacijos ir lęšiuko nepermatomumo. Iki šiol nustatyta daugiau kaip 70 patogeninių NDP mutacijų. 8, 9, 10 „klasikinio“ ŠN papildomi fenotipai apima progresuojantį sensorineurinį kurtumą maždaug trečdaliu atvejų ir tam tikrą intelekto negalią, autizmą ar psichozę daugiau nei 50 proc. Atvejų. 11 Netipiniai ŠN sergantys pacientai, turintys gretutinę NDP ir abiejų MAO genų deleciją, turi sunkesnį neurologinį ryšį, turi rimtų psichomotorinių ir žodinių trūkumų. 12, 13, 14, 15, 16, 17 taip pat pastebėta, kad paveiktiems asmenims būdingas augimo sulėtėjimas, traukuliai ir būdingas manieriškas, žalojantis elgesys, dažnai lėtėjantis lytinis brendimas.

Klinikinis retų asmenų, kurių selektyvus praradimas yra arba MAOA, arba MAOB, pateikimas aiškiai parodo sunkų fenotipą, susijusį su MAO genų ir NDP ištrynimu. Vienoje ND šeimoje, kuriai buvo išbraukta tik NDP ir MAOB , intelekto sutrikimų ar elgesio sutrikimų nepastebėta. 18 Selektyvus MAO-A trūkumas buvo aprašytas didelėje olandų giminėje, turinčioje ribinį protinį atsilikimą ir nenormalų elgesį, kuris pasireiškia kaip sutrikusi impulsų kontrolė ir padidėjusi agresija. Paveiktiems šios kilmės asmenims buvo taškinė mutacija, per anksti sutrumpinusi MAO-A baltymą. 20 Lenders ir kt. 18 parodė, kad pacientai, turintys dvigubą MAOA / B netekimą (su NDP) , selektyvųjį MAOA deficitą ir selektyvųjį MAOB deficitą (su NDP), turi skirtingus katecholaminų ir jų metabolitų biocheminius profilius, kas rodo, kad tai greičiausiai paaiškina skirtingus klinikinius fenotipus. kiekvienos mutacijos kategorijos.

Šiame tyrime pateikiami klinikiniai ir molekuliniai submikroskopinio MAOA ir MAOB genų delecijos apibūdinimai kartu su NDP delecija. Ši mutacija suteikia galimybę toliau ištirti fenotipines MAO trūkumo pasekmes.

Klinikinė ataskaita

1a paveiksle parodyta su X susieta kilmė, kurioje du broliai (IV: 2 ir IV: 3, pavaizduoti atitinkamai 1b ir c pav.) Pasižymi sunkiu protiniu atsilikimu, rankų pynimu, lūpų pūtimu ir epilepsija. Broliai gimė sveikai nekongresinei Kaukazo porai; motina buvo 30 metų, o tėvas 31 metų, gimus IV: 2; vyresnė dukra buvo sveika. Motinos močiutė turėjo brolį ir seserį, kuris mirė maždaug nuo 2 metų ir buvo lėto vystymosi, tačiau daugiau medicininių įrašų nebuvo.

Image

a ) šeimos kilmė; IV-2 ( b ) ir IV-3 ( c ). Abu asmenys iliustruoja stebėtą įprastą rankos pakėlimą.

Visas dydis

IV: 2 gimė normalaus gimdymo metu, kurio gimimo svoris buvo 2, 38 kg, maždaug po 36 nėštumo savaitės po įprasto nėštumo. Pastebėta, kad jis naujagimio laikotarpiu yra hipotoniškas ir blogai maitinamas, todėl reikėjo maitinti vamzdelius. Per pirmuosius 6 mėnesius jis patyrė keletą staigios gilios hipotonijos priepuolių, manoma, kad tai traukuliai; EEG parodė trumpųjų bangų aktyvumą pakaušio srityje ir po 9 mėnesių jis buvo gydomas fenobarbitaliu, po to natrio valproatu. Šie epizodai tęsėsi nepaisant vaistų. Kompiuterinė tomografija parodė skilvelių ir bazinių erdvių išsiplėtimą. Visi metabolinių sutrikimų ir virusinių infekcijų tyrimai buvo neigiami. Jo vystymasis buvo labai atidėtas, jis sėdėjo 20 mėnesių ir vaikščiojo palaikydamas 2 metus 6 mėnesius; jis niekada nevaikščiojo savarankiškai. Būdamas 4 metų, jo OFC buvo tarp 3 ir 10 centilių, o jo svoris ir ilgis buvo šiek tiek mažesnis nei 3 centilio. Jis turėjo pasikartojančius rėkiančius epizodus, kai galva daužėsi ir rankos pliaukštelėjo; jis subraižė veidą ir sukramtė rankas. Jis neturėjo jokių svarbiausių dismorfinių bruožų, tačiau turėjo užpakalinę plaukų liniją, esančią vidiniame kanalo raukšle, ilgomis blakstienomis, papildomu viršutiniu šoniniu kandikliu ir neįprastu plaukų vingiu. Netikėtai mirė sulaukęs 5 metų. Jo autopsijos metu nebuvo rasta jokių jo vidaus organų anomalijų, išskyrus smegenis, kurių kūno svoris buvo per mažas ir kurių mikroskopija parodė nedidelius perivaskulinio kalcifikacijos židinius, retkarčiais hemosiderino granules Virchow – Robin erdvėse, Purkinje ląstelių praradimą smegenyse ir kai kuriuos nuostolius. žievėje esančių neuronų.

IV: 3 gimė po nėštumo viršūnės 38 nėštumo savaitę po įprasto nėštumo ir svėrė 2, 5 kg. Naujagimio periodu buvo pastebėta, kad užmigdamas ar pabudęs jis daro trūkčiojančius judesius. Netrukus po to jam kilo hipotonijos epizodai, panašūs į jo brolį. Jis ėmė piniginę ir smaugė lūpas, turėjo pertraukiamą suartėjimą. Praėjus 13 savaičių, jis turėjo neabejotiną ašinę hipotoniją, o nuo 10 mėnesių išsivystė rankos suvynioti. Jo 48 valandų EEG įrašymas buvo normalus. Jis sėdėjo 15 mėnesių, dugnas pasislinko būdamas 2 metų 8 mėnesių ir savarankiškai vaikščiojo 4 metus. Iš esmės jis priminė brolį, taip pat turėjo vidines kanalo raukšles ir ilgas blakstienas. Jis ir toliau sirgo neramumu, po kurio sekė hipotonija, akių mirgėjimas ir sąmonės praradimas, trunkantis maždaug 30 s. Jie atrodė dažnesni, kai jis pabudo ir kai buvo pastatytas ant tualeto. Atrodė, kad jis pats gali tai paskatinti gulėdamas ant grindų, spoksodamas į šviesą ir purtydamas galvą iš šono. Gydyti 100 mg lamotriginu du kartus per parą buvo bandoma nuo 6 metų iki 8 metų ir, nors iš pradžių epizodai atrodė retesni, vėliau jie padažnėjo iki 20–30 kartų per dieną, todėl gydymas buvo nutrauktas. Jo smegenų MRT skenavimas neparodė jokių anomalijų. Būdamas 15 metų, jo OFC buvo tarp 3 ir 10 centilių, jo ūgis buvo 0, 4 centilio, o jo svoris buvo 25 centilio. Jis vaikščiojo savarankiškai ir galėjo bėgti garbingai. Jis mėgsta socialinius renginius ir kompaniją bei bendrauja daugybe žodžių ir britų gestų kalba. Jo hipotonijos epizodai tęsiasi. Šių epizodų metu jis tampa blyškus ir gali nukristi ant žemės. Neseniai vieno iš šių epizodų metu buvo atliktas EEG, kuriame nebuvo jokių židinių ar paroksizminių požymių. Daugybė ankstesnių tyrimų dėl citogenetinių anomalijų, MECP2 , FRAXA ir ARX mutacijų bei izoelektrinio fokusavimo atranka dėl CDG trūkumo buvo normalūs.

Metodai

Genomo DNR buvo ekstrahuota iš periferinio kraujo ir limfoblastoidinių ląstelių linijų, gautų iš probando (IV: 3) ir jo motinos, naudojant standartinius protokolus. Jokių papildomų šeimos mėginių nebuvo galima analizuoti. Tyrimams Kembridžo ir Mančesterio universitetuose buvo gautas tinkamas klinikinių tyrimų etikos apžvalgos komisijos (MREC) patvirtinimas. Klinikiniai duomenys buvo gauti iš šeimos, gavus informuotą sutikimą.

Masyvo lyginamoji genominė hibridizacija (aCGH) buvo atlikta naudojant pagal užsakymą sukurtą X-chromosomos specifinį „Nimblegen 385K“ oligonukleotidinį mikro matricą (visą informaciją apie masyvo dizainą galima gauti paprašius). Pagal standartinius protokolus hibridizaciją atliko „Roche Nimblegen Inc.“ aptarnavimo laboratorija (Reikjavikas, Islandija). Hibridizacija buvo atlikta su etaloninio normalaus kaukazo kilmės vyro patinu (NA10851; gautas iš Coriell Cell Repository, Camden, NJ, JAV). Buvo atliktas vienas hibridizacijos eksperimentas, kurio metu paciento DNR buvo paženklinta Cy5-dCTP, o etaloninio asmens - Cy3-dCTP. Po duomenų normalizavimo, masyvo analizė buvo atlikta naudojant ADM-1 iškvietimo algoritmą (Agilent CGH Analytics 3.4 versija). 250K Nsp GeneChip masyvas (Affymetrix, Santa Clara, CA, JAV) viso genomo analizė taip pat buvo atlikta naudojant standartinius paskelbtus protokolus. Dviejų spalvų fluorescencinė in situ hibridizacija (FISH) buvo atlikta metafazių chromosomų pasklidimuose su PAC zondais, parinktais iš Sangerio instituto viso genomo plytelių kelio 30k klono, nustatyto norint pašalinti trynimą probandoje, naudojant standartinius metodus. Metafazės buvo tiriamos naudojant „Olympus BX61“ fluorescencinį mikroskopą ir vaizdai buvo užfiksuoti naudojant „Hamamatsu ORCA“ kamerą ir „Smartcapture 3“ programinę įrangą.

Norint amplifikuoti PGR produktą, apimantį delecijos jungtį, buvo naudojamas didelio nuotolio PGR. Pradmenys buvo sukurti taip, kad pašalintų trynimą: JF_F: 5′-GAGATAATGAAATCTACTCCAAGGGATGGTTG-3 ′ ir JF_R: 5′-TATCAGGGCTTATATGATCAGTCACTGGAGAG-3 ′. PGR buvo atlikta su 150 ng genomo DNR 50 μl reakcijoje, kurioje buvo 2, 5 U LaTaq („TaKaRa Bio Inc.“, Otsu, Shiga, Japonija), 1 × GC buferio I, 400 μM kiekvieno dNTP ir 400 n M kiekvieno grunto. Produktų terminis ciklas, gryninimas geliu ir tiesioginė Sanger sekos buvo atliktos naudojant standartinius protokolus. Vėlesni sekos ciklai naudojant įdėtus pradmenis (JF_int1: 5′-TCTTGCTCTCTGGTGCCATTC-3 ′ ir JF_int2: 5′ – TTCTTTGAGACGGAGTCTTGCTC-3 ′) buvo atlikti, norint gauti sekvenavimo taškus, apimančius delecijos jungtį. Periferinio kraujo leukocitų X inaktyvacijos modelis buvo įvertintas atliekant PGR analizę AR lokuso polimorfinio 1 egzono CAG pakartojimui, kaip aprašyta Plenge et al. 22

Rezultatai

Kopijų skaičiaus analizė buvo atlikta lygiagrečiai naudojant pasirinktinę X-chromosomų masyvą ir 250K Nsp GeneChip matricą. X-chromosomų masyvas parodė 240 kb trynimą iš Xp11.3, kuriame yra MAOA 2–15 egzotai ir visi MAOB egzonai. Deleciją pranešė 847 zondai, kurių vidutinis log2 santykis buvo –1, 08 (2a paveikslas). Naudojant SNP lusto platformą, apie ištrynimą pranešė 16 SNP (2b paveikslas). Su 250K SNP masyvu nebuvo nustatyta jokių reikšmingų trynimų ar dubliavimų kitoje genomo vietoje. Šviežios limfocitų kultūros, gautos iš probando, FISH analizė, naudojant visame regione išdėstytus klonus, patvirtino delecijos ribų masyvo įvertinimus (3 paveikslas). Be to, delecijos geno kiekis buvo patvirtintas PCR amplifikuojant koduojančias sritis, kurios, kaip prognozuojama, yra prie delecijos šonų (duomenys nepateikti). Probandos motinos FISH analizė parodė, kad ji buvo delecijos nešiotoja (4 paveikslas). Motinos leukocituose reikšmingo X-inaktyvacijos pasipriešinimo nepastebėta (santykis 41:59).

Image

a ) X-chromosomų masyvo hibridizacijos log2 santykiai X-chromosomos srityje 43–44 Mb. Kiekvienas duomenų taškas parodo vieno zondo Cy3 / Cy5 log2 santykį, normalizavus duomenis. ( b ) 250K Nsp GeneChip kopijos skaičiaus analizė, kai X-chromosomos sritis yra 43–44 Mb. Nukopijuokite skaičiaus būseną ir log2 santykį, sugeneruotą naudojant „Affymetrix CN4“ algoritmą.

Visas dydis

Image

Ištrynimo vietą rodanti schema. Skaičiai yra ištrynimo koordinatės (hg18). a ) Faktinis išbraukimo laipsnis. ( b ) X-chromosomos matricos ištrynimo laipsnio įvertinimas. c ) Maksimalus ir mažiausias SNP lusto ištrynimo laipsnio įvertinimai. Mažiausias dydis atitinka pirmojo ir paskutiniojo SNP, pranešusio apie ištrynimą, vietą, maksimalų apimtį apibūdina šalia esantis laukinio tipo kopijos numeris, SNP skambučiai. d ) FISH analizė išbrauktame regione. Žalios juostos žymi BAC kloną, kurį aptiko FISH, oranžinės juostos nurodo BAC klonus, kurie metafazėmis nesuteikė signalo iš probando.

Visas dydis

Image

Tipiškas dvispalvis ŽUVIS metafazėse iš zondo ( a ) ir jo motinos ( b ) bei kontrolinės patelės ( c ). Zondas RP1-262B17 (raudonas) yra trynimo zonoje, o zondas RP11-265D20 (žalias) yra greta trynimo (žr. 3 paveikslą).

Visas dydis

Didelė X-chromosomos oligo matricos skiriamoji geba palengvino pradmenų, besiribojančių su delecija, projektavimą. Taikant tolimojo PGR strategiją, probando mėginiui buvo gauta maždaug 9 kb amplikonė, bet ne iš kontrolinių asmenų. Buvo atlikta tiesioginė šio PGR produkto sekos analizė ir gauta seka, apimanti delecijos lūžio taško jungtį (5 pav.). Delecija susieta su pamatinės sekos nukleotidais 43 426 230–43 666 584 (genomo sudėjimas hg18). Proksimalinis lūžio taškas buvo L1PA7 LINE elemente, o distalinis lūžio taškas - „ AluY“ elemente. Atlikus 2 kb genominės pamatinės sekos, apimančios abu lūžio taškus, analizę BLAST2, reikšmingų sekų homologijų nebuvo. 30 bp, supantys kiekvieną lūžio tašką, sekos tapatumas buvo minimalus, tačiau pačioje sankryžoje buvo 2 bp mikrohomologijos. Šios savybės atitinka išbraukimo mechanizmą, susijusį su nehomologiniu įvykiu, jungiančiu galą. Apie panašius ištrynimus viešai prieinamose genomų variantų duomenų bazėse nėra pranešta nei sergantiems, nei normaliems asmenims.

Image

Delecijos jungties fragmento DNR seka. Seka nuo probando ( a ) yra suderinta su laukinio tipo etalonine seka nuo distalinio ( b ) ir proksimalinio ( c ) lūžio taškų. 2 bp mikrohomologijos, būdingos proksimaliniam ir distaliniam lūžio taškams, pažymėtos dėžutėje.

Visas dydis

Diskusija

Mes pristatome šeimą, kurioje yra paveldimas dalinis MAOA trynimas ir visiškas MAOB ištrynimas , dėl kurio prarandami abu genai. Nors ankstesnių pranešimų apie genomo mikrodeletaciją, paveikiančią tik MAOA ir MAOB , nėra, dvejopo MAO funkcijos praradimo pasekmes galima numatyti palyginus ataskaitas apie probandas su ND, atsirandančias dėl didesnių gretimų genų delecijų, arba su selektyviu MAOA funkcijos praradimu. 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 Šios ataskaitos atskleidžia, kad tiek funkcinio MAOA, tiek MAOB geno produkto yra pakankamai, kad intelekto apdorojimas ir vystymasis vyktų iki silpno ar ribinio protinio atsilikimo lygio. Tačiau, kaip aprašyta šioje ataskaitoje ir netipiniams ND sergantiems pacientams, turintiems dvigubą MAO netekimą, abiejų genų ištrynimas sukelia stiprų ar gilų protinį atsilikimą, kuris pastebimas netrukus po gimimo, ir tai rodo, kad šie genai yra labai svarbūs ankstyvajam smegenų vystymuisi ir veikimui.

Vyrams MAOA ir MAOB praradimas yra susijęs su sunkiu protiniu atsilikimu ir neįprastu stereotipiniu elgesio būdu, kai plaukai vingiuoja ir lūpos užčiaupiamos . Stereotipiniai rankos judesiai ir lūpų pūtimas taip pat buvo pastebėti šeimose, kuriose prarasta funkcijų mutacija ar MAOA delecijos . 13, 19 Nors šis stereotipinis elgesys yra panašus į elgesį su Rett sindromu ir Angelman sindromu, jie turi skiriamųjų bruožų, kurie gali suteikti naudingos diagnostinės pagalbos. Klinikinių apraiškų moters delecijos nešiklyje nebuvimas ir prielaida, kad atsitiktinė X-chromosomų inaktyvacijos schema limfocituose yra pati centrinėje nervų sistemoje, rodo, kad šių genų mozaikinė išraiška smegenyse yra pakankama normaliam nervų palaikymui. plėtra ir funkcija.

Tyrime, kuriame dalyvavo netipinis ŠN sergantis pacientas, Rodriguezas-Revenga ir kt. 17 pasiūlė, kad EFHC2 ištrynimas yra traukuliai, pastebėti jų probandoje, nes paralogozinis EFHC1 yra susijęs su autosomine nepilnamečių mioklonine epilepsija. 23, 24 Nors priepuoliai yra nedažni klasikinės ND atvejais, yra traukulių pavyzdžių tais atvejais, kai yra NDP taško mutacijos. 25, 26 Tai, kad čia aprašyti priepuoliai pasireiškia šeimoje, dar labiau patvirtina, kad norint suardyti epilepsiją pakanka kelių genų ardymo šiame regione.

MAO inhibitoriai praeityje buvo plačiai naudojami sunkiai depresijai gydyti ir, nors pranešta apie reikšmingą šalutinį poveikį, ilgalaikis vartojimas nėra susijęs su kognityviniu nuosmukiu ar stereotipiniais rankos judesiais, pastebimais šioje šeimoje. Tai rodo, kad klinikinius požymius, kuriuos stebėjome, greičiausiai lemia serotonino, norepinefrino ir dopamino neuronų populiacijų vystymosi sutrikimai ankstyvosios embriogenezės ir smegenų formavimo metu, o ne atspindintys pakitusią neuronų funkciją, kai bus nustatyti normalūs neuronų ryšiai.

Yra MAO trūkumų turinčių pelių modelių klinikinių pristatymų įdomumų. Pelės, pasižyminčios MAOA, pasižymi nenormaliu elgesiu, įskaitant drebulį ir padidėjusį mažylių baimę bei padidėjusį suaugusių vyrų agresiją. 27 MAOB išmuštos pelės padidina reagavimą į stresą, tačiau, kaip ir žmonėms, šis fenotipas yra palyginti lengvas, palyginti su MAOA praradimu. 28 Dvigubas MAOA ir MAOB nokautas pasižymi ypač dideliu elgesio hiperaktyvumu, lyginant su pavieniais išmušimais, vėl apibendrinant sunkesnį fenotipą, kurį mato žmonės, ir nurodant dalinį MAOA ir MAOB funkcinį dubliavimą. 29

Apibendrinant galima teigti, kad pacientų, kuriems nustatytas dvigubas MAO trūkumas, klinikiniai požymiai anksčiau buvo nustatyti iš pacientų, kuriems pasirenkamas genų praradimas Xp11.2 srityje, ir šis atvejis patvirtina prognozes. Atskiras pacientų, neturinčių MAO funkcijos, klinikinis fenotipas turėtų būti įtrauktas į sąlygų, susijusių su nenormaliomis rankų laikysenomis ir judesiais, sąrašą.