Main Text
A Cantú-szindróma (MIM 239850) egy ritka, de felismerhető rendellenesség, amelyet veleszületett hipertrichózis, újszülöttkori makroszómia, kifejezett osteochondrodysplasia és kardiomegália jellemez. A hypertrichosis a fejbőr sűrű, a homlokra is kiterjedő szőrzetéhez és a testszőrzet általános növekedéséhez vezet. Emellett a makrocephalia és a durva arcvonások, beleértve a széles orrhátat, az epicanthal-redőket, a széles szájat és a telt ajkakat, raktározási rendellenességre utalhatnak.1-3 A Cantú-szindrómás egyének körülbelül fele születéskor makroszomikus és ödémás, míg gyermekkorban általában izmos megjelenésűek, kevés bőr alatti zsírral.3 Bár a csontváz elváltozásai, amelyekről egy újabb, tíz egyénről szóló áttekintésben beszámoltak, enyhék voltak,3 korábban már beszámoltak megvastagodott vádliról, keskeny mellkasról, széles bordákról, lapos vagy tojásdad csigolyatestekről, coxa valga, csontritkulásról, megnagyobbodott koponyacsatornákról és a hosszú csontok metafízis-szélesedéséről.1,4 A motoros fejlődés általában késik a hipotónia miatt, a legtöbb egyénnél enyhe beszédkésés, és kis százalékuknál tanulási nehézségek vagy értelmi fogyatékosság jelentkezik. Figyelemre méltó, hogy az esetek ∼80%-ában kardiális manifesztációk, mint a ductus arteriosus patentus, kamrai hipertrófia, pulmonális hipertónia és perikardiális folyadékgyülem is jelen van.1,3
Dacára annak, hogy a Cantú-szindrómát ∼30 évvel ezelőtt önálló klinikai entitásként azonosították, a háttérben álló genetikai okot a mai napig nem sikerült azonosítani.5 Kezdetben autoszomális-recesszív öröklődést feltételeztek az eredeti jelentésben szereplő két érintett testvér és egy másik családban fennálló vérrokonság alapján.5,6 Robertson és munkatársai azonban szegregációs analízis segítségével kimutatták, hogy a Cantú-szindróma valószínűleg domináns rendellenesség4 . Ezenkívül az irodalomban a Cantú-szindróma 37 esete közül a többség simplex eset; továbbá két ismert szülő-gyermek átvitel is autoszomális-domináns öröklődési mintára utal.1-12 Egy disztális 1p36 deléciót és egy 4q26q27 duplikációt leszámítva két olyan egyénnél, akiknek csak enyhe fenotípusos hasonlóságuk van a Cantú-szindrómával, nem számoltak be olyan visszatérő kromoszóma-rendellenességekről klinikailag Cantú-szindrómával diagnosztizált egyéneknél, amelyek lehetővé tennék a genetikai ok azonosítását.3,7,8
A Cantú-szindróma genetikai okának azonosítására 14 egyénből álló kohortot vizsgáltunk, amelyek közül hét simplex eset és hét familiáris eset volt. A familiáris esetek két nővérből és édesanyjukból (2a, 2b és 2c személyek), egy apa-lánya párosból (8a és 8b személyek) és egy testvérpárból (9a és 9b személyek) álltak. Négy családban a szülők vérrokonok voltak (1., 5., 8b., 9a. és 9b. egyed). Ezen egyének klinikai adatait az 1. táblázat, az 1A. ábra, valamint az S1A és S1B ábrák mutatják be (online elérhető). A négy exomszekvenált egyént úgy választottuk ki a kohorszból, mint amelyek leginkább hasonlítanak a Cantú és munkatársai által eredetileg felvázolt fenotípusra.5
Mutations in ABCC9 Cause Cantú Syndorme
(A) Az exom-szekvenálással vagy Sanger-szekvenálással azonosított, ABCC9-mutációval rendelkező Cantú-szindrómás egyének portréfotói. Figyeljük meg a durva arckifejezést, beleértve a széles orrhátat, a rövid orrot, a hosszú philtrumot, a széles szájat és a telt ajkakat.
(B) De novo ABCC9 mutáció g.21995261G>A (c.3460C>T; p. Arg1154Trp), amelyet egy érintett egyén és szülei exomszekvenálásával azonosítottak. A felső panel a gyermek (1. egyed) következő generációs szekvenálási leolvasásait mutatja, majd az apa (középen) és az anya (alul) leolvasásait.
(C) Sanger-vizsgálat ugyanezen triónál; a gyermek (1. egyed, fent), az apa (középen) és az anya (alul) Sanger-nyomai. A pontmutációt (g.21995261G>A; c.3460C>T) piros nyíl jelöli.
(D) A SUR2 sematikus áttekintése, a Cantú-szindrómát okozó mutációkat a nyíl mutatja. Rövidítések: (piros); TMD, ABC transzmembrán domén-1 típus (kék).
(E) A p.Arg1154 mutációs hot spot aminosav-konzerváltsága több faj (ember, egér, kutya, csirke, zebrahal) esetében; az erősen konzervált arginint piros színnel ábrázoljuk.
1. táblázat
A Cantú-szindrómás egyének fenotípusa
| Klinikai jellemzők | Érintett egyének | ||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2a | 2b | 2c | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8a | 8b | 9a | 9b | 10 | ||||||
| Gender | M | F | F | F | M | F | M | F | M | F | M | F | M | M | F | M | |||
| Mutáció (cDNS) | 3460C>T | 3461G>A | 3461G>A | 3461G>A | 3461G>A | 3460C>T | 3460C>T | 3128G>A | 3461G>T | 1433C>T | 1433C>T | – | – | – | |||||
| Alteráció (fehérje) | Arg1154Trp | Arg1154Gln | Arg1154Gln | Arg1154Gln | Arg1154Gln | Arg1154Gln | Arg1154Trp | Arg1154Trp | Cys1043Tyr | Arg1154Gln | Ala478Val | Ala478Val | – | – | – | ||||
| öröklött | de novo | öröklött | öröklött | de novo | de novo | de novo | de novo | de novo | de novo | öröklött | |||||||||
| Consanguinity | + | – | – | – | – | – | + | – | – | – | + | + | + | – | |||||
| Kor az értékeléskor | 4 m | 16 év | 10 év | 39 év | 8 év | 21 év | 3.5 m | 4.5 év | 9.8 év | 4 m | 32 év | 6 év | 4 év | 3 m | |||||
| Alive | – | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | – | + | |||||
| Congenitalis hypertrichosis | + | + | + | + | + | + | + | + | ++ | + | + | + | + | + | + | + | |||
| Makroszómia születéskor | + | – | + | + | – | + | – | + | – | + | + | – | – | + | |||||
| Makrokefália | + | + | + | + | + | + | + | – | + | + | + | + | + | + | + | + | + | ||
| ID∗ és/vagy fejlődési késés | – | – | – | – | + | – | + | – | – | + | – | + | + | + | |||||
| Az arcvonások | |||||||||||||||||||
| Goromba arc | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | ||
| Epikantál ráncok | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | – | |||
| Bőséges és/vagy göndör szempillák | + | + | + | + | – | + | – | + | + | + | + | – | + | + | + | ||||
| Tág és/vagy lapos orrhíd | + | + | + | + | + | + | – | + | + | + | + | + | + | + | + | + | |||
| Kis orr és/vagy antevertált. orrlyukak | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | – | – | – | + | ||||
| Kiemelkedő száj és/vagy vastag ajkak | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | ||
| Long philtrum | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | |||||
| Magas és/vagy keskeny szájpadlás | + | + | + | + | + | – | + | + | – | – | – | + | + | + | – | ||||
| Macroglossy | + | + | + | + | + | – | + | + | – | – | – | – | + | – | – | – | |||
| Első nyitott harapás | – | + | + | – | – | + | – | – | – | – | – | – | – | ||||||
| Gingivális hiperplázia | + | + | + | + | + | – | + | + | – | – | + | – | – | – | – | ||||
| Rövid nyak | – | – | – | – | – | + | + | – | + | + | + | – | – | + | + | + | |||
| Szív jellemzői | |||||||||||||||||||
| Szerkezeti szívanomáliák | + | – | – | – | – | + | + | – | + | + | – | – | + | ||||||
| Pulmory hipertónia | + | – | – | – | – | – | – | – | – | – | + | – | – | – | – | ||||
| Perikardiális folyadékgyülem | – | + | + | + | – | + | – | – | – | – | – | – | – | ||||||
| Kardiomegália | – | – | + | + | + | + | + | – | – | + | – | + | + | + | + | ||||
| Hypertrófiás és/vagy dilatatív kardiomiopátia | + | + | + | + | + | – | – | – | – | – | – | + | + | + | |||||
| Radiológiai leletek | |||||||||||||||||||
| Általános csontritkulás | – | – | – | – | – | + | – | + | + | + | + | ||||||||
| Vastag kálvária | + | + | + | + | + | + | – | – | + | – | – | + | + | + | + | ||||
| Késleltetett csontkor | + | – | – | + | – | + | + | + | + | + | |||||||||
| Nagyobbodott sella turcica, függőleges koponyaalap | – | – | – | – | – | – | – | + | – | – | – | – | – | + | + | + | |||
| Keskeny vállak | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | + | + | + | + | |
| Keskeny mellkas | – | – | + | – | + | – | – | – | + | – | + | + | + | + | |||||
| Széles bordák | – | + | + | + | + | – | – | – | + | + | + | + | – | – | – | + | |||
| Vertebralis endplate szabálytalanságok | – | – | – | – | + | – | – | + | – | – | – | + | + | – | |||||
| Platyspondyly | + | + | – | + | – | – | + | – | – | – | – | – | – | – | + | + | – | ||
| Ovoid csigolyatestek | + | – | – | – | – | – | – | – | – | + | + | – | – | – | + | + | + | + | |
| Hypoplasztikus ischium és szeméremcsontok | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | + | + | – | |||||
| Szűk obturator foramen | – | + | – | – | + | – | – | – | – | – | |||||||||
| Erlenmeyer-lombik…mint a hosszú csontok | + | + | + | + | + | – | – | – | + | – | + | + | + | – | |||||
| Bilaterális coxa valga | – | – | + | – | + | – | – | – | – | – | – | + | – | – | + | ||||
| Metafízisfelvágás enl. Medul. ca.∗ | + | + | + | + | + | – | + | – | + | + | + | + | – | ||||||
| Transzverzális metafízis sávok | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | + | – | – | – | |||
| Egyéb jellemzők | |||||||||||||||||||
| Preaxiális disztális ujjperc hipoplasia | – | – | – | – | – | + | – | – | + | – | – | – | – | ||||||
| Röv, széles első lábujj | + | – | – | – | – | – | – | – | + | + | + | + | + | + | + | ||||
| Umbilis sérv | + | – | – | – | – | – | + | + | – | + | + | – | – | + | |||||
| Pylorusszűkület | + | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | + | ||||
| Immunhiány | – | – | – | – | – | – | + | – | – | + | – | + | + | – | |||||
| Ráncos és/vagy laza bőr | + | – | – | – | – | – | – | – | + | – | – | + | + | + | + | – | |||
| Mély tenyérráncok | + | – | – | – | – | – | – | – | + | – | – | + | + | + | + | – | |||
| Fingerpárnák | + | – | – | – | – | – | – | + | + | – | – | – | – | – | – | ||||
| Hyperextenzivitás interphalangeális ízületek | + | – | + | – | – | + | + | – | + | – | + | – | – | – | |||||
| Pectus carinatum | + | – | – | – | – | – | + | – | – | – | – | – | – | – | – | – | |||
| Genitális anomáliák | + | – | – | – | – | – | + | – | – | + | – | – | – | ||||||
| Skoliózis | + | + | + | + | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | ||
| Lymphedéma | – | – | + | + | + | – | + | – | – | – | – | + | + | + | – | ||||
| A felső GI∗ vérzésre való fokozott hajlam | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | ||||
| Renális anomáliák | – | – | – | – | – | – | – | – | – | + | – | – | – | ||||||
| Már megjelent | igen1 | igen1 | igen 1 | igen12 | |||||||||||||||
RefSeq accession number NM_020297.A mutációk elnevezésénél a 2. számot használták. Azokat a jellemzőket, amelyek nem álltak rendelkezésre, üresen hagytuk. Adapted from Engels et al. 2002.12
Először exomszekvenálási megközelítést alkalmaztunk három személy adataira egy SOLiD v4 szekvenáló készülék és az Agilent SureSelect v1 (38 Mb) exom-dúsító kit segítségével. A detektált variánsokat a korábban leírtak szerint rangsoroltuk (S1. táblázat).13,14 Mindhárom egyénnél csak egy gén (RP1L1 ) tartalmazott variánsokat, de ezeket nem validáltuk Sanger-szekvenálással. Ezért további exom-szekvenálást végeztünk egy szimplex eseten (1. egyén) és szülein (S2. táblázat). A de novo analízis (a Vissers et al.15-ben leírtak szerint) 15 potenciális de novo mutációt eredményezett 15 jelölt génben (1B. és 1C. ábra és S2. táblázat). Mind a 15 jelölt gén szisztematikus validálása Sanger-szekvenálással azt mutatta, hogy csak az ABCC9 (c.3460C>T) mutációja volt validálható az érintett egyénben.15 Továbbá, e 15 jelölt gén közül csak az ABCC9 (MIM 601439) esetében sikerült privát, nem szinonim variánsokat azonosítani, a három eredetileg szekvenált egyed közül kettőnél (3. és 4. egyed; c.3461G>A). A harmadik egyed (2a. egyed, c.3460C>T) exomszekvenálási adatainak vizuális vizsgálata egy további potenciális mutációt azonosított az ABCC9-ben nagyon alacsony szekvencia-lefedettség mellett. Figyelemre méltó, hogy minden mutáció az ABCC9 27. exonján belül volt.
A fennmaradó tíz Cantú-szindrómás egyénből álló kohorszban öt további miszense-mutációt találtak az ABCC9-ben Sanger-szekvenálással (NM_020297.2; S3 táblázat). Így összesen 11/14 esetben volt ABCC9 mutáció. Érdekes módon nyolc mutáció egy mutációs hot spotban fordult elő, amely a 27. exonban lévő Arg1154 maradékot érintette, ami az ABCC9 által kódolt fehérje, a szulfonilurea receptor (SUR2) második, 1-es típusú transzmembrán régióját (TMD2: transmembrane domain 2) érintette (1D ábra). Az összes többi mutáció (c.3128G>A és c.1433C>T ) szintén vagy a TMD1-et vagy a TMD2-t érintette. Egy kivételével (a 8a és b egyedben talált mutáció) az összes mutációt több in silico predikciós program is valószínűleg vagy valószínűsíthetően károsnak jósolta. A bázispár-konzerváltság (phyloP-vel mérve) viszonylag magas volt, míg az Arg1154 maradék egészen a zebrahalig konzerválódott (1E ábra). Fontos, hogy mind a hat szimplex esetben a mutációk de novo keletkeztek (S1 ábra). Ezenkívül a mutációk egyikét sem azonosították a több mint 5000 nyilvánosan elérhető exom egyikében sem (Exome Variant Server, NHLBI Exome Sequencing Project , Seattle). Minden eljárás összhangban volt a humán kísérletekkel foglalkozó illetékes bizottság (intézményi és nemzeti) etikai normáival, és megfelelő tájékoztatáson alapuló beleegyezést kaptunk.
AzABCC9 az ATP-kötő kazetták C alcsaládjának tagja, más néven CFTR/MDR (cisztás fibrózis transzmembrán konduktancia szabályozó és multidrog-rezisztencia fehérje) család, és a SUR2 csatorna szabályozót kódolja, amely TMD1 és TMD2, egy N-terminális domént (TMD0) és két nukleotid-kötő foldot (NBF1 és NBF2) tartalmaz, amelyek Walker A és Walker B nukleotid-kötő motívumokat és egyéb konzervált szekvenciákat tartalmaznak.16,17 A SUR2 a Kir csatornacsalád egyik tagjával együtt négy SUR2 alegységből és négy pórusképző Kir alegységből álló ATP-érzékeny káliumcsatornákat (KATP-csatornák) alkot.17 Az ABCC9 terminális exonjának alternatív RNS-splicingje két SUR2 izoformát eredményez: Érdekes módon a Kir6.1 (KCNJ8 ) és a SUR2 génjei a 12p12.1 kromoszómán egy géncsoportban találhatók, ami génszintű koregulációra utal.19 Hasonló a helyzet a Kir6.2 (KCNJ11 ) és a SUR1 (ABCC8 ) esetében is, amelyek szintén egy géncsoportban találhatók, de a 11p15.1 kromoszómán. Ez bizonyítékot szolgáltat arra, hogy ezek a régiók egy ősi duplikációs esemény során jöttek létre, ami összhangban van a zebrahalból az emberbe való átörökítéssel (1E ábra).20 Míg a 12-es kromoszóma klaszterben kódolt KATP csatorna elsősorban a szív-, váz- és simaizomzatban működik, a 11-es kromoszóma klaszterben kódolt KATP csatorna túlnyomó szerepet mutat a neuroendokrin rendszerben, és e gének mutációi hiperinsulinémiás hipoglikémiához és újszülöttkori cukorbetegséghez vezethetnek.18
A KATP-csatornák az ADP/ATP arány intracelluláris változásaira válaszul nyílnak és záródnak, ezáltal összekapcsolják a sejt metabolikus állapotát a membránpotenciáljával.17,18,21. A KATP-csatornák aktivitásának gátlása membrándepolarizációt és ezáltal a feszültségfüggő Ca2+-csatornák aktiválódását okozza, ami Ca2+-beáramláshoz és az intracelluláris .19
A kalciumkezelés helyes fenntartása elengedhetetlen a szív normális működéséhez, és a myocelluláris kalcium-homeosztázis működési zavarai hozzájárulnak a dilatatív kardiomiopátia (CMD10 ) patogeneziséhez.22-24 Sur2-/- egerekben a KATP-csatorna aktivitása lényegében hiányzik, és ezeknél az állatoknál magas vérnyomás, koszorúér-vasospasmus és hirtelen szívhalál jelentkezik.
Már korábban a SUR2A C-terminusát kódoló ABCC9 38. exonjában mutációkat jelentettek két idiopátiás CMD10-ben szenvedő egyednél.25 Az egyik ilyen mutációt később a dbSNP-ben ismeretlen gyakoriságú variánsként jelentették (rs72559751). Érdekes módon a CMD10 esetében leírt mutációk egy olyan exont érintenek, amely csak a SUR2A izoformában íródik át, amely nagyfokú szívizom expressziót mutat, míg ez a mutáció nem érinti a SUR2B izoformát, amely túlnyomórészt az érrendszeri simaizomzatban fejeződik ki. Ez magyarázhatja, hogy a fenotípus miért korlátozódik a szívre, annak ellenére, hogy a frameshift mutáció egy olyan gént érint, amelynek általánosabb funkciója lehet, amint arra a Cantú-szindrómás egyének különböző klinikai problémái utalnak.
A Cantú-szindrómás egyének, akiknél az ABCC9-ben okozó mutáció van, klinikailag ugyanolyan súlyosan érintettek, mint azok, akiknél nem lehetett mutációt kimutatni. További vizsgálatok szükségesek annak megállapítására, hogy ez genetikai heterogenitást tükröz-e.
Figyelemre méltó, hogy 2006-ban Grange és munkatársai a Cantú-szindrómás egyének és a KATP-csatorna nyitószerrel, Minoxidil-lal kezelt egyének átfedő fenotípusát figyelték meg.1,26 Ezt a gyógyszert a magas vérnyomás és a kopaszság kezelésére is használják, és a kezelt egyéneknél hasonlóan fokozott testszőrzet-mintázat és perikardiális folyadékgyülem mutatkozott.27 A minoxidil egyéb bejelentett hatásai közé tartozik a simaizomsejtekben a megnövekedett elasztin expresszió és az ödéma.28 A minoxidil KATP-csatorna agonistaként növeli a káliumpermeabilitást, ami a citoplazma és az azt követő simaizomrelaxáció csökkenését eredményezi.29,30 Ez a csökkent érellenállás és a nagyobb szívteljesítmény a szívizom tömegének növekedését eredményezheti. A minoxidil-kezelés és a Cantú-szindróma hatásai közötti klinikai átfedés miatt feltételezhetjük, hogy a KATP-csatorna megnyitásának ugyanaz a mögöttes mechanizmusa van.
Egyetlen egyéneknél sem volt deléció vagy fehérje-trinkáló mutáció, és a DECIPHER (Database of Chromosomal Imbalance and Phenotype in Humans Using Ensembl Resources) adatbázisban közölt négy egyén, 139, 262714, 263616 és 255953 fenotípusa, amelyeknél átfedő deléciók, illetve egy duplikáció volt, nem hasonlít a Cantú-szindrómára. Ezek az eredmények alátámasztják az aktiváló mutációk szerepét a Cantú-szindróma mögöttes mechanizmusaként. Közvetett bizonyíték arra, hogy a Cantú-szindrómát okozó mutációk aktiváló mutációk, az ABCC8-ban (amely a SUR1-et kódolja) azonosított homológ mutációkból származik, amelyek az újszülöttkori cukorbetegség gyakori okai31,32. A Babenko et al. szerzői kimutatták az ABCC8 mutációk aktiváló hatását, amelyek közül az egyik az általunk azonosított hot spotnak homológ aminosavat (Arg1154) érintette.31 Arra a következtetésre jutottak, hogy a mutációk túlaktiválják a KATP csatornákat, és a mutáns receptor fokozott stimuláló hatása elegendő a KATP csatornák nyitva tartásához még emelkedett ATP-ADP arány mellett is.31 Érdekes módon ezen egyének többségét szulfonilurea tablettával kezelik,31,33 egy olyan gyógyszerrel, amely a SUR1 alegységhez kötődve ATP-től függetlenül csatornazárást okoz.33 A mutációk pontos funkcionális következményétől függően, amelynek meghatározása további vizsgálatokat igényel, hasonló stratégiával lehetne megfontolni a Cantú-szindrómában szenvedő egyének terápiás lehetőségeit.
Összefoglalva, azonosítottuk a Cantú-szindróma mögöttes genetikai okát, az ABCC9 mutációit, és azt javasoljuk, hogy ezt a szindrómát vegyük fel a potenciális terápiás lehetőségekkel rendelkező káliumcsatorna-betegségek listájára.