Testo principale
La sindrome di Cantú (MIM 239850) è un raro ma riconoscibile disordine caratterizzato da ipertricosi congenita, macrosomia neonatale, una distinta osteocondrodisplasia e cardiomegalia. L’ipertricosi porta a una folta peluria del cuoio capelluto, che si estende sulla fronte, e un aumento generale dei peli del corpo. Inoltre, la macrocefalia e le caratteristiche facciali grossolane, tra cui un ampio ponte nasale, le pieghe epicantali, una bocca larga e le labbra piene, possono essere suggestive di un disturbo di stoccaggio.1-3 Circa la metà degli individui con la sindrome di Cantú sono macrosomici ed edematosi alla nascita, mentre nell’infanzia hanno solitamente un aspetto muscolare con poco grasso sottocutaneo.3 Sebbene i cambiamenti scheletrici riportati in una revisione più recente di dieci individui fossero lievi,3 un calvario ispessito, un torace stretto, costole larghe, corpi vertebrali appiattiti o ovoidali, coxa valga, osteopenia, canali midollari allargati e allargamento metafisario delle ossa lunghe sono stati riportati in precedenza.1,4 Lo sviluppo motorio è solitamente ritardato a causa dell’ipotonia, la maggior parte degli individui ha un lieve ritardo del linguaggio e una piccola percentuale ha difficoltà di apprendimento o disabilità intellettuale. In particolare, manifestazioni cardiache come il dotto arterioso pervio, l’ipertrofia ventricolare, l’ipertensione polmonare e il versamento pericardico sono presenti nel ∼80% dei casi.1,3
Nonostante l’identificazione della sindrome di Cantú come entità clinica distinta ∼30 anni fa, la sua causa genetica sottostante non è stata ancora identificata.5 Inizialmente, l’eredità autosomica-recessiva è stata suggerita sulla base dei due fratelli affetti nel rapporto originale e della consanguineità in un’altra famiglia.5,6 Tuttavia, utilizzando l’analisi di segregazione, Robertson et al. hanno dimostrato che la sindrome di Cantú è molto probabilmente un disturbo dominante.4 Inoltre, dei 37 casi di sindrome di Cantú presenti in letteratura, la maggior parte sono casi simplex; inoltre, due trasmissioni genitore-figlio note suggeriscono un modello di eredità autosomico-dominante.1-12 Tranne una delezione distale 1p36 e una duplicazione 4q26q27 in due individui con solo lievi somiglianze fenotipiche alla sindrome di Cantú, non sono state riportate aberrazioni cromosomiche ricorrenti in individui clinicamente diagnosticati con la sindrome di Cantú che permetterebbero l’identificazione della causa genetica.3,7,8
Per identificare la causa genetica sottostante alla sindrome di Cantú, abbiamo studiato una coorte di 14 individui, di cui sette erano casi simplex e sette erano casi familiari. I casi familiari consistevano in due sorelle e la loro madre (individui 2a, 2b e 2c), una coppia padre-figlia (individui 8a e 8b) e una coppia di fratelli (individui 9a e 9b). In quattro famiglie, i genitori erano consanguinei (individui 1, 5, 8b, 9a e 9b). I dettagli clinici di questi individui sono presentati nella tabella 1, nella figura 1A e nelle figure S1A e S1B (disponibili online). I quattro individui esome-sequenziati sono stati selezionati dalla coorte come quelli più simili al fenotipo inizialmente delineato da Cantú et al.5
Mutazioni in ABCC9 causano la sindrome di Cantú
(A) Ritratti fotografici di individui con sindrome di Cantú con mutazioni ABCC9, identificati tramite sequenziamento dell’esoma o sequenziamento Sanger. Si noti l’aspetto grossolano del viso, tra cui un ampio ponte nasale, un naso corto, un lungo philtrum, una bocca larga e labbra piene.
(B) Mutazione de novo ABCC9 g.21995261G>A (c.3460C>T; p. Arg1154Trp) identificata dal sequenziamento dell’esoma di un individuo affetto e dei suoi genitori. Il pannello superiore mostra le letture di sequenziamento della prossima generazione del bambino (individuo 1) seguito dalle letture del padre (centro) e della madre (in basso).
(C) validazione Sanger nello stesso trio; tracce Sanger del bambino (individuo 1, in alto), padre (centro) e madre (in basso). La mutazione puntiforme (g.21995261G>A; c.3460C>T) è contrassegnata da una freccia rossa.
(D) Panoramica schematica di SUR2, con le mutazioni che causano la sindrome di Cantú rappresentate dalla freccia. Abbreviazioni: ABC, ATP-binding cassette transporter domain (rosso); TMD, ABC transmembrane domain type-1 (blu).
(E) Conservazione degli amminoacidi della mutazione hot spot p.Arg1154 per più specie (uomo, topo, cane, pollo, zebrafish); l’arginina altamente conservata è rappresentata in rosso.
Tabella 1
Fenotipo di individui con sindrome di Cantú
| Caratteristiche cliniche | Individui affetti | ||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2a | 2b | 2c | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8a | 8b | 9a | 9b | 10 | ||||
| Gender | M | F | F | F | M | F | M | F | M | M | F | M | M | F | M | ||
| Mutazione (cDNA) | 3460C>T | 3461G>A | 3461G>A | 3461G>A | 3461G>A | 3460C>T | 3460C>T | 3128G>A | 3461G>T | 1433C>T | 1433C>T | 1433C>T | – | – | – | ||
| Alterazione (proteina) | Arg1154Trp | Arg1154Gln | Arg1154Gln | Arg1154Gln | Arg1154Gln | Arg1154Trp | Arg1154Trp | Cys1043Tyr | Arg1154Gln | Ala478Val | Ala478Val | – | – | – | |||
| ereditato | de novo | ereditato | ereditato | de novo | de novo | de novo | de novo | de novo | de novo | ereditato | |||||||
| Consanguineità | + | – | – | – | – | – | + | – | – | – | + | + | + | – | |||
| Età alla valutazione | 4 m | 16 anni | 10 anni | 39 anni | 8 anni | 21 anni | 3.5 m | 4,5 anni | 9.8 anni | 4 m | 32 anni | 6 anni | 4 anni | 3 m | |||
| Viva | – | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | – | + | |||
| Ipertricosi congeniale | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | |
| Macrosomia alla nascita | + | – | + | + | – | + | – | + | – | + | + | – | – | + | |||
| Macrocefalia | + | + | + | + | + | + | – | + | + | + | + | + | + | + | |||
| ID∗ e/o ritardo nello sviluppo | – | – | – | – | + | – | + | – | – | + | – | + | + | + | |||
| Caratteristiche del viso | |||||||||||||||||
| Faccia grossa | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | |
| Pieghe epiteliali | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | – | |
| Ciglia abbondanti e/o arricciate | + | + | + | + | – | + | – | + | + | + | + | – | + | + | + | ||
| Ponte nasale largo e/o piatto | + | + | + | + | + | + | + | – | + | + | + | + | + | + | + | + | |
| Naso piccolo e/o antefisse narici | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | – | – | – | + | |
| Prominente bocca e/o labbra spesse | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | ||
| Filtro lungo | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | |||
| Palazzo alto e/o stretto | + | + | + | + | + | + | – | + | + | – | – | – | + | + | + | – | |
| Macroglossy | + | + | + | + | + | – | + | + | – | – | – | + | – | – | – | ||
| Morso aperto anteriore | – | + | + | – | – | + | – | – | – | – | – | – | – | ||||
| Iperplasia gengivale | + | + | + | + | + | – | + | + | – | – | + | – | – | – | – | ||
| Collo corto | – | – | – | – | + | + | – | + | + | + | – | – | + | + | + | ||
| Caratteristiche cardiache | |||||||||||||||||
| Anomalie strutturali cardiache | + | – | – | – | – | + | + | – | + | + | – | – | + | ||||
| Ipertensione polmonare | + | – | – | – | – | – | – | – | – | + | – | – | – | – | |||
| Effusione pericardica | – | + | + | – | – | + | – | – | – | – | – | – | – | – | |||
| Cardiomegalia | – | + | + | + | + | + | – | – | + | – | + | + | + | + | |||
| Cardiomiopatia ipertrofica e/o dilatativa | + | + | + | + | + | – | – | – | – | – | – | > | + | + | + | ||
| Risultati radiologici | |||||||||||||||||
| osteopenia generalizzata | – | – | – | – | – | + | – | + | + | + | + | ||||||
| Spesso calvario | + | + | + | + | + | – | – | + | – | – | + | + | + | + | |||
| Ritardo dell’età ossea | + | – | – | + | – | + | + | + | + | + | |||||||
| Sella turcica allargata, base cranica verticale | – | – | – | – | – | – | + | – | – | – | – | + | + | + | |||
| Spalle strette | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | + | + | + | + |
| Torace stretto | – | – | + | – | + | – | – | – | + | – | + | + | + | + | |||
| Costole larghe | – | + | + | + | + | – | – | – | + | + | + | + | – | – | – | + | |
| Irregolarità dell’endplate virale | – | – | – | – | + | – | – | + | – | – | – | + | + | – | |||
| Platyspondyly | + | + | – | + | – | + | – | – | – | – | – | – | – | + | + | – | |
| Corpi vertebrali ovoidali | + | – | – | – | – | – | – | – | + | + | – | – | – | + | + | + | |
| Ischio e ossa pubiche ipoplastiche | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | + | + | – | |||
| Forame otturatore stretto | – | + | – | – | + | + | – | – | – | – | – | ||||||
| Erlenmeyer-flask-come le ossa lunghe | + | + | + | + | – | – | – | + | – | + | + | + | – | ||||
| Bilaterale coxa valga | – | – | + | – | + | – | – | – | – | – | – | + | – | – | + | ||
| Svasatura metafisaria con enl. medul. ca.∗ | + | + | + | + | + | – | + | – | + | + | + | + | – | ||||
| Fasce metafisarie trasversali | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | + | – | – | – | ||
| altre caratteristiche | |||||||||||||||||
| ipoplasia falangea distale preassiale | – | – | – | – | – | + | – | – | + | – | – | – | |||||
| Corto, primo dito del piede largo | + | – | – | – | – | – | – | + | + | + | + | + | + | + | |||
| Ernia ombelicale | + | – | – | – | – | – | + | + | – | + | + | – | – | + | |||
| Stenosi pilorica | + | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | + | ||
| Carenza immunitaria | – | – | – | – | – | + | – | – | + | – | + | + | – | ||||
| Pelle rugosa e/o lassa | + | – | – | – | – | – | – | + | – | – | + | + | + | + | – | ||
| Crespature palmate profonde | + | – | – | – | – | – | – | + | – | – | + | + | + | + | – | ||
| Padiglioni | + | – | – | – | – | – | + | + | – | – | – | – | – | – | |||
| Iperestensibilità articolazioni interfalangee | + | – | + | – | – | + | + | – | + | – | + | – | – | – | |||
| Pectus carinatum | + | – | – | – | – | + | – | – | – | – | – | – | – | – | |||
| Anomalie genitali | + | – | – | – | – | – | + | – | – | + | – | – | – | ||||
| Scoliosi | + | + | + | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | ||
| Linfedema | – | + | + | + | – | + | – | – | – | – | + | + | + | – | |||
| Aumentata tendenza al sanguinamento del GI∗ superiore | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | |||
| Anomalie renali | – | – | – | – | – | – | – | – | + | – | – | – | |||||
| Precedentemente pubblicato | si1 | si1 | si 1 | si12 | |||||||||||||
RefSeq accession number NM_020297.2 è stato usato per nominare le mutazioni. Le caratteristiche che non erano disponibili sono state lasciate in bianco. Adattato da Engels et al. 2002.12
Inizialmente, abbiamo applicato un approccio di exome-sequencing ai dati di tre individui utilizzando uno strumento di sequenziamento SOLiD v4 e il kit di arricchimento degli esomi SureSelect v1 (38 Mb) di Agilent. Le varianti rilevate sono state classificate per priorità come descritto in precedenza (Tabella S1).13,14 Solo un gene (RP1L1) conteneva varianti in tutti e tre gli individui, ma queste non sono state convalidate dal sequenziamento Sanger. Pertanto, abbiamo eseguito ulteriore sequenziamento dell’esoma su un caso simplex (individuo 1) e i suoi genitori (Tabella S2). L’analisi de novo (come descritto in Vissers et al.15) ha portato a 15 potenziali mutazioni de novo in 15 geni candidati (Figure 1B e 1C e Tabella S2). La validazione sistematica attraverso il sequenziamento Sanger di tutti i 15 candidati ha mostrato che solo una mutazione in ABCC9 (c.3460C>T) potrebbe essere validata nell’individuo affetto.15 Inoltre, di questi 15 geni candidati, le varianti private e non sinonime potrebbero essere identificate solo in ABCC9 (MIM 601439), in due dei tre individui inizialmente sequenziati (individui 3 e 4; c.3461G>A). L’ispezione visiva dei dati di sequenziamento dell’esoma del terzo individuo (individuo 2a, c.3460C>T) ha identificato un’ulteriore mutazione potenziale in ABCC9 a copertura di sequenza molto bassa. In particolare, tutte le mutazioni risiedevano all’interno dell’esone 27 di ABCC9.
Nella coorte rimanente di dieci individui con la sindrome di Cantú, cinque ulteriori mutazioni missense sono state trovate in ABCC9 attraverso il sequenziamento Sanger (NM_020297.2; Tabella S3). Così, in totale, 11/14 casi avevano una mutazione ABCC9. È interessante notare che otto mutazioni si sono verificate in un hot spot di mutazione, colpendo il residuo Arg1154 nell’esone 27, che ha colpito la seconda regione transmembrana di tipo 1 (TMD2: dominio transmembrana 2) della proteina codificata da ABCC9, recettore sulfonilurea (SUR2) (Figura 1D). Tutte le altre mutazioni (c.3128G>A e c.1433C>T ) hanno colpito anche TMD1 o TMD2. Tutte le mutazioni tranne una (quella trovata negli individui 8a e b) sono state previste come possibilmente o probabilmente dannose da più programmi di predizione in silico. La conservazione delle coppie di basi (misurata da phyloP) era relativamente alta, mentre il residuo Arg1154 era conservato fino allo zebrafish (Figura 1E). È importante notare che in tutti e sei i casi di simplex, le mutazioni si sono verificate de novo (Figura S1). Inoltre, nessuna delle mutazioni è stata identificata in uno degli oltre 5.000 esomi pubblicamente disponibili (Exome Variant Server, NHLBI Exome Sequencing Project, Seattle). Tutte le procedure sono state in conformità con le norme etiche del comitato responsabile sulla sperimentazione umana (istituzionale e nazionale), e adeguato consenso informato è stato ottenuto.
ABCC9 è un membro della sottofamiglia C di ATP-binding cassette, noto anche come la famiglia CFTR/MDR (regolatore di conduttanza transmembrana della fibrosi cistica e proteina di resistenza ai farmaci), e codifica il canale regolatore SUR2, che contiene TMD1 e TMD2, un dominio N-terminale (TMD0), e due pieghe di legame nucleotidico (NBF1 e NBF2), che comprendono motivi di legame nucleotidico Walker A e Walker B e altre sequenze conservate.16,17 Insieme a un membro della famiglia dei canali Kir, SUR2 forma canali del potassio sensibili all’ATP (canali KATP) composti da quattro subunità SUR2 e quattro subunità Kir che formano i pori.17 Lo splicing alternativo dell’RNA dell’esone terminale di ABCC9 produce due isoforme SUR2: SUR2A, espressa prevalentemente nelle cellule muscolari cardiache e scheletriche, e SUR2B nella muscolatura liscia.18 È interessante notare che i geni per Kir6.1 (KCNJ8 ) e SUR2 si trovano in un cluster di geni sul cromosoma 12p12.1, suggerendo una coregolazione a livello genico.19 Una situazione simile si osserva per Kir6.2 (KCNJ11 ) e SUR1 (ABCC8 ), che sono anche situati in un cluster di geni ma sul cromosoma 11p15.1. Ciò fornisce la prova che queste regioni sono state prodotte in un antico evento di duplicazione, che è in linea con la sua conservazione dallo zebrafish all’uomo (Figura 1E).20 Mentre il canale KATP codificato nel cluster del cromosoma 12 funziona principalmente nel cuore, nello scheletrico e nel muscolo liscio, il canale KATP codificato nel cluster del cromosoma 11 mostra un ruolo predominante nel sistema neuroendocrino, e le mutazioni in questi geni possono portare a ipoglicemia iperinsulinemica e diabete neonatale.18
I canali KATP si aprono e si chiudono in risposta ai cambiamenti intracellulari del rapporto ADP/ATP, collegando così lo stato metabolico della cellula al suo potenziale di membrana.17,18,21 L’inibizione dell’attività dei canali KATP causa la depolarizzazione della membrana e quindi l’attivazione dei canali del Ca2+ voltaggio-dipendenti, con conseguente afflusso di Ca2+ e un aumento della concentrazione intracellulare.19
Il corretto mantenimento della gestione del calcio è essenziale per il normale funzionamento del cuore, e l’omeostasi disfunzionale del calcio miocellulare contribuisce alla patogenesi della cardiomiopatia dilatativa (CMD10 ).22-24 Nei topi Sur2-/-, l’attività del canale KATP è essenzialmente assente e questi animali mostrano ipertensione, vasospasmo dell’arteria coronaria e morte cardiaca improvvisa.
Precedentemente, le mutazioni nell’esone 38 di ABCC9, che codifica il terminale C di SUR2A, sono state segnalate in due individui con CMD idiopatico10.25 Una di queste mutazioni successivamente è stata segnalata come variante di frequenza sconosciuta in dbSNP (rs72559751). È interessante notare che le mutazioni descritte per CMD10 interessano un esone che viene trascritto solo nell’isoforma SUR2A, che mostra un’elevata espressione del muscolo cardiaco, mentre questa mutazione non interessa l’isoforma SUR2B, che è espressa prevalentemente nel muscolo liscio vascolare. Questo può spiegare perché il fenotipo rimane limitato al cuore, anche se la mutazione frameshift colpisce un gene che potrebbe avere una funzione più generale, come implicato dai vari problemi clinici negli individui con la sindrome di Cantú.
Gli individui con la sindrome di Cantú che hanno una mutazione causale in ABCC9 sono clinicamente così gravemente colpiti come quelli per i quali nessuna mutazione potrebbe essere rilevata. Ulteriori studi sono necessari per determinare se questo riflette l’eterogeneità genetica.
Segnatamente, nel 2006, Grange et al. hanno notato la sovrapposizione del fenotipo in individui con la sindrome di Cantú e individui trattati con Minoxidil, un opener del canale KATP.1,26 Questo farmaco è usato per il trattamento dell’ipertensione così come la calvizie, e gli individui trattati hanno mostrato un simile aumento del modello dei capelli del corpo e versamenti pericardici.27 Altri effetti riportati del Minoxidil includono l’aumento dell’espressione dell’elastina nelle cellule muscolari lisce e l’edema.28 Il Minoxidil agisce come agonista del canale KATP per aumentare la permeabilità al potassio, con conseguente diminuzione del rilassamento citoplasmatico e della conseguente muscolatura liscia.29,30 Questa ridotta resistenza vascolare e la maggiore portata cardiaca possono determinare un aumento della massa muscolare cardiaca. A causa della sovrapposizione clinica tra gli effetti del trattamento Minoxidil e la sindrome di Cantú, si potrebbe ipotizzare che hanno lo stesso meccanismo sottostante per l’apertura del canale KATP.
Nessuno dei nostri individui aveva delezioni o mutazioni che troncano la proteina, e i fenotipi di quattro individui, 139, 262714, 263616, e 255953 come riportato in DECIPHER (Database of Chromosomal Imbalance and Phenotype in Humans Using Ensembl Resources), con delezioni sovrapposte e una duplicazione, rispettivamente, non somigliano alla sindrome di Cantú. Questi risultati supportano il ruolo delle mutazioni attivanti come meccanismo sottostante alla sindrome di Cantú. Una prova indiretta che le mutazioni che causano la sindrome di Cantú sono mutazioni attivanti viene dalle mutazioni omologhe identificate in ABCC8 (che codifica SUR1) che sono una causa comune di diabete neonatale.31,32 Gli autori di Babenko et al. hanno mostrato un effetto attivante delle mutazioni ABCC8, una delle quali ha colpito l’aminoacido omologo al nostro hot spot identificato (Arg1154).31 Hanno concluso che le mutazioni iperattivano i canali KATP, e che l’azione stimolatoria potenziata del recettore mutante è sufficiente a mantenere aperti i canali KATP, anche con un rapporto elevato di ATP e ADP.31 È interessante notare che la maggior parte di questi individui sono trattati con compresse di sulfonilurea,31,33 un farmaco che si lega alla subunità SUR1 per causare la chiusura dei canali indipendentemente dall’ATP.33 A seconda dell’esatta conseguenza funzionale delle mutazioni, la cui determinazione richiederà ulteriori studi, si potrebbero considerare opzioni terapeutiche per gli individui con la sindrome di Cantú utilizzando una strategia simile.
In sintesi, abbiamo identificato la causa genetica sottostante alla sindrome di Cantú, mutazioni in ABCC9, e proponiamo che questa sindrome venga aggiunta all’elenco delle canalopatie del potassio con potenziali opzioni terapeutiche.