vähentynyt Penetranssi, vaihteleva ekspressiivisyys ja geneettinen heterogeenisuus Familiaaliset eteisen väliseinän viat

Secundum eteisen väliseinän vika (ASD) on yleinen synnynnäinen sydämen epämuodostuma, joka aiheuttaa 10% eristetystä synnynnäisestä sydänsairaudesta.12 korjaamaton ASD voi aiheuttaa keuhkojen liikaverenkiertoa, oikean sydämen tilavuuden ylikuormitusta ja ennenaikaisen kuoleman. Mallit sydämen embryogenesis ovat ehdottaneet, että tämä vika johtuu epämuodostuma septum primum, jolloin epätäydellinen kattavuus ostium secundum (fossa ovalis).3 näitä prosesseja ohjaavia solumekanismeja tai molekyylisignaaleja ei kuitenkaan tunneta.

joillakin secundum ASD: tä sairastavilla henkilöillä on suvussa ollut tämä vika tai muita synnynnäisiä sydämen epämuodostumia, ja joillakin familiaalisilla ASD-suvuilla on havaittu samanaikaisia sydänkatkoksia.4 näiden kliinisten havaintojen mahdollinen geneettinen perusta on edelleen epäselvä. Vaikka autosomaalinen hallitseva periytymistapa familiaalinen ASD on kuvattu muutamia perheitä, 4 ilmaantuvuus ASD siblings15 ja offspring16 kärsivien yksilöiden on usein vähemmän kuin odotetaan yhden geenin vikoja, ja useita malleja perintö on myös postulated.1

tunnistaaksemme familiaalisen ASD: n geneettisen perustan, olemme kliinisesti arvioineet ja geneettisesti tutkineet kolmea sukua, joilla ASD periytyy autosomaalisena dominoivana piirteenä. Ilmoitamme familiaalisen ASD: n taudin lokuksen kromosomin 5p telomeerisella alueella ja osoitamme, että tämä häiriö on geneettisesti heterogeeninen. Taudin läpivienti oli puutteellinen (kliinisen fenotyypin puuttuminen geenimutaatiota kantavilla henkilöillä), ja joillakin geneettisesti sairastuneilla henkilöillä oli muita rakenteellisia sydänvikoja. Ehdotamme, että epätäydellinen penetrance ja vaihteleva ekspressiivisyys familiaalinen ASD voi johtaa merkittävään aliarvioida periytyvä luonne tämän ehdon.

menetelmät

kliininen arviointi

tietoon perustuva suostumus saatiin kaikilta osallistujilta Brigham and Women ’ s Hospital Committee of the Protection for Human Subjects From Research Risks-järjestön mukaisesti. Perheenjäsenet kolmessa eri sukukunnassa arvioitiin historian, terveystietojen tarkastelun, lääkärintarkastuksen, 12-johtoisen EKG: n ja kaksiulotteisen transthorasic ekokardiografian avulla värivirta doppler-kuulustelulla neljässä standardissa ja subcostal-näkymässä. Joillekin henkilöille oli tehty sydämen katetrointi ja transesofageaalinen kaikukardiografia. ASD ja muut epämuodostumat diagnosoitiin vakiokriteereillä; eteisen väliseinän aneurysmat diagnosoitiin aiemmin vahvistetuilla kriteereillä.78 kliinistä tutkimusta tehtiin ilman tietoa genotyypistä.

geneettinen analyysi

perimän DNA eristettiin perifeerisistä lymfosyyteistä aiemmin kuvatulla tavalla.9 polymorfista lyhyttä tandem-toistosarjaa, joiden heterotsygoottisuus >0.Jokaisesta kromosomista valittiin 7 ja vähintään neljä alleelia ≈30-senttisen (cM) välein ja ne monistettiin genomisesta DNA: sta polymeraasiketjureaktiolla. Lyhyesti sanottuna 100 ng genomista DNA: ta monistettiin 10 µL: n tilavuudessa, joka sisälsi 40 ng merkitsemätöntä oligonukleotidipohjaista primeria, 40 ng primeria, jossa oli 32P, 200 mmol/L kutakin dATP: tä, dCTP: tä, dGTP: tä ja dTTP: / / Taq-polymeraasia. Näytteitä denaturoitiin 2 minuutin ajan 95°C: n lämpötilassa, minkä jälkeen niitä käsiteltiin 35 syklin ajan, mukaan lukien denaturointi 95°C: n lämpötilassa 20 sekunnin ajan, primer-hehkutus 58°C: n lämpötilassa 30 sekunnin ajan ja primer-laajennus 72°C: n lämpötilassa 40 sekunnin ajan. Monistetut tuotteet elektroforisoitiin 6% polyakryyliamidisekvenssigeelillä ja visualisoitiin autoradiografialla.

kahden pisteen yhteysanalyysit tehtiin käyttämällä MLINKIÄ (versio 5.1), jossa alleelien frekvenssit määritettiin perheenjäsenistä ja fenokoopian esiintyvyys oli 0, 001. Monipisteanalyysi tehtiin linkityksellä. Familiaalisen ASD: n geneettinen heterogeenisuus tutkimuksessa kindreds arvioitiin HOMOG-ohjelman avulla.

tulokset

kliininen arviointi

seitsemänkymmentä yksilöä MAR-suvun neljästä sukupolvesta arvioitiin kliinisesti. Yhdeksässä yksilössä oli aiemmin tunnistettu secundum ASD (Kuva 1a ja taulukko). ASD: n kirurginen sulkeminen oli tehty 7 henkilölle: leikkaus tapahtui 22-44-vuotiailla 6 henkilöllä ja 4-vuotiailla 1 henkilöllä. Secundum ASD dokumentoitiin ruumiinavauksessa yksilölle IV-12 (34-vuotiaana) ja sydämen katetroinnissa yksilölle IV-10 (tehtiin 63-vuotiaana). Muilla perheenjäsenillä suoritetuissa kliinisissä tutkimuksissa havaittiin eteisen väliseinän aneurysma potilailla V-1 ja VI-7 (kuva 3) ja pysyvä vasen ylivoimainen Alaonttolaskimo yksilöillä V-1 (kuva 3). Ekokardiografinen diagnoosi kohtalainen läppävika aorttastenoosi tehtiin yksittäisten IV-4; etiologia aorttastenoosi rajoittui laajuus venttiilin kalkkeutumista ja teknisiä vaikeuksia. Kuitenkin, koska suhteellisen nuori ikä diagnoosin (aiemmin diagnosoitu iässä 54 vuotta), on todennäköistä, että tämä henkilö on bicuspid aorttaläpän.10 yksilön III-1 kliinistä tilaa ennen hänen kuolemaansa ei tunneta.

kahdeksantoista jäsentä MBE-suvun kolmesta sukupolvesta arvioitiin kliinisesti. Kuudella yksilöllä oli secundum ASD (Kuva 1B ja taulukko). Diagnoosi tehtiin ennen 5 vuoden ikää 4 henkilöllä ja johti ASD: n kirurgiseen sulkemiseen ensimmäisen vuosikymmenen aikana. Yksilöiden III-2 ja IV-8 oli diagnosoitu ASD aikuisiällä ja tehtiin kirurginen sulkeminen iässä 40 ja 32 vuotta, vastaavasti. Neljällä henkilöllä oli muita rakenteellisia sydänvikoja. Valtimotiehyt diagnosoitiin yksittäisessä IV-2: ssa 6 kuukauden iässä (ligatoitu 3, 5 vuoden iässä) ja yksittäisessä V-1: ssä (ligatoitu 5 vuoden iässä). Yksittäisellä III-3: lla oli ahtautunut aorttaläppä ja aorttaläpän tekonivelleikkaus 56-vuotiaana. Bicuspid aorttaläpän todettiin hänen poikansa (yksittäisten IV-3) iässä 37 vuotta.

kliinisesti arvioitiin kaksikymmentäkolme jäsentä MXP-suvun neljästä sukupolvesta. Kahdeksan yksilöä (Kuva 1c ja taulukko) oli aiemmin tunnustettu secundum ASD ja pitkittynyt AV johtuminen.1112 yhdellä henkilöllä (IV-7) oli eristetty toisen asteen AV-katkos; transesofageaalinen kaikukardiografia osoitti sydämen rakenteiden olevan normaalit. Muita perheenjäsenten rakenteellisia sydämen poikkeavuuksia olivat subvalvulaarinen aortan ahtauma (yksittäiset III-3), kammion väliseinän vika (yksilöt IV-10 ja V-1), Fallotin tetralogia (yksilöt IV-8 ja IV-12) ja keuhkojen atresia (yksittäiset IV-8). Sairastuneet perheenjäsenet sukupolvissa II ja III diagnosoitiin 30 vuoden iän jälkeen; kuitenkin sydämen epämuodostumat myöhemmissä sukupolvissa tunnistettiin iän 4 vuotta.

geneettinen analyysi

kunkin perheen polveutumistutkimukset viittasivat siihen, että autosomaalinen dominoiva piirre aiheutti perinnöllisen ASD: n ja muita rakenteellisia sydänvikoja. Marin suvusta tunnistettiin vain 9 secundum ASD: tä, ja taudin penetraatio näytti puutteelliselta. Esimerkiksi ASD: n esiintyvyys näiden 9 sairastuneen yksilön jälkeläisissä oli ≈33% ja oli odotettua pienempi täysin läpitunkevan hallitsevan piirteen osalta. Lisäksi yksittäinen IV-2 antoi selkeän esimerkin nonpenetrancesta. Vaikka tällä naisella ei ole kliinistä vaikutusta, yhdellä pojalla (V-4) oli secundum ASD (kuva 2) ja toisella (V-1) on eteisen väliseinän aneurysma ja pysyvä vasen ylempi Alaonttolaskimo (kuva 3).

sukuun MAR tehtiin Linkitystutkimuksia familiaalisen ASD: n aiheuttavan mutaation kromosomipaikan määrittämiseksi. Koska taudin läpivienti todettiin puutteelliseksi, alustavissa yhdistämistutkimuksissa analysoitiin vain niiden yksilöiden genotyyppejä, joilla oli ASD tai joiden jälkeläisillä oli ASD. Näin ollen taudin läpivienti asetettiin 100 prosenttiin. Genomissa testattiin yhteensä 125 polymorfista lyhyttä tandem-toistosekvenssiä, ja ≈25% genomista eliminoitiin ennen kuin yhteys havaittiin d5s208: ssa. Tämän jälkeen arvioitiin yhteydet kromosomin 5p distaalihaaran läheiseen lokukseen. D5s406: ssa havaittiin kertoimen (LOD) 2,83 (θ=0,0) maksimaalinen 2 pisteen logaritmi, ja monipisteisen LOD-arvon maksimiarvo oli 3,6 (Kuva 4). Kromosomissa 5p oleva familiaalinen ASD-lokus nimettiin ASD1: ksi.

perheen Mar taudin haplotyyppi muodostettiin niiden yksilöiden genotyypeistä, joilla oli ASD 1: n kohdalla lähellä ASD1: tä ja joita verrattiin kaikkien perheenjäsenten genotyyppeihin (Kuva 1a). Yksilöiden III-1, IV-3, IV-10 ja IV-12 haplotyypit rekonstruoitiin jälkeläisten ja puolisoiden alleeleista. Kaksikymmentäyksi yksilöä näytteillä taudin haplotyyppi, mukaan lukien kaikki perheenjäsenet MAR kanssa rakenteellinen sydänsairaus (9 yksilöiden secundum ASD, 1 kanssa eteisen väliseinän aneurysma, 1 kanssa eteisen väliseinän aneurysma ja jatkuva vasen superior vea cava, ja 1 kanssa läppä aorttastenoosi). Taudin haplotyyppi todettiin myös 1 kuolleella henkilöllä (kliininen tila ennen kuolemaa tuntematon) ja 8 kliinisesti vaikuttamattomalla henkilöllä. Tämän taudin haplotyypin perusteella secundum ASD: n penetranssi oli 45%; secundum ASD: n eli eteisen väliseinän aneurysman penetranssi oli 55%.

secundum ASD: tä sairastavien henkilöiden haplotyyppien määrittelemä tautiväli ulottuu 11 cM: n alueelle välillä D5S2088-D5S807 (Kuva 4). Kuitenkin, koska taudin haplotyyppi tunnistettiin kaksi henkilöä (VI-7 ja V-1) kanssa eteisen väliseinän aneurysmat, oletimme, että tämä patologinen tila voisi edustaa muodossa fruste tai spontaani sulkeminen tunnistamaton ASD. Yksittäisen V-1: n haplotyypissä esiintyy rekombinaatiotapahtuma, joka tarkentaa tautivälin 4 cM: n alueelle välille D5S635-D5S807. LOD-pisteet laskettiin myös mukaan lukien henkilöt, joilla oli eteisen väliseinän aneurysmat. Tämä 2-pisteen LOD-enimmäispistemäärä oli 2, 83 (θ=0) d5s208:ssa ja monipiste-LOD-enimmäispistemäärä 3, 9, mikä osoittaa ≈8000: 1-kertoimen, että perheen Mar tautigeeni on geneettisesti sidoksissa kromosomissa 5p olevaan lokukseen.

sen määrittämiseksi, oliko perheen MAR tautigeeni myös vastuussa periytyvistä sydän-ja verisuonisairauksista suvuissa MBE ja MXP, yhteys arvioitiin asd1-lokuksessa vain yksilöillä, joilla oli ASD tai yksilöillä, joiden jälkeläisillä oli ASD. Kahden pisteen LOD-pisteet perheessä MBE ja perheessä MXP olivat alle -2, 0 välillä D5S2088 ja D5S630 (Kuva 4), mikä osoittaa, että näiden perheiden ASD-geeni ei kartoittanut ASD1-lokusta. HOMOG-ohjelma antoi lisänäyttöä heterogeenisuudesta, koska perheiden MBE ja MXP sydänviat eivät todennäköisesti johdu asd1: n mutaatioista kromosomissa 5p (p<.001, tietoja ei näytetä).

Keskustelu

osoitamme, että familiaalinen ASD voi johtua geenimutaatiosta kromosomissa 5p. Häiriö on geneettisesti heterogeeninen ja voi johtua myös muiden määrittelemättömien geenien vioista. Lisäksi secundum ASD, kliinisiä ilmenemismuotoja ASD1 geeni ovat muita usein esiintyviä sydän-epämuodostumia; eteisen väliseinän aneurysmat, laskimoiden poikkeavuuksia (jatkuva vasen superior vea cava), ja aorttaläpän sairaus (bicuspid aorttaläpän) esiintyy ≈0,5%: sta 1% väestöstä ja olisi voinut tapahtua sattumalta joidenkin perheenjäsenten.781314 kolmen sydänpoikkeaman mahdollisuus syntyä samanaikaisesti kolmessa perheenjäsenessä asd1-geenin kanssa yksin sattumalta on kuitenkin hyvin pieni. Ehdotamme, että familiaalisten ASD-geenien mutaatiot aiheuttavat laajan kirjon perinnöllisiä synnynnäisiä sydän-ja verisuonisairauksia.

kliinisen fenotyypin monimuotoisuus yhdistettynä sukupolvenvaihdoksiin on johtanut olettamukseen, että synnynnäisen sydänsairauden etiologia on monitekijäinen ja johtuu monimutkaisten (polygeenisten) piirteiden ja ympäristötekijöiden vuorovaikutuksesta.1 kolme perheet tutkittu tässä typify vaikeuksia arvioida periytyvä luonne synnynnäinen sydänsairaus. Vaikka polveutumisanalyysit (Kuva 1) viittasivat siihen, että autosomaalinen hallitseva ominaisuus on eroteltu kussakin perheessä, tämä malli vaatii myös epätäydellistä penetranssia ja vaihtelevaa ekspressiivisyyttä kaikkien perheenjäsenten kliinisen tilan huomioon ottamiseksi. Taudin haplotyyppi (Kuva 1a), joka on määritelty Mar-perheen sairastuneiden jäsenten yhteistutkimuksissa, vahvisti tämän mallin. Epätäydellinen penetrance, epätarkka diagnoosi, tai iästä riippuva fenotyyppi oletetaan osuus kahdeksan kliinisesti muuttumaton yksilöiden, jotka kuljettivat taudin haplotyyppi.

tässä tutkimuksessa käytetyt diagnostiset tekniikat ovat saattaneet osaltaan johtaa fenotyypin aliarviointiin. Esimerkiksi, transesofageaalinen kaikukardiografia on tunnustettu olevan herkempi ja spesifinen kuin transthoracic kaikukardiografia tunnistaa poikkeavuuksia eteisen septum, erityisesti suurilla aikuisilla.15 vaikka transesofageaalinen kaikukardiografia on saattanut lisätä hienovaraisten epämuodostumien, kuten eteisen väliseinän aneurysman, diagnostista tuottoa, se ei todennäköisesti ole muuttanut tämän tutkimuksen pääasiallisia löydöksiä. Vaihtoehtoisesti asd1-mutaatioita kantavien henkilöiden kliininen tila voi muuttua. Esimerkiksi, koska ASD on yksi useista synnynnäisistä epämuodostumista, jotka voivat” spontaanisti ” ratkaista,816 arvioinnit, jotka suoritetaan spontaanin sulkemisen jälkeen, antaisivat epätarkasti muuttumattoman tilan ja siten edistäisivät vaikutelmaa vähentyneestä geenin penetranssista. Perustetta penetraation vähenemiselle ei ole vahvistettu, mutta ilmiö liittyy muihin synnynnäisiin sydämen epämuodostumiin.1718

suvussa MAR tehdyt geneettiset tutkimukset osoittivat lisäksi, että asd1-geenimutaatiot selittivät useita muita perheenjäsenillä esiintyviä sydän-ja verisuoniperäisiä epämuodostumia. Vaikka secundum ASD oli yleisin sydämen epämuodostuma perheen MAR ja kaksi muuta tutkimus kindreds, patentti ductus arteriosus, kammion väliseinän vika, eteisen väliseinän aneurysma, vasen superior vena cava, tetralogia Fallot, bicuspid aorttaläpän, läppävika tai subvalvulaarinen aortan ahtauma, ja AV johtuminen poikkeavuuksia havaittiin myös. Nämä perheet edustavat muita sukuja, joilla on familiaalinen ASD192021222324, jossa peräti 40%: lla yksilöistä oli ylimääräisiä tai muita sydämen poikkeavuuksia. Yhteisen haplotyypin tunnistaminen suvussa MAR yksilöillä, joilla on selvä synnynnäinen sydänvika, voi osoittaa, että yhden geenivirheen vaihteleva ekspressiivisyys voi selittää synnynnäisen sydänsairauden kliinistä monimuotoisuutta perheessä. Erilaisia sydämen epämuodostumia tunnistetaan muissa monogeenisissa ihmisen sairauksissa, mukaan lukien Holt-Oramin oireyhtymä25262728 ja kromosomin 22q11 mikrodelektiot,29, ja niitä esiintyy myös retinoiini–X-reseptoripuutteisilla hiirillä.30 vaikka vaihteleva ekspressiivisyys ei ole klassisen embryologisen sydämen kehityksen ennustama ominaisuus, periytyvät monogeeniset mutaatiot voivat selvästi aiheuttaa pleiomorfisia sydänvikoja.

vaikka ASD ei aiheuta ilmeistä haitallista vaikutusta sikiönkehityksen aikana, näiden vikojen seuraukset synnytyksen jälkeisessä elämässä ovat vaihtelevia.2 korjaamaton ASD voi aiheuttaa oireita keuhkojen liikaverenkierron ja oikean sydämen tilavuuden ylikuormituksen vuoksi. Spontaani sulkeutuminen muutaman ensimmäisen elinvuoden aikana on kuitenkin hyvin dokumentoitu, eikä mitään näkyviä pitkäaikaisia jälkiseurauksia ole.816 yhdistys eteisen väliseinän aneurysman ja secundum ASD on johtanut siihen, että aneurysmat ovat synnynnäinen epämuodostuma septum7, joka voi olla rooli postnataalinen ASD sulkeminen.8 suvussa Mar tehdyt geneettiset tutkimukset tukevat tätä syy-seuraussuhdetta sikäli, että secundum ASD: tä sairastavilla henkilöillä tunnistettu sairaus haplotyyppi löydettiin myös kahdelta eteisen väliseinän pullistuman sairastaneelta henkilöltä (V-1, v-7). Sarjatutkimukset näistä henkilöistä voivat auttaa määrittelemään postnataalisia muutoksia eteisen septumissa.

secundum ASD: n Embryologiset mallit ovat korostaneet septum primumin epänormaalia kehitystä, mutta eteisen septaation molekyylipohjasta tiedetään vain vähän. Asd1: een ei ole kartoitettu selviä kandidaattigeenejä, mutta on huomionarvoista, että suuret kromosomien poistot 5p: stä aiheuttavat cri-du-chat-oireyhtymää, joka on synnynnäiseen sydänsairauteen satunnaisesti liittyvä vierekkäisten geenien oireyhtymä.31 Asd1-geenin määrittely voi myös auttaa selvittämään sydämen epämuodostumien molekyylipohjaa tässä oireyhtymässä. Tämän ja muiden familiaalisten ASD-geenien tunnistamisen pitäisi antaa uutta tietoa sydämen morfogeneesin tärkeistä vaiheista, jotka johtavat eteisen septaatioon.

familiaalisten ASD-geenivirheiden osuutta synnynnäisten sydänsairauksien ilmaantuvuuteen ei tunneta. Kun otetaan huomioon tässä kuvattujen ASD-geenimutaatioiden vaihteleva ilmentymä ja Vähäinen läpäisevyys, yksilö, jolla on jokin näistä geenivirheistä, saattaa esiintyä yksittäistapauksena. Kun suvussa ilmenee synnynnäinen sydänvika useammalla kuin yhdellä henkilöllä, suositellaan kaikkien perheenjäsenten kliinisiä ja geneettisiä arviointeja.

alaviitteet