a familiáris pitvari septum defektusok csökkent Penetranciája, változó expresszivitása és genetikai heterogenitása

A Secundum pitvari septum defektus (ASD) egy gyakori veleszületett szív rendellenesség, amely az izolált veleszületett szívbetegség 10% – át teszi ki.12 a korrigálatlan ASD tüdő túlkeringést, jobb szív térfogat túlterhelést és korai halált okozhat. A szív embriogenezis modelljei azt sugallták, hogy ezt a hibát a septum primum rendellenessége okozza, ami az ostium secundum (fossa ovalis) hiányos lefedettségét eredményezi.3 azonban sem a sejtmechanizmusok, sem az ezeket a folyamatokat irányító molekuláris jelek nem ismertek.

néhány secundum ASD-ben szenvedő egyénnek családi anamnézisében szerepel ez a hiba vagy más veleszületett szívfejlődési rendellenesség, és egyes családi ASD-rokonoknál egyidejűleg fennálló szívblokkot figyeltek meg.4 ezeknek a klinikai megfigyeléseknek a genetikai alapja, ha van ilyen, továbbra sem világos. Bár néhány családban leírták a családi ASD autoszomális domináns öröklési módját, 4 az ASD előfordulása a siblingsben15 és az utódokban16 az érintett egyének gyakran kisebb, mint az egyetlen génhibák esetében várható, és az öröklődés multifaktoriális modelljeit is feltételezték.1

a családi ASD genetikai alapjainak azonosítása érdekében klinikailag értékeltünk és genetikailag tanulmányoztunk három olyan ASD-t, amelyek autoszomális domináns tulajdonságként öröklődtek. Jelentjük a családi ASD betegség lokuszát az 5P kromoszóma telomer régiójában, és bebizonyítjuk, hogy ez a rendellenesség genetikailag heterogén. A betegség penetrációja hiányos volt (a génmutációt hordozó egyéneknél nem volt klinikai fenotípus), és néhány genetikailag érintett személy más szerkezeti szívhibákat mutatott. Javasoljuk, hogy a családi ASD hiányos behatolása és változó expresszivitása jelentősen alábecsülheti ennek az állapotnak az örökölhető természetét.

módszerek

klinikai értékelés

tájékozott beleegyezést kaptak minden résztvevőtől a Brigham and Women ‘ s Hospital Committee of the Protection for Human Subjects From Research Risks szerint. A három nem rokon rokon család tagjait a történelem, az orvosi feljegyzések áttekintése, a fizikális vizsgálat, a 12 vezetéses EKG és a kétdimenziós transthoracikus echokardiográfia értékelte színes áramlású Doppler kihallgatással négy standard és szubkostális nézetben. Néhány személynél szívkatéterezést és transzesophagealis echokardiográfiát végeztek. Az ASD-t és más malformációkat standard kritériumok alapján diagnosztizálták; a pitvari septum aneurysmát korábban megállapított kritériumok alapján diagnosztizálták.78 klinikai vizsgálatot végeztek a genotípus ismerete nélkül.

genetikai analízis

genomiális DNS-t izoláltunk perifériás limfocitákból a korábban leírtak szerint.9 polimorf rövid tandem ismétlődő szekvenciák heterozigozitással >0.7 és négy vagy több allélt választottak ki mindegyik kromoszómából 30 centimorgan (cM) intervallumokban, és a genomi DNS-ből polimeráz láncreakcióval amplifikálták. Röviden, 100 ng genomiális DNS-t amplifikáltunk 10 kB-os térfogatban, amely 40 ng jelöletlen oligonukleotid primert, 40 ng primer végcímkézését 32P-vel, 200 mmol/L-rel végcímkézve dATP, dCTP, dGTP és dTTP, valamint Taq polimerázt tartalmazott. A mintákat 2 percig denaturáltuk 95 C-on, majd 35 cikluson keresztül dolgoztuk fel, beleértve a denaturálást 95 C-on 20 másodpercig, a primer lágyítást 58 C-on 30 másodpercig, a primer kiterjesztést 72 C-on 40 másodpercig. Az amplifikált termékeket 6% – os poliakrilamid szekvenáló géleken elektroforézist végeztünk, és autoradiográfiával vizualizáltuk.

kétpontos kapcsolódási analízist MLINK (5.1-es verzió) alkalmazásával végeztünk, a családtagok által meghatározott allélfrekvenciákkal és 0,001-es fenokópiás rátával. A többpontos elemzést összekapcsolással végeztük. A családi ASD genetikai heterogenitását a vizsgálatban a rokonokat HOMOG program alkalmazásával értékelték.

eredmények

klinikai értékelés

a Mar család négy generációjából hetven személyt értékeltek klinikailag. Kilenc személynél korábban secundum ASD-t azonosítottak (1a Ábra és táblázat). Az ASD műtéti lezárását 7 egyénnél végezték: a műtét 22 és 44 év között történt 6 egyénnél, 4 éves korban pedig 1 egyénnél. A Secundum ASD – t a boncoláskor dokumentálták az egyéni IV-12-ben (34 éves korban), valamint a szív katéterezésénél az egyéni IV-10-ben (63 éves korban). Más családtagokon végzett klinikai vizsgálatok pitvari septum aneurysmát mutattak ki V-1 és VI-7 egyénekben (3.ábra), valamint perzisztens bal felső vena cava-t az egyes V-1 egyénekben (3. ábra). A mérsékelt szelepes aorta stenosis echokardiográfiás diagnózisát IV-4 egyénben végezték; az aorta stenosis etiológiáját korlátozta a szelep meszesedésének mértéke és a technikai nehézségek. Tekintettel azonban a diagnózis viszonylag fiatal korára (korábban 54 éves korban diagnosztizálták), a legvalószínűbb, hogy ennek az egyénnek bicuspid aorta szelepe van.10 az egyén klinikai állapota III-1 halála előtt nem ismert.

az MBE család három generációjának tizennyolc tagját klinikailag értékelték. Hat személynek volt egy secundum ASD-je (1b Ábra és táblázat). A diagnózis 5 éves kor előtt történt 4 egyénnél, és az ASD műtéti lezárását eredményezte az élet első évtizedében. A III-2 és IV-8 egyéneknél felnőttkorban diagnosztizálták az ASD-t, és 40, illetve 32 éves korban műtéti lezáráson estek át. Négy személynek más szerkezeti szívhibája volt. Egy szabadalmi ductus arteriosus-t diagnosztizáltak az egyéni IV-2-ben 6 hónaposan (3,5 éves korban ligálva) és az egyéni V-1-ben (5 éves korban ligálva). Egyéni III-3 volt egy szűkült bicuspid aorta szelep átesett aorta szelep csere évesen 56 év. Bicuspid aorta szelepet diagnosztizáltak a fiában (IV-3 egyén) 37 éves korában.

az MXP család négy generációjának huszonhárom tagját klinikailag értékelték. Nyolc személy (1C Ábra és táblázat) korábban felismerték, hogy secundum ASD és elhúzódó AV vezetés.1112 egy egyén (IV-7) izolálta a második fokú AV blokkot; a transzesophagealis echokardiográfia normális szívszerkezeteket mutatott. A családban talált egyéb szerkezeti szívbetegségek közé tartozott a subvalvularis aorta stenosis (egyéni III-3), kamrai septum defektus (IV-10 és V-1 egyedek), Fallot tetralógia (IV-8 és IV-12 egyedek) és pulmonalis atresia (egyéni IV-8). Generáció érintett családtagjait 30 éves kor után diagnosztizálták; azonban a következő generációk kardiális rendellenességeit 4 éves kor alapján ismerték fel.

genetikai elemzés

minden családban a törzskönyvi értékelések arra utaltak, hogy egy autoszomális domináns tulajdonság örökletes ASD-t és más szerkezeti szívhibákat okozott. Csak 9 secundum ASD-t azonosítottak a MAR Rokonokban, a betegség behatolása hiányosnak tűnt. Például az ASD előfordulási gyakorisága e 9 érintett személy utódaiban 33% volt, és a vártnál kisebb volt egy teljesen penetráns domináns tulajdonság esetén. Ezenkívül az egyedi IV – 2 egyértelmű példát adott a nem behatolásra. Bár ez a nő klinikailag nem befolyásolja, az egyik fia (V-4) volt secundum ASD (2.ábra), egy másik (V-1) pitvari septum aneurysma és tartós bal felső vena cava (3. ábra).

kapcsolódási vizsgálatokat végeztek a family MAR-ban a családi ASD-t okozó mutáció kromoszómális helyének meghatározására. Mivel a betegség penetranciáját hiányosnak ismerték el, a kezdeti kapcsolódási vizsgálatok csak az ASD-vel rendelkező egyének vagy azok genotípusait elemezték, akiknek utódai ASD-vel rendelkeztek. Ennek megfelelően a betegség penetranciáját 100% – ban állapították meg. Összesen 125 polimorf rövid tandem ismétlési szekvenciát teszteltek a genomban, és a genom 25% – át eliminálták, mielőtt a d5s208-nál kimutatták a kapcsolatot. Ezután megvizsgáltuk az 5P kromoszóma disztális karján lévő közeli lókuszokhoz való kapcsolódásokat. A d5s406-nál az odds (lod) pontszám maximális 2 pontos logaritmusát 2,83-ra (++=0,0) észlelték, a maximális többpontos LOD pontszámot pedig 3,6-ra (4.ábra). Az 5P kromoszómán található családi ASD lokuszt ASD1-nek nevezték el.

a MAR családban a betegség haplotípusát az ASD-ben szenvedő egyének genotípusaiból állították össze 13 lókusznál az ASD1 közelében, és összehasonlították az összes családtag genotípusával (1a.ábra). A III-1, IV-3, IV-10 és IV-12 egyedek haplotípusait az utódok és a házastársak alléljaiból rekonstruálták. Huszonegy személy mutatta ki a betegség haplotípusát, beleértve a Mar család minden tagját strukturális szívbetegségben (9 személy secundum ASD-vel, 1 pitvari septum aneurysmával, 1 pitvari septum aneurysmával és tartós bal felső vena cava-val, és 1 szelepes aorta stenosis). A betegség haplotípusát 1 elhunyt egyénnél (a halálozás előtti klinikai állapot ismeretlen) és 8 klinikailag nem érintett egyénnél is kimutatták. E betegség haplotípusa alapján a secundum ASD penetranciája 45% volt; a secundum ASD vagy a pitvari septum aneurysma penetranciája 55% volt.

a secundum ASD-ben szenvedő egyének haplotípusai által meghatározott betegségintervallum 11 cM-es régiót ölel fel a D5S2088 és a D5S807 között (4.ábra). Mivel azonban a betegség haplotípusát két személynél (VI-7 és V-1) azonosították pitvari septum aneurysmával, feltételeztük, hogy ez a kóros állapot fruste vagy spontán lezárása lehet egy fel nem ismert ASD-nek. Az egyes V-1 haplotípusa rekombinációs eseményt mutat, amely a betegség intervallumát 4 cM-es régióra finomítja a D5S635 és a D5S807 között. A LOD pontszámokat is kiszámították, beleértve az érintett pitvari septum aneurizmában szenvedő egyéneket is. Ez a maximális 2 pontos LOD-pontszám 2,83 volt (++=0) a D5S208-nál, a maximális többpontos LOD-pontszám pedig 3,9, jelezve a 8000:1-es valószínűséget, hogy a Mar családban a betegséggén genetikailag kapcsolódik az 5p kromoszómán lévő lókuszokhoz.

annak megállapításához, hogy a Mar családban a betegséggén felelős-e az MBE és az MXP családok örökölhető szív-és érrendszeri rendellenességeiért is, a kapcsolatot az ASD1 lokuszon értékelték csak ASD-ben szenvedő egyéneknél vagy olyan egyéneknél, akiknek utódai ASD-vel rendelkeztek. Az MBE családban és az MXP családban elért kétpontos LOD-pontszámok -2,0 alatt voltak a D5S2088 és a D5S630 közötti intervallumban (4.ábra), ami azt jelzi, hogy ezekben a családokban az ASD gén nem térképezte fel az ASD1 lokuszt. A HOMOG program további bizonyítékot szolgáltatott a heterogenitásra, mivel az MBE és az MXP családok szívhibái valószínűleg nem az 5p kromoszómán az ASD1 mutációi miatt következnek be (P<.001, Az adatok nem jelennek meg).

beszélgetés

bemutatjuk, hogy a családi ASD-t az 5P kromoszómán lévő génmutáció okozhatja. Ez a rendellenesség genetikailag heterogén, és más meghatározatlan gének hibái is okozhatják. A secundum ASD mellett az ASD1 gén klinikai megnyilvánulásai közé tartoznak más gyakran előforduló cardiovascularis rendellenességek; pitvari septum aneurysma, vénás rendellenességek (perzisztens bal felső vena cava) és aorta szelep betegség (bicuspid aorta billentyű) a populáció 0,5-1% – ánál fordulnak elő, és véletlenül előfordulhattak néhány családtagnál.781314 az ASD1 génnel rendelkező három családtagban egyidejűleg előforduló három szív anomália esélye azonban önmagában nagyon kicsi. Javasoljuk, hogy a családi ASD gének mutációi az örökletes veleszületett kardiovaszkuláris rendellenességek széles spektrumát okozzák.

a klinikai fenotípus sokfélesége a generációs kihagyásokkal kombinálva arra a hipotézisre vezetett,hogy a veleszületett szívbetegség etiológiája multifaktoriális, és komplex (poligén) tulajdonságok és környezeti tényezők kölcsönhatása miatt.1 Az itt vizsgált három család jellemzi a veleszületett szívbetegség örökölhető jellegének felmérésének nehézségeit. Bár a törzskönyvi elemzések (1.ábra) azt sugallták, hogy az autoszomális domináns tulajdonság minden családban elkülönült, ez a modell hiányos penetranciát és változó expresszivitást is igényel, hogy figyelembe vegye az összes családtag klinikai állapotát. A betegség haplotípusa (1a ábra), amelyet a Mar család érintett tagjainak kapcsolatvizsgálatai határoztak meg, megerősítette ezt a modellt. Hiányos penetráció, pontatlan diagnózis vagy életkorfüggő fenotípus feltételezik, hogy nyolc klinikailag nem érintett személyt számlál, akik a betegség haplotípusát hordozták.

Az ebben a vizsgálatban alkalmazott diagnosztikai technikák hozzájárulhattak a fenotípus alulbecsléséhez. Például a transzesophagealis echokardiográfiát érzékenyebbnek és specifikusabbnak tekintik, mint a transthoracikus echokardiográfiát a pitvari septum rendellenességeinek azonosításában, különösen nagy felnőtteknél.15 bár a transzesophagealis echokardiográfia megnövelte a finom rendellenességek, például a pitvari septum aneurysma diagnosztikai hozamát, nem valószínű, hogy megváltoztatta volna a tanulmány fő megállapításait. Alternatív megoldásként az ASD1-nél mutációkat hordozó egyének klinikai állapota megváltozhat. Például, mivel az ASD egyike a számos veleszületett rendellenességnek, amelyek “spontán” megoldódhatnak, a spontán lezárás után végzett 816 értékelés pontatlanul hozzárendelne egy érintetlen státuszt, és ezáltal hozzájárulna a csökkent gén penetrancia benyomásához. A csökkent penetráció alapját nem állapították meg, de ez a jelenség más veleszületett szív rendellenességekhez kapcsolódik.1718

A Mar családban végzett genetikai vizsgálatok azt is kimutatták, hogy az ASD1 génmutációk számos más cardiovascularis rendellenességet jelentettek a családtagokban. Bár a secundum ASD volt a leggyakoribb kardiális malformáció a Mar családban és két másik vizsgálati fajtában, a szabadalmi ductus arteriosus, a kamrai septum defektus, a pitvari septum aneurysma, a bal felső vena cava, a Fallot tetralógiája, a bicuspid aorta szelep, a szelep vagy a subvalvularis aorta stenosis, valamint az AV vezetési rendellenességek is megfigyelhetők voltak. Ezek a családok reprezentatívak a családi ASD192021222324 családokkal, amelyekben az egyének 40% – ánál volt további vagy más szív anomália. A közös haplotípus azonosítása a különálló veleszületett szívhibákkal rendelkező családi MAR egyénekben azt jelezheti, hogy egyetlen génhiba változó expresszivitása magyarázhatja a veleszületett szívbetegség klinikai sokféleségét egy családban. Más monogén emberi rendellenességekben, köztük a Holt-Oram szindrómában (25262728) és a 22q11 kromoszóma mikrodelécióiban (29) különböző kardiális malformációkat ismerünk fel, és retinoid x receptor–hiányos egerekben is előfordulnak.30 bár a változó expresszivitás nem olyan jellemző, amelyet a szívfejlődés klasszikus embriológiai modelljei jósolnak, az örökölhető monogén mutációk egyértelműen plejomorf kardiovaszkuláris rendellenességeket okozhatnak.

bár az ASD nem okoz nyilvánvaló káros hatást a magzati fejlődés során, ezeknek a hibáknak a következményei a szülés utáni élet során változóak.2 A nem korrigált ASD tüneteket okozhat a pulmonalis túlkeringés és a jobb szív térfogatának túlterhelése miatt. Az élet első néhány évében a spontán lezárást azonban jól dokumentálták, nyilvánvaló hosszú távú következmények nélkül.816 a pitvari septum aneurysma és a secundum ASD asszociációja arra enged következtetni, hogy az aneurysma a septum7 veleszületett rendellenessége, amely szerepet játszhat a szülés utáni ASD bezáródásában.8 a családi Mar-ban végzett genetikai vizsgálatok alátámasztják ezt az ok-okozati összefüggést abban az értelemben, hogy a secundum ASD-ben szenvedő egyénekben azonosított betegség haplotípust két pitvari septum aneurysmában szenvedő egyénnél (V-1, V-7) is találtak. Ezeknek az egyéneknek a Soros vizsgálata segíthet meghatározni a pitvari septum szülés utáni változásait.

a secundum ASD embriológiai modelljei hangsúlyozták a septum primum rendellenes fejlődését, de a pitvari septáció molekuláris alapjáról keveset tudunk. Nincs nyilvánvaló jelölt gén az ASD1-hez, de figyelemre méltó, hogy az 5P kromoszóma nagy törlése cri-du-chat szindrómát okoz, egy összefüggő gén szindróma, amely alkalmanként veleszületett szívbetegséggel jár.31 az ASD1 gén meghatározása szintén segíthet tisztázni a szív rendellenességeinek molekuláris alapját ebben a szindrómában. Ennek és más családi ASD gének azonosításának új betekintést kell nyújtania a szív morfogenezisének fontos lépéseibe, amelyek pitvari septációhoz vezetnek.

a családi ASD génhibák hozzájárulása a veleszületett szívbetegség előfordulásához továbbra sem ismert. Tekintettel az itt leírt ASD génmutációk változó expressziójára és alacsony penetranciájára, egy ilyen génhibát hordozó egyén izolált esetként jelenhet meg. Ha a családi anamnézis egynél több egyénnél veleszületett szívbetegséget tár fel, az összes családtag klinikai és genetikai értékelése ajánlott.

lábjegyzetek