Redusert Penetrans, Variabel Ekspressivitet og Genetisk Heterogenitet Av Familiære Atrieseptumdefekter

Secundum atrieseptumdefekt (ASD )er en vanlig medfødt hjertefeil som står for 10% av isolert medfødt hjertesykdom.12 Ukorrigert ASD kan forårsake lungesirkulasjon, overbelastning av hjertevolum og for tidlig død. Modeller av hjerte embryogenese har antydet at denne defekten er forårsaket av misdannelse av septum primum, noe som resulterer i ufullstendig dekning av ostium secundum (fossa ovalis).3 imidlertid er verken cellemekanismer eller molekylære signaler som styrer disse prosessene kjent.

Enkelte personer med secundum ASD har en familiehistorie med denne defekten eller andre medfødte hjertemisdannelser, og samtidig hjerteblokk har blitt observert hos noen familiære ASD-slektninger.4 det genetiske grunnlaget for disse kliniske observasjonene er fortsatt uklart. Selv om en autosomal dominant arv for familiær ASD har blitt beskrevet i noen få familier,4 forekomsten AV ASD i siblings15 og avkom 16 av berørte individer er ofte mindre enn forventet for enkelt gen defekter, og multifaktorielle modeller av arv har også blitt postulert.1

for å identifisere det genetiske grunnlaget for familiær ASD, undersøkte vi klinisk og genetisk tre slektninger med ASD arvet som en autosomal dominant egenskap. Vi rapporterer et sykdomslokus for familiær ASD på den telomere regionen av kromosom 5p og viser at denne lidelsen er genetisk heterogen. Penetrans av sykdommen var ufullstendig (fraværet av klinisk fenotype hos individer som hadde genmutasjonen), og noen genetisk berørte individer viste andre strukturelle hjertefeil. Vi foreslår at ufullstendig penetrering og variabel uttrykksfullhet av familiær ASD kan føre til en betydelig undervurdering av den arvelige naturen til denne tilstanden.

Metoder

Klinisk Evaluering

Informert samtykke ble innhentet fra alle deltakere i samsvar Med Brigham And Women ‘ S Hospital Committee Of The Protection for Human Subjects From Research Risks. Familiemedlemmer i tre ikke-relaterte slektninger ble evaluert av historie, gjennomgang av medisinske journaler, fysisk undersøkelse, 12-leder EKG og todimensjonal transthorak ekkokardiografi med fargestrømdoppler-forhør i fire standard-og subkostale synspunkter. Hjertekateterisering og transesofageal ekkokardiografi hadde blitt utført hos noen individer. ASD og andre misdannelser ble diagnostisert ved standardkriterier; atrial septal aneurysmer ble diagnostisert ved tidligere etablerte kriterier.78 Kliniske studier ble utført uten kjennskap til genotype.

Genetisk Analyse

Genomisk DNA ble isolert fra perifere lymfocytter som tidligere beskrevet.9 Polymorfe korte tandem gjenta sekvenser med heterozygositet > 0.7 og fire eller flere alleler ble valgt fra hvert kromosom ved ≈30-centimorgan (cM) intervaller og forsterket fra genomisk DNA ved polymerasekjedereaksjonen. Kort sagt ble 100 ng genomisk DNA forsterket i et volum på 10 µ som inneholdt 40 ng umerket oligonukleotidprimer, 40 ng primerendemerket MED 32p, 200 mmol/L hver av dATP, dCTP, dGTP og dTTP og Taq polymerase. Prøvene ble denaturert i 2 minutter ved 95 hryvnias C, deretter behandlet i 35 sykluser inkludert denaturering ved 95 hryvnias C i 20 sekunder, primerglødning ved 58 hryvnias C i 30 sekunder og primerforlengelse ved 72 hryvnias C i 40 sekunder. De forsterkede produktene ble elektroforesert på 6% polyakrylamidsekvenseringsgeler og visualisert ved autoradiografi.

to-punkts linkage analyser ble utført ved BRUK AV MLINK (versjon 5.1) med allel frekvenser bestemt fra familiemedlemmer og en fenokopi rate på 0,001. Multipunktanalyse ble utført med KOBLING. Genetisk heterogenitet for familiær ASD i studien kindreds ble vurdert ved BRUK AV HOMOG program.

Resultater

Klinisk Evaluering

Sytti individer fra fire generasjoner av familien MAR ble klinisk evaluert. I ni individer hadde en secundum ASD tidligere blitt identifisert(Fig 1A Og Tabell). Kirurgisk lukking AV EN ASD hadde blitt utført i 7 individer: kirurgi skjedde mellom alderen 22 og 44 år i 6 individer og i en alder 4 år i 1 individ. Secundum ASD ble dokumentert ved obduksjon i individuell IV-12 (ved alder 34 år) og ved hjertekateterisering i individuell IV-10 (utført ved alder 63 år). Kliniske evalueringer hos andre familiemedlemmer viste en atrial septal aneurisme hos individer V – 1 OG VI-7 (Fig 3) og en vedvarende venstre superior vena cava i individuell V-1 (Fig 3). En ekkokardiografisk diagnose av moderat klaff aortastenose ble gjort i individuell IV-4; etiologien av aortastenose var begrenset av omfanget av ventil forkalkning og tekniske vanskeligheter. Men gitt den relativt unge alderen ved diagnose (tidligere diagnostisert ved 54 år), er det mest sannsynlig at denne personen har en bicuspid aortaklaff.10 den kliniske statusen til individ III-1 før hans død er ukjent.Atten medlemmer fra tre generasjoner av familien MBE ble klinisk evaluert. Seks personer hadde en secundum ASD(Fig 1B Og Tabell). Diagnosen ble gjort før 5 års alder hos 4 personer og resulterte i kirurgisk lukning AV ASD i løpet av det første tiåret av livet. INDIVIDER III-2 OG IV-8 ble diagnostisert MED ASD i voksen alder og gjennomgikk kirurgisk lukning i henholdsvis 40 og 32 år. Fire personer hadde andre strukturelle hjertefeil. En patent ductus arteriosus ble diagnostisert i individuell IV-2 ved 6 måneder (ligert ved alder 3,5 år) og i individuell V-1 (ligert ved alder 5 år). Individuell III-3 hadde en stenosed bicuspid aortaklaff og gjennomgikk aortaklaff erstatning i en alder av 56 år. En bicuspid aortaklaff ble diagnostisert i sin sønn (individuell IV-3) i en alder av 37 år.Tjuetre medlemmer fra fire generasjoner av familien mxp ble klinisk evaluert. Åtte personer (Fig 1C Og Tabell) ble tidligere anerkjent for å ha secundum ASD og langvarig av-ledning.1112 en person (IV-7) hadde isolert annengrads av-blokk; transesofageal ekkokardiografi viste normale hjertestrukturer. Andre strukturelle hjerte abnormiteter funnet i familiemedlemmer inkludert subvalvulær aortastenose (individuell III-3), ventrikkelseptumdefekt (individer IV-10 Og V-1), tetralogi Av Fallot (individer IV-8 OG IV-12), og pulmonal atresi (individuell IV-8). Berørte familiemedlemmer I generasjon II og III ble diagnostisert etter alder 30 år; imidlertid ble hjertemisdannelser i etterfølgende generasjoner anerkjent etter alder 4 år.

Genetisk Analyse

i hver familie foreslo stamtavleevalueringer at en autosomal dominant egenskap forårsaket arvelig ASD og andre strukturelle hjertefeil. Bare 9 secundum Asd ble identifisert I MAR slekt, og sykdom penetrance dukket ufullstendig. For eksempel var forekomsten AV ASD hos avkommet til disse 9 berørte individene ≈33% og var mindre enn forventet for et dominant trekk med full penetrans. Videre ga individuell IV-2 et klart eksempel på nonpenetrance. Selv om denne kvinnen er klinisk upåvirket, en sønn (V-4) hadde en secundum ASD (Fig 2) og en annen (V-1) har en atrial septal aneurisme og vedvarende venstre superior vena cava (Fig 3).

Linkage studier ble utført i familien MAR å definere kromosom plassering av en mutasjon forårsaker familiær ASD. Fordi sykdom penetrance ble anerkjent for å være ufullstendig, analyserte innledende koblingsstudier bare genotyper av individer med EN ASD eller individer hvis avkom hadde EN ASD. Følgelig ble sykdom penetrance satt til 100%. Totalt ble 125 polymorfe korte tandem-repetisjonssekvenser fordelt over genomet testet, og ≈25% av genomet ble eliminert før kobling ble påvist VED D5S208. Koblinger til nærliggende loci på den distale armen av kromosom 5p ble deretter vurdert. En maksimal logaritme på 2 poeng av oddsen (LOD) på 2,83 (θ=0,0) ble oppdaget VED D5S406, og en maksimal multipoint LOD-score på 3,6 ble oppnådd(Figur 4). Den familiære asd locus på kromosom 5p ble betegnet ASD1.en sykdom haplotype i familien MAR ble konstruert fra genotyper av individer MED ASD på 13 loci nær ASD1 og sammenlignet med genotyper av alle familiemedlemmer (Fig 1a). Haplotypene til individer III-1, IV-3, IV-10 OG IV-12 ble rekonstruert fra alleler av avkom og ektefeller. Tjueen individer utstilt sykdommen haplotype, inkludert alle medlemmer AV familien MAR med strukturell hjertesykdom (9 personer med secundum ASD, 1 med atrial septal aneurisme, 1 med atrial septal aneurisme og vedvarende venstre superior vena cava, og 1 med valvulær aortastenose). Sykdommen haplotype ble også funnet i 1 avdød person (klinisk status før død ukjent) og 8 klinisk upåvirket individer. Basert på denne sykdommen haplotype, penetrasjonen av secundum ASD var 45%; penetransen for secundum ASD ELLER atrial septal aneurisme var 55%.

sykdomsintervallet definert av haplotypene til individer med secundum ASD spenner over en 11 cM region MELLOM D5S2088 OG D5S807(Fig 4). Men fordi sykdommen haplotype ble identifisert i TO individer (VI-7 Og V-1) med atrial septal aneurismer, hypotese vi at denne patologisk tilstand kan representere en form fruste eller spontan lukking av en ukjent ASD. Haplotypen til individuell V-1 viser en rekombinasjonshendelse som foredler sykdomsintervallet til en 4 cM region MELLOM D5S635 OG D5S807. LOD score ble også beregnet inkludert personer med atrial septal aneurismer som berørt. Denne maksimale 2-punkts lod-poengsummen var 2,83 (θ=0) VED D5S208 og den maksimale multipunkts lod-poengsummen 3,9, noe som indikerer odds for ≈8000: 1 at sykdomsgenet i familie MAR er genetisk knyttet til loci på kromosom 5p.

for å avgjøre om sykdomsgenet i familie MAR også var ansvarlig for de arvelige kardiovaskulære lidelsene i familier MBE og MXP, ble sammenhengen kun vurdert VED asd1-lokus hos individer med ASD eller individer hvis avkom hadde EN ASD. Topunkts lod-score oppnådd i familie MBE og familie MXP var mindre enn -2,0 over intervallet MELLOM D5S2088 OG D5S630 (Fig. 4), noe som indikerer AT ASD-genet i disse familiene ikke kartla TIL asd1-lokusen. HOMOG-programmet ga ytterligere bevis på heterogenitet, fordi hjertefeil i familier MBE og MXP er usannsynlig å skyldes mutasjoner I asd1 på kromosom 5p (P<.001, data ikke vist).

Diskusjon

vi viser at familiær ASD kan være forårsaket av en genmutasjon på kromosom 5p. Denne lidelsen er genetisk heterogen og kan også skyldes feil i andre udefinerte gener. I tillegg til secundum ASD, inkluderer kliniske manifestasjoner av asd1-genet andre hyppig forekommende kardiovaskulære misdannelser; atrieseptumaneurismer, venøse anomalier (vedvarende venstre superior vena cava) og aortaklaffsykdom (bicuspid aortaklaff) forekommer i ≈0,5% til 1% av befolkningen og kan ha oppstått ved en tilfeldighet hos noen familiemedlemmer.781314 men sjansen for tre hjerteanomalier som oppstår samtidig i tre familiemedlemmer med asd1-genet ved en tilfeldighet alene er svært liten. Vi foreslår at mutasjoner i familiære asd-gener forårsaker et bredt spekter av arvelige medfødte kardiovaskulære lidelser.Mangfold av klinisk fenotype kombinert med generasjonsskipene har ført til hypotesen om at etiologien av medfødt hjertesykdom er multifaktoriell og på grunn av interaksjon av komplekse (polygene) egenskaper og miljøfaktorer.1 de tre familiene som studeres her, karakteriserer vanskelighetene med å vurdere den arvelige naturen av medfødt hjertesykdom. Selv om stamtavleanalyser (Fig 1) antydet at en autosomal dominant egenskap segregert i hver familie, krever denne modellen også ufullstendig penetrans og variabel uttrykksevne for å ta hensyn til den kliniske statusen til alle familiemedlemmer. Sykdommen haplotype (Fig 1A) definert av koblingsstudier av berørte medlemmer I familien MAR bekreftet denne modellen. Ufullstendig penetrans, unøyaktig diagnose eller aldersavhengig fenotype antas å utgjøre åtte klinisk upåvirkede personer som bar sykdommen haplotype.

Diagnostiske teknikker brukt i denne studien kunne ha bidratt til en undervurdering av fenotype. For eksempel er transesofageal ekkokardiografi anerkjent for å være mer følsom og spesifikk enn transtorakal ekkokardiografi ved å identifisere abnormiteter i atrialseptumet, spesielt hos store voksne.15 selv om transesofageal ekkokardiografi kan ha økt diagnostisk utbytte for subtile misdannelser som atrieseptumaneurisme, er det lite sannsynlig at det har endret hovedfunnene i denne studien. Alternativt kan den kliniske statusen til individer som bærer mutasjoner ved ASD1 endres. FOR eksempel,fordi ASD er en av flere medfødte misdannelser som kan «spontant» løse, ville 816 evalueringer utført etter spontan lukning unøyaktig tildele en upåvirket status og dermed bidra til inntrykk av redusert genpenetrans. Grunnlaget for redusert penetrans er ikke fastslått, men dette fenomenet er forbundet med andre medfødte hjertemisdannelser.1718

Genetiske studier i family MAR indikerte videre at asd1-genmutasjonene utgjorde flere andre kardiovaskulære misdannelser tilstede hos familiemedlemmer. Selv om secundum ASD var den vanligste hjertemisdannelsen i familien MAR og to andre studiekindre, ble det også observert patent ductus arteriosus, ventrikkelseptumdefekt, atrieseptumaneurisme, venstre superior vena cava, Tetralogi Av Fallot, bicuspid aortaklaff, valvulær eller subvalvulær aortastenose og av-ledningsavvik. Disse familiene er representative for andre slektninger med familiær ASD192021222324 der så mange som 40% av individer hadde ekstra eller andre hjerteavvik. Identifikasjonen av en felles haplotype i familie MAR individer med forskjellige medfødte hjertefeil kan tyde på at variabel uttrykksevne av en enkelt genfeil kan utgjøre klinisk mangfold av medfødt hjertesykdom i en familie. Ulike hjertemisdannelser gjenkjennes ved andre monogene humane lidelser, inkludert Holt-Oram syndrom25262728 og kromosom 22q11 mikrodeletjoner, 29 og forekommer også i retinoiske x–reseptormangel mus.30 selv om variabel uttrykksfullhet ikke er en funksjon spådd av klassiske embryologiske modeller for hjerteutvikling, kan arvelige monogene mutasjoner tydelig forårsake pleiomorfe kardiovaskulære defekter.

SELV OM ASD ikke forårsaker noen åpenbar skadelig effekt under fosterutvikling, er konsekvensene av disse feilene under postnatal liv variable.2 Ukorrigert ASD kan føre til symptomer på grunn av lungesirkulasjon og overbelastning av høyre hjertevolum. Imidlertid har spontan lukning i de første årene av livet blitt godt dokumentert, uten tilsynelatende langsiktige følger.816 foreningen av atrial septal aneurisme og secundum ASD har ført til forslaget om at aneurismer er en medfødt misdannelse av septum7 som kan spille en rolle i POSTNATAL asd nedleggelse.8 Genetiske studier i family MAR støtter dette årsak-og-effekt-forholdet ved at en sykdomshaplotype identifisert hos individer med secundum ASD også ble funnet hos to individer (V-1, v-7) med atrial septal aneurisme. Serielle studier av disse personene kan bidra til å definere postnatal endringer i atrial septum.Embryologiske modeller av secundum ASD har lagt vekt på unormal utvikling av septum primum, men lite er kjent om det molekylære grunnlaget for atrieseptum. Ingen åpenbare kandidatgener har blitt kartlagt TIL ASD1, men det er bemerkelsesverdig at store slettinger av kromosom 5p forårsaker cri-du-chat syndrom, et sammenhengende gensyndrom som av og til er forbundet med medfødt hjertesykdom.31 Definisjon AV asd1-genet kan også bidra til å belyse det molekylære grunnlaget for hjertemisdannelser i dette syndromet. Identifisering av DETTE og andre familiære asd-gener bør gi ny innsikt i de viktige trinnene i hjertemorfogenese som fører til atrialseptasjon.

bidraget av familiære asd-genfeil til forekomsten av medfødt hjertesykdom er fortsatt ukjent. Gitt det variable uttrykket og lav penetrans AV ASD-genmutasjonene beskrevet her, kan et individ som bærer en av disse genfeilene presentere som et isolert tilfelle. Når familiehistorie avslører en medfødt hjertesykdom hos mer enn ett individ, anbefales kliniske og genetiske evalueringer av alle familiemedlemmer.

Fotnoter