zmniejszona penetracja, zmienna Ekspresja i genetyczna niejednorodność rodzinnych wad przegrody przedsionkowej

Secundum atrial septal defect (ASD) jest powszechną wrodzoną wadą serca stanowiącą 10% izolowanych wrodzonych chorób serca.12 Uncorrected ASD może spowodować nadkrążenie płuc, przeciążenie objętości prawego serca i przedwczesną śmierć. Modele embriogenezy serca sugerują, że wada ta jest spowodowana przez deformację przegrody pierwotnej, co skutkuje niepełnym pokryciem Ostium secundum (fossa ovalis).3 nie są jednak znane mechanizmy komórkowe ani sygnały molekularne kierujące tymi procesami.

niektóre osoby z secundum ASD mają rodzinną historię tej wady lub innych wrodzonych wad serca, a współistniejący blok serca zaobserwowano w niektórych rodzinnych rodzinach ASD.4 podłoże genetyczne, jeśli takie istnieją, dla tych obserwacji klinicznych pozostaje niejasne. Chociaż autosomalny dominujący tryb dziedziczenia dla rodzinnej ASD został opisany w kilku rodzinach, 4 częstość występowania ASD u rodzeństwa 15 i potomstwa16 osób dotkniętych chorobą jest często mniejsza niż oczekiwana w przypadku defektów pojedynczego genu i postulowano również wieloczynnikowe modele dziedziczenia.1

aby zidentyfikować genetyczną podstawę rodzinnej ASD, oceniliśmy klinicznie i zbadaliśmy genetycznie trzy rodzaje z dziedziczoną ASD jako cecha autosomalna dominująca. Zgłaszamy locus choroby dla rodzinnego ASD na obszarze telomerycznym chromosomu 5P i wykazujemy, że zaburzenie to jest genetycznie heterogeniczne. Penetracja choroby była niekompletna (brak fenotypu klinicznego u osób z mutacją genu), a niektóre osoby dotknięte genetycznie wykazywały inne strukturalne wady serca. Sugerujemy, że niepełna penetracja i zmienna ekspresja rodzinnego ASD może spowodować znaczne niedocenianie dziedziczności tego stanu.

metody

ocena kliniczna

uzyskano świadomą zgodę wszystkich uczestników zgodnie z Komitetem Brigham and Women ’ s Hospital of the Protection for Human Subjects From Research Risks. Członkowie rodziny w trzech niespokrewnionych rodzinach byli oceniani na podstawie historii, przeglądu dokumentacji medycznej, badania fizykalnego, 12-ołowiowego EKG i dwuwymiarowej echokardiografii przezsthoracicznej z przesłuchaniem dopplerowskim w czterech poglądach standardowych i podkostalnych. U niektórych osób wykonano cewnikowanie serca i echokardiografię przełykową. ASD i inne wady rozwojowe diagnozowano według standardowych kryteriów; tętniaki przegrody przedsionkowej diagnozowano według wcześniej ustalonych kryteriów.Przeprowadzono 78 badań klinicznych bez znajomości genotypu.

analiza genetyczna

genomowe DNA wyizolowano z limfocytów obwodowych, jak opisano wcześniej.9 polimorficznych krótkich sekwencji tandemowych z heterozygotycznością > 0.7 i cztery lub więcej alleli wybrano z każdego chromosomu w odstępach ≈30-centymetrowych (cM) i Amplifikowano z genomowego DNA w reakcji łańcuchowej polimerazy. W skrócie, 100 ng genomowego DNA Amplifikowano w objętości 10 µL zawierającej 40 ng nieoznakowanego startera oligonukleotydowego, 40 ng startera znakowanego końcówką 32P, 200 mmol/L każdego z dATP, dCTP, dGTP i dttp oraz polimerazę Taq. Próbki poddano denaturacji przez 2 minuty w temperaturze 95°C, a następnie poddano obróbce przez 35 cykli, w tym denaturacji w temperaturze 95°C przez 20 sekund, wyżarzaniu podkładu w temperaturze 58°C przez 30 sekund i przedłużaniu podkładu w temperaturze 72°C przez 40 sekund. Amplifikowane produkty poddano elektroforezie na 6% żelach do sekwencjonowania poliakrylamidu i wizualizowano za pomocą autoradiografii.

analizy połączeń dwupunktowych przeprowadzono przy użyciu MLINK (Wersja 5.1) z częstością alleli ustaloną od członków rodziny i szybkością fenokopiowania 0,001. Analiza wielopunktowa została przeprowadzona za pomocą łącznika. Heterogeniczność genetyczna rodzinnego ASD w badaniu kindreds oceniano za pomocą programu HOMOG.

wyniki

ocena kliniczna

oceniono klinicznie siedemdziesiąt osób z czterech pokoleń rodziny MAR. U dziewięciu osobników wcześniej zidentyfikowano ASD secundum (ryc. 1a i tabela). Chirurgiczne zamknięcie ASD przeprowadzono u 7 osób: operacja miała miejsce między 22 A 44 rokiem życia u 6 osób i w wieku 4 lat u 1 osoby. Sekundum ASD zostało udokumentowane podczas autopsji u osobnika IV-12 (w wieku 34 lat) i cewnikowania serca u osobnika IV-10 (wykonanego w wieku 63 lat). Badania kliniczne u innych członków rodziny wykazały tętniaka przegrody przedsionkowej u osób V – 1 I VI-7 (Fig. Echokardiograficzną diagnozę umiarkowanego zwężenia zastawki aorty wykonano u poszczególnych IV-4; etiologia zwężenia aorty była ograniczona zakresem zwapnienia zastawki i trudnościami technicznymi. Jednak biorąc pod uwagę stosunkowo młody wiek w momencie diagnozy (wcześniej zdiagnozowano w wieku 54 lat), jest najbardziej prawdopodobne, że osoba ta ma dwudzielną zastawkę aorty.Stan kliniczny pacjenta III-1 przed jego śmiercią nie jest znany.

oceniano klinicznie osiemnastu członków z trzech pokoleń rodziny. Sześć osób miało secundum ASD (ryc. 1b i tabela). Diagnozę postawiono przed ukończeniem 5 lat u 4 osób, co spowodowało chirurgiczne zamknięcie ASD w pierwszej dekadzie życia. U osób III-2 I IV-8 zdiagnozowano ASD w wieku dorosłym i poddano chirurgicznemu zamknięciu odpowiednio w wieku 40 i 32 lat. Cztery osoby miały inne strukturalne wady serca. Patentowy przewód tętniczy zdiagnozowano u osobnika IV-2 w wieku 6 miesięcy (ligowany w wieku 3,5 roku) i u osobnika V-1 (ligowany w wieku 5 lat). Osobnik III-3 miał zwężoną dwudzielną zastawkę aortalną i przeszedł wymianę zastawki aortalnej w wieku 56 lat. U syna (osobnik IV-3) w wieku 37 lat zdiagnozowano dwudzielną zastawkę aorty.

oceniono klinicznie dwudziestu trzech członków z czterech pokoleń rodziny MXP. Osiem osób (Fig. 1C i tabela) zostało wcześniej uznanych za secundum ASD i przedłużone przewodzenie AV.1112 u jednej osoby (IV-7) wyizolowano blok przedsionkowo-komorowy drugiego stopnia; echokardiografia przełykowa wykazała prawidłowe struktury serca. Inne strukturalne zaburzenia serca stwierdzone u członków rodziny obejmowały zwężenie zastawki aorty (osoba III-3), ubytek przegrody międzykomorowej (osoby IV-10 I V-1), tetralogię Fallota (osoby IV-8 i IV-12) i atrezję płuc (osoba IV-8). Dotkniętych członków rodziny w pokoleniu II i III zdiagnozowano po 30 roku życia, jednak wady rozwojowe serca w kolejnych pokoleniach rozpoznano w wieku 4 lat.

analiza genetyczna

w każdej rodzinie oceny Rodowodowe sugerowały, że cecha autosomalna dominująca powodowała dziedziczne ASD i inne strukturalne wady serca. Tylko 9 secundum ASD zostało zidentyfikowanych w Mar kindred, A penetracja choroby okazała się niekompletna. Na przykład częstość występowania ASD u potomstwa tych 9 dotkniętych osobników wynosiła ≈33% i była mniejsza niż oczekiwano w przypadku dominującej cechy pełnej penetracji. Ponadto indywidualna IV-2 dostarczyła wyraźnego przykładu braku penetrancji. Chociaż ta kobieta jest klinicznie nienaruszona, jeden syn (V-4) miał ASD secundum (ryc. 2), a inny (V-1) ma tętniaka przegrody przedsionkowej i przetrwałą lewą żyłę główną górną (ryc. 3).

badania wiązania przeprowadzono w rodzinnym MAR w celu określenia lokalizacji chromosomowej mutacji powodującej rodzinną ASD. Ponieważ penetracja choroby została uznana za niekompletną, wstępne badania wiązania analizowały tylko genotypy osób z ASD lub osób, których potomstwo miało ASD. W związku z tym penetrację choroby ustalono na 100%. Zbadano łącznie 125 polimorficznych krótkich sekwencji tandemowych rozmieszczonych w całym genomie i ≈25% genomu zostało wyeliminowane przed wykryciem połączenia w d5s208. Następnie oceniano powiązania z pobliskimi loci na dystalnym ramieniu chromosomu 5P. W D5S406 wykryto maksymalny 2-punktowy logarytm wyniku kursu (LOD) wynoszący 2,83 (θ=0,0) i uzyskano maksymalny wielopunktowy wynik LOD wynoszący 3,6 (ryc. 4). Rodzinne locus ASD na chromosomie 5p oznaczono jako ASD1.

haplotyp choroby w rodzinie MAR został zbudowany z genotypów osób z ASD w 13 loci w pobliżu ASD1 i porównany z genotypami wszystkich członków rodziny (Fig. Haplotypy osobników III-1, IV-3, IV-10 I IV-12 zostały zrekonstruowane z alleli potomstwa i małżonków. Dwadzieścia jeden osób wykazywało haplotyp choroby, w tym wszyscy członkowie rodziny MAR ze strukturalną chorobą serca (9 osób z secundum ASD, 1 z tętniakiem przegrody przedsionkowej, 1 z tętniakiem przegrody przedsionkowej i uporczywą lewą żyłą główną górną oraz 1 z zastawkowym zwężeniem zastawki aorty). Haplotyp choroby stwierdzono również u 1 osoby zmarłej (stan kliniczny przed śmiercią Nieznany) i 8 osób bez zmian klinicznych. Opierając się na tym haplotypie choroby, penetracja ASD secundum wynosiła 45%; penetracja ASD secundum lub tętniaka przegrody przedsionkowej wynosiła 55%.

przedział chorobowy określony przez haplotypy osób z secundum ASD obejmuje 11-cM obszar między D5S2088 i D5S807 (ryc. 4). Ponieważ jednak haplotyp choroby został zidentyfikowany u dwóch osób (VI-7 i V-1) z tętniakami przegrody przedsionkowej, postawiliśmy hipotezę, że ten stan patologiczny może reprezentować formę fruste lub spontaniczne zamknięcie nierozpoznanego ASD. Haplotyp osobnika V-1 wykazuje rekombinację, która poprawia odstęp choroby do 4-cM obszaru między D5S635 i D5S807. Obliczono również wyniki LOD obejmujące osoby z tętniakami przegrody przedsionkowej. Ten maksymalny 2-punktowy wynik LOD wynosił 2,83 (θ=0) przy D5S208, a maksymalny wielopunktowy wynik LOD 3,9, co wskazuje na prawdopodobieństwo ≈8000:1, że gen choroby w rodzinie MAR jest genetycznie związany z loci na chromosomie 5p.

aby ustalić, czy gen choroby w rodzinie MAR był również odpowiedzialny za dziedziczne zaburzenia sercowo-naczyniowe w rodzinach MBE i MXP, powiązanie oceniano w locus ASD1 tylko u osób z ASD lub u osób, których potomstwo miało ASD. 2-punktowe wyniki LOD uzyskane w rodzinie MBE i rodzinie MXP były mniejsze niż -2,0 w odstępie między D5S2088 i D5S630 (ryc. 4), co wskazuje, że Gen ASD w tych rodzinach nie mapował się do locus ASD1. Program HOMOG dostarczył dalszych dowodów na niejednorodność, ponieważ wady serca w rodzinach MBE i MXP są mało prawdopodobne ze względu na mutacje w ASD1 na chromosomie 5P (P<.001, dane nie pokazane).

dyskusja

wykazujemy, że rodzinna ASD może być spowodowana mutacją genu na chromosomie 5p. Zaburzenie to jest genetycznie heterogeniczne i może być również spowodowane defektami w innych nieokreślonych genach. Oprócz secundum ASD, kliniczne objawy genu ASD1 obejmują inne często występujące wady rozwojowe układu sercowo-naczyniowego; tętniaki przegrody międzykomorowej, anomalie żylne (trwała lewa żyła główna górna) i choroba zastawki aortalnej (dwudzielna zastawka aortalna) występują w ≈0,5% do 1% populacji i mogły wystąpić przypadkowo u niektórych członków rodziny.781314 jednak prawdopodobieństwo wystąpienia trzech anomalii sercowych występujących jednocześnie u trzech członków rodziny z genem ASD1 przez przypadek jest bardzo małe. Sugerujemy, że mutacje w rodzinnych genach ASD powodują szerokie spektrum dziedzicznych wrodzonych zaburzeń sercowo-naczyniowych.

różnorodność fenotypu klinicznego w połączeniu z pominięciami pokoleniowymi doprowadziła do hipotezy, że etiologia wrodzonej choroby serca jest wieloczynnikowa i wynika z interakcji złożonych (poligenicznych) cech i czynników środowiskowych.1 trzy badane tu Rodziny obrazują trudności w ocenie dziedziczności wrodzonej choroby serca. Chociaż analizy Rodowodowe (ryc. 1) sugerują, że cecha autosomalna dominująca segregowana jest w każdej rodzinie, model ten wymaga również niekompletnej penetracji i zmiennej ekspresji, aby uwzględnić stan kliniczny wszystkich członków rodziny. Haplotyp choroby (Fig. 1a) zdefiniowany w badaniach wiązania dotkniętych członków w rodzinie MAR potwierdził ten model. Zakłada się, że niekompletna penetracja, niedokładna diagnoza lub fenotyp zależny od wieku stanowią osiem osób, które nosiły haplotyp choroby.

techniki diagnostyczne zastosowane w tym badaniu mogły przyczynić się do zaniżenia fenotypu. Na przykład, echokardiografia przełyku jest uznawane za bardziej wrażliwe i specyficzne niż echokardiografii przezustkowej w identyfikacji nieprawidłowości przegrody przedsionkowej, zwłaszcza u dużych dorosłych.Chociaż echokardiografia przełyku mogła zwiększyć wydajność diagnostyczną subtelnych wad rozwojowych, takich jak tętniak przegrody przedsionkowej, jest mało prawdopodobne, aby zmieniły się główne wyniki tego badania. Alternatywnie, stan kliniczny osób posiadających mutacje w ASD1 może ulec zmianie. Na przykład, ponieważ ASD jest jednym z kilku wrodzonych wad rozwojowych, które mogą” samoistnie ” rozwiązać, 816 oceny przeprowadzone po samoistnym zamknięciu niedokładnie przypisują nienaruszony status, a tym samym przyczyniają się do wrażenia zmniejszonej penetracji genów. Podstawa zmniejszonej penetracji nie została ustalona, ale zjawisko to jest związane z innymi wrodzonymi wadami rozwojowymi serca.1718

badania genetyczne w rodzinie MAR wykazały ponadto, że mutacje genu ASD1 stanowiły kilka innych wad sercowo-naczyniowych obecnych u członków rodziny. Chociaż ASD secundum było najczęstszą wadą serca w rodzinie MAR i dwóch innych rodzinach badanych, obserwowano również przewód tętniczy patentowy, ubytek przegrody międzykomorowej, tętniak przegrody międzykomorowej, lewą górną żyłę główną, tetralogię Fallota, zastawkę dwudzielną aorty, zwężenie zastawki lub zwężenie zastawki aorty podtwardówkowej i zaburzenia przewodzenia AV. Rodziny te są reprezentatywne dla innych rodzin z rodzinną ASD192021222324, w których aż 40% osób miało dodatkowe lub inne anomalie serca. Identyfikacja wspólnego haplotypu u osobników z rodziny MAR z wyraźnymi wrodzonymi wadami serca może wskazywać na to, że zmienna ekspresja pojedynczego defektu genowego może odpowiadać za różnorodność kliniczną wrodzonej choroby serca w rodzinie. Różne wady rozwojowe serca są rozpoznawane w innych monogennych zaburzeniach ludzkich, w tym w zespole Holt-Oram 25262728 i mikrodelecjach chromosomu 22q11,29, a także występują u myszy z niedoborem receptora X.Chociaż zmienna ekspresja nie jest cechą przewidywaną przez Klasyczne embriologiczne modele rozwoju serca, dziedziczne mutacje monogeniczne mogą wyraźnie powodować plejomorficzne wady układu sercowo-naczyniowego.

chociaż ASD nie powoduje oczywistego szkodliwego wpływu podczas rozwoju płodu, konsekwencje tych wad w okresie życia poporodowego są zmienne.2 Uncorrected ASD może prowadzić do objawów z powodu przetężenia płuc i przeciążenia objętości prawego serca. Jednak samoistne zamknięcie w pierwszych latach życia zostało dobrze udokumentowane, bez widocznych długoterminowych następstw.816 związek tętniaka przegrody przedsionkowej i secundum ASD doprowadził do sugestii, że tętniaki są wrodzoną deformacją przegrody 7, która może odgrywać rolę w poporodowym zamknięciu ASD.8 badania genetyczne w rodzinie MAR potwierdzają tę zależność przyczynowo-skutkową, ponieważ haplotyp choroby zidentyfikowany u osób z ASD secundum został również znaleziony u dwóch osób (V-1, V-7) z tętniakiem przegrody przedsionkowej. Badania seryjne tych osób może pomóc w określeniu zmian poporodowych w przegrodzie przedsionkowej.

modele embriologiczne secundum ASD podkreślają nieprawidłowy rozwój przegrody pierwotnej, ale niewiele wiadomo o molekularnej podstawie przegrody przedsionkowej. Żadne oczywiste geny kandydujące nie zostały zmapowane do ASD1, ale warto zauważyć, że duże delecje chromosomu 5P powodują zespół cri-du-chat, zespół sąsiadujących genów czasami związany z wrodzoną chorobą serca.Definicja genu ASD1 może również pomóc w wyjaśnieniu molekularnych podstaw wad rozwojowych serca w tym zespole. Identyfikacja tego i innych rodzinnych genów ASD powinna dostarczyć nowego wglądu w ważne etapy morfogenezy serca prowadzące do przegrody przedsionkowej.

wkład rodzinnych wad genu ASD w częstość występowania wrodzonych chorób serca pozostaje nieznany. Biorąc pod uwagę zmienną ekspresję i niską penetrację opisanych tu mutacji genu ASD, osobnik posiadający jedną z tych defektów genu może stanowić odosobniony przypadek. W przypadku, gdy wywiad rodzinny ujawnia wrodzone zaburzenia serca u więcej niż jednej osoby, zaleca się ocenę kliniczną i genetyczną wszystkich członków rodziny.

Przypisy