Nghiên cứu cắt ngang tại một trung tâm về phổ bệnh Pompe, bệnh nhân Đức: Phân tích phân tử của gen GAA, biểu hiện lâm sàng và tương quan kiểu gen-kiểu hình
Tóm tắt
Bệnh Pompe (bệnh tích trữ glycogen loại II, GSD II, thiếu enzyme alpha-glucosidase trong lyzosome, thiếu acid maltase, OMIM # 232300) là một rối loạn di truyền lặn nhiễm sắc thể thường do thiếu enzyme alpha-glucosidase acid (GAA, acid maltase, EC 3.2.1.20, Swiss-Prot P10253). Các biểu hiện lâm sàng nổi bật bởi sự yếu dần đi của cơ xương xuyên suốt phổ lâm sàng. Ngoài ra, dạng điển hình ở trẻ sơ sinh được đặc trưng bởi bệnh cơ tim phì đại.
Trong một nghiên cứu cắt ngang tại một trung tâm, chúng tôi đánh giá lâm sàng 3 bệnh nhân với bệnh Pompe điển hình ở trẻ sơ sinh và 39 bệnh nhân với các dạng biểu hiện không điển hình, đo hoạt động enzym alpha-glucosidase acid của họ và phân tích gen GAA.
Các bệnh nhân điển hình ở trẻ sơ sinh có hoạt độ enzym còn lại gần như không tồn tại và quá trình lâm sàng điển hình với bệnh cơ tim phì đại cho đến khi bắt đầu điều trị. Các biểu hiện bệnh ở bệnh nhân không điển hình rất đa dạng. Có sự thay đổi rộng trong sự suy giảm chức năng di động và hô hấp. Tuổi khởi phát dao động từ lúc sinh đến tuổi trưởng thành muộn và có tương quan với hoạt độ enzym. Phân tích phân tử phát hiện tới 33 đột biến khác nhau, trong đó 14 đột biến là mới. Tất cả bệnh nhân điển hình trẻ sơ sinh đều có hai đột biến nghiêm trọng. Đột biến phổ biến nhất trong nhóm không điển hình là c.-32-13 T > G. Đây là kiểu đột biến liên quan đến quá trình bệnh nhẹ hơn trong nhóm này.
Biểu hiện bệnh có sự tương quan mạnh với bản chất của đột biến gen GAA, trong khi sự tiến triển khác nhau trong bệnh Pompe không điển hình có thể được giải thích bởi những yếu tố chưa biết làm tăng hoặc giảm tiềm năng. Nghiên cứu này cung cấp bộ dữ liệu toàn diện đầu tiên về quá trình lâm sàng và phổ đột biến của bệnh Pompe tại Đức.
Từ khóa
#Bệnh Pompe #phân tích gen GAA #tương quan kiểu gen-kiểu hình #enzyme alpha-glucosidase acid #bệnh tích trữ glycogen #rối loạn di truyền lặnTài liệu tham khảo
Hirschhorn R, Reuser AJ: Glycogen storage disease type II. Acid alpha-Glucosidase (acid maltase) deficiency. The metabolic & molecular bases of inherited disease. 8th edition. Edited by: Scriver CR, Beaudet AL, Sly WS, Valle D. New York: McGraw - Hill; 2001.http://www.ommbid.com
van den Hout HMP, Hop W, Van Diggelen OP, Smeitink JAM, Smit GPA, Poll-The BT, Bakker HD, Loonen MCB, De Klerk JBC, Reuser AJJ, van der Ploeg AT: The natural course of infantile Pompe's disease: 20 original cases compared with 133 cases from the literature. Pediatrics. 2003, 112: 332-340. 10.1542/peds.112.2.332.
Kishnani PS, Hwu W, Mandel H, Nicolino M, Yong F, Corzo D: A retrospective, multinational, multicenter study on the natural history of infantile-onset Pompe disease. J Pediatr. 2006, 148: 671-676. 10.1016/j.jpeds.2005.11.033.
Hagemans ML, Winkel LP, van Doorn PA, Hop WJ, Loonen MC, Reuser AJ, van der Ploeg AT: Clinical manifestation and natural course of late-onset Pompe's disease in 54 Dutch patients. Brain. 2005, 128: 671-677. 10.1093/brain/awh384.
Mellies U, Lofaso F: Pompe disease: a neuromuscular disease with respiratory muscle involvement. Respir Med. 2009, 103: 477-484. 10.1016/j.rmed.2008.12.009.
Kuo WL, Hirschhorn R, Huie ML, Hirschhorn K: Localization and ordering of acid alpha-glucosidase (GAA) and thymidine kinase (TK1) by fluorescence in situ hybridization. Hum Genet. 1996, 97: 404-406. 10.1007/BF02185782.
Hoefsloot LH, Hoogeveen-Westerveld M, Reuser AJ, Oostra BA: Characterization of the human lysosomal alpha-glucosidase gene. Biochem J. 1990, 272: 493-497.
Hoefsloot LH, Hoogeveen-Westerveld M, Kroos MA, van Beeumen J, Reuser AJ, Oostra BA: Primary structure and processing of lysosomal alpha-glucosidase; homology with the intestinal sucrase-isomaltase complex. EMBO J. 1988, 7: 1697-1704.
The Pompe disease mutation database. http://www.pompecenter.nl/en/?Molecular_aspects:Mutations, accessed 27 Feb 2010
Kroos MA, van der Kraan M, van Diggelen OP, Kleijer WJ, Reuser AJ, van den Boogaard MJ, Ausems MG, van Ploos Amstel HK, Poenaru L, Nicolino M: Glycogen storage disease type II: frequency of three common mutant alleles and their associated clinical phenotypes studied in 121 patients. J Med Genet. 1995, 32: 836-837.
Montalvo AL, Bembi B, Donnarumma M, Filocamo M, Parenti G, Rossi M, Merlini L, Buratti E, de Filippi P, Dardis A, Stroppiano M, Ciana G, Pittis MG: Mutation profile of the GAA gene in 40 Italian patients with late onset glycogen storage disease type II. Hum Mutat. 2006, 27: 999-1006. 10.1002/humu.20374.
Gort L, Coll MJ, Chabas A: Glycogen storage disease type II in Spanish patients: high frequency of c.1076-1GC mutation. Mol Genet Metab. 2007, 92: 183-187. 10.1016/j.ymgme.2007.05.011.
Laforet P, Nicolino M, Eymard PB, Puech JP, Caillaud C, Poenaru L, Fardeau M: Juvenile and adult-onset acid maltase deficiency in France: genotype-phenotype correlation. Neurology. 2000, 55: 1122-1128. 10.1212/WNL.55.8.1122.
Joshi PR, Gläser D, Schmidt S, Vorgerd M, Winterholler M, Eger K, Zierz S, Deschauer M: Molecular diagnosis of German patients with late-onset glycogen storage disease type II. 2008, 10.1007/s10545-008-0820-2. accessed 20 Nov 2008
Raben N, Nichols RC, Martiniuk F, Plotz PH: A model of mRNA splicing in adult lysosomal storage disease (glycogenosis type II). Hum Mol Genet. 1996, 5: 995-1000. 10.1093/hmg/5.7.995.
Hermans MM, van Leenen D, Kroos MA, Beesley CE, van der Ploeg AT, Sakuraba H, Wevers R, Kleijer W, Michelakakis H, Kirk EP, Fletcher J, Bosshard N, Basel-Vanagaite L, Besley G, Reuser AJ: Twenty-two novel mutations in the lysosomal alpha-glucosidase gene (GAA) underscore the genotype-phenotype correlation in glycogen storage disease type II. Hum Mutat. 2004, 23: 47-56. 10.1002/humu.10286.
Reuser AJ, Kroos M, Willemsen R, Swallow D, Tager JM, Galjaard H: Clinical diversity in glycogenosis type II. Biosynthesis and in situ localization of acid alpha-glucosidase in mutant fibroblasts. J. Clin. Invest. 1987, 79: 1689-1699. 10.1172/JCI113008.
Kroos MA, Pomponio RJ, Hagemans ML, Keulemans JLM, Phipps M, DeRiso M, Palmer RE, Ausems MGEM, van der Beek NAME, van Diggelen OP, Halley DJJ, van der Ploeg AT, Reuser AJJ: Broad spectrum of Pompe disease in patients with the same c.-32-13T-G haplotype. Neurology. 2007, 68: 110-115. 10.1212/01.wnl.0000252798.25690.76.
Kampmann C, Wiethoff CM, Wenzel A, Stolz G, Betancor M, Wippermann CF, Huth RG, Habermehl P, Knuf M, Emschermann T, Stopfkuchen H: Normal values of M mode echocardiographic measurements of more than 2000 healthy infants and children in central Europe. Heart. 2000, 83: 667-672. 10.1136/heart.83.6.667.
Falk RE, Casas KA: Chromosome 2q37 deletion: clinical and molecular aspects. Am J Med Genet Part C Semin Med Genet. 2007, 145C: 357-371. 10.1002/ajmg.c.30153.
Jack RM, Gordon C, Scott CR, Kishnani PS, Bali D: The use of acarbose inhibition in the measurement of acid alpha-glucosidase activity in blood lymphocytes for the diagnosis of Pompe disease. Genet Med. 2006, 8: 307-312. 10.1097/01.gim.0000217785.19262.9e.
Okumiya T, Keulemans JLM, Kroos MA, van der Beek NME, Boer MA, Takeuchi H, van Diggelen OP, Reuser AJJ: A new diagnostic assay for glycogen storage disease type II in mixed leukocytes. Mol Genet Metab. 2006, 88: 22-28. 10.1016/j.ymgme.2005.10.016.
Hermans MM, van Leenen D, Kroos MA, Reuser AJ: Mutation detection in glycogen storage-disease type II by RT-PCR and automated sequencing. Biochem Biophys Res Commun. 1997, 241: 414-418. 10.1006/bbrc.1997.7811.
den Dunnen JT, Antonarakis SE: Mutation nomenclature extensions and suggestions to describe complex mutations: a discussion. Hum Mutat. 2000, 15: 7-12. 10.1002/(SICI)1098-1004(200001)15:1<7::AID-HUMU4>3.0.CO;2-N.
NCBI: SNP´s. 2009, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/SNP/snp_ref.cgi?showRare=on&chooseRs=all&locusId=2548&mrna=NM_000152.3&ctg=NT_024871.11&prot=NP_000143.2&orien=forward&refresh=refresh, accessed
Kroos M, Pomponio RJ, van Vliet L, Palmer RE, Phipps M, van der Helm R, Halley D, Reuser A: Update of the Pompe disease mutation database with 107 sequence variants and a format for severity rating. Hum Mutat. 2008, 29: E13-E26. 10.1002/humu.20745.
Broad Institute: HapMap Data Rel 27 PhaseII+III, Feb09, on NCBI B36 assembly, dbSNP b126: chr17:75689950.75708273. http://www.hapmap.org/cgi-perl/gbrowse/hapmap27_B36/, accessed 7 May 2009
van den Hout JMP, Kamphoven JHJ, Winkel LPF, Arts WFM, de Klerk JBC, Loonen MCB, Vulto AG, Cromme-Dijkhuis A, Weisglas-Kuperus N, Hop W, van Hirtum H, van Diggelen OP, Boer M, Kroos MA, van Doorn PA, van der Voort E, Sibbles B, van Corven EJJM, Brakenhoff JPJ, van Hove J, Smeitink JAM, de Jong G, Reuser AJJ, van der Ploeg AT: Long-term intravenous treatment of Pompe disease with recombinant human alpha-glucosidase from milk. Pediatrics. 2004, 113: e448-e457. 10.1542/peds.113.5.e448.
Chien Y, Lee N, Thurberg BL, Chiang S, Zhang XK, Keutzer J, Huang A, Wu M, Huang P, Tsai F, Chen Y, Hwu W: Pompe disease in infants: improving the prognosis by newborn screening and early treatment. Pediatrics. 2009, 124: e1116-e1125. 10.1542/peds.2008-3667.
Kishnani PS, Corzo D, Leslie ND, Gruskin D, van der Ploeg A, Clancy JP, Parini R, Morin G, Beck M, Bauer MS, Jokic M, Tsai C, Tsai BWH, Morgan C, O'meara T, Richards S, Tsao EC, Mandel H: Early Treatment with Alglucosidase Alfa Prolongs Long Term Survival of Infants with Pompe Disease. Pediatr Res. 2009, 66: 329-335. 10.1203/PDR.0b013e3181b24e94.
van der Ploeg AT, Clemens PR, Corzo D, Escolar DM, Florence J, Groeneveld GJ, Herson S, Kishnani PS, Laforet P, Lake SL, Lange DJ, Leshner RT, Mayhew JE, Morgan C, Nozaki K, Park DJ, Pestronk A, Rosenbloom B, Skrinar A, van Capelle CI, van der Beek NA, Wasserstein M, Zivkovic SA: A randomized study of alglucosidase alfa in late-onset Pompe's disease. N Engl J Med. 2010, 362: 1396-1406. 10.1056/NEJMoa0909859.
Engel AG: Acid maltase deficiency in adults: studies in four cases of a syndrome which may mimic muscular dystrophy or other myopathies. Brain. 1970, 93: 599-616. 10.1093/brain/93.3.599.
McCready ME, Carson NL, Chakraborty P, Clarke JT, Callahan JW, Skomorowski MA, Chan AK, Bamforth F, Casey R, Rupar CA, Geraghty MT: Development of a clinical assay for detection of GAA mutations and characterization of the GAA mutation spectrum in a Canadian cohort of individuals with glycogen storage disease, type II. Mol Genet Metab. 2007, 92: 325-335. 10.1016/j.ymgme.2007.07.006.
Hirschhorn R, Huie ML: Frequency of mutations for glycogen storage disease type II in different populations: the delta525T and deltaexon 18 mutations are not generally "common" in white populations. J Med Genet. 1999, 36: 85-86.
Pittis MG, Donnarumma M, Montalvo AL, Dominissini S, Kroos M, Rosano C, Stroppiano M, Bianco MG, Donati MA, Parenti G, D'Amico A, Ciana G, Di Rocco M, Reuser A, Bembi B, Filocamo M: Molecular and functional characterization of eight novel GAA mutations in Italian infants with Pompe disease. Hum Mutat. 2008, 29: E27-E36. 10.1002/humu.20753.
Vorgerd M, Burwinkel B, Reichmann H, Malin JP, Kilimann MW: Adult-onset glycogen storage disease type II: phenotypic and allelic heterogeneity in German patients. Neurogenetics. 1998, 1: 205-211. 10.1007/s100480050030.
Palmer RE, Amartino HM, Niizawa G, Blanco M, Pomponio RJ, Chamoles NA: Pompe disease (glycogen storage disease type II) in Argentineans: clinical manifestations and identification of 9 novel mutations. Neuromuscul Disord. 2007, 17: 16-22. 10.1016/j.nmd.2006.09.004.
Manwaring V, Prunty H, Bainbridge K, Burke D, Finnegan N, Franses R, Lam A, Vellodi A, Heales S: Urine analysis of glucose tetrasaccharide by HPLC; a useful marker for the investigation of patients with Pompe and other glycogen storage diseases. J Inherit Metab Dis. 2012, 35: 311-316. 10.1007/s10545-011-9360-2.
Hermans MM, de Graaff E, Kroos MA, Wisselaar HA, Oostra BA, Reuser AJ: Identification of a point mutation in the human lysosomal alpha-glucosidase gene causing infantile glycogenosis type II. Biochem Biophys Res Commun. 1991, 179: 919-926. 10.1016/0006-291X(91)91906-S.
Umapathysivam K, Hopwood JJ, Meikle PJ: Correlation of acid alpha-glucosidase and glycogen content in skin fibroblasts with age of onset in Pompe disease. Clin Chim Acta. 2005, 361: 191-198. 10.1016/j.cccn.2005.05.025.
Sharma MC, Schultze C, von Moers A, Stoltenburg-Didinger G, Shin YS, Podskarbi T, Isenhardt K, Tews DS, Goebel HH: Delayed or late-onset type II glycogenosis with globular inclusions. Acta Neuropathol. 2005, 110: 151-157. 10.1007/s00401-005-1026-4.
Müller-Felber W, Horvath R, Gempel K, Podskarbi T, Shin Y, Pongratz D, Walter MC, Baethmann M, Schlotter-Weigel B, Lochmuller H, Schoser B: Late onset Pompe disease: clinical and neurophysiological spectrum of 38 patients including long-term follow-up in 18 patients. Neuromuscul Disord. 2007, 17: 698-706. 10.1016/j.nmd.2007.06.002.
Cooper TA, Wan L, Dreyfuss G: RNA and disease. Cell. 2009, 136: 777-793. 10.1016/j.cell.2009.02.011.
Yan B, Raben N, Plotz P: The human acid alpha-glucosidase gene is a novel target of the Notch-1/Hes-1 signaling pathway. J Biol Chem. 2002, 277: 29760-29764. 10.1074/jbc.M204721200.
Raben N, Hill V, Shea L, Takikita S, Baum R, Mizushima N, Ralston E, Plotz P: Suppression of autophagy in skeletal muscle uncovers the accumulation of ubiquitinated proteins and their potential role in muscle damage in Pompe disease. Hum Mol Genet. 2008, 17: 3897-3908. 10.1093/hmg/ddn292.
Slonim AE, Bulone L, Goldberg T, Minikes J, Slonim E, Galanko J, Martiniuk F: Modification of the natural history of adult-onset acid maltase deficiency by nutrition and exercise therapy. Muscle Nerve. 2007, 35: 70-77. 10.1002/mus.20665.
Ambrosio F, Kadi F, Lexell J, Fitzgerald GK, Boninger ML, Huard J: The effect of muscle loading on skeletal muscle regenerative potential: an update of current research findings relating to aging and neuromuscular pathology. Am J Phys Med Rehab / Assoc Acad Physiatr. 2009, 88: 145-155.