PORADNICTWO GENETYCZNE W ZESPOLE RETTA. CZĘŚĆ III. KORELACJA FENOTYPOWO-GENOTYPOWA GENETIC COUNSELLING IN RETT SYNDROME.
PART III. PHENOTYPE-GENOTYPE CORRELATION
Ewa Uścińska1, Małgorzata Skawrońska2, Alina T. Midro3
1 Studenckie Koło Naukowe, Zakład Genetyki Klinicznej AM w Białymstoku 2Zakład Medycyny Sądowej AM w Białymstoku 3 Zakład Genetyki Klinicznej AM w Białymstoku
Streszczenie: Zespół Retta (RTT), jedna z najczęstszych przyczyn regresji rozwojowej u dziewczynek, związany jest z mutacją genu kodującego białko MeCP2 (methyl-CpG-binding protein 2). Zdecydowana większość mutacji powstaje w wyniku zamiany CT w obrębie 5ł-CG-3ł (CpG). Białko MeCP2 występując w dwóch izoformach, posiada zdolnośćłączenia się bezpośrednio ze zmetylowanym DNA. Między innymi reguluje ono ekspresję innych genów poprzez modyfikację struktury chromatyny. Ostatnie badania sugerują, że białko MeCP2, traktowane dotychczas jako globalny represor transkrypcji, może swoiście wpływać na ekspresję genu kodującego mózgowo-pochodny czynnik neurotropowy BDNF, niezbędny do utrzymania plastyczności neuronów. Obok klasycznej postaci zespołu RTT można wyróżnić także 5 postaci nietypowych. Charakteryzuje je obecność wybranych cech RTT, a przebieg schorzenia może byćłagodniejszy bądź cięższy od klasycznego. Badania korelacji genotypowo-fenotypowych sugerują szersze spektrum zmian fenotypowych wywołanych przez mutacje genu MECP2 niż początkowo sądzono. Można ich poszukiwać w wariantach RTT, u chłopców z upośledzeniem umysłowym, a także u dzieci z cechami autyzmu, z cechami fenotypu zespołu Angelmana lub Pradera-Willego. Niektórzy wskazują, że na kliniczny fenotyp zespołu RTT w dużym stopniu ma wpływ typ mutacji, jej położenie w obrębie genu MECP2 oraz sposób inaktywacji chromosomu X. Niektóre badania sugerują, że mutacje odcinające prowadzą do postaci o cięższym przebiegu klinicznym w porównaniu do mutacji typu zmiany sensu odczytu. Ponadto mutacje odcinające związane są z łagodniejszym fenotypem jeśli są położone bliżej końca 3łgenu (mutacje późne) w porównaniu do mutacji odcinających położonych bliżej 5ł (mutacje wczesne). U dziewczynek prezentujących wariant RTT z zachowaną mową wszystkie wykryte mutacje to mutacje typu zmiany sensu odczytu bądź późne mutacje odcinające. Inne badania nie wykazują powyższych zależności. Dodatkowo sposób inaktywacji chromosomu X u dziewczynek z zespólem Retta może złagodzić obraz kliniczny, co wyjaśnia rozbieżność wyników oceny korelacji fenotypowo-genotypowej.
Słowa kluczowe: zespół Retta, gen MECP2, korelacja fenotypowo-genotypowa, prognoza
Abstract: Rett syndrome, one of the leading causes of developmental regression in girls, is connected with mutations in the gene encoding methyl-CpG-binding protein 2 (MeCP2). The majority of mutations is due to CT transition at 5ł-CG-3ł (CpG) sites in other disease genes, presumably resulting from spontaneous deamination of methylated cytosine. MeCP2 binds to methylated DNA and may regulate gene expression and modeling of chromatin structure. It is becoming evident that MeCP2, a protein originally thought of as a global transcriptional repressor, is actually specialized for a function in neurons of the central nervous system
expression of a gene encoding BDNF. It has been found that the clinical phenotype can, at least in part, be explained in terms of the type and location of the MECP2 mutation and epigenetic factors such as skewing of X-chromosome inactivation. In addition to classic RTT, five distinct categories of atypical cases have been delineated on the basis of clinical criteria. These variants have some, but not all, diagnostic features of RTT and can be milder or more severe. Only the coding region has been thoroughly analyzed, however, so mutations in regulatory elements as well as in alternative splicing form could account for those cases in which no mutation has been identified. Genotype/ phenotype analysis revealed that the phenotypic spectrum of MECP2 mutations in humans is broader than initially suspected: mutations have been discovered in Rett syndrome variants, mentally retarded males, autistic children, Angelman like phenotype and Prader-Willy like phenotype. Some groups found that truncating mutations lead to a more severe overall phenotype than missense mutations, and that late truncations correlate with a less severe outcome than early truncations. In females with the preserved speech variant, all the mutations were either missense or late truncations, further supporting the notion that these types of mutations have milder consequences than the early truncations seen in classic RTT. Several other studies, however, have found no significant correlation between the mutation type and the overall severity of clinical features. This discordance likely results from the fact that the pattern of XCI can influence the phenotypic outcome of mutations in females. Key words: Rett syndrome, MECP2 gen, phenotype-genotype correlation, prognosis. met, vel ut deliquissim velis
PRZEGLĄD PEDIATRYCZNY 2005, VOL 35, NO 1 37
Uścińska E. et al.
Wstęp
Zespół Retta (RTT) (OMIM# 312750) jest postępującym zaburzeniem neurorozwojowym obserwowanym głównie u dziewczynek, manifestującym sięcharakterystycznym, zmieniającym siępodczas rozwoju, fenotypem zachowania (zwanym inaczej behawioralnym) z bogatąsymptomatologiąkliniczną(1) i różnorodnościąmutacji zaburzających funkcjębiałek kodowanych przez gen MECP2 (OMIM# 300005) (2). Przed niespełna 5 laty wykryto, że mutacje genu MECP2, zlokalizowanego na chromosomie X w locus Xq28 prowadzą do RTT (3). Na tej podstawie można było zweryfikowaćdiagnozęu 80% pacjentek z RTT (4). Ostatnio równoległe dwie grupy badaczy z Kanady i Wielkiej Brytanii wykryły alternatywną formę białka prowadzącą do zespołu Retta (5, 6). Badania genetyczne sprawiły, że znacznie rozszerzyło się spektrum zmian klinicznych upoważniających do wykonywania testów diagnostycznych w celu poszukiwania patologicznych alleli genu MECP2. Pogłębiła się również wiedza o korelacjach genotypowo-fenotypowych w zespole Retta, otwierając drogę do prób ustalania prognozy ciężkości przebiegu zespołu Retta w zależności od rodzaju i położenia patologicznych alleli w obrębie genu MECP2 oraz zakresu mozaiki komórkowej w zakresie aktywności chromosomu X. Bardzo istotne w poznawaniu patomechanizmu molekularnego schorzenia są ostatnie ustalenia na modelach zwierzęcych w zakresie nie tylko globalnego działania białka (białek) transkrypcyjnych produkowanych przez gen MECP2, ale równieżspecyficznego oddziaływania także na gen kodujący mózgowo-pochodny czynnik neurotropowy BDNF (brain- derived neurotrophic factor). Z uwagi na powyższe czynniki w pracy podjęto kolejnąpróbęoceny danych w piśmiennictwie dotyczących relacji między fenotypem RTT i schorzeńpokrewnych a czynnikami genetycznymi, które mogłyby miećwartość prognostyczną i mogłyby być wykorzystywane w praktyce poradnictwa genetycznego.
Ogólna charakterystyka kliniczna dziewczynek z zespołem Retta
Klasyczna forma RTT z częstościąwystępowania 1:10 000- 1:15 000 (7) dotyczy głównie dziewczynek i cechuje ją prawidłowy rozwój wewnątrzmaciczny oraz prawidłowy przebieg okresu okołoporodowego i pierwszych miesięcy życia. Dziecko zwykle osiąga zdolnośćsiedzenia, czasem chodzenia, posługiwania się rękami, wykazuje zainteresowanie zabawkami i, jak inne zdrowe dzieci, wypowiada pierwsze słowa. Pierwsze oznaki choroby są często niedostrzegalne i wynikają z pojawiania się okresu stagnacji rozwojowej. Dzieci są zbyt spokojne, przestają interesowaćsię zabawkami, za to lubią np. długo wpatrywać się w wybrany punkt pokoju czy oglądać swojąrączkę. Wykazują osłabiony kontakt emocjonalny z najbliższymi (np. przestająreagowaćna uśmiech najbliższych lub unikają kontaktu wzrokowego), dochodzi do utraty nabytych już umiejętności. Gdy nastąpi utrata celowego używania rąk i pojawią się ich stereotypowe ruchy, jest to sygnał wskazujący na możliwość występowania zespołu Retta. Charakterystyczne jest również zahamowanie rozwoju mowy, prowadzące najczęściej do całkowitej utraty zdolności posługiwania się językiem mówionym. Umiejętności motoryczne, jak siedzenie czy chodzenie, zanikają później i w indywidualnym tempie: czasem jest to opóźnione siadanie, brak raczkowania, w innym zaś przypadku brak nabycia zdolności chodzenia lub chód na szerokiej podstawie ("kaczkowaty"). Prawdopodobnie czynnikiem determinującym sprawność motoryczną jest to, co dziecko zdołało osiągnąć, zanim wystąpiła faza regresji. Przebieg fazy regresji może mieć charakter gwałtownych napadów w postaci krzyków nocnych, nieutulonego płaczu,
okresów napadów niezwykłego, nieuzasadnionego środowiskowo pobudzenia albo teżokresów zachowańautystycznych. Mogą wystąpić także napady drgawkowe, drżenia, zaburzenia oddychania w formie bezdechów i/lub hiperwentylacji. Okres gwałtownego pogorszenia może wystąpić po banalnej infekcji czy stresie, albo bez widocznej przyczyny. Ocena tempa przyrostów obwodu główki w wieku 2 lat może często prowadzić do wykrycia nabytego małogłowia. Ten objaw (jeśli wystąpi) należy do niewielu obiektywnie ocenianych cech klinicznych. Z wiekiem można zaobserwować postępujące upośledzenie ogólnej sprawności ruchowej, często w wyniku narastającej hipertonii, powstawania i utrwalania się przykurczów mięśniowych oraz postępującego bocznego skrzywienia kręgosłupa. Wiele objawów, takich jak trudności w połykaniu, połykanie powietrza, częste oddawanie moczu, zaparcia, zgrzytania zębami, apraksja, ataksja i padaczka, a potem dystonia i deformacja stóp na skutek wzmożonego napięcia mięśniowego powoduje, że dziewczynki sąnajczęściej pod opieką neurologa dziecięcego. Brak komunikacji werbalnej powoduje zazwyczaj, że część objawów jest niezauważana np. bóle na skutek nieoczekiwanej w okresie przedszkolnym kamicy pęcherzyka żółciowego czy nerek, bóle zębów czy niepokój w związku z napięciem przed wystąpieniem miesiączki w okresie dojrzewania (1, 8, 9).
Oprócz klasycznej formy zespołu Retta istnieje co najmniej 5 atypowych postaci RTT, zwanych inaczej postaciami niepełnymi lub wariantowymi (10). Do postaci o średnim nasileniu objawów zalicza się tzw. forme fruste lub worn-down form, wariant z późną regresją oraz formę z zachowanym rozwojem mowy (10-12). Ciężki przebieg mają atypowe formy wrodzone oraz ze wczesnym początkiem napadów drgawkowych (10, 13, 14) (patrz dalej).
Z uwagi na występowanie wraz z zahamowaniem tempa rozwoju dziewczynek przede wszytkim objawów ze strony układu nerwowego, początkowo schorzenie było traktowane jako degeneracyjne. Badania neuroobrazowania nie potwierdziły jeszcze tych sugestii. Obecnie uważa się, że jest to choroba wywołana odmiennym przebiegiem rozwoju układu nerwowego. Zaobserwowano zmniejszenie liczby dendrytów neuronów piramidowych kory czołowej i ruchowej bez cech degeneracji (15, 16), a badania Belichenko i wsp. (17) w mikroskopie konfokalnym wykazały redukcję rozkrzewienia dendrytów. Zmniejszona wielkość neuronów kory mózgowej, zwojów podstawnych, wzgórza, hippokampa, jąder migdałowatych i istoty czarnej (18) wraz ze zmniejszonym jej wysyceniem melaniną (19) potwierdzają tezę o wybiórczym zatrzymaniu lub spowolnieniu procesów rozwojowych mózgu. Badania ekspresji MeCP2 w różnych komórkach móz gowych wykazały zmienne zapotrzebowanie na to białko, wyróżniając komórki o wysokiej (MeCP2hi) i o niskiej (MeCP2lo) ekspresji (20).
Wskazania do poszukiwania mutacji genu MECP2
Kliniczne kryteria rozpoznania RTT opracowane przez Hagberga w 1994 r. (10) i zmodyfikowane w 1988 r. (21) przedstawiono w tabeli 1. Podkreśla się, że kryterium prawidłowego rozwoju prenatalnego, okołoporodowego i postnatalnego przez pierwszych 6 miesięcy może nie mieć zastosowania w postaciach ciężkich (w tabeli oznaczono je gwiazdką), a pozostałe nie są już aktualne w postaciach o przebiegu łagodnym i nie są adekwatne z identyfikacją mutacji w MECP2 (22). Duża zmienność objawów klinicznych występuje w postaciach atypowych, z ciężką postacią wrodzoną manifestującą się hypotonią mięśniową (23) i z lekką postacią z mniej nasiloną fazą
38 PRZEGLĄD PEDIATRYCZNY 2005, VOL 35, NO 1
Poradnictwo genetyczne w zespole Retta...
Tabela 1. Kryteria kliniczne rozpoznawania zespołu Retta według Rett Syndrome Diagnostic Criteria Work Group (10)
Cecha kliniczna 1. Okres prawidłowego rozwoju przed- i okołoporodowego 2. Prawidłowy obwód główki w terminie porodu 3. Prawidłowy rozwój psychomotoryczny w ciągu pierwszych 6 miesięcy życia 4. Deceleracja wzrostu główki obserwowana w okresie pomiędzy 3-48 mies.ż. 5. Brak nabycia zdolności celowego posługiwania się rękoma w okresie 5-30 mies.ż. z następowym rozwojem stereotypii ruchowych rąk 6. Zaburzenia rozwoju zdolności mówienia i rozumienia mowy z opóźnieniem rozwoju psychoruchowego 7. Brak nabycia umiejętności chodzenia i ataksja w okresie12-48 mies.ż.
Cecha kliniczna Liczba punktów 1. Okres prawidłowego rozwoju przed- i okołoporodowego 0 1 2. Prawidłowy rozwój psychomotoryczny w ciągu pierwszych 6 miesięcy życia 0 1 3. Prawidłowy obwód urodzeniowy główki 0 1 4. Deceleracja wzrostu główki 0 1 5. Brak osiągnięcia zdolności posługiwania się rękoma 0 1 6. Utrata umiejętności celowego użycia rąk 0 2 7. Ruchy stereotypowe rąk 0 1 8. Kontakt z otoczeniem 0 1 9. Brak osiągnięcia umiejętności posługiwania się mową 0 1 10. Utrata umiejętności posługiwania się mową 0 2 11. Ciężkie upośledzenie psychomotoryczne 0 1 12. Upośledzona bądź nieobecna zdolność chodzenia 0 1
Tabela 2. Test kliniczny opracowany przez Huppke i wsp. (26) kwalifikujący pacjentów do wykonania badań molekularnych genu
MECP2
regresji, umiejętnością chodzenia i mówienia (24). Kliniczne kryteria rozpoznawania form wariantowych zaproponował w 1995 r. Hagberg (25). Interesujące są propozycje kryteriów klinicznych, upoważniających do badań molekularnych genu MECP2 opracowane przez Huppke i wsp. (26), które przedstawiono w tabeli 2. Dodatkowym walorem tej propozycji jest opracowanie skali wartości poszczególnych objawów. Wielkością graniczną jest uzyskanie w ocenie, co najmniej 8 punktów (na 14 możliwych), jako wskazanie do badań w kierunku mutacji genu MECP2. Czułośćtego testu wynosi 100%, a specyficzność 46,9%, co oznacza, że żadna mutacja nie zostanie pominięta, a 46,9% pacjentów bez mutacji MECP2 zostanie wykluczonych z badania. Zaletą testu jest to, że sprawdza się on również w przypadku wariantów RTT. Wyniki badań według tej skali mają swoje odniesienie do rodzaju mutacji MECP2. Pacjenci z mutacją odcinającą odczyt kodujący NLS odpowiedzialny za transport białka poprzez błonę jądrową prezentowali najcięższy stan kliniczny z najwyższym wynikiem według zastosowanej skali, wynoszącym średnio 12, natomiast ocena pacjentów z mutacją w obrębie MBD wynosiła 10,8 punkta, a z mutacjąw obrębie TRD średnio 10,1 punkta (przy maksymalnej liczbie punktów 14).
Wykrycie mutacji MECP2 u pacjentek z RTT otworzyło drogędo molekularnej weryfikacji rozpoznania klinicznego (3, 27) oraz umożliwiło poznawanie spektrum objawów związanych z obecnością mutacji w MECP2. Mount i wsp. (28) na podstawie przeprowadzonego w 2001 r. przeglądu 42 artykułów zawierających ponad 350 opisów przypadków klinicznych z różnymi mutacjami w obrębie genu MECP2 wykazali, że ruchy stereotypowe rąk obecne u 100%, hiperwentylacja u 84% oraz epizody bezdechu u 37% pacjentów z klasyczną postacią RTT mogą być uważane za cechy najbardziej charakterystyczne dla
RTT. Te 3 cechy sąjednocześnie komponentami kryteriów diagnostycznych RTT opracowanych w 1988 r. przez Hagberga (21), co dowodzi jego dużej przenikliwości i doświadczenia klinicznego. W przebiegu zespołu Retta zweryfikowanego obecnością mutacji genu MECP2 często opisywano takie cechy, jak zaburzenia snu, zgrzytanie zębami, napady krzyku, zachowania autystyczne, wahania nastroju (28). Należy zauważyć, że według kryteriów diagnostycznych Hagberga niektóre z powyższych cech należą do objawów wspomagających, a żad na z nich nie należała do zmodyfikowanych kryteriów wykluczających (21, 25). Nagromadzenie nowych danych klinicznych wobec możliwości weryfikacji diagnozy za pomocą testu określającego mutacje MECP2 doprowadziło do kolejnej rewizji kryteriów diagnostycznych podczas konferencji w Baden-Baden w 2001 r. (29). Równocześnie powstało wiele propozycji oceny zmienności klinicznej klasycznej postaci zespołu Retta i wariantów zaproponowanych przez Kerr (30), zmodyfikowaną przez Percyłego i Schanen skala Amir
(31) oraz zmodyfikowaną przez Pinedę skala według Monrosa (32). Do oceny fenotypu zachowania w zespole Retta Mount i wsp. (28) opracowali specjalny kwestionariusz (Rett Syndrom Behavioural Questionnaire), składający się z 100 cech znajdujących się w dotychczasowych opisach fenotypu zachowania pacjentek z RTT. W dalszych badaniach Mount i wsp. (33) podjęli próbę określenia, czy na podstawie wyżej opisanych cech można określić specyfikę fenotypu behawioralnego dla zespołu Retta rozumianego zgodnie z definicjązaproponowaną przez Flinta i Yuleła (34), określającąfenotyp zachowania jako zbiór charakterystycznych cech ruchowych, poznawczych, lingwistycznych i społecznych, trwale związanych ze schorzeniem natury biologicznej, czyli w tym przypadku specyficznych dla RTT. Ankiety wypełniali rodzice lub opiekunowie PRZEGLĄD PEDIATRYCZNY 2005, VOL 35, NO 1 39
Uścińska E. et al.
143 dziewczynek z RTT (123 ankiety dotyczyły dziewczynek z klasycznąformą RTT, a 20 ankiet z wariantem RTT). Grupę porównawczą stanowiło 81 ankiet rodziców dziewczynek z innymi zespołami (zespół Downa, mózgowe porażenie dziecięce, stwardnienie guzowate, autyzm, zespół Angelmana) prowadzącymi do ciężkiego upośledzenia umysłowego (SMR). W wyniku porównania ustalono 45 cech wyróżniających się częstościąwykazującąistotnąstatystycznie różnicę, do których należą m.in.: ogólny nastrój, zaburzenia oddychania, stereotypie rąk, powtarzające się ruchy mimiczne twarzy, drżenie ciała, mała ekspresyjność wyrazu twarzy, zaburzenia snu, napady lękowe oraz sposób chodzenia. Największe różnice wykazano w zakresie występowania stereotypii rąk oraz zaburzeń oddychania. Uzyskany wynik nie był zaskoczeniem, ponieważ potwierdził poprzednie obserwacje tych cech u dziewczynek. Udowodniono, że powyższe zaburzenia nie korelują z obecnością upośledzenia umysłowego i są rzadko spotykane u dziewczynek z zespołowym upośledzeniem umysłowym innego pochodzenia, podobnie jak: lęki, napady krzyku, napady płaczu i śmiechu, powtarzające się ruchy mimiczne twarzy i języka oraz grymasy twarzy, tworząc specyficzny obraz fenotypu zachowania. Psychometryczna analiza przeprowadzona przez Mount i wsp. (29) ma swoje ograniczenia w związku z prawdopodobną subiektywnością oceny rodziców, którzy wypełniali zaproponowaną ankietę. Ponadto nastawiona na deficyty i zaburzenia analiza nie uwzględnia umiejętności dziewczynek, które mogą mieć zarówno znaczenie diagnostyczne, jak również mogą być istotne w procesie wspomagania ich rozwoju i podjęcia działań terapeutycznych (2, 35).
Badania Stengel-Rutkowski i Anderlik (35) wykazały, że dziewczynki z RTT próbują wyrazić swój potencjał umysłowy, swoje potrzeby, oczekiwania i emocje za pomocą tego, czym dysponują: intensywnego wzroku, mowy ruchów ciała, zmieniającej się mimiki twarzy i innych. Potrafią także podejmować własne działania, mimo utraty większości funkcji ruchowych. Ich potencjał nie jest poznany, bo nie mamy jak dotąd odpowiedniego narzędzia jego pomiaru ani też nie poszukujemy, zakładając, że dzieci te są z natury upośledzone umysłowo. Z tego względu należy sądzić, że pełne dane o zakresie cech charakteryzujących fenotyp zachowania dziewczynek z RTT nie zostały jeszcze poznane. Należy dodać, że zaburzenia rozwojowe mogą wykazywać zmienność ekspresji i oddziaływania na uwarunkowania środowiskowe, bowiem jak wskazują badania Huppke i wsp. (36) przeprowadzone w dużej grupie dziewczynek z RTT z pozytywnym testem mutacji MECP2 dzieci w tym samym wieku kalendarzowym demonstrują różny zakres obecności podstawowych objawów. W wieku 5 lat 15% dziewczynek miało jeszcze zachowaną, choć już niepełną funkcję rąk, a pozostałe ją utraciły i nabyły stereotypie, 12% było w stanie wypowiedzieć więcej niż 10 pojedynczych słów, pozostałe nie mówiły ani jednego słowa. Autorzy wyżej przytaczanej pracy wykazali też, że 85% 5-letnich dziewczynek z RTT potrafiło samodzielnie siedzieć, ale 50% z nich nie było w stanie chodzić bez podparcia, przy czym tylko 3% utraciło zdolność chodzenia, a pozostałe 47% nigdy nie osiągnęło tej umiejętności w tym wieku.
Wyniki weryfikacji diagnozy za pomocą badania genu MECP2 pozwoliły stwierdzić, że spektrum fenotypowe RTT jest bardzo szerokie i wykracza daleko poza definicję klasycznej formy zespołu Retta. Mutacje genu MECP2 stwierdzane są w przypadkach wariantu z zachowaną mową (PSV) (37, 38), a także łagodnego upośledzenia umysłowego u kobiet (39). Swoim zasięgiem obejmują również chłopców z klasycznym zespołem RTT i z ciężkąpostaciąencefalopatii wrodzonej (39, 40) oraz z niespecyficznym upośledzeniem umysłowym (41). Wykrywane są także u pacjentów z fenotypem zespołu Angel
mana (42) czy Pradera-Willego (43) oraz u osób z autyzmem (44, 45). Duża heterogenność fenotypu osób z mutacjami pojedynczego genu MECP2 wskazuje na złożoność patogenezy zmian w tej grupie osób.
Należy dodać, że u 10-30% dziewczynek o typowym fenotypie RTT nie można wykryć mutacji w obrębie genu MECP2
(27) dostępnymi technikami badań. U takich pacjentek rozpoznaje się zespół Retta na podstawie kryteriów klinicznych. Nie ma też możliwości przeprowadzenia innych badań biochemicznych, bowiem nieprawidłowości, które zaobserwowano w płynie mózgowo-rdzeniowym z zakresie amin biogennych (przekaźników synaptycznych) czy -endorfin nie mają charakteru wysokiej powtarzalności u wszystkich badanych (46). Negatywny test molekularny nie jest więc jednoznaczny z błędnym rozpoznaniem zespołu Retta. Duże nadzieje wiąże się z zastosowaniem do diagnostyki tej grupy oceny niedawno odkrytej izoformy MeCP2 typu (5, 6). Wpływ rodzaju mutacji MECP2 i lokalizacji uszkodzenia białka
Od 1999 r. wiadomo, że RTT związany jest z mutacją genu MECP2, który zlokalizowany jest na chromosomie X w Xq28 (31) i leży między genem kodującym kinazęzwiązaną z receptorem interleukiny-1(IRAK/Il1rak) a genem czerwonej opsyny RCP/Rsvp (the red opsin gene). Gen złożony z 4 eksonów (47) koduje najczęściej białko transkrypcyjne MeCP2 (methyl-CpG-binding protein 2, OMIM #300005), występujące w dwóch izoformach: w MeCP2. zbudowanej z 486 aminokwasów o masie cząsteczkowej 52,4 kD oraz w izoformie MeCP2.
Od momentu potwierdzenia genetycznego podłoża RTT ukazało się wiele artykułów podejmujących próbę określenia zależności między typem mutacji a obrazem fenotypowym. Badania Cheadle i wsp. (48) oraz Monrosa i wsp. (32) wykazały, że dziewczynki ze zmienionym pojedynczym aminokwasem w białku MeCP2 prezentowały znacznie łagodniejszy fenotyp w porównaniu do tych, które były obarczone mutacją odcinającą. Cheadle i wsp. (48) zastosowali uproszczonąskalę oceny ciężkości przebiegu choroby, na którą składały się 3 cechy: zdolność chodzenia, rozwój mowy i zdolność celowego posługiwania się rękoma. Podobne wyniki uzyskali Hoffbuhr i wsp. (49), porównując fenotyp na podstawie nasilenia pięciu cech: wzrostu obwodu główki, zdolności chodzenia, obecności padaczki, zaburzeń oddychania i skoliozy.
W sprzeczności z powyższymi wnioskami pozostaje kilka innych prac, m.in. Amir i wsp. (31), Auranen i wsp. (50), Huppke i wsp. (51), Nielsen i wsp. (52), Giunti i wsp. (53), Yamada i wsp. (54), Chae i wsp. (55) oraz Bienvenu i wsp. (56), w których nie potwierdzono istnienia korelacji genotypowo- fenotypowej. Różny obraz kliniczny prezentowali pacjenci
o tej samej mutacji, a przypadki ciężkiego przebiegu choroby stwierdzono zarówno u pacjentów z mutacją odcinającą, jak i u pacjentów z mutacją typu zmiany sensu odczytu. Jeśli zaobserwowano jakiekolwiek różnice, były one statystycznie nieistotne. Należy dodać, że autorzy powyższych badań zastosowali różne kryteria oceny klinicznej, co może być jedną z przyczyn rozbieżności w uzyskanych wynikach i że nie zawsze grupa badanych była wystarczająco reprezentatywna do oceny statystycznej. Kompleksowych danych na temat korelacji genotypowo- fenotypowej dostarczyła praca Huppke i wsp. (36), w której autorzy dowodzą, że nie sam typ mutacji, ale przede wszystkim jej położenie w obrębie genu wpływa na ekspresję produkowanego białka i jego funkcję, co w konsekwencji decyduje
o różnicach w manifestacji klinicznej zespołu Retta. Takie 40 PRZEGLĄD PEDIATRYCZNY 2005, VOL 35, NO 1
Poradnictwo genetyczne w zespole Retta...
wnioski wypływają z najnowszego doniesienia grupy australijskiej (4). W badaniach Huppke i wsp. (36) ocenie poddano dużągrupędziewczynek spełniających kryteria klasycznej postaci zespołu Retta. Wszystkie pacjentki były w wieku 5 lat, czyli w okresie pseudostacjonarnym. Zastosowana skala ciężkości przebiegu choroby zawierała 6 typowych cech RTT, które można było obiektywnie wyrazić w formie skali liczbowej (zdolnośćsiedzenia, chodzenia, komunikacji werbalnej, posługiwania sięrękoma, obecnośćdeceleracji obwodu główki oraz występowanie napadów padaczkowych). Autorzy zauważyli, że wszystkie mutacje prowadzące do częściowego bądź całkowitego odcięcia regionu kodującego NLS (nuclear localisation signal) były związane z cięższym przebiegiem zespołu w porównaniu z mutacjami odcinającymi, leżącymi dystalnie od odcinka kodującego NLS. Białko MeCP2 z uszkodzonym fragmentem NLS nie ma zdolności przemieszczania się do jądra komórkowego, gdzie pełni swoją rolę jako epigenetyczny czynnik transkrypcyjny, a pozostając w cytoplazmie jest całkowicie bezużyteczne (57). Łagodniejszy fenotyp stwierdzony w 2 pozostałych grupach pacjentów (z mutacją odcinającą leżącą dystalnie w stosunku do odcinka kodującego NLS oraz z mutacją typu zmiana sensu) prawdopodobnie jest wynikiem zachowania częściowej funkcji białka MeCP2. Autorzy przytaczanej pracy sugerują, że oceniając wpływ położenia mutacji na obraz fenotypowy RTT należy wyodrębnić 3 grupy: 1) mutacje w części kodującej domenę MBD, 2) mutacje w części kodującej domenę TRD nieuszkadzające NLS, 3) mutacje w części kodującej NLS. Autorzy podają, że pacjenci z mutacją odcinającą wykazują bardziej nasiloną decelerację obwodu główki i cięższe zaburzenia chodzenia w porównaniu do osób z mutacją typu zmiany sensu odczytu oraz z delecjami w obszarze najczęściej występujących mutacji (hot spots). Mutacja typu zmiana sensu odczytu w regionie między 1030- 1207 bp związana jest z lepiej kontrolowaną funkcją rąk, natomiast mutacja odcinająca prowadząca do uszkodzenia bądź braku NLS manifestuje się większym nasileniem stereotypii rąk, zaburzeniami chodzenia oraz częstszym występowaniem małogłowia. Zapella i wsp. (38) proponują, aby przyjąć założenie że obecność 3 spośród niżej wymienionych cech może wskazywać na łagodniejszy przebieg schorzenia: mutacja odcinająca z zachowaniem nienaruszonej domeny MBD i TRD, mutacje zmiany sensu, szczególnie R133, T158 i R306, przy prawidłowym obwodzie główki, normalnej wadze lub nadwadze, normalnym wzroście, średniego stopnia skoliozie i zachowaniu mowy nawet ograniczonej do kilku słów.
Mutacje występujące często (w hot spots) i rzadko
Jak podają Christidoulou i wsp. (58) w internetowej bazie danych (59) zidentyfikowano dotychczas ponad 300 różnych zmian alleli w genie MECP2 i przebadano około 1500 osób Okazuje się, że pewna część mutacji wykazuje tendencję do powtarzania się. Do najczęściej obserwowanych mutacji należą: R106W, R133C, T158M, R168X, R270X, R255X, R294X, R105W i R306C (60). Stanowiąone około 2/3 wszystkich mutacji (61). Dużą grupę stanowią też delecje ostatniego segmentu genu z dużą jednak różnorodnością zakresu delecji. Ostatnio Miltenberger- Miltenyi i Laccone (62) stwierdzili na podstawie przeglądu piśmiennictwa, że opisano 218 różnych mutacji i prze badano około 2100 pacjentów. Mutacje zazwyczaj powstawały spontanicznie i dotyczyły całego genu z różnym stopniem powtarzalności rodzaju i lokalizacji poszczególnych mutacji.
Powtarzanie się mutacji w określonych miejscach stanowi dowód na istnienie tzw. "gorących" punktów (hot spots) (39, 51, 63). Ustalono, że zdecydowana większośćmutacji punktowych
genu MECP2 występujących de novo, zarówno nonsensownych, jak i typu zmiany sensu odczytu, to zastąpienie cytozyny tyminą (CT) w obrębie CpG. Zamiana zmetylowanej cytozyny na tyminę odbywa się w wyniku reakcji deaminacji (64). Analizując sekwencję kodującą genu MECP2 zidentyfikowano 63 dwunukleotydy CpG, w których może dochodzić do mutacji punktowych typu CT. W 28 z nich tranzycja CT pozostaje niema, ponieważ prowadzi do utworzenia kodonu synonimowego. Pozostałe 35 CpG to potencjalne miejsca wystąpienia de novo istotnych klinicznie mutacji punktowych. Interesujące jest, że tylko do 8 różnych dwunukleotydów CpG ograniczyły się 70% opisanych dotąd powtarzalnych mutacji (65).
Potwierdzono również obecność miejsc preferencyjnych dla delecji, powstających najczęściej w końcowym odcinku między 1030 a 1207 parą nukleotydów (36, 38, 63). In vitro fragment ten odpowiedzialny jest za tworzenie drugorzędowej struktury białka (63), jest też zawarty w szczególnym transkrypcie produkowanym na terenie tkanki nerwowej w wyniku alternatywnego składania białka (66).
W stosunku do niektórych mutacji położonych w hot spots można już przewidywać ciężkość przebiegu schorzenia. Leonard i wsp. (61) sugerują, że często występująca mutacja odcinającą R133C związana jest z charakterystycznym fenotypem. Badaniu poddano 24 pacjentów z mutacją R133C oraz 98 pacjentów z inną mutacją. W celu porównania obrazu klinicznego 2 wymienionych grup, zastosowano 4 powszechnie znane skale: WeeFIM, Percy, Kerr i Pinedy. Wykluczono wpływ wzorca XCI oraz wieku na fenotyp. Okazało się, że mutacja R133C związana jest z wyraźnie łagodniejszym przebiegiem choroby, charakteryzującym się w większym stopniu zachowaną zdolnością mowy, umiejętnością posługiwania się rękoma i ogólnie lepszą funkcją motoryczną, mniej nasilonymi zaburzeniami oddechowymi i zaburzeniami snu oraz rzadszym występowaniem stereotypii rąk i skoliozy w porównaniu do heterogennej grupy z różnymi mutacjami. Autorzy powyższej pracy sugerowali zaś, że indywidualna ocena każdej z często występujących mutacji może dostarczyć wielu cennych informacji dla poradnictwa genetycznego.
Podobnie Huppke i wsp. (36) udowodnili, że zmiany nukleotydów (substytucja lub wypadnięcie) w regionie szczególnie podatnym na delecje (1030-1207 bp) manifestują się również wyraźnie łagodniejszym obrazem klinicznym w porównaniu do delecji rzadko występujących, zlokalizowanych w innych częściach genu. Potwierdza to także praca Zappella i wsp. (38), w której dowodząoni, że u pacjentów z wariantem z zachowaną zdolnością mówienia częste są takie właśnie mutacje, np. 1157del32, 1157del41, 1159del29, 1164del44.
Mutacje u pacjentów z nietypowym przebiegiem schorzenia
a) RTT u chłopców
Chociaż zespół Retta w przeważającej części dotyczy dziewczynek, mutacja genu MECP2 może wystąpić również u chłopców. Początkowo przypuszczano, że chłopcy dotknięci chorobąumierajązwykle w czasie życia płodowego lub wkrótce po urodzeniu z powodu ciężkiej encefalopatii wrodzonej (39, 40), a fakt ten tłumaczono hemizygotycznością i brakiem prawidłowego białka MeCP2. Uważano, że przeżycie chłopców jest możliwe jedynie wtedy, gdy posiadają kariotyp 47,XXY (61, 67) lub mozaikęsomatycznąkomórek prawidłowych i zawierających mutację (68).
Wbrew wcześniejszym przypuszczeniom w ostatnich latach pojawiło się wiele doniesień wskazujących, że mutacja genu MECP2 nie musi być letalna dla chłopców nawet z prawidłowym kariotypem i bez mozaiki somatycznej (40, 43, 69). Spek
PRZEGLĄD PEDIATRYCZNY 2005, VOL 35, NO 1 41
Uścińska E. et al.
trum fenotypowe tej grupy pacjentów, które prawdopodobnie nie jest jeszcze kompletne, okazało się bardzo zróżnicowane i obejmuje takie objawy, jak niespecyficzne upośledzenie umysłowe, zaburzenia zachowania, schizofrenia, ataksja, hipotonia mięśniowa lub narastająca spastyczność. Mutacje patogenetyczne dla RTT stwierdzono teżu chłopców o cechach zespołu Angelmana (42), czy zespołu Pradera-Willego (45).
Analiza odcinka kodującego genu MECP2 u płci męskiej wykazała różne typy mutacji: zarówno o typie zmiany sensu, jak i mutacje odcinające. Zlokalizowane były one w części kodującej MBD, TRD, między MBD a TRD oraz w odcinku C-końcowym, który mieściłponad połowęwszystkich mutacji stwierdzanych u chłopców (43). O ile u dziewczynek zdecydowana większość to mutacje de novo położone na chromosomie X pochodzenia ojcowskiego (70), to u chłopców mamy do czynienia głównie z rodzinnym ich występowaniem, związanym z nosicielstwem zmienionego allelu z chromosomu matczynego (43), a przypadki de novo sąznacznie rzadsze (43, 67). Można na tej podstawie wnioskować, że allele ojcowskie, odpowiedzialne za wystąpienie RTT u dziewczynek, są bardziej podatne na mutacje de novo w porównaniu do alleli matczynych, za pośrednictwem których mutacja przekazywana jest na potomstwo płci męskiej. Potwierdza to omówiona wcześniej specyfika metylacji podczas spermatogenezy (1).
Z analizy piśmiennictwa na temat RTT u chłopców wynika, że istnieje korelacja między typem i położeniem mutacji a ciężkością przebiegu zespołu. Zaobserwowano, że tzw. mutacje pozwalające na częściowe zachowanie funkcji białka MeCP2, np. mutacje punktowe w odcinku Cł- końcowym (39, 43, 71) czy delecja niezmieniająca ramki odczytu (72) prowadzą u chłopców do umiarkowanego niespecyficznego upośledzenia umysłowego. Natomiast mutacja odcinająca, która w więk szym stopniu zaburza funkcjębiałka MeCP2, związana jest z ciężką encefalopatią wrodzoną u chłopców, zakończonąśmiercią w krótkim czasie po urodzeniu (49). Pojawiły się też prace sugerujące, że ta sama mutacja prowadzi do innego przebiegu schorzenia u dziewczynek i chłopców. Opisano przypadek rodzinnego występowania stosunkowo łagodnej mutacji (A140V). Ocena kliniczna rodzeństwa wykazała, że dziewczynka prezentowała niewielkiego stopnia upośledzenie umysłowe, natomiast u jej 3 braci stopień upośledzenia umysłowego był wyższy (69). Dalsze badania osób z niewyjaśnionym upośledzeniem umysłowym wykazały powtarzalność występowania tej mutacji. Winnepenninckx i wsp. (73) stwierdzili, że obejmuje ona 1% populacji upośledzonych umysłowo niezależnie od płci (73). Interesujące są badania Kudo i wsp. (74), dotyczące oceny in vitro funkcji białka kodowanego przez gen z mutacją A140V, wykazujące jego zdolność do wiązania zmetylowanych zasad CpG i uzasadniające odmienność przebiegu klinicznego w przypadku tej mutacji genu MECP2.
Zakwalifikowanie allelu do formy patologicznej nie zawsze jest proste. Couvert i wsp. (71) uznali, że zmiana typu P399L stwierdzona u chłopca z niespecyficznym upośledzeniem umysłowym była jego przyczyną. Identyczną zmianę stwierdzili Laccone i wsp. (75) u dziewczynki prezentującej klasyczne objawy RTT oraz u jej zdrowego ojca sugerując, że P399L nie ma związku z fenotypem zespołu Retta, a prawdopodobnie jest rzadkim wariantem polimorficznym. Podobnie Imessaoudene i wsp. (76) stwierdzili substytucję pojedynczego aminokwasu G428S u chłopca z encefalopatią oraz u jego zdrowej matki i jej 2 zdrowych sióstr, natomiast nie wykryto tej mutacji u babci chłopca. Ponieważ DNA zdrowego dziadka nie było dostępne, wysunięto przypuszczenie, że najprawdopodobniej był on nosicielem mozaiki germinalnej i mutacja, poprzez chromosom X córki, została przekazana wnukowi.
Rodzinne występowanie opisanej mutacji potraktowano jako przykład odmiennej jej penetracji u obu płci, aczkolwiek nie potwierdzono, że nie jest ona wariantem polimorficznym. Identyczną zmianę stwierdzili Laccone i wsp. (75) u chłopca z bardzo ciężką encefalopatią i oporną na leczenie padaczką. Nosicielami tej zmiany okazali się jego zdrowi rodzice. Gdyby G428S odpowiedzialna była za wystąpienie nasilonych objawów klinicznych u chłopca, trudno byłoby wytłumaczyć jej obecność u zdrowego ojca. Laccone i wsp. (75) są więc zdania, że G428S to również przejaw polimorfizmu genu MECP2. Możliwe, że część zmian w genie MECP2, uważanych za patogeniczne dla RTT, w rzeczywistości nie ma związku z objawami chorobowymi. Z tego względu zaleca się pewną ostrożność w interpretacji rzadko spotykanych lub po raz pierwszy wykrytych mutacji punktowych genu MECP2, szczególnie gdy mutacje dotyczą chłopców (49). W celu uniknięcia wyników fałszywie dodatnich należałoby po pierwsze zbadać DNA matki i dalszych krewnych, a po drugie przeprowadzić badania przesiewowe w kierunku występowania danej zmiany nukleotydów w określonej zdrowej populacji.
b) wariant RTT z zachowaną mową (PSV)
Spośród wariantów zespołu Retta prawdopodobnie najczęściej występuje PSV (preserved speech variant) (37), który charakteryzuje się lepiej zachowanymi umiejętnościami manualnymi i werbalnymi. W 2 dekadzie życia opisywane dziewczynki były w stanie używaćłyżki do jedzenia, a nawet rysować. Potrafiły też porozumiewać się za pomocą prostych fraz. Rzadziej odnotowano u nich małogłowie, napady padaczkowe czy obecność postępującej skoliozy. Uwagę zwracała nadwaga i brak niedoboru wzrostu. Analiza genu MECP2 w grupie 18 dziewczynek z PSV wykazała u 10 z nich (55%) późne mutacje odcinające spowodowane delecjąw regionie hot spots (1157del32, 1157del41, 1159del29 i 1164del44) lub mutacje punktowe, także położone w "punktach gorących" (R133C, T158M, T158A, R306C). Nie stwierdzono 4 najczęściej spotykanych wczesnych mutacji odcinających (R168X, R255X, R270X i R294X), które zwykle prowadządo klasycznej formy RTT (38). Należy wyjaśnić, że mutacjami wczesnymi ostatnio określa się mutacje wykrywane w bliższej części genu, natomiast mutacjami późnymi mutacje w jego części dalszej.
Mutacje związane z PSV nie są specyficzne dla tej formy klinicznej, spotykane sąrównież w RTT o typowym przebiegu (38, 51, 53, 77). Na tej podstawie powstała hipoteza, że mutacje typu zmiana sensu odczytu oraz późne mutacje odcinające są konieczne, ale nie wystarczające do wystąpienia wariantu z zachowaną mową. Prawdopodobnie oprócz typu mutacji w tym przypadku o przebiegu schorzenia decyduje jakiś inny czynnik. Być może jest nim mutacja genu, którego produkt współpracuje z białkiem MeCP2 (38, 74) albo selektywna inaktywacja chromosomu X.
Mutacje MECP2 związane z formami klinicznymi innymi niż RTT
Zmiany sekwencji nukleotydów w obrębie genu MECP2 stwierdza się nie tylko w klasycznej postaci zespołu Retta lub jego wariantach, ale również w formach klinicznych, które sugerują inne rozpoznanie np. zespół Angelmana (AS), zespół Pradera-Willego (PWS) czy autyzm.
Watson i wsp. (42) przeprowadzili badanie przesiewowe w kierunku mutacji genu MECP2 u 47 pacjentów obu płci, u których początkowo na podstawie obrazu klinicznego (upośledzenie umysłowe, brak mowy, ograniczenie sprawności ruchowej, zmiany zachowania, cechy dysmorficzne twarzy oraz nieprawidłowości w zapisie EEG) rozpoznano AS, ale nie stwier
42 PRZEGLĄD PEDIATRYCZNY 2005, VOL 35, NO 1
Poradnictwo genetyczne w zespole Retta...
dzono charakterystycznej dla tego zespołu delecji 15q11-q13 w chromosomie matczynym lub innych mutacji uzasadniających rozpoznanie kliniczne. U 4 dziewczynek i 1 chłopca z przebadanej grupy zidentyfikowano mutacje genu MECP2. Były to 3 delecje (241del2, 1230del44, 1230del52) oraz 2 rzadko spotykane mutacje punktowe dotyczące fragmentu kodującego MBD: jedna to mutacja nonsensowna (Y141X), druga
typu zmiana sensu odczytu (P101R). Kleefstra i wsp. (43) opisali przypadek stwierdzenia mutacji (1411del2) MECP2 u chłopca z niespecyficznym upośledzeniem umysłowym, otyłością, ginekomastią i hipotonią mięśniową, klinicznie przypominającym PWS. Couvert i wsp.
(71) także zaobserwowali pewne cechy PWS u 3 pacjentów z mutacją genu MECP2. Z uwagi na powyższe możnaby podejrzewać, że fenotyp RTT o cechach AS czy PWS może być wyrazem nadmiernej ekspresji genów zlokalizowanych w regionie 15q11-q13, które potencjalnie mogą podlegać regulacji przez białko MeCP2. Badania Balmera i wsp. (78) nie potwierdziły jednak wpływu MeCp2 na geny podlegające genomowemu piętnu. Poszukiwania mutacji genu MECP2 w grupie dzieci z au tyzmem przyniosły różne efekty. W sporadycznych przypadkach autyzmu mutacje MECP2 odnotowali Lam i wsp. (79). Vourcłh i wsp. (45) nie wykryli żadnej mutacji MECP2 w grupie 42 chłopców i 17 dziewczynek, natomiast Carney i wsp.
(80) zidentyfikowali 2 mutacje (często spotykanąR294X i rzadziej występującą 1157del41) wśród 69 autystycznych dziewczynek. Największą grupę, 152 niemieckich pacjentów z autyzmem, przebadali Beyer i wsp. (81) znajdując w niej 14 przypadków zmian w sekwencji, z których 11 wykluczono jako mające związek z patologią, natomiast 3 były położone poza funkcjonalnymi domenami MeCP2 i mogą być rzadkim polimorfizmem.
Wpływ wzorca inaktywacji chromosomu X na fenotyp
Mutacja genu MECP2 z powodu hemizygotyczności chromosomów X w kariotypie męskim może oznaczaćbrak prawidłowego białka MeCP2 we wszystkich komórkach, natomiast u dziewczynek (lub kobiet) podwójna dawka genów zlokalizowanych na chromosomach płciowych jest redukowana przez mechanizm inaktywacji jednego z rodzicielskich chromosomów X (inaczej zwany lyonizacją). Wzorzec inaktywacji chromosomu X (XCI) może byćzrównoważony (balanced) zwany inaczej przypadkowym (random), graniczny (borderline) oraz niezrównoważony (nonbalanced), definiowany jako preferencyjny (selective) lub całkowicie wybiórczy (skewed). Badania Adler i wsp. (82) wykazały, że gen MECP2 ulega inaktywacji wraz z całym chromosomem i stąd u dziewczynek z mutacją genu MECP2 mechanizm inaktywacji prowadzi do powstania mozaiki komórek, zawierających prawidłowo funkcjonujący gen MeCP2 bądź też gen z mutacją, a w konsekwencji komórki z ekspresją białka MeCp2, pozbawione tego białka lub też z białkiem o niepełnej funkcji. Proporcja komórek z aktywnym genem prawidłowym w stosunku do komórek z aktywnym genem zmutowanym może być różna. Efekt kliniczny nie jest przewidywalny na podstawie oceny wzorca
XCI. Amir i wsp. (31) sugerują, że obraz kliniczny RTT nie zawsze jest adekwatny do wzorca XCI i u bezobjawowej nosicielki wynosił 90:10, u dziewczynki z klasycznym RTT, ale dobrym kontaktem wzrokowym i zachowanym chodem 99:1, a u innej pacjentki również o typowym przebiegu schorzenia
87:13. Podobne wyniki uzyskała grupa Zappelli i wsp. (38). Wśród 10 pacjentek prezentujących obraz kliniczny PSV potwierdzony mutacją MECP2 stwierdzono, że wzorzec XCI nie był u wszystkich dziewczynek jednakowy: u 1 był graniczny, u 2 wysoce selektywny, u reszty jak u większości przebadanych dziewczynek z klasyczną formą RTT zrównoważony. Zaskoczeniem okazał się fakt, że 2 dziewczynki z identyczną mutacją (1157del41), z których jedna miała zrównoważony a druga wysoce selektywny XCI, prezentowały taki sam fenotyp, podczas gdy u tej drugiej oczekiwalibyśmy złagodzenia objawów w wyniku inaktywacji znacznego odsetka chromosomów X zawierających mutację. Nielsen i wsp. (52) zaobserwowali, że klasyczna forma RTT może wystąpić u dziewczynek z całkowicie wybiórczym wzorcem XCI, a identyczna mutacja u 2 pacjentek ze zrównoważonym XCI może prowadzić do różnych form klinicznych zespołu Retta: u jednej dziewczynki do klasycznej postaci, u drugiej natomiast do tzw. forme fruste. Badania Siranni i wsp. (83) wykazały, że u kobiety z prawidłowym fenotypem, że niezrównoważony wzór inaktywacji X faworyzujący chromosom z genem bez mutacji, zamaskował obecność mutacji zazwyczaj wywołującej klasyczną formę RTT. Podobnie wystąpienie atypowej formy RTT u pacjentki z kariotypem 47,XXX było spowodowane tłumiącym efektem aktywności obydwu matczynych chromosomów naprzemiennie z każdego z prawidłowym genem MECP2 (84).
Rozbieżności w poszczególnych obserwacjach związku między ekspresją fenotypową i ciężkością przebiegu schorzenia zależną od formy inaktywacji chromosomu X niektórzy autorzy tłumaczątym, że wzorzec XCI określony na podstawie badania krwi obwodowej nie musi byćwcale reprezentatywny dla tkanki mózgowej (38). Badania Shabhazian i Zoghbi (86) wykazały, że większość pacjentek z klasyczną formą zespołu Retta ma zrównoważona formę inaktywacji w tkance mózgowej, natomiast Renieri i wsp. (87) oraz Weaving i wsp. (88) wskazują na preferencyjną inaktywację chromosomu X z prawidłową funkcją genu MECP2. Wyniki oceny korelacji genetypowo- fenotypowej uzyskane na myszach transegenicznych pozbawionych genu MECP2 lub z mutacją odcinającą wykazały niezrównoważoną inaktywację chromosomu X w tkance mózgowej, dowodząc możliwości ukierunkowanej selekcji komórek nerwowych z prawidłowym MeCP2, łagodzącej przebieg schorzenia lub maskującej obecność mutacji (89).
Patogeneza molekularna RTT
Zasadnicze białko MeCP2 kodowane przez MECP2 posiada 2 funkcjonalne domeny: MBD i TRD, których rola polega odpowiednio na łączeniu się ze zmetylowanymi grupami CpG łańcucha DNA różnych genów oraz ich współdziałaniu z deacylazą histonową (HDAC) i białkiem sin3a, korepresorem transkrypcji (57, 90). Ważnym składnikiem białka jest sygnał lokalizacji jądrowej (NLS), będący fragmentem TRD. Ich jest odpowiedzialny za transport MeCP2 do jądra komórkowego (57). Ostatni 63-nukleotydowy odcinek od końca Cł decyduje o stabilności białka (66). Znaleziono tam ostatnio istotne funkcjonalne grupy WW, mające związek z tworzeniem kompleksów białkowych, regulujących bezpośrednio transkrypcje niektórych genów (91). Początkowo uważano, że MeCP2 zaliczane do czynników transkrypcyjnych, które łącząc się bezpośrednio ze zmetylowanym DNA, globalnie wyciszają ekspresję genów. Shahbazian i wsp. (92), obserwując na modelu mysim zwiększenie acetylacji histonu H3 wykazali, że także regulacja transkrypcji może odbywać się przez modyfikację architektury chromatyny.
Aktualne badania wskazują na znacznie większą różnorodność działania MeCP2 w określonych warunkach (93). Brak prawidłowego białka MeCP2 może wpływać na selektywne uaktywnienie niektórych genów, które w warunkach normal
PRZEGLĄD PEDIATRYCZNY 2005, VOL 35, NO 1 43
Uścińska E. et al.
a) b) c) Rycina 1. Fenotypy pacjentek z zespołem Retta a) pacjentka A.D. w wieku 22 lat z klasyczną postacią zespołu Retta i najczęstszą mutacją punktową typu zmiany sensu odczytu T158M b) pacjentka A.K. w wieku 4 lat z klasyczną postacią zespołu Retta i mutacją odcinającą R168X c) pacjentka G.P. w wieku 8 lat z klasyczną postacią zespołu Retta i negatywnym wynikiem poszukiwania mutacji
nych pozostałyby nieme. Jednym z rewelacyjnych odkryć jest swoiste łączenie się MeCP2 z jednym z promotorów genu BDNF odpowiedzialnego za ekspresję tego genu, czyli mózgopochodnego czynnika neurotropowego cytokiny, która jest niezbędna do utrzymania plastyczności neuronów, do procesu uczenia sięi powstawania pamięci epizodycznej. Badania prowadzone na komórkach nerwowych myszy i szczurów wykazały, iż MeCP2 wpływa na gen BDNF okresowo i w określonych warunkach może pobudzać jego ekspresję. Jest to kolejny krok w zrozumieniu patogenezy choroby, bowiem u jej podłoża leżą procesy związane z rozregulowaniem funkcji genów kontrolowanych wybiórczo przez MeCP2. Białko BDNF należy do zestawu protein syntetyzowanych w odpowiedzi na aktywność neuronalną. Chen i wsp. (94) i Martinowich i wsp. (95) za pomocą metody immunoprecypitacji fragmentów chromatyny, zawierających MeCP2 odkryli, że w neuronach będących w stanie spoczynku MeCP2 jest powiązany z miejscami zmetylowanych CpG w pobliżu promotora III BDNF. Kiedy neurony są wystawiane na działanie KCl (co powoduje depolaryzację błony, napływ wapnia i aktywację BDNF) MeCP2 oddysocjowuje jednak od promotora genu BDNF. Martinowich i wsp. (95) zademonstrował dalej, że Sin3a, współrepresor transkrypcji, który tworzy kompleksy z deacetylazami histonowymi i współdziała z MeCP2, jest również przemieszczony po wystawieniu na działanie KCl. Utracie MeCP2 towarzyszą zatem zmiany modyfikacji histonów, które w rezultacie powodują, że stan chromatyny uniemożliwiający transkrypcję zostaje zastąpiony przez taki, który tą transkrypcję umożliwia. To zaskakujące i nowe odkrycie wskazuje, że MeCP2 jest metylo-CpG-zależnym czynnikiem hamującym transkrypcję i odgrywa niespodziewanie istotną rolę w indukcji ekspresji genowej BDNF w układzie nerwowym. Po raz pierwszy również wykazano, że MeCP2 samo w sobie ma określony gen docelowy i że może on działać w zespole z innymi czynnikami jako część wielobiałkowego kompleksu promotora. Jeszcze bardziej nieoczekiwana jest jego dynamiczna asocjacja z DNA, regulowana, być może, przez fosforylację. Ten scenariusz kontrastuje z dotychczasowym poglądem, że metylacja DNA i białka MBD tworzą prawie niezmiennie środowisko tłumiące ekspresję.
Prawdopodobnie u dzieci z zespołem Retta zmutowane białko MeCP2 pozbawione jest wpływu regulacyjnego na gen BDNF w krytycznym okresie rozwoju mózgu między 6 a 18 miesiącem życia i nadekspresja BDNF może byćpowodem powstających zaburzeń. Wzmożona aktywnośćgenu BDNF może odpowiadać za niektóre objawy RTT, zwłaszcza, że ostatnio odkryty udziałBDNF w neurogennej regulacji oddychania wydaje się niezwykle inspirujący (96). Niewykluczone, że inne geny mogą znajdować się w podobny sposób pod kontrolą MeCP2, uczestnicząc w patogenezie RTT i innych zespołów wywołanych przez mutacje MECP2.
Podsumowanie
Podsumowując można stwierdzić, że w powstawaniu zespołu Retta i pokrewnych fenotypów dużąrolęodgrywa szereg czynników genetycznych, do których można zaliczyć rodzaj i typ patologicznych alleli genu MECP2, zakres mozaikowości komórek somatycznych z aktywną formą uszkodzonego genu w wyniku inaktywacji chromosomu X oraz ogólnie rozumiane tło genetyczne, wpływające na wydolność czynników białkowych współpracujących z MeCP2 w regulacji ekspresji podległych genów. Odkrywanie tych pozostałych może przybliżyć zrozumienie powstawania zaburzeń obserwowanych u dziewczynek z zespołem Retta i poprawić zakres opieki i prognozowanie genetyczne w związku z mutacjami genu MECP2. Wiadomo już, że istnieje grupa powtarzających się mutacji punktowych i delecyjnych, których charakter i lokalizacja w obrębie genu może mieć wartość prognostyczną po ustaleniu formy inaktywacji chromosomu X.
Podziękowania
Autorzy wyrażają serdeczne podziękowania rodzicom ze Stowarzyszenia Osób Rodzin z Zespołem Retta za wyrażenie zgody na opublikowanie fotografii ich córek z tą chorobą.
Dziękuję studentom V roku Wydziału Lekarskiego AM w Białymstoku za pomoc w gromadzeniu najnowszego piśmiennictwa. Praca finansowana z projektu prac statutowych AMB nr 3 06 604 i 3 06 942L.
44 PRZEGLĄD PEDIATRYCZNY 2005, VOL 35, NO 1
Poradnictwo genetyczne w zespole Retta...
Piśmiennictwo:
1. Midro A. T. Poradnictwo genetyczne w zespole Retta. Część I. Diagnoza fenotypowa i molekularna. Przegl. Pediatr. 2002, 32 (2), 98-103. 2. Midro A. T. Poradnictwo genetyczne w zespole Retta. Część II. Problemy psychologiczne i prognoza rozwoju. Przegl. Pediatr. 2002, 32 (2), 158-162. 3. Amir R. E., Van D. V., Wan M., Tran C. Q., Franke U., Zoghbi H. Y. Rett syndrome is caused by mutation in X-linked MECP2, encoding metyl- CpG-binding protein 2. Nat. Genet. 1999, 23, 185-188. 4. Colvin L., Leonard H., de Klerk N., Davis M., Weaving L., Williamson S., Christodoulou J. Refining the phenotype of common mutations in Rett syndrome. J. Med. Genet. 2004, 1, (1), 25-30. 5. Mnatzakanian G. N., Lohi H., Munteanu I., Alfred S. E., Yamada T., MacLeod P. J., Jones J. R., Scherer S. W., Schanen N. C., Friez M. J., Vincent J. B., Minassian B. A. A previously unidentified MECP2 open reading frame defines a new prot ein isoform relevant to Rett syndrome. Nat. Genet. 2004, 36 (4), 339-341. 6. Kriaucionis S., Bird A. The major form of MeCP2 has a novel N-terminus generated by alternative splicing. Nucleic Acids Res. 2004, 32 (5), 1818-1823. 7. Hagberg B., Hagberg G. Rett syndrome: epidemiology and geografical variability. Eur. Child. Adolesc. Psychiatry 1997, 6, 5. 8. Bentkowski Z., Tylki-Szymańska A. Zespół Retta aktualny stan wiedzy. Pediatr. Pol. 1997, 72 (2), 103-112. 9. Midro A. T. Genetyczne położenie zespołu Retta gen MECP2. Neurol. Dziec. 2001, 10, 71-83. 10. Hagberg B., Skjeldal O.H. Rett variants: a suggested model for inclusion criteria. Pediatr. Neurol. 1994, 11, 5-11. 11. Hagberg B., Witt-Engerstrom I. Rett syndrome: a suggested staging system for describing impairment profile with increasing age towards adolescence. Am. J. Med. Genet. 1986, 1, 47-59. 12. Zappella M. The Rett girls with preserved speech. Brain Dev. 1992, 14, 98-101. 13. Hanefeld F. The clinical pattern of the Rett syndrome. Brain Dev. 1985, 7, 320-325. 14. Goutieres F., Aicardi J. Atypical forms of Rett syndrome. Am. J. Med. Genet. 1986, 1, 183-194. 15. Armstrong D. D. The neuropathology of the Rett syndrome. Brain Dev. 1992, 14, 89- 98. 16. Armstrong D., Dunn J. K., Antalffy B., Trivedi R. Selective dendritic alterations in the cortex of Rett syndrome. J. Neuropathol. Exp. Neurol. 1995, 54, 195-201. 17. Belichenko P. V., Oldfors A., Hagberg B., Dahlstrom A. Rett syndrome: 3-D confocal microscopy of cortical pyramidal dendrites and afferents. Neuroreport 1994, 5 (12), 1509-1513. 18. Bauman M. L., Kemper T. L., Arin D. M. Pervasive neuroanatomic abnormalities of the brain in three cases of Rettłs syndrome. Neurology 1995, 45 (8), 1581-1586. 19. Jellinger K., Seitelberger F. Neuropathology of Rett syndrome. Am. J. Med. Genet. 1986, 1, 259-288. 20. LaSalle J. M., Goldstine J., Balmer D., Greco C. M. Quantitative localization of heterogeneous methyl-CpG-binding protein 2 (MeCP2) expression phenotypes in normal and Rett syndrome brain by laser scanning cytometry. Hum. Mol. Genet. 2001, 10, 1729-1740. 21. The Rett Syndrome Diagnostic Criteria Work Group. Diagnostic criteria for Rett syndrome. Ann. Neurol. 1988, 23, 425-428. 22. Zoghbi H. Y. Introduction: Rett syndrome. Ment. Retard. Dev. Disabil Res. Rev. 2002, 8 (2), 59-60. 23. Heilstedt H. A., Shahbazian M. D., Lee B. Infantile hypotonia as a presentation of Rett syndrome. Am. J. Med. Genet. 2002, 111 (3), 238-242. 24. Hagberg B. A. Rett syndrome: clinical peculiarities, diagnostic approach, and possible cause. Pediatr. Neurol. 1989, 5, 75-83. 25. Hagberg B. Clinical delineation of Rett syndrome variants. Neuropediatrics 1995, 26, 62. 26. Huppke P., Koehler K., Laccone F., Hanefeld F. Indication for genetic testing: a checklist for Rett syndrome. J. Pediatr. 2003, 142 (3), 332- 335. 27. Shabazian M. D., Zoghbi H. Y. Molecular genetics of Rett syndrome and clinical spectrum of MECP2 mutationes. Curr. Opin. Neurol. 2001, 14 (2), 171-176. 28. Mount R. H., Hastings R. P., Reilly S., Cass H., Charman T. Behaviouaral and emotional features in Rett syndrome. Disabil. Rehabil. 2001, 23 (3-4), 129-138. 29. Hagberg B., Hanefeld F., Percy A., Skjeldal O. An update on clinically applicable diagnostic criteria in Rett syndrome. Comments to Rett Syndrome Clinical Criteria Consensus Panel Satellite to European Paediatric Neurology Society Meeting, Baden Baden, Germany, 11 September 2001. Eur. J. Paediatr. Neurol. 2002, 6 (5), 293-297. 30. Kerr A. M., Nomura Y., Armstrong D., Anvret M., Belichenko P. V., Budden S., Cass H., Christodoulou J., Clarke A., Ellaway C., dęEsposito M., Francke U., Hulten M., Julu P., Leonard H., Naidu S., Schanen C., Webb T., Engerstrom I. W., Yamashita Y., Segawa M. Guidelines for reporting clinical features in cases with MECP2 mutations. Brain Dev. 2001, 23 (4), 208-211. 31. Amir R. E., Van den Veyer I. B., Schultz R., Malicki D. M., Tran C. Q., Dahle E. J., Philippi A., Timar L., Percy A. K., Motil K. J., Lichtarge O., Smith E. O., Glaze D. G., Zoghbi H. Y. Influence of mutation type and X chromosome inactivation on Rett syndrome phenotypes. Ann. Neurol. 2000, 47, 670-679. 32. Monros E., Armstrong J., Aibar E., Poo P., Canos I., Pineda M. Rett syndrome in Spain: mutation analysis and clinical correlations. Brain Dev. 2001, 23, Suppl. 1, 251-253. 33. Mount R. H., Charman T., Hastings R. P., Reilly S., Cass H. The Rett Syndrome Behaviour Questionnaire (RSBQ): refining the behavioural phenotype of Rett syndrome. J. Child. Psychol. Psychiatry 2002, 43 (8), 1099-1110. 34. Flint J., Yule W. Behavioural phenotypes. W: Child and adoilescent psychiatry. red. M. Reuter, E. Taylor, L. Hersov, Wyd. 3. Blackwell Scientific, Oxford 1994, 666-687. 35. Stengel-Rutkowski S., Anderlik L. Abilities and needs of children with Rett syndrom. Neurol. Dziec. 2001, 10 (19), 19-40. 36. Huppke P., Held M., Hanefeld F., Engel W., Laccone F. Influence of mutation type and localisation on phenotype in 123 patients with Rett syndrome. Neuropediatrics 2002, 33, 63-68. 37. De Bona C., Zapella M., Hayek G., Meloni I., Vitelli F., Bruttini M., Cusano R., Loffredo P., Longo I., Renieri A. Preserved speech variant is allelic of classic Rett syndrome. Eur. J. Hum. Genet. 2000, 8, 325-330. 38. Zappella M., Meloni I., Longo I., Hayek G., Renieri A. Preserved speech variants of Rett syndrome: Molecular and clinical analysis. Am. J. Med Genet. 2001, 104 (1), 14-22. 39. Wan M., Lee S. S., Zhang X., Houwink-Manville I., Song H. R., Amir R. E., Budden S., Naidu S., Periera J. L., Lo I. F., Zoghbi H. Y., Schanen N. C. Franke U. Rett syndrome and beyond: recurrent spontaneus and familiar MECP2 mutationes at CpG hotspots. Am. J. Hum. Genet. 1999, 65, 1520-1529. 40. Villard L., Kpebe A., Cardoso C., Chelly J. P., Tardieu P. M., Fontes M. Two affected boys in a Rett syndrome family: clinical and molecular findings. Neurology 2000, 55, 1188-1193. 41. Meloni I., Bruttini M., Longo I., Mari F., Rizzolio F., DłAdamo P., Denvriendt K., Fryns J. P., Toniolo D., Renieri A. A mutation in the Rett syndrom gene, MECP2, causes X-linked mental retardation and progressive spastisity in males. Am. J. Hum. Genet. 2000, 67, 982-985. PRZEGLĄD PEDIATRYCZNY 2005, VOL 35, NO 1 45
Ewa Uścińska el. al
42. Watson P., Black G., Ramsden S., Barrow M., Super M., Kerr B., Clayton-Smith J. Angelman syndrome phenotype associated with mutations in MECP2, a gene encoding a methyl CpG binding protein. J. Med. Genet. 2001, 38, 224-228. 43. Kleefstra T., Ynterma H. G., Oudakker A. R., Romein T., Sistermans E., Nillessen W., van Bokhoven H., de Vries B. B. A., Hamel B. C. J. De novo MECP2 frameshift mutation in a boy with moderate mental retardation, obesity and gynaecomastia. Clin. Genet. 2002, 61, 359-362. 44. Carney R. M., Wolpert C. M., Ravan S. A., Shahbazian M., Ashley-Koch A., Cuccaro M. L., Vance J. M., Pericak-Vance M. A. Identification of MECP2 mutations in a series of fimales with autistic disorder. Pediatr. Neurol. 2003, 28 (3), 205-211. 45. Vourcłh P., Bienvenu T., Beldjord C., Chelly J., Barthelemy C., Mueh J. P., Anres C. No mutations in the coding region of the Rett syndrome gene MECP2 in 59 autistic patients. Eur. J. Hum. Genet. 2001, 9 (7), 556-558. 46. Percy A. K. Neurobiology and neurochemistry of Rett syndrome. Eur. Child Adolesc. Psychiatry 1997, 6, 80-82. 47. Reichwald K., Thiesen J., Wiehe T., Weitzel J., Poustka W. A., Rosenthal A., Platzer M., Stratling W. H., Kioschis P. Comparative sequence analysis of the MECP2-locus in human and mouse reveals new transcribed regions. Mamm. Genome 2000, 11, 182-190.OK 48. Cheadle J. P., Gill H., Fleming L., Maynard J., Kerr A., Leonard H., Krawczak M., Cooper D. N., Lynch S., Thomas N., Hughes A., Hulten M., Ravine D., Sampson J. R., Clarke A. Long-read sequence analysis of MECP2 gene in Rett syndrome patients: correlation of disease severity with mutation type andlocation. Hum. Mol. Genet. 2000, 9, 1119-1129. 49. Hoffbuhr K., Devaney J. M., LaFleur B., Sirianni N., Scacheri C., Giron J., Schuette J., Innis J., Mariano M., Philippart M., Narayan V., Umansky R., Kronn D., Hoffman E. P., Naidu S. MeCP2 mutations in patients with and without phenotype of Rett syndrome. Neurology 2001, 56, 1486-1495. 50. Auranen M., Vanhala R., Vosman M., Levander M., Varilo T., Hietala M., Riikonen R., Peltonen L., Jarvela I. MECP2 gene analysis in classical Rett syndrome and in patients with Rett-like features. Neurology 2001, 56, 611-617. 51. Huppke P., Laccone F., Kramer N., Engel W., Hanefeld F. Rett syndrome: analysis of MECP2 and clinical characterisation of 31 patients. Hum. Mol. Genet. 2000, 9, 1369-1375. 52. Nielsen J. B., Henriksen K. F., Hansen C., Silahtaroglu A., Schwartz M., Tommerup N. MECP2 mutations in Danish patients with Rett syndrome: high frequency of mutations but no consistent correlations with clinical severity or with the X chromosome inactivation pattern. Eur. J. Hum. Genet. 2001, 9, 178-184. 53. Giunti L., Pelagatti S., Lazzerini V., Guarducci S., Lapi E., Coviello S., Cecconi A., Ombroni L., Andreucci E., Sani I., Brusaferri A., Lasagni A., Ricotti G., Giometto B., Nicolao P., Gasparini P., Granatiero M., Uzielli M. L. Spectrum and distribution of MECP2 mutations in 64 Italian Rett syndrome girls: tentative genotype/phenotype correlation. Brain Dev. 2001, 23, 242-245. 54. Yamada Y., Miura K., Kumagai T., Hayakawa C., Miyazaki S., Matsumoto A., Kurosawa K., Nomura N., Taniguchi H., Sonta S.I., Yamanaka T., Wakamatsu N. Molecular analysis of Japanese patients with Rett syndrome: identification of five novel mutations and genotype-phenotype correlation. Hum. Mutat. 2001, 18 (3), 253. 55. Chae J. H., Hwang Y. S., Kim K. J. Mutation analysis of MECP2 and clinical characterization in Korean patients with Rett syndrome. J. Child. Neurol. 2002, 17, 33-36. 56. Bienvenu T., Carrie A., de Roux N., Vinet M. C., Jonveaux P., Couvert P., Villard L., Arzimanoglou A., Beldjord C., Fontes M., Tardieu M., Chelly J. MECP2 mutations account for most cases of typical forms of Rett syndome. Hum. Mol. Genet. 2000, 9, 1377-1384. 57. Nan X., Tate P., Li E, Bird A. DNA methylation specifies chromosomal localisation of MeCP2. Mol. Cell. Biol. 1996, 16, 414-421. 58. Christodoulou J., Grimm A., Mayer T., Bennetts B. RettBASE: the IRSA MECP2 Variation Database a new mutation data base in evolution. Hum. Mutat. 2003, 21 (5), 466-472. 59. www.mecp2.chw.edu.au 60. Dragich J., Houwink-Manville I., Schanen C. Rett syndrome: a surprising result of mutation in MECP2. Hum. Mol. Genet. 2000, 9 (16), 2365- 2375. 61. Leonard H., Colvin L., Christodoulou J., Schiavello T., Williamson S., Davis M., Ravine D., Fyfe S., de Klerk N., Matsuishi T., Kondo I., Clarke A., Hackwell S., Yamashita Y. Patients with the R133C mutation: is their phenotype different from patients with Rett syndrome with other mutations? J. Med. Genet. 2003, 40 (5), e52. 62. Miltenberger-Miltenyi G., Laccone F. Mutations and polymorphisms in the human methyl CpG-binding protein MECP2. Hum. Mutat. 2003, 22, 107-115. 63. Laccone F., Huppke P., Hanefeld F., Mains M. Mutation spectrum in patients with Rett syndrome in the German population: evidence of hot spot regions. Hum. Mutat. 2001, 17, 183-190. 64. Cooper D. N., Youssoufian H. The CpG dinucleotide and human genetic disease. Hum Genet. 1988, 78, 151-155. 65. Lee S. S., Wan M., Francke U. Spectrum of MECP2 mutations in Rett syndrome. Brain Dev. 2001, 23, 138-143. 66. Yusufzai T. M., Wolffe A.P. Funcjonal consequences of Rett syndrome mutations on human MeCP2. Nucleic Acids Res. 2000, 28, 4172-4179. 67. Schwartzman J. S., Bernardino A., Nishimura A., Gomes R. R., Zatz M. Rett syndrome in a boy with a 47 XXY karyotype confirmed by a rare mutation in a MECP2 gene. Neuropediatrics 2001, 32, 162-164. 68. Clayton-Smith J. Somatic mutation in MECP2 as a non-fatal neurodivelopemental disorder in males. Lancet 2000, 356 (9232), 830-832. 69. Orrico A., Lam C., Galli L., Dotti M. T., Hayek G., Tong S. F., Poon P. M., Zapella M., Federico A., Sorrentino V. MECP2 mutation in male patients with non specific X-linked mental reterdation. FEBS Lett. 2000, 481, 285-288. 70. Trappe R., Laccone F., Cobilanschi J., Meins M., Huppke P., Hanefeld F., Engel W. MECP2 mutations in sporadic cases of Rett syndrome are almost exclusively of paternal origin. Am. J. Hum. Med. Genet. 2001, 68 (5), 1093-1101. 71. Couvert P., Bienvenu T., Aquaviva C., Poirier K., Moraine C., Gendrot C., Verloes A., Andres C., Le Vevre A.C., Souville I., Steffann J., Ropers H.H., Yntema H. G., Fryns J. P., Briault S., Chelly J., Cherif B. MECP2 is highly mutated in X-linked mental retardation. Hum. Mol. Genet. 2001, 10, 941-946. 72. Yntema H. G., Oudakker A. R., Kleefstra T., Hamel B. C,. van Bokhoven H., Chelly J., Kalscheuer V. M., Fryns J. P., Raynaud M., Moizard M. P., Moraine C. In-frame deletion in MECP2 causes mild nonspecific mental retardation. Am. J. Med. Genet. 2002, 107 (1), 13-15. 73. Winnepenninckx B., Errijgers V., Hayez-Delatte F., Reyniers E., Kooy R.F. Identification of a family with nonspecific mental retardation (MRX79) with the A140V mutation in the MECP2 gene: is there a need for routine screening? Hum. Mutat. 2002, 20, 249-252. 74. Kudo S., Nomura Y., Segawa M., Fujita N., Nakao M., Hammer S., Schanen C., Terai I., Tamura M. Functional characterisation of MeCP2 mutations found in male patients with X linked mental retardation. J. Med. Genet. 2002, 39, 132-136. 75. Laccone F., Zoll B., Huppke P., Hanefeld F., Pepiński W., Trappe R. MECP2 gene nucleotide changes and their pathogenicity in males: proceed with caution. J. Med. Genet. 2002, 39, 586-588. 76. Imessaoudene B., Bonnefont J. P., Royer G., Cormier-Daire V., Lyonnet S., Lyon G., Munnich A., Amiel J. MECP2 mutation in non fatal, non- progressive encephalopathy in a male. J. Med. Genet. 2001, 38, 171-174. 77. Cheadle J. P., Gill H., Fleming L., Maynard J., Kerr A., Leonard H., Krawczak M., Cooper D. N., Lynch S., Thomas N., Hughes A., Hulten M., Ravine D., Sampson J. R., Clarke A. Long-read sequence analysis of MECP2 gene in Rett syndrome patients: correlation of disease severity with mutation type andlocation. Hum. Mol. Genet. 2000, 9, 1119-1129. 46 PRZEGLĄD PEDIATRYCZNY 2005, VOL 35, NO 1
Poradnictwo genetyczne w zespole Retta...
78. Balmer D., Arredondo J., Samaco R. C., LaSalle J. M. MECP2 mutations in Rett syndrome adversely affect lymphocyte growth, but do not affect imprinted gene expression in blood or brain. Hum. Genet. 2002, 110 (6), 545-552. 79. Lam C. W., Yeung W. L., Ko C. H., Poon P. M., Tong S. F., Chan K. Y., Lo I., Chan L. Y., Hui J., Wong V., Pang C. P., Lo Y. M., Fok T. F. Spectrum of mutations in the MECP2 gene in patients with infantile autism and Rett syndrome. J. Med. Genet. 2000, 37, E41. 80. Carney R. M., Wolpert C. M., Ravan S. A., Shahbazian M., Ashley-Koch A., Cuccaro M. L., Vance J. M., Pericak-Vance M. A. Identification of MECP2 mutations in a series of fimales with autistic disorder. Pediatr. Neurol. 2003, 28 (3), 205-211. 81. Beyer K. S., Blasi F., Bacchelli E., Klauck S. M., Maestrini E., Poustka A. International Molecular Genetic Study of Autism Consortium (IMGSAC): mutation analysis of the coding sequence of the MECP2 gene in infantile autism. Hum. Genet. 2002, 111, 305-309. 82. Adler D. A., Quaderi N. A., Brown S. D., Chapman V. M., Moore J., Tate P., Disteche C. M. The X-linked methylated DNA binding protein, Mecp2, is subject to X inactivation in the mouse. Mamm. Genome 1995, 6 (8), 491-492. 83. Sirianni N., Naidu S., Pereira J., Pillotto R. F., Hoffman E. P. Rett syndrome: confirmation of X-linked dominant inheritance, and localization of the gene to Xq28. Am. J. Hum. Genet. 1998, 63 (5), 1552-1558. 84. Hammer S., Dorrani N., Hartiala J., Stein S., Schanen N. C. Rett syndrome in a 47,XXX patient with a de novo MECP2 mutation. Am. J. Med. Genet. 2003, 122 (3), 223-226. 85. Schanen N. C., Kurczynski T. W., Brunelle D., Woodcock M. M., Dure L. S., 4, Percy A. K. Neonatal encephalopathy in two boys in families with recurrent Rett syndrome. Child Neurol. 1998, 13 (5), 229-231. 86. Shahbazian M. D., Zoghbi H. Y. Rett syndrome and MeCP2: linking epigenetics and neuronal function. Am. J. Hum. Genet. 2002, 71, 1259- 1272. 87. Renieri A., Meloni I., Longo I., Ariani F., Mari F., Pescucci C., Cambi F. Rett syndrome: the complex nature of a monogenic disease. Mol. Med. 2003, 81 (6), 346-354. 88. Weaving L. S., Williamson S. L., Bennetts B., Davis M., Ellaway C. J., Leonard H., Thong M. K., Delatycki M., Thompson E. M., Laing N., Christodoulou J. Effects of `MECP2 mutation type, location and X-inactivation in modulating Rett syndrome phenotype. Am. J. Med. Genet. 2003, 118 (2), 103-114. 89. Young J. I., Zoghbi H. Y. X-chromosome inactivation patterns are unbalanced and affect the phenotypic outcome in a mouse model of Rett syndrome. Am. J. Hum. Genet. 2004, 74 (3), 511-520. 90. Nan X., Meehan R. R., Bird A. Dissection of the methyl-CpG binding domain from the chromosomal protei MeCP2. Nucleic Acids Res. 1993, 21, 4886-4892. 91. Buschdorf J. P., Stratling W.H.A WW domain binding region in methyl-CpG-binding protein MeCP2: impact on Rett syndrome. J. Mol. Med. 2004, 82 (2),135-143. 92. Shahbazian M. D., Young J. I., Yuva-Paylor L. A., Spencer C. M., Antalffy B. A., Noebels J. L., Armstrong D. L., Paylor R., Zoghbi H. Y. Mice with truncated MeCP2 recapitulate many Rett syndrome features and display hyperacetylation of histone H3. Neuron 2002, 35, 243-254. 93. Samaco R. C., Nagarajan R. P., Braunschweig D., LaSalle J.M. Multiple pathways regulate MeCP2 expression in normal brain development and exhibit defects in autism-spectrum disorders. Hum. Mol. Genet. 2004, 13 (6), 629-639. 94. Chen W. G., Chan Q., Lin Y., Meissner A., West A. E., Griffith E. C., Jaenisch R., Greenberg M. E. Derepression of BDNF transcription involves calcium-dependent phosphorylation of MeCP2. Science 2003, 302, 885-889. 95. Martinowich K., Hattori D., Wu H., Fouse S., He F., Hu Y., Fan G., Sun Y. E. DNA methylation-related chromatin remodeling in activity-dependent BDNF gene regulation. Science 2003, 302 (5646), 890-893. 96. Baker-Herman T.L., Fuller D. D., Bavis R. W., Zabka A. G., Golder F. J., Doperalski N. J., Johnson R. A., Watters J. J., Mitchell G. S. BDNF is necessary and sufficient for spinal respiratory plasticity following intermittent hypoxia. Nat. Neurosci. 2004, 7 (1), 48-55. Dane elektroniczne
a) OMIM Online Mendelian Inheritance in Man, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Omim/ (for RTT [MIM 312750] and MeCP2 [MIM 300005]) b) www.mecp2.chw.edu.au
Adres do korespondencji:
Prof. dr hab. Alina T. Midro Zakład Genetyki Klinicznej AM ul. Waszyngtona 13 15-089 Białystok 8 skr. poczt. 22 tel.: (085) 748 59 80, 748 59 92 fax: (085) 748 54 16, 742 18 38 e-mail: midro@amb.edu.pl