Der Variantentyp am COL3A1-Gen assoziiert mit dem Phänotyp und Schweregrad des vaskulären Ehlers-Danlos-Syndroms
Wir beschreiben hier die größte Serie europäischer Patienten mit molekular nachgewiesenen vEDS, die systematisch im französischen Überweisungszentrum für diese seltene Erbkrankheit untersucht wurden. Unsere Ergebnisse bestätigen die Schwere der Erkrankung, wobei positive Personen im mittleren Alter von 29 Jahren eine erste größere vaskuläre, Verdauungs- oder geburtshilfliche Komplikation hatten. Wir zeigen, dass das Geschlecht die Prognose nicht beeinflusst. Noch wichtiger ist, dass wir Untergruppen von Patienten identifiziert haben, die einen späteren Ausbruch der Krankheit und eine bessere Prognose haben, und insbesondere keine Verdauungsereignisse. Die fünf Untergruppen von Varianten weisen auch Unterschiede in einigen Haupt- und Nebenkriterien auf, Akrogeria, charakteristisches Gesichtsaussehen, dünne durchscheinende Haut und ausgedehnte Blutergüsse sind Kennzeichen einer schweren Krankheit. Schließlich zeigen wir, dass für Missense-Varianten, die einen Glycinrest beeinflussen, Die Verteilung mutierter Aminosäuren stark auf Reste mit der stärkeren destabilisierenden Wirkung auf die Kollagenassemblierung ausgerichtet ist.
Das Auftreten klinischer Ereignisse, ihre Häufigkeit und Verteilung nach Alter waren vergleichbar mit den verfügbaren Kohorten, die in den Jahren 2000 und 2014 veröffentlicht wurden.2, 9 Insgesamt hatten 17% unserer vEDS-Patienten im Alter von 20 Jahren eine erste Komplikation und 71% hatten im Alter von 40 Jahren mindestens eine größere Komplikation. Wir haben keinen signifikanten geschlechtsspezifischen Effekt beobachtet, im Gegensatz zu der jüngsten Überlebensanalyse von Byers ‘Gruppe.13 Unsere Kohorte unterscheidet sich jedoch von der US-Kohorte2, 13 in mehreren Aspekten aufgrund unterschiedlicher Rekrutierungs- und klinischer Überwachungsmodalitäten: Indexpatienten und ihre hier beschriebenen Verwandten waren zum Zeitpunkt der Diagnose ungefähr 5 Jahre älter, und die Anzahl der symptomfreien Indexfälle bei Überweisung betrug in dieser Kohorte nur 11% gegenüber 39% in der US-Kohorte. Dieser wichtige Unterschied hat mehrere Erklärungen: ältere Patienten in unserer Kohorte, mögliche Überweisungsfehler bei schwereren Probanden, zunehmendes Bewusstsein für die Krankheit und verbesserte Bildgebungsmodalitäten und Zugänglichkeit von Gentests. Wir haben in dieser Studie keine intra-familiäre phänotypische Heterogenität oder Penetranz analysiert, da wir uns entschieden haben, die Anzahl der Patienten pro Familie auf drei zu begrenzen, um familiäre phänotypische Verzerrungen zu vermeiden. Die prospektive systematische Bewertung von Personen mit der gleichen Variante, die derzeit in unserem Zentrum durchgeführt wird, kann jedoch in naher Zukunft weitere Einblicke geben.
Interessanterweise haben wir festgestellt, dass einige Patientengruppen anfälliger für bestimmte Komplikationen sind. Erstens gehörten alle Patienten mit Verdauungsrupturen entweder zu Gruppe 1 (n = 44, 36% der Patienten der Gruppe 1) oder zu Gruppe 2 (n= 19, 34%). Patienten, die zu den drei anderen Variantengruppen gehörten, hatten im mittleren Alter von 45 Jahren kein Verdauungsereignis, während alle Kolonrupturen in den Gruppen 1 und 2 im frühen Erwachsenenalter beobachtet wurden (Median 23 Jahre, Bereich 19-34). Es ist bemerkenswert, dass wir keine familiäre Aggregation für Verdauungsereignisse beobachteten. Zweitens scheinen 9 Aortenkomplikationen (Aneurysmen, Dissektionen und Rupturen) bei Patienten mit Haploinsuffizienz (4/8, 50% der Indexfälle) häufiger zu sein als bei Patienten mit Glycinsubstitution (19/79, 19%) oder Splice-Site-Variante (6/45, 13%) (global P = 0.02).
Das genetische Screening des COL3A1-Gens zeigte eine Mehrheit von Missense-Varianten mit einem Glycinrest (54% der Indexfälle), gefolgt von Splice-Site–Varianten (31%), in Übereinstimmung mit früheren Berichten und mit der Ehlers-Danlos-Syndrom-Varianten-Datenbank (https://eds.gene.le.ac.uk/home.php?select_db=COL3A1). Die betroffenen Glycinreste wurden von den Exons 6 bis 47, der Region, die für Ketten der Tripelhelixdomäne des Typ-III-Prokollagens kodiert, verteilt. Wie erwartet waren fast alle diese Varianten privat, nur 5 der 71 Glycinsubstitutionen waren wiederkehrend. Ob der Ort des mutierten Glycinrestes mit dem Phänotyp in Verbindung gebracht werden könnte, stand im Mittelpunkt früherer Studien. Durch die Analyse eines begrenzten Satzes von 14 verschiedenen Glycinsubstitutionen fanden Pope et al1 einen zunehmenden abnormalen Phänotyp, wenn sich die Variante von Exon 36 zu Exon 49 verschiebt. Wir konnten diese Tendenz in dieser größeren Kohorte betroffener Personen (Daten nicht gezeigt) nicht bestätigen, was mit den in der noch größeren US-Kohorte beobachteten Befunden übereinstimmt.2, 13
Wir fanden auch eine starke Verteilungsneigung der Glycinersatzstoffe, konsistent mit früheren Berichten, die darauf hindeuten, dass für das COL3A1-Gen die destabilisierendsten Varianten im Vergleich zu weniger destabilisierenden Resten überrepräsentiert sind.12 Tatsächlich waren in unserer Serie 73% (58/79) der mutierten Reste in Indexfällen entweder Val, Glu oder Asp, viel häufiger als Ala und Ser (18/79, 23%), Anteile, die signifikant von dem abweichen, was von den möglichen Ergebnissen einer einzelnen Basenpaarsubstitution in einem Glycincodon erwartet wird (P < 0, 001 für die beiden Untergruppen). Diese Selektionsverzerrung, die auch kürzlich von Pepin et al13 beobachtet wurde, kann nicht durch die Transitions-/ Transversionsratenverzerrung in den humanen kodierenden Sequenzen erklärt werden und korreliert positiv mit der Tripelhelix-destabilisierenden Wirkung der entsprechenden Varianten.14 Die Kollagen-Tripelhelix-Struktur wird in der Tat stärker gestört, wenn Gly durch eine große geladene Aminosäure wie Asp ersetzt wird, als durch einen kleineren Rest wie Ala. Eine kürzlich durchgeführte In-vitro-Studie untersuchte die Wirkung von zwei Arten von Missense-Varianten (Gly-zu-Val und Gly-zu-Ala) auf die Typ-III-Kollagenfaltung unter Verwendung eines bakteriellen Systems zur Herstellung von homotrimeren Modellpolypeptiden.15 Die Wirkung der Gly-zu-Val-Variante war im Vergleich zu Gly-zu-Ala stärker, was darauf hindeutet, dass einige Ala-Varianten möglicherweise nicht schwerwiegend genug sind, um vEDS zu verursachen.
Die Verteilung der Spleißstellenvarianten war, wie bereits beobachtet, durch eine Überrepräsentation der Varianten an der 5′-Donorstelle (30 der 36 verschiedenen Varianten) gekennzeichnet.13, 16 Achtzehn von den 36 verschiedenen Varianten führten bereits zu Exon-Skipping oder zu kryptischer Spleißstellenaktivierung und zu verminderter Sekretion von Prokollagen-Trimeren.16, 17 Obwohl es in unserer Kohorte keinen Varianten-Hotspot gab, Einige wiederkehrende Substitutionen waren vorhanden, insbesondere die Spleißstellenvariante am Intron 23, c.1662 + 1G> A, die auch die häufigste Variante der Spleißstelle ist, die in der Datenbank für Varianten des Ehlers-Danlos–Syndroms aufgezeichnet wurde. In unserer Serie hatten Patienten mit Splice-Site-Varianten ein früheres Alter bei der Diagnose als Patienten mit Glycin-Substitutionen (25 versus 34 Jahre, P = 0,0002) und eine vergleichbar hohe Prävalenz von klinischen Ereignissen, von Major und von Minor diagnostische Kriterien. Fast alle diese Spleißvarianten sind in Phase und führen zu einer Produktgruppe von 54-108 Resten, die dominant-negativ wirken und den Kollagenaufbau stark destabilisieren können. Ob diese schädliche Wirkung wichtiger ist als die durch Glycinsubstitutionen verursachte, wurde nach unserem besten Wissen in biochemischen Studien nicht untersucht.
Eines der Hauptergebnisse unserer Studie war die Identifizierung von noch nicht gemeldeten Missense-Varianten (Gruppen 4 und 5), die mit leichten klinischen Merkmalen von vEDS und arterieller Fragilität assoziiert waren. Wir haben nicht nur bei Patienten mit suggestiven Merkmalen der Pathologie nachgewiesen, sondern auch Argumente für ihre mögliche Pathogenität gefunden, die in den ergänzenden Materialien angegeben sind (ergänzende Ergebnisse und Methoden, ergänzende Tabellen S4c–e). Wichtig ist, dass Varianten an den N- und C-terminalen Teilen des Proteins und die Missense-Varianten in der Tripelhelix erlaubt die Identifizierung einer Untergruppe von Patienten, die 10% unserer Kohorte. Diese Patienten zeigten einen milderen klinischen Phänotyp mit manchmal nur einem großen und/ oder einem kleinen klinischen Kriterium. Trotz dieses milden klinischen Verlaufs, des Fehlens von Verdauungskomplikationen und des Vorhandenseins einiger dieser Varianten in Populationsdatenbanken mit sehr geringer Häufigkeit legen unsere Ergebnisse nahe, dass diese Patienten ein höheres Risiko für arterielle Ereignisse haben und sollten als solche betrachtet und befolgt werden. Heterogenität in der phänotypischen Expression in vEDS wurde zuvor vorgeschlagen, von variablen klinischen Phänotypen für Nicht-Glycin-Missense-Varianten in der C-terminalen Domäne bis hin zu Überlappungen mit hypermobilen EDS für Nicht-Glycin-Varianten in der Triple-Helix-Domäne von Typ-III-Kollagen.1, 18 Bei Patienten mit Marfan-Syndrom, die vor ihrer letzten Überarbeitung von der Genter Nosologie nicht diagnostiziert wurden,19 kann es erforderlich sein, die Indikationen für Gentests in vEDS zu erweitern. Zum Beispiel Patienten mit nur einem Hauptkriterium und einer Familienanamnese des plötzlichen Todes oder Patienten mit einem schweren vaskulären Ereignis vor dem Alter von 50 Jahren, selbst wenn keine evokativen klinischen Anzeichen vorliegen (wie das Fehlen klinischer Anzeichen der Störung bei den Verwandten im Vergleich zu den Indexfällen unserer Kohorte zeigt (Tabelle 1)),20 kann als Kandidat für das COL3A1-Genscreening diskutiert werden, sobald häufige Ursachen für Herz-Kreislauf-Erkrankungen ausgeschlossen wurden. Wie wir speziell in Gruppe 3 gezeigt haben, könnte das Fehlen von Verdauungsereignissen, die mit einer hohen Prävalenz von Aortenkomplikationen verbunden sind, ein familiäres thorakales Aortenaneurysma und eine Dissektion nachahmen (FTAAD, OMIM #% 607086 für allgemeine Informationen). Es ist wichtig, vEDS auch bei diesen Patienten zu vermuten, da sich die therapeutischen Entscheidungen von denen für andere unterscheiden vererbte thorakale Aortenaneurysmen und Dissektionen. Die jüngsten Fortschritte in der Sequenzierungstechnologie sollten dieses breitere genetische Screening erleichtern, obwohl einige Varianten biochemische Studien erfordern, um ihre kausale Rolle bei der Typ-III-Kollagenveränderung der Assemblierung und / oder Produktion festzustellen.
