El tipo de variantes del gen COL3A1 se asocia con el fenotipo y la gravedad del síndrome de Ehlers–Danlos vasculares

En el presente documento describimos la mayor serie de pacientes europeos con DEV probadas molecularmente examinados sistemáticamente en el Centro de referencia francés para esta rara enfermedad hereditaria. Nuestros hallazgos confirman la gravedad de la enfermedad, ya que los individuos positivos experimentaron una primera complicación vascular, digestiva u obstétrica importante a la mediana de edad de 29 años. Mostramos que el género no influye en el pronóstico. Lo que es más importante, identificamos subgrupos de pacientes que tienen un inicio más tardío de la enfermedad y un mejor pronóstico, y especialmente sin eventos digestivos. Los cinco subgrupos de variantes también tienen diferencias en algunos criterios mayores y menores, la acrogeria, el aspecto facial característico, la piel translúcida delgada y los hematomas extensos son signos distintivos de una enfermedad grave. Finalmente, mostramos que para las variantes sin sentido que afectan a un residuo de glicina, la distribución de aminoácidos mutados está fuertemente sesgada hacia los residuos que tienen un efecto desestabilizador más fuerte en el ensamblaje del colágeno.

La ocurrencia de eventos clínicos, su frecuencia y distribución según la edad fueron comparables a las cohortes disponibles publicadas en 2000 y 2014.2, 9 En total, el 17% de nuestros pacientes con EVE tuvieron una primera complicación a los 20 años, y el 71% tuvieron al menos una complicación mayor a los 40 años. No observamos un efecto significativo de género, contrariamente al reciente análisis de supervivencia realizado por el grupo de Byers.13 Sin embargo, nuestra cohorte difiere de la cohorte de EE. UU. 2,13 en varios aspectos debido a las diferentes modalidades de reclutamiento y monitoreo clínico: los pacientes índice y sus familiares descritos aquí tenían aproximadamente 5 años de edad en el momento del diagnóstico, y el número de casos índice sin síntomas en el momento de la derivación fue de solo 11% en esta cohorte versus 39% en la cohorte estadounidense. Esta importante diferencia tiene múltiples explicaciones: pacientes de mayor edad en nuestra cohorte, posible sesgo de derivación para sujetos más graves, mayor conciencia de la enfermedad y mejores modalidades de diagnóstico por imágenes y accesibilidad a las pruebas genéticas. En este estudio no analizamos la heterogeneidad fenotípica intrafamiliar ni la penetrancia, ya que optamos por limitar el número de pacientes por familia a tres para evitar el sesgo fenotípico familiar. Sin embargo, la evaluación sistemática prospectiva de individuos con la misma variante que se realiza actualmente en nuestro centro puede proporcionar más información en un futuro próximo.

Curiosamente, encontramos que algunos grupos de pacientes son más propensos a complicaciones específicas. En primer lugar, todos los pacientes con rupturas digestivas pertenecían al grupo 1 (n=44, 36% de los pacientes del grupo 1) o al grupo 2 (n=19, 34%). Los pacientes pertenecientes a los otros tres grupos de variantes no presentaron ningún evento digestivo a la mediana de edad de 45 años, mientras que todas las rupturas colónicas en los grupos 1 y 2 se observaron en la edad adulta temprana (mediana de 23 años, rango 19-34). Es de destacar que no observamos agregación familiar para eventos digestivos. En segundo lugar,tal y como han presentado recientemente Shalhub et al9, las complicaciones aórticas (aneurismas, disecciones y rupturas) parecen ser más prevalentes en pacientes con haplo-insuficiencia (4/8, 50% de los casos índice), en comparación con los pacientes con sustitución de glicina (19/79, 19%) o variante del sitio de empalme (6/45, 13%) (P global=0,02).

El cribado genético del gen COL3A1 mostró una mayoría de variantes sin sentido que involucraban un residuo de glicina (54% de los casos índice), seguidas de variantes en el sitio de empalme (31%), de acuerdo con informes anteriores y con la Base de Datos de Variantes del Síndrome de Ehlers-Danlos (https://eds.gene.le.ac.uk/home.php?select_db=COL3A1). Los residuos de glicina afectados se diseminaron de los exones 6 a 47, las cadenas de codificación de la región del dominio de triple hélice del procolágeno tipo III. Como era de esperar, casi todas estas variantes eran privadas, solo 5 de las 71 sustituciones de glicina eran recurrentes. La cuestión de si la localización del residuo de glicina mutado podría estar asociada al fenotipo ha sido objeto de estudios previos. Mediante el análisis de un conjunto limitado de 14 sustituciones de glicina diferentes, Pope et al1 encontraron un fenotipo anormal creciente cuando la variante cambió del exón 36 al exón 49. No pudimos confirmar esta tendencia en esta cohorte más grande de individuos afectados (datos no mostrados), de manera consistente con los hallazgos observados en la cohorte aún mayor de EE.2, 13

También encontramos un fuerte sesgo de distribución de los reemplazos de glicina, consistente con informes anteriores que sugieren que para el gen COL3A1 las variantes más desestabilizadoras están sobrerrepresentadas en comparación con los residuos menos desestabilizadores.12 De hecho, en nuestra serie el 73% (58/79) de los residuos mutados en los casos índice fueron Val, Glu o Asp, mucho más frecuentes que Ala y Ser (18/79, 23%), proporciones que divergen significativamente de las esperadas de los posibles resultados de una sustitución de un solo par de bases en un codón de glicina (P<0,001 para los dos subgrupos). Este sesgo de selección que también fue observado recientemente por Pepin et al13 no puede explicarse por el sesgo de la tasa de transición/transversalidad en las secuencias codificantes humanas y está correlacionado positivamente con el efecto desestabilizador de la triple hélice de las variantes correspondientes.14 La estructura de triple hélice de colágeno se interrumpe más profundamente cuando Gly es reemplazado por un aminoácido cargado grande como Asp, que por un residuo más pequeño como Ala. Un estudio in vitro reciente probó el efecto de dos tipos de variantes sin sentido (Gly-a-Val y Gly-a-Ala) en el plegado de colágeno tipo III utilizando un sistema bacteriano para la producción de polipéptidos modelo homotrimérico.15 El efecto de la variante Gly-a-Val fue más fuerte en comparación con Gly-a-Ala, lo que sugiere que algunas variantes de Ala podrían no ser lo suficientemente severas como para causar EDV.

La distribución de variantes del sitio de empalme se caracterizó por una sobre-representación de variantes en el sitio donante de 5′ (30 de las 36 variantes distintas) como ya se observó.13, 16 Ya se demostró que dieciocho de las 36 variantes distintas conducían a la omisión de exones o a la activación críptica del sitio de empalme y a la disminución de la secreción de trímeros procolágenos.16, 17 A pesar de que no había una variante hotspot en nuestra cohorte, hubo algunas sustituciones recurrentes, especialmente la variante del sitio de empalme en la introna 23, c.1662 + 1G> A, que también es la variante más frecuente del sitio de empalme registrada en la Base de Datos de Variantes del Síndrome de Ehlers-Danlos. En nuestra serie, los pacientes con variantes del sitio de empalme tenían una edad más temprana en el momento del diagnóstico que los pacientes con sustituciones de glicina (25 frente a 34 años, P=0,0002) y una prevalencia comparable de eventos clínicos, de criterios diagnósticos mayores y menores. Casi todas estas variantes de empalme están en fase y conducen a un producto eliminado de 54 a 108 residuos que pueden actuar de manera dominante-negativa, desestabilizando fuertemente el conjunto de colágeno. Hasta donde sabemos, no se ha investigado en estudios bioquímicos si este efecto nocivo es más importante que el causado por las sustituciones de glicina.

Uno de los principales hallazgos de nuestro estudio fue la identificación de variantes sin sentido (grupos 4 y 5) que se asociaron con características clínicas leves de los DEV y fragilidad arterial. Además de evidenciarse en pacientes con características sugestivas de la patología, también encontramos argumentos para su posible patogenicidad, que se dan en los Materiales Suplementarios (Resultados y Métodos Suplementarios, Tablas Suplementarias S4c–e). Es importante destacar que las variantes en las partes N y C terminales de la proteína y las variantes sin sentido en la triple hélice permitieron identificar un subgrupo de pacientes que representa el 10% de nuestra cohorte. Estos pacientes presentaron un fenotipo clínico más leve, a veces con solo un criterio clínico mayor y/o menor. Sin embargo, a pesar de este curso clínico leve, la ausencia de complicaciones digestivas y la presencia de algunas de estas variantes en bases de datos poblacionales de muy baja frecuencia, nuestros hallazgos sugieren que estos pacientes tienen un mayor riesgo de eventos arteriales y deben considerarse y seguirse como tales. La heterogeneidad en la expresión fenotípica en los DEV se ha sugerido anteriormente, desde fenotipos clínicos variables para variantes sin sentido de glicina ubicadas en el dominio C-terminal hasta la superposición con ED hipermóviles para variantes sin glicina ubicadas en el dominio de triple hélice del colágeno tipo III.1, 18 En cuanto a los pacientes con síndrome de Marfan que no se diagnosticaron al ser estadificados por la nosología de Gante antes de su última revisión19,puede ser necesario ampliar las indicaciones para pruebas genéticas en los DEV. Por ejemplo, los pacientes con un único criterio principal y antecedentes familiares de muerte súbita,o los pacientes con un evento vascular importante antes de los 50 años de edad, incluso en ausencia de signos clínicos evocadores (como lo demuestra la ausencia de signos clínicos del trastorno en los familiares frente a los casos índices de nuestra cohorte (Tabla 1)) 20, se pueden discutir como candidatos para el cribado genético COL3A1, una vez que se hayan descartado las causas subyacentes comunes de enfermedad cardiovascular. Como se demostró específicamente en el grupo 3, la ausencia de eventos digestivos asociados con una alta prevalencia de complicaciones aórticas podría imitar el aneurisma aórtico torácico familiar y la disección (FTAAD, OMIM #%607086 para información general). Es importante sospechar de los DEV también en estos pacientes, ya que las decisiones terapéuticas son diferentes de las de otros aneurismas y disecciones aórticas torácicas hereditarias. Los avances recientes en la tecnología de secuenciación deberían facilitar este cribado genético más amplio, aunque algunas variantes requerirán estudios bioquímicos para establecer su papel causal en la alteración del colágeno tipo III del ensamblaje y/o la producción.