Il tipo di varianti al gene COL3A1 associati con il fenotipo e la gravità dei vascolare sindrome di Ehlers–Danlos

Siamo qui descrivere la più grande serie di pazienti Europei con molecolarmente dimostrato vEDS sistematicamente proiettato in francese, Centro di riferimento per questa rara malattia ereditaria. I nostri risultati confermano la gravità della malattia, individui positivi che hanno sperimentato una prima importante complicazione vascolare, digestiva o ostetrica all’età media di 29 anni. Mostriamo che il genere non influenza la prognosi. Ancora più importante, abbiamo identificato sottogruppi di pazienti che hanno un esordio successivo della malattia e una prognosi migliore, e soprattutto nessun evento digestivo. I cinque sottogruppi di varianti hanno anche differenze in alcuni criteri maggiori e minori, acrogeria, aspetto caratteristico del viso, pelle sottile e traslucida e lividi estesi che sono segni distintivi di una grave malattia. Infine, mostriamo che per le varianti missense che interessano un residuo di glicina, la distribuzione degli amminoacidi mutati è fortemente sbilanciata verso i residui che hanno il più forte effetto destabilizzante sull’assemblaggio del collagene.

Il verificarsi di eventi clinici, la loro frequenza e distribuzione in base all’età erano paragonabili alle coorti disponibili pubblicate nel 2000 e nel 2014.2, 9 Nel complesso, il 17% dei nostri pazienti VIDE aveva una prima complicazione all’età di 20 anni e il 71% aveva almeno una complicazione maggiore all’età di 40 anni. Non abbiamo osservato un effetto di genere significativo, contrariamente alla recente analisi di sopravvivenza fatta dal gruppo di Byers.13 Tuttavia, la nostra coorte differisce dalla coorte usa2, 13 in diversi aspetti a causa delle diverse modalità di reclutamento e monitoraggio clinico: i pazienti con indice e i loro parenti descritti qui erano circa 5 anni più vecchi al momento della diagnosi e il numero di casi di indice senza sintomi al referral era solo dell ‘ 11% in questa coorte rispetto al 39% nella coorte statunitense. Questa importante differenza ha molteplici spiegazioni: i pazienti più anziani nella nostra coorte, possibile bias di riferimento per i soggetti più gravi, aumentando la consapevolezza della malattia e migliorando le modalità di imaging e l’accessibilità dei test genetici. Non abbiamo analizzato l’eterogeneità fenotipica intrafamiliare o la penetranza in questo studio, perché abbiamo scelto di limitare il numero di pazienti per famiglia a tre per evitare pregiudizi fenotipici familiari. Tuttavia, la valutazione sistematica prospettica di individui con la stessa variante attualmente eseguita nel nostro centro potrebbe fornire ulteriori informazioni nel prossimo futuro.

È interessante notare che alcuni gruppi di pazienti sono più inclini a complicazioni specifiche. In primo luogo, tutti i pazienti con rotture digestive appartenevano al gruppo 1 (n=44, 36% dei pazienti del gruppo 1) o al gruppo 2 (n=19, 34%). I pazienti appartenenti agli altri tre gruppi di varianti non hanno avuto eventi digestivi all’età media di 45 anni, mentre tutte le rotture del colon nei gruppi 1 e 2 sono state osservate nella prima età adulta (mediana 23 anni, intervallo 19-34). È interessante notare che non abbiamo osservato alcuna aggregazione familiare per gli eventi digestivi. In secondo luogo,come recentemente presentato da Shalhub et al, 9 complicanze aortiche (aneurismi, dissezioni e rotture) sembrano essere più prevalenti nei pazienti con insufficienza aplo (4/8, 50% dei casi indice), rispetto ai pazienti con sostituzione della glicina (19/79, 19%) o variante del sito di giunzione (6/45, 13%) (P globale=0,02).

Lo screening genetico del gene COL3A1 ha mostrato una maggioranza di varianti missense che coinvolgono un residuo di glicina (54% dei casi indice), seguite da varianti del sito di giunzione (31%), in accordo con precedenti rapporti e con il database delle varianti della sindrome di Ehlers-Danlos (https://eds.gene.le.ac.uk/home.php?select_db=COL3A1). I residui di glicina interessati sono stati diffusi dagli esoni 6 a 47, le catene di codifica della regione del dominio a tripla elica del procollagene di tipo III. Come previsto, quasi tutte queste varianti erano private, solo 5 delle 71 sostituzioni di glicina erano ricorrenti. Se la posizione del residuo di glicina mutato potesse essere associata al fenotipo è stata al centro di studi precedenti. Dall’analisi di un insieme limitato di 14 diverse sostituzioni di glicina, Pope et al1 hanno trovato un fenotipo anormale crescente quando la variante si è spostata dall’esone 36 all’esone 49. Non abbiamo potuto confermare questa tendenza in questa coorte più ampia di individui affetti (dati non mostrati), coerentemente con i risultati osservati nella coorte ancora più grande degli Stati Uniti.2, 13

Abbiamo anche trovato un forte pregiudizio di distribuzione delle sostituzioni di glicina, coerentemente con precedenti rapporti che suggeriscono che per il gene COL3A1 le varianti più destabilizzanti sono sovrarappresentate rispetto a residui meno destabilizzanti.12 In effetti, nella nostra serie il 73% (58/79) dei residui mutati nei casi indice erano Val, Glu o Asp, molto più frequenti di Ala e Ser (18/79, 23%), proporzioni che divergono significativamente da quelle attese dei possibili risultati di una singola sostituzione della coppia di basi in un codone di glicina (P<0,001 per i due sottogruppi). Questo bias di selezione che è stato recentemente osservato anche da Pepin et al13 non può essere spiegato dal bias del tasso di transizione / transversion nelle sequenze codificanti umane ed è positivamente correlato all’effetto destabilizzante della tripla elica delle varianti corrispondenti.14 La struttura elicoidale tripla del collagene realmente è interrotta più profondamente quando Gly è sostituita da un grande amminoacido caricato quale Asp, che da un più piccolo residuo quale Ala. Un recente studio in vitro ha testato l’effetto di due tipi di varianti missense (Gly-to-Val e Gly-to-Ala) sul ripiegamento del collagene di tipo III utilizzando un sistema batterico per la produzione di polipeptidi modello omotrimerici.15 L’effetto della variante Gly-to-Val è stato più forte rispetto a Gly-to-Ala, suggerendo che alcune varianti Ala potrebbero non essere abbastanza gravi da causare VED.

La distribuzione delle varianti del sito di giunzione è stata caratterizzata da una sovrarappresentazione delle varianti nel sito donatore 5′ (30 delle 36 varianti distinte) come già osservato.13, 16 Diciotto delle 36 varianti distinte hanno già dimostrato di portare al salto dell’esone o all’attivazione criptica del sito di giunzione e alla diminuzione della secrezione di trimeri di procollagene.16, 17 Anche se non c ” era hotspot variante nella nostra coorte, alcune sostituzioni ricorrenti erano presenti, in particolare la variante splice-sito a intron 23, c.1662 + 1G>A, che è anche la variante del sito di giunzione più frequente registrata nel database delle varianti della sindrome di Ehlers–Danlos. Nella nostra serie, i pazienti con varianti del sito di giunzione avevano un’età più precoce alla diagnosi rispetto ai pazienti con sostituzioni di glicina (25 rispetto a 34 anni, P=0,0002) e un’alta prevalenza comparabile di eventi clinici, di criteri diagnostici maggiori e minori. Quasi tutte queste varianti di giunzione sono in fase e portano ad un prodotto eliminato di 54-108 residui che possono agire in modo dominante-negativo, destabilizzando fortemente l’assemblaggio del collagene. Per quanto ne sappiamo, non è stato studiato negli studi biochimici se questo effetto deleterio sia più importante di quello causato dalle sostituzioni di glicina.

Uno dei principali risultati del nostro studio è stata l’identificazione di varianti missense non ancora dichiarate (gruppi 4 e 5) associate a lievi caratteristiche cliniche di VIDE e fragilità arteriosa. Oltre ad essere evidenziati in pazienti con caratteristiche suggestive della patologia, abbiamo anche trovato argomenti per la loro possibile patogenicità, che sono riportati nei Materiali supplementari (Risultati e metodi supplementari, Tabelle supplementari S4c–e). È importante sottolineare che le varianti alle parti N e C-terminali della proteina e le varianti missense nella tripla elica hanno permesso di identificare un sottogruppo di pazienti che rappresenta il 10% della nostra coorte. Questi pazienti hanno mostrato un fenotipo clinico più lieve con talvolta un solo criterio clinico maggiore e/o minore. Tuttavia, nonostante questo decorso clinico lieve, l’assenza di complicanze digestive e la presenza di alcune di queste varianti nei database di popolazione a frequenza molto bassa, i nostri risultati suggeriscono che questi pazienti sono a più alto rischio di eventi arteriosi e dovrebbero essere considerati e seguiti come tali. L’eterogeneità nell’espressione fenotipica in VED è stata suggerita in precedenza, che vanno dai fenotipi clinici variabili per varianti missense non glicina situate nel dominio C-terminale alla sovrapposizione con EDS ipermobile per varianti non glicina situate nel dominio a tripla elica del collagene di tipo III.1, 18 Per quanto riguarda i pazienti con sindrome di Marfan che sono rimasti non diagnosticati quando sono stati messi in scena dalla nosologia di Gand prima della sua ultima revisione,19 potrebbe essere necessario ampliare le indicazioni per i test genetici nei VED. Per esempio, i pazienti con un criterio e una storia familiare di morte improvvisa, o pazienti con un evento vascolare maggiore prima dell’età di 50 anni, anche in assenza di segni clinici suggestivi (come dimostra l’assenza di segni clinici della malattia nei parenti contro i casi indice della nostra coorte (Tabella 1)),20 maggio essere considerati come candidati per COL3A1 di screening genetico, una volta comuni cause di malattia cardiovascolare sono state escluse. Come abbiamo mostrato specificamente nel gruppo 3, l’assenza di eventi digestivi associati ad un’alta prevalenza di complicanze aortiche potrebbe imitare aneurisma e dissezione dell’aorta toracica familiare (FTAAD, OMIM #%607086 per informazioni generali). È importante sospettare VED anche in questi pazienti in quanto le decisioni terapeutiche sono diverse da quelle per altri aneurismi e dissezioni aortiche toraciche ereditate. I recenti progressi nella tecnologia di sequenziamento dovrebbero facilitare questo screening genetico più ampio, anche se alcune varianti richiederanno studi biochimici per stabilire il loro ruolo causale sull’alterazione del collagene di tipo III dell’assemblaggio e/o della produzione.