tipul de variante la gena COL3A1 se asociază cu fenotipul și severitatea sindromului vascular Ehlers–Danlos

descriem aici cea mai mare serie de pacienți europeni cu vEDS dovedite molecular examinate sistematic în centrul francez de recomandare pentru această boală moștenită rară. Constatările noastre confirmă severitatea bolii, indivizii pozitivi având o primă complicație vasculară, digestivă sau obstetrică majoră la vârsta medie de 29 de ani. Arătăm că sexul nu influențează prognosticul. Mai important, am identificat subgrupuri de pacienți care au un debut ulterior al bolii și un prognostic mai bun și, în special, fără evenimente digestive. Cele cinci subgrupuri de variante prezintă, de asemenea, diferențe în unele criterii majore și minore, acrogeria, aspectul facial caracteristic, pielea subțire translucidă și vânătăile extinse fiind semne distinctive ale unei boli severe. În cele din urmă, arătăm că pentru variantele missense care afectează un reziduu de glicină, distribuția aminoacizilor mutați este puternic părtinitoare față de reziduuri având efectul destabilizator mai puternic asupra asamblării colagenului.

apariția evenimentelor clinice, frecvența și distribuția acestora în funcție de vârstă au fost comparabile cu cohortele disponibile publicate în 2000 și 2014.2, 9 În general, 17% dintre pacienții noștri vEDS au avut o primă complicație până la vârsta de 20 de ani, iar 71% au avut cel puțin o complicație majoră până la vârsta de 40 de ani. Nu am observat un efect semnificativ de gen, contrar analizei recente a supraviețuirii făcute de grupul lui Byers.13 cu toate acestea, cohorta noastră diferă de cohorta SUA2, 13 în mai multe aspecte, datorită modalităților diferite de recrutare și monitorizare clinică: pacienții cu indice și rudele lor descrise aici au fost cu aproximativ 5 ani mai în vârstă la momentul diagnosticului, iar numărul de cazuri de index fără simptome la sesizare a fost de numai 11% în această cohortă față de 39% în cohorta SUA. Această diferență importantă are mai multe explicații: pacienții mai în vârstă din cohorta noastră, posibila părtinire de recomandare pentru subiecții mai severi, creșterea gradului de conștientizare a bolii și îmbunătățirea modalităților imagistice și accesibilitatea testelor genetice. Nu am analizat eterogenitatea sau penetranța fenotipică intra-familială în acest studiu, deoarece am ales să limităm numărul de pacienți pe familie la trei pentru a evita părtinirea fenotipică familială. Cu toate acestea, evaluarea sistematică prospectivă a persoanelor cu aceeași variantă efectuată în prezent în centrul nostru poate oferi o perspectivă suplimentară în viitorul apropiat.

interesant, am constatat că unele grupuri de pacienți sunt mai predispuse la complicații specifice. În primul rând, toți pacienții cu rupturi digestive aparțineau fie grupului 1 (n=44, 36% din pacienții din grupul 1), fie grupului 2 (n=19, 34%). Pacienții aparținând celorlalte trei grupuri de variante nu au prezentat niciun eveniment digestiv la vârsta medie de 45 de ani, în timp ce toate rupturile colonului din grupele 1 și 2 au fost observate la vârsta adultă timpurie (mediana 23 de ani, intervalul 19-34). Este de remarcat faptul că nu am observat nicio agregare familială pentru evenimentele digestive. În al doilea rând,așa cum a fost prezentat recent de Shalhub și colab., 9 complicații aortice (anevrisme, disecții și rupturi) par a fi mai răspândite la pacienții cu haplo-insuficiență (4/8, 50% din cazurile index), în comparație cu substituția glicinei (19/79, 19%) sau varianta site-ului de îmbinare (6/45, 13%) pacienți (global p=0,02).

screeningul Genetic al genei COL3A1 a arătat o majoritate a variantelor de missense care implică un reziduu de glicină (54% din cazurile index), urmate de variante de site-uri de îmbinare (31%), în acord cu rapoartele anterioare și cu baza de date cu variante de sindrom Ehlers–Danlos (https://eds.gene.le.ac.uk/home.php?select_db=COL3A1). Reziduurile de glicină afectate au fost răspândite de la exonii 6 la 47, Regiunea codificând lanțurile domeniului triplu helix al procolagenului de tip III. Așa cum era de așteptat, aproape toate aceste variante au fost private, doar 5 din cele 71 de substituții de glicină fiind recurente. Dacă localizarea reziduului de glicină mutantă ar putea fi asociată cu fenotipul a fost punctul central al studiilor anterioare. Prin analiza unui set limitat de 14 substituții diferite de glicină, Pope și colab.1 au găsit un fenotip anormal în creștere atunci când varianta a trecut de la exonul 36 la exonul 49. Nu am putut confirma această tendință în această cohortă mai mare de persoane afectate (datele nu sunt prezentate), în concordanță cu constatările observate în cohorta și mai mare din SUA.2, 13

am găsit, de asemenea, o tendință puternică de distribuție a înlocuitorilor glicinei, în concordanță cu rapoartele anterioare care sugerează că pentru gena COL3A1 variantele cele mai destabilizatoare sunt supra-reprezentate în comparație cu reziduurile mai puțin destabilizatoare.12 într-adevăr, în seria noastră, 73% (58/79) din reziduurile mutante în cazurile index au fost fie Val, Glu sau Asp, mult mai frecvente decât Ala și Ser (18/79, 23%), proporții care diferă semnificativ de cele așteptate ale rezultatelor posibile ale unei substituții cu o singură pereche de baze într-un codon de glicină (P<0,001 pentru cele două subgrupuri). Această tendință de selecție care a fost observată recent și de Pepin și colab. 13 nu poate fi explicată prin tendința ratei de tranziție/transversiune în secvențele de codificare umană și este corelată pozitiv cu efectul destabilizator triple helix al variantelor corespunzătoare.14 structura triplă elicoidală a colagenului este într-adevăr perturbată mai profund atunci când Gly este înlocuit cu un aminoacid încărcat mare, cum ar fi Asp, decât cu un reziduu mai mic, cum ar fi Ala. Un studiu recent in vitro a testat efectul a două tipuri de variante missense (Gly-to-Val și Gly-to-Ala) asupra plierii colagenului de tip III folosind un sistem bacterian pentru producerea polipeptidelor model homotrimeric.15 efectul variantei Gly-to-Val a fost mai puternic comparativ cu Gly-to-Ala, sugerând că unele variante Ala ar putea să nu fie suficient de severe pentru a provoca vEDS.

distribuția variantelor sitului de îmbinare a fost caracterizată printr-o supra-reprezentare a variantelor la situl donor 5′ (30 din cele 36 de variante distincte) așa cum s-a observat deja.13, 16 optsprezece din cele 36 de variante distincte s-au dovedit deja că duc la saltul exonului sau la activarea criptică a site-ului de îmbinare și la scăderea secreției de trimeri procolageni.16, 17 chiar dacă nu a existat o variantă hotspot în cohorta noastră, au fost prezente câteva substituții recurente, în special varianta site-ului de îmbinare la intron 23, c.1662 + 1g > A, care este, de asemenea, cea mai frecventă variantă de îmbinare înregistrată în baza de date a variantei sindromului Ehlers-Danlos. În seria noastră, pacienții cu variante la locul de îmbinare au avut o vârstă mai mică la diagnostic decât pacienții cu substituții de glicină (25 față de 34 de ani, P=0,0002) și o prevalență comparabilă ridicată a evenimentelor clinice, a criteriilor de diagnostic majore și minore. Aproape toate aceste variante de îmbinare sunt în fază și duc la eliminarea unui produs din 54-108 reziduuri care pot acționa într-o manieră dominant-negativă, destabilizând puternic ansamblul de colagen. Din câte știm, dacă acest efect dăunător este mai important decât cel cauzat de substituțiile glicinei nu a fost investigat în studiile biochimice.

una dintre principalele constatări ale studiului nostru a fost identificarea variantelor missense încă nedeclarate (grupurile 4 și 5) care au fost asociate cu caracteristici clinice ușoare ale vEDS și fragilitate arterială. Pe lângă faptul că au fost evidențiate la pacienții cu caracteristici sugestive ale patologiei, am găsit și argumente pentru posibila lor patogenitate, care sunt date în materialele suplimentare (rezultate și metode suplimentare, tabele suplimentare S4c–e). Foarte important, variantele la părțile N-și C-terminale ale proteinei și variantele missense din triple helix au permis identificarea unui subgrup de pacienți reprezentând 10% din cohorta noastră. Acești pacienți au prezentat un fenotip clinic mai blând, cu uneori doar un criteriu clinic major și/sau minor. Cu toate acestea, în ciuda acestui curs clinic ușor, a absenței complicațiilor digestive și a prezenței unora dintre aceste variante în bazele de date ale populației la o frecvență foarte scăzută, descoperirile noastre sugerează că acești pacienți prezintă un risc mai mare de evenimente arteriale și ar trebui luați în considerare și urmăriți ca atare. Eterogenitatea expresiei fenotipice în vEDS a fost sugerată anterior, variind de la fenotipuri clinice variabile pentru variantele non-glicină missense situate în domeniul C-terminal până la suprapunerea cu EDS hipermobile pentru variantele non-glicină situate în domeniul triplu helix al colagenului de tip III.1, 18 în ceea ce privește pacienții cu sindrom Marfan care au rămas nediagnosticați atunci când au fost puse în scenă de nosologia Gent înainte de ultima sa revizuire,19 poate fi necesară extinderea indicațiilor pentru testarea genetică în vEDS. De exemplu, pacienții cu un singur criteriu major și un istoric familial de moarte subită sau pacienții cu un eveniment vascular major înainte de vârsta de 50 de ani,chiar și în absența semnelor clinice evocatoare (după cum reiese din absența semnelor clinice ale tulburării la rude față de cazurile index ale cohortei noastre (Tabelul 1)), 20 pot fi discutate ca candidați pentru screeningul genetic COL3A1, odată ce au fost excluse cauzele comune ale bolilor cardiovasculare. Așa cum am arătat în mod specific în grupul 3, absența evenimentelor digestive asociate cu o prevalență ridicată a complicațiilor aortice ar putea imita anevrismul aortic toracic familial și disecția (FTAAD, OMIM #%607086 pentru informații generale). Este important să se suspecteze vEDS și la acești pacienți, deoarece deciziile terapeutice sunt diferite de cele pentru alte anevrisme și disecții aortice toracice moștenite. Progresele recente în tehnologia de secvențiere ar trebui să faciliteze acest screening genetic mai larg, chiar dacă unele variante vor necesita studii biochimice pentru a stabili rolul lor cauzal asupra modificării colagenului de tip III de asamblare și/sau producție.