20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Anzahl der CAG-Trinukleotide
MEDIZIN KURZBERICHT
Direkte DNA-Diagnostik einer Form der Spinozerebellären Ataxien jetzt möglich
Otto Knoblochl Manfred Schlösserl
Uwe Diedrich 2 Friedmar Kreuz 3
E
rbliche, neurodegenerative Krankheiten mit dem Leitsym- ptom Ataxie werden auch un- ter dem Begriff der Heredoata- xien zusamengefaßt. Von den rein ze- rebellären Atrophien mit dem alleini- gen Symptom des Zelluntergangs im Zerebellum können die Olivoponto- zerebelläre Atrophie mit zusätzlichen extrapyramidalen Störungen und die Spinozerebellären Ataxien (SCA) mit Degeneration spinaler Leitungs- bahnen abgegrenzt werden. Die ver- schiedenen Formen der SCA sind nur äußerst unsicher voneinander abzu- grenzen, so daß die Definition einzel- ner Typen zunächst wohl nur über die Zuordnung zu einzelnen Genen gelin- gen wird.Von allen auftretenden Ataxie- fällen sind zwei Drittel sporadisch, das heißt ohne Familiengeschichte.
Dahinter mögen sich auch autosomal- rezessiv vererbte Ataxien und solche, die als Folge von dominanten Neumu- tationen anzusehen sind, verbergen.
Die allermeisten der sporadi- schen Ataxiefälle sind jedoch nicht genetisch determiniert, das heißt sie sind durch perinatale Komplikatio- nen bedingt oder auf Infektionen und Unfälle zurückzuführen. Das verblei- bende Drittel der Ataxiefälle ist gene- tisch bedingt; eine Familienanamnese ermöglicht meist die Aufklärung des Erbgangs, wobei sowohl autosomal- rezessive (Friedreichsche Ataxie), als auch X-chromosomal-rezessive (Pai- ne-Syndrom) Typen vorkommen. Oli- vopontozerebelläre Atrophie und die Spinozerebellären Ataxien (Typ Non- ne-Marie, Typ Holmes, Typ Menzel und andere) werden autosomal-domi- nant vererbt.
Abbildung 1: Variabilität der CAG-Anzahl in Ataxin- Genen von Normalchromosomen. Die DNA von 50 Kontrollpersonen (= 100 Chromosomen 6) wurde per PCR amplifiziert, wobei durch Verwendung spezieller Starter durch Fluoreszenzfarbstoffmarkierte Produk- te entstanden. Diese wurden auf einem hochauflö- senden Gel, in dem die Wanderungsgeschwindigkeit von DNA nur von ihrer Länge abhängig ist, elektro- phoretisiert. Der Vergleich mit längenstandardisier- ten DNA ergab die angegebenen Werte.
Unter den letztgenannten sind die Spinozerebellären Ataxien (SCA) Typ 1 und 2 die häufigsten, wobei der SCA1 ein Anteil von 10 bis 20 Prozent zugeschrieben wird. Aussagen über die Gesamtinzidenz können aller- dings wegen der vielen sporadischen Fälle und der schwierigen klinischen Klassifikation kaum gemacht werden.
Bei der SCA1 konnte jetzt das betref-
Zentrum Hygiene und Humangenetik, Ab- teilung Humangenetik (Direktor: Prof. Dr.
med. W. Engel) der Universität Göttingen 2 Zentrum Neurologische Medizin, Abtei- lung Neurologie (Direktor: Prof. Dr. med. K.
Felgenhauer) der Universität Göttingen 3 Institut für klinische Genetik (Direktor: Prof.
Dr. med. Georg-Klaus Hinkel) Universitätskli- nikum Carl Gustav Carus der Technischen Universität Dresden
fende Gen auf Chromosom 6 identifi- ziert, und die krankheitsverursachen- de Mutation festgestellt werden. Bei SCA2 und einer weiteren häufigen Ataxieform, der Machado-Joseph- Krankheit (MJD) ist man noch nicht ganz so weit: Diese Krankheiten konnten jedoch chromosomal lokali- siert werden, und zwar die SCA2 auf Chromosom 12 die MJD auf Chromo- som 14.
Symptome der
Spinozerebellären Ataxie Typ 1 (SCA1)
Vorausgehen können als erste Symptome ein Nystagmus, Pyrami- denbahnzeichen und eine temporale Papillenabblassung. Anamnestisch klagen Patienten mit einer SCA1 über zunehmende Gleichgewichtsstörun- gen mit Gangunsicherheit sowie über eine Verschlechterung des Sehens und des Schriftbildes. Überdies wird die Sprache zunehmend verwasche- ner. Im Verlauf der Erkrankung kom- men eine Optikusatrophie und Au- genmuskelparesen hinzu. Hervorge- hoben werden auch immer wieder ein A-1102 (46) Deutsches Ärzteblatt 92, Heft 15, 14. April 1995
herabgesetzter Hustenstoß, eine Zun- genatrophie und Schluckstörungen.
Nach etwa zehn Jahren sind die mei- sten Patienten wegen der zunehmen- den ataktisch-zerebellären Sympto- me rollstuhlpflichtig. Obwohl die Denkabläufe insgesamt verlangsamt erscheinen, bestehen keine wesentli- chen dementieilen Symptome. Neu- ropathologisch imponieren Neuro- nenuntergänge in Kleinhirn und Hirnstamm (im kraniellen CT oder NMR als Pontozerebelläre Atrophie erkennbar) und eine Degeneration spinozerebellärer Bahnen.
Da das klinische Bild stark vari- ieren kann, sollte bei der Kombinati- on einer progredienten zerebellären Ataxie mit Augenmuskelparesen dif- ferentialdiagnostisch an eine SCA1 gedacht werden.
Molekulargenetik der
SCAl
Verantwortlich für das Entstehen einer SCA1 ist eine Mutation im Ata- xin-Gen auf Chromosom 6.
Dieses Gen enthält eine repetiti- ve Sequenz, die bei gesunden Men- schen, von Person zu Person verschie-
den, aus der 18-bis 35fachen Wieder-
holung des Trinukleotids CAG be- steht (CAGCAGCAGCAG ... ).
Bei SCA1-Patienten ist die An- zahl der CAG im Ataxin-Gen aus un- bekannten Gründen auf mindestens 42, häufig sogar auf mehr als 50, er- höht. Hierin wird die Ursache der Er- krankung gesehen.
Die molekulargenetische Dia- gnostik zielt auf den Nachweis dieses verlängerten repetitiven Motivs ab;
dabei wird mittels Polymeraseketten- reaktion (PCR), einem Verfahren zur Vermehrung bestimmter frei wählba- rer Abschnitte des Genoms im Rea- genzglas, die betreffende Region im Ataxin-Gen amplifiziert. Vermehrt man die DNA einer beliebigen Per- son auf diese Weise, so entstehen ge- treue Kopien der CAG-Motive aus den Ataxin-Genen von beiden homo- logen Chromosomen 6. Etwa 80 Pro- zent der untersuchten Kontrollperso- nen haben auf beiden Chromosomen 6, ungleich lange CAG-Motive, sind also heterozygot, was sich durch elek- trophoretische Trennung der PCR-
KURZBERICHT
Abbildung 2: Molekulargenetische Diagnostik auf SCA 1 bei 24 Risikopersonen. Im Elektropherogramm stellen sich die markierten PCR-Produkte aus den Ataxin-Genen von 24 Risikopersonen als blaue Ban- den vor dem Hintergrund der rotgefärbten Längen- standardpalette dar. Bei den meisten Probanden tre- ten im Normalbereich entweder eine (gleiche Anzahl von CAG auf beiden Chromosomen 6, = Homozygo- tie, zum Beispiel Spur 2) oder zwei Banden (unglei- che Anzahl von CAG auf beiden Chromosomen 6, = Heterozygotie, zum Beispiel Spur 6 oder 18) auf. ln einigen Spuren ist neben einem Allel im Normalbe- reich ein stark aberrantes Allel vorhanden. Dieses entspricht in den Spuren 1, 4, 7, 18, 19, 22, 23 und 24 jeweils SO, 45, 42, 48, 49, SO, 71 und 52 CAG. Bei den letzten beiden Spuren wurde DNA von Frau Dr.
Zoghbi, Houston, Texas, USA, eingesetzt, die diese freundlicherweise zu Kontrollzwecken zur Verfügung gestellt hatte.
Produkte darstellen läßt. Dabei schwankte die Anzahl der CAG bei 100 in Göttingen untersuchten nor- malen Chromosomen zwischen 25 und 36 (Abbildung 1), während die Erstbeschreiber des Gens eine nor- male Bandbreite von 19 bis 36 ange- ben. Die Untersuchung der asservier- ten DNA von Patienten mit dominan- ten Heredoataxien in Göttingen er- gab, daß 7 von 36 Patienten ein stark verlängertes CAG-Motiv in ihrem Ataxin-Gen auf einem ihrer beiden Chromosomen 6 haben, sie also tatsächlich an einer SCA1leiden (Ab- bildung 2). Obwohl statistisch wegen der geringen Fallzahlen nicht signifi-
kant, wies die Zuordnung der CAG- Anzahlen in den aberranten Allelen zum Erkrankungsalter der jeweiligen Patienten dabei eine schwache inver- se Korrelation auf. Größere Fallzah- len und die Untersuchung ganzer Fa- milien mit SCA1 sollten es ermögli- chen,
~ den Anteil der SCA1 unter al- len dominanten Heredoataxien näher zu bestimmen;
~ die Beziehung zwischen aber- ranten CAG-Anzahlen und dem Er- krankungsalter sowie der Schwere der Erkrankung bei Mitteleuropäern klarer zu beschreiben;
~ definitiv zu klären, wie groß der Abstand zwischen Obergrenze des normalen CAG-Motivs und dem defekten Pendant ist (ein Fallbeispiel bei einer spanischen Großfamilie ver- kleinerte dieses "Fenster" auf nur noch zwei CAG mit 39 CAG als läng- stem normalen und 41 CAG als kür- zestem defekten CAG-Motiv);
~ Veränderungen bei der Wei- tergabe des defekten Allels durch die Generationen festzustellen. Erste Be- funde von Orr et al. und Matilla et al.
deuten auf das Vorliegen von Antizi- pation hin, das heißt die Schwere der Erkrankung nimmt im Laufe der Ge- nerationen zu und/oder das Erkran- kungsalter sinkt;
~ etwaige Unterschiede bei ma- ternaler und paternaler Transmission Deutsches Ärzteblatt 92, Heft 15, 14. April 1995 (47) A-1103
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des defekten Gens festzustellen. Ma- tilla et al. berichteten statistisch nicht- signifikant von kürzerer Krankheits- dauer und früherem Tod bei paterna- ler Transmission.
Addendum
Während der Revision des obi- gen Manuskripts ermöglichte eine Pu- blikation von Kawaguchi et al. (Natu- re Genetics 8, Nov. 1994, pp. 221-227) die molekulargenetische Nachunter- suchung unserer Patienten auf eine weitere dominante zerebellären Ata- xieform, die Machado-Joseph-Krank- heit (MJD). Auch dieser Erkrankung liegt die Expansion eines repetitiven CAG-Motivs (hier auf Chromosom 14, Band q 32.1) zugrunde. Neben 13 Fällen von SCA1 unter den inzwi- schen insgesamt 86 untersuchten DNA ließ sich bei vier Probanden ei- ne MJD nachweisen. Darunter war auch ein Fall, der mit 82 CAG-Tri- pletts einen besonders schweren Ver-
KURZBERICHT / FUR SIE REFERIERT
lauf der Erkrankung erwarten läßt. Es steht somit eine zuverlässige Diffe- rentialdiagnostik für SCA1 und MJD zur Verfügung. Erstmals ist jetzt auch eine vorsichtige Schätzung der Häu- figkeit dieser beiden Erkrankungen möglich. Demnach dürfte die Häufig- keit von SCA1 wegen einer gewissen Vorauswahl in unserem Kollektiv ge- nerell bei höchstens 15 Prozent lie- gen, MJD wäre 0,3 bis 0,5 mal so häu- fig wie SCA1, beide zusammen wür- den maximal 20 Prozent aller autoso- mal dominanten zerebellären Ataxi- en ausmachen.
Literatur
1. Banfi S et al: Mapping and cloning of the critical region for the spinocerebellar ataxia type 1 gene (SCA 1) in a yeast artificial chromosome contig spanning 1.2 Mb. Ge- nomics 1993; 18: 627-635
2. Gispert S et al: Chromosomal assignment of the second locus for autosomal dominant cerebellar ataxia (SCA 2) to chromosome 12q23-14.1. Nature genetics 1993; 4:
295-299
3. Matilla T et al: Presymptomatic analysis of spinocerebellar ataxia type 1 (SCA 1) via the expansion of the SC Al CAG-repeat in
a large pedigree displaying anticipation and parental male bias. Human Molecular Ge- netics 1994; 12: 2123-2128
4. Orr HT et al: Expansion of an unstable trinucleotide CAG repeat in spinocerebel- lar ataxia type 1. Nature genetics 1993; 4:
221-226
5. Orr HT et al: Expansion of an unstable trinucleotide repeat in spinocerebellar ata- xia type 1. Abstract for the „Annual meet- ing of the German society of human gene- tics". Düsseldorf 1994
6. Takiyama Y et al: The gene for Machado- Joseph disease maps to human chromo- some 14q. Nature genetics 1993; 4: 300-304 7. Twist E et al: Machado Joseph disease is not an allele of the spinocerebellar ataxia 2 lo- cus. Hum Genet 1994; 93: 335-338
Zitierweise dieses Beitrags:
Dt Ärztebl 1995; 92: A-1102-1104 [Heft 15]
Anschrift für den Verfassen
Dr. rer. nat. Otto Knobloch Abteilung Humangenetik Zentrum Hygiene und Humangenetik
der Universität Göttingen Goßlerstraße 12d
37073 Göttingen
Sydney-Klassifikation der Gastritis
problematisch
Auf dem Weltkongreß für Ga- stroenterologie 1990 in Sydney ist ei- ne neue Klassifikation vorgestellt worden, bei der die Typ-A- und Typ- B-Gastritis mit entsprechenden endo- skopischen Schleimhautveränderun- gen korreliert. Die Autoren haben versucht, endoskopisch sichtbare Schleimhautveränderungen mit dem histologischen Befund in Wechselbe- ziehung zu stellen. Im Gegensatz zu der Arbeitsgruppe von Labenz und Börsch ist ihnen dies nicht gelungen.
98 Patienten wiesen endoskopische Hinweise auf eine Gastritis nach der Sydney-Klassifikation auf, 26 (27 Pro- zent) boten jedoch eine unauffällige Histologie. 43 Patienten (62,5 Pro- zent) mit normalem endoskopischen Befund zeigten histologische, ent- zündliche Infiltrate. Somit gilt nach wie vor, daß eine makroskopische Diagnose der Gastritis nicht möglich
ist und daß der Begriff Gastritis für hi- stologische Schleimhautveränderun- gen reserviert bleiben sollte.
Khakoo SI, AJ Lobo, NA Shepherd, SP Wilkinson: Histological assessment of the Sydney classification of endoscopic gas- tritis. Gut 1994; 35:1172-1175
Departments of Gastroenterology and Histopathology
Gloucestershire Royal Hospital Gloucester, Großbritannien
Familiäre Kolon- karzinombelastung
Das Kolonkarzinom gehört zu den Krebserkrankungen, bei denen eine familiäre Belastung eindeutig ge- sichert ist.
Die Autoren führten eine pro- spektive Studie bei 32 185 Männern und 87 131 Frauen durch, die zuvor nicht endoskopisch untersucht wor- den waren, und die Daten über Ver- wandte ersten Grades mit kolorekta- lem Karzinom, ihre Diät und andere Risikofaktoren zur Verfügung stell-
ten. Das altersadaptierte relative Risi- ko, ein kolorektales Karzinom zu ent- wickeln, war bei Personen mit betrof- fenen Verwandten ersten Grades um den Faktor 1,7 zwar erhöht. Waren zwei oder mehr Verwandte ersten Grades an einem kolorektalen Karzi- nom erkrankt, stieg das Risiko auf das 2,75fache an.
Für Teilnehmer an der Studie, die jünger als 45 waren, lag das relative Risiko bei 5,37, wenn ein oder mehre- re Familienmitglieder an einem kolo- rektalen Karzinom erkrankt waren.
Dieses Risiko nahm mit zunehmen- dem Alter deutlich ab.
Die Autoren kommen zu dem Schluß, daß eine familiäre Krebsbela- stung, was das kolorektale Karzinom anlangt, besonders bei jungen Leuten ernstgenommen werden sollte.
Fuchs CS, Giovannucci EL, Colditz G et al.: A Prospective Study of Famili Hystory and the Risk of colorectal Cancer. N Engl J Med 1994; 331: 1669-1674.
Channing Laboratory, Department of Medicine, Brigham and Women's Hospi- tal and Harvard Medical School, Boston, MA 02115.
A-1104 (48) Deutsches Ärzteblatt 92, Heft 15,14. April 1995
