Archiv "Molekulargenetische Diagnostik beim Rett-Syndrom" (25.05.2001)

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er Wiener Neuropädiater An- dreas Rett beschrieb erstmals im Jahr 1966 ein klinisches Syn- drom, das nahezu ausschließlich bei Mädchen auftritt (9). Das Syndrom kommt unter neugeborenen Mädchen mit einer Häufigkeit von 1:10 000 bis 15 000 vor.

Nach einer normalen Geburt und einer unauffälligen Entwicklung in den ersten 6 bis 18 Lebensmonaten kommt es zur Regression. Durch Ver- langsamung des Gehirnwachstums entwickeln die Mädchen eine zuneh- mende Mikrozephalie mit schwerer geistiger Retardierung. Bisher erwor- bene Fähigkeiten der expressiven Sprache sowie des sinnvollen Ge- brauchs der Hände gehen verloren und werden durch stereotype, als „wa- schend“ beziehungsweise „knetend“

beschriebene Bewegungen ersetzt.

Die Mädchen stellen die soziale Kon- taktaufnahme ein und entwickeln zu- nehmend autistische Züge. Als weitere Symptome können Ataxien, Epi- lepsien, Atmungsstörungen und eine Skoliose auftreten (3). Die Ausprä- gung der einzelnen Symptome ist großen individuellen Schwankungen unterworfen.

Identifizierung des ursächlichen Gens

Die beschriebenen familiären Fälle und das ausschließliche Vorkommen des Rett-Syndroms (RTT) bei Mäd- chen ließen vermuten, dass das RTT durch ein Gen auf dem X-Chromosom verursacht wird. Man nahm an, dass ein hemizygot vorliegendes, mutiertes Allel dieses Gens bei Jungen bereits

intrauterin letale Auswirkungen hat.

Durch Kopplungsuntersuchungen in den betroffenen Familien wurde die Region auf dem X-Chromosom, in der das krankheitsverursachende Gen vermutet wurde, weiter eingegrenzt (10, 11). Im November 1999 wies die Gruppe von Amir und Mitarbeitern im so genannten MeCP2-Gen („methyl-cytosin binding protein 2“) Muta- tionen nach, die ausschließlich bei Mädchen mit Rett-Syndrom vorhanden waren (2). Diese Mutationen waren bei den Patientinnen neu aufgetre- ten, das heißt sie waren bei den Eltern nicht nachweisbar. In der Zwischenzeit wurden von mehreren Arbeitsgrup- pen Mutationen im MeCP2-Gen als Ursache für das RTT bestätigt (4, 6, 12, 14). Zwei Beispiele aus der RTT- Diagnostik der Autoren sind in Grafik 1dargestellt.

Rolle von MeCP2 in der Transkriptionsregulation

Das Protein MeCP2 ist schon seit län- gerer Zeit bekannt. Es bindet an be- stimmte DNA-Sequenzmotive, methy- lierte CpG-Dinukleotide. Im mensch- lichen Genom können Cytosine, denen in 5'-Richtung ein Guanin folgt, von speziellen Enzymen (Methylasen) methyliert werden. CpG-Dinukleoti- de befinden sich gehäuft in Bereichen des Genoms, die an der Transkripti- onsregulation von Genen beteiligt sind.

Im Promotorbereich vieler Gene lassen sich so genannte CpG-Inseln finden. Wenn MeCP2 an diese Dinu- kleotide bindet, kann es über die In- teraktion mit einem Kofaktor, der Histonproteindeacetylase, die Dea- cetylierung von Histonproteinen ver- mitteln. Histonproteine sind an der Kondensation („Verpackung“) des M E D I Z I N

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Molekulargenetische Diagnostik

beim Rett-Syndrom

Zusammenfassung

Beim Rett-Syndrom führt eine Entwicklungs- störung des ZNS zu einer schwerwiegenden Erkrankung praktisch ausschließlich bei Mädchen mit den Hauptsymptomen geistige Retardierung, Mikrozephalie, Verlust der ex- pressiven Sprache und des Handgebrauchs.

Es ist eine der häufigsten Ursachen der schweren geistigen Retardierung beim Mädchen. Vor kurzem konnten Mutationen im MeCP2-Gen, das an der Transkriptionsre- gulation anderer Gene beteiligt ist, als Ursa- che für dieses Syndrom nachgewiesen wer- den. Die Identifizierung des MeCP2-Gens er- möglicht eine frühzeitige Diagnostik und neue Ansatzpunkte für die Erforschung der Pathogenese.

Schlüsselwörter: Rett-Syndrom, Entwicklungs- störung des ZNS, MeCP2-Gen, Mutation, Mole- kulargenetik

Summary

Molecular Diagnostic of Rett Syndrome Rett syndrome is a severe neurodevelopment- al disorder of the central nervous system. It affects girls almost exclusively with the main features mental retardation, loss of expres- sive speech and purposeful movements of the hands. Rett syndrome is one of the main caus- es of severe mental retardation in girls. Mu- tations in the MeCP2 gene, involved in trans- criptional regulation of other genes, have been shown to cause Rett syndrome. The identification of the MeCP2 gene allows an early diagnosis and will provide new insights into the pathogenesis.

Key words: rett syndrome, neurodevelopmen- tal disorder, MeCP2 gene, mutation, molecular genetics

1Abteilung für Molekulare Humangenetik (Direktor: Prof.

Dr. med. Jörg Thomas Epplen) der Ruhr-Universität, Bochum

2Sozialpädiatrisches Zentrum (Leiter: Priv.-Doz. Dr. med.

Henning Strehl) der Städtischen Kliniken, Dortmund

Wolfram Klein

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Henning Strehl

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Jörg Thomas Epplen

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DNA-Doppelstrangs beteiligt. Die Deacetylierung der Histonproteine bewirkt eine stärkere Kondensation des Chromatins und macht Gene, die sich in diesen dichtgepackten Berei- chen befinden, unzugänglich für die Transkriptionsmaschinerie des Zell- kerns.

Pathogenese

Zur Kompensation der Gendosis der auf dem X-Chromosom lokalisierten Gene wird bei weiblichen Individuen in jeder Körperzelle eines der beiden X-Chromosomen inaktiviert.

Bei Mädchen, bei denen eine Ko- pie des MeCP2-Gens eine Mutation enthält, wird in den Körperzellen, in denen das X-Chromosom mit dem nicht mutierten Allel inaktiviert wurde, kein voll funktionsfähiges MeCP2- Protein synthetisiert, während in den Körperzellen, in denen das X-Chro- mosom mit dem mutierten Allel inaktiviert wurde, funktionsfähiges MeCP2 vorhanden ist. Bei diesen Mädchen ist somit ein Mosaik mit Zellen vorhanden, die funktionsfähiges MeCP2-Pro- tein und Zellen die funktionsloses beziehungsweise in seiner Funktion eingeschränktes MeCP2-Protein ent- halten (Grafik 2). Durch den Funkti- onsverlust kommt es in diesen Zellen vermutlich dazu, dass Gene die wäh- rend der Entwicklung des ZNS nor- malerweise inaktiviert werden, wei- terhin transkribiert werden.

Welche Gene fehlreguliert und vor allem welche Gene für die klinische Symptomatik des RTT verantwortlich sind, ist noch unklar und bedarf weiterer Forschung. Ebenso ist noch unge- klärt, warum die Symptomatik des RTT überwiegend auf das ZNS be- schränkt bleibt, obwohl MeCP2 ubi- quitär in allen Körperzellen vorhanden ist.

Mutationen im MeCP2-Gen

Einige Mutationen wurden von verschiedenen Arbeitsgruppen im MeCP2-Gen beschrieben. Es sind Punktmutatio- nen (Austausche einzelner Nukleoti- de) und Deletionen beziehungsweise

Insertionen mehrerer Nukleotide ge- funden worden. Diese Mutationen führen entweder zum Austausch einer einzelnen Aminosäure (Missense-Mu- tationen) oder durch ein Stoppkodon (Nonsense-Mutation) zu einer vor- zeitigen Beendigung der Translation und dadurch zu einem verkürzten Pro- tein.

Im Rahmen der molekulargeneti- schen Diagnostik haben die Autoren eine Mutation identifiziert, die vermutlich zum falschen Spleißen eines Introns im Verlauf der mRNA-Prozes-

sierung führt. Nicht bei allen Mäd- chen, bei denen klinisch die Diagnose eines Rett-Syndroms gestellt wurde, ließ sich eine Mutation im MeCP2- Gen identifizieren. Dies kann darauf beruhen, dass im Rahmen der moleku- largenetischen Diagnostik in erster Li- nie die proteinkodierende Sequenz des MeCP2-Gens untersucht wird und daher Mutationen, die sich in regula- torischen Bereichen des Gens befinden, nicht erfasst werden. Anderer- seits könnte es sich beim klinisch defi- nierten RTT auch um ein heterogenes

Krankheitsbild handeln, das auch durch Mutationen in anderen Genen beziehungsweise bisher noch unbe- kannten Umweltfaktoren hervorgeru- fen wird.

Molekulargenetische Diagnostik

Durch die gezielte Suche nach Muta- tionen im MeCP2-Gen bei Mädchen mit klinischem Verdacht auf Rett-Syn- drom kann in einer Vielzahl von Fäl-

len die Diagnose in einem frühen Er- krankungsstadium gesichert werden.

Nicht jede Abweichung der DNA-Se- quenz ist jedoch gleichbedeutend mit einer krankheitsverursachenden Mu- tation. So fanden wir bei einem Mäd- chen, bei dem der klinische Verdacht eines RTT bestand, eine Abweichung der DNA-Sequenz, die einen Ami- nosäureaustausch bewirkt.

Die gleiche Abweichung fand sich auch beim Vater sowie bei mehreren gesunden Personen wieder, sodass es sich bei dieser Abweichung um einen M E D I Z I N

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Grafik 1

Partielle DNA-Sequenz des MeCP2-Gens von zwei Mädchen mit der klinischen Diagnose eines Rett- Syndroms. In beiden Fällen konnten Mutationen (ßß) definiert und die klinische Diagnose bestätigt werden. Die molekulargenetische Untersuchung der Eltern ergab, dass die Mutation bei diesen nicht vorhanden war. Bei Nonsense-Mutationen erfolgt aufgrund einer Punktmutation ein vorzeitiges Stoppsignal. Hierdurch wird der Leserahmen unterbrochen und es entsteht ein verkürztes Protein.

Bei Missense-Mutationen wird durch Punktmutation eine andere Aminosäure eingebaut.

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für die Erkrankung irrelevanten Poly- morphismus handelt.

Der sich aus einer frühzeitigen Dia- gnostik ergebenden Möglichkeit eines besseren Verständnisses und der da- mit eventuell verbundenen besseren Verarbeitung des Krankheitsbilds durch die Eltern steht aber die schlechte Prognose einer progredien- ten Erkrankung gegenüber, für die es derzeit noch keine kausale Therapie gibt. Deshalb muss vor einer moleku- largenetischen Diagnostik eine aus- führliche Beratung der Eltern durch den behandelnden Kinder-

arzt oder gegebenenfalls durch einen Humangeneti- ker erfolgen.

Unterschiedliche Ausprägung des Rett- Syndroms

Bisher war unklar, ob bei Mädchen, die nur von einem Teil der Krankheitszeichen beziehungsweise von abge- schwächten Symptomen betroffen sind, eine milde Ver- laufsform des RTT oder ein anderes Erkrankungsbild vorliegt. Bei einigen dieser Fälle wies die molekulargenetische Untersuchung eine Mutation im MeCP2-Gen nach (5). Warum es zu dieser unterschiedlichen Ausprä- gung der Symptome kommt, ist noch nicht geklärt. Mögli-

cherweise spielt die Art der Mutation eine Rolle. So könnte sich eine Non- sense-Mutation, bei der kein funkti- onsfähiges MeCP2-Protein mehr ge- bildet wird, schwerwiegender auf den Phänotyp auswirken als eine Missense- Mutation, bei der das MECP2-Protein noch Restaktivität besitzt.

Ein gewisser Einfluss auf die Sym- ptomatik wird auch der X-Chro- mosom-Inaktivierung zugeschrieben.

Wird zum Beispiel während der Embryogenese in den Vorläuferzellen des Zentralnervensystems häufiger das X-Chromosom mit dem mutierten MeCP2-Gen inaktiviert, könnte dies einen milderen Phänotyp zur Folge haben. Im umgekehrten Fall könnte

sich eine schwerwiegende Symptoma- tik einstellen. Eine Prognose des Ver- laufs ist für den Einzelfall nur in wei- ten Grenzen möglich.

Vererbung

Die Zahl der familiären Fälle des RTT liegt unter einem Prozent. In den mei- sten Fällen handelt es sich bei den ge- netischen Veränderungen um Neu- mutationen, die nicht bei den Eltern nachweisbar sind, sodass es für weitere

Kinder dieser Eltern praktisch kein er- höhtes Wiederholungsrisiko gibt. Die beobachteten Ausnahmen von dieser Regel lassen sich durch die folgenden Mechanismen erklären.

❃Keimbahnmosaike: Eine Muta- tion im MeCP2-Gen kann bei einem Elternteil während der Embryogenese in einer Vorläuferzelle der Keimzellen stattgefunden haben. Diese Mutation hat bei dem betroffenen Elternteil keine phänotypischen Auswirkungen, in den Gonaden findet sich jedoch ein Mosaik von Zellen mit beziehungsweise ohne Mutation im MeCP2-Gen.

Diese Möglichkeit lässt sich bei Eltern eines Mädchens mit RTT durch molekulargenetische Routineuntersuchun-

gen nicht ausschließen. Sollte bei diesen Eltern ein weiterer Kinderwunsch bestehen, sollte ihnen nach eingehen- der humangenetischer Beratung und gesicherter Mutation beim betroffenen Kind eine pränatale Diagnostik angeboten werden.

❃X-Chromsom-Inaktivierung: durch eine quantitativ unterschiedliche In- aktivierung der mütterlichen und vä- terlichen X-Chromosomen können bei einer Frau die Symptome des RTT so abgemildert vorliegen, dass die Diagnose nicht gestellt wird. In die- sem Fall besteht für Töchter dieser Frau ein Risiko von 50 Prozent von einem RTT betroffen zu sein. Durch die molekulargenetische Untersuchung der Mutter eines Mädchens mit RTT lässt sich diese Möglichkeit ausschlie- ßen.

Sind auch Jungen betroffen?

In jüngster Zeit wurden Mutationen im MeCP2-Gen bei Jungen nachgewiesen (7, 8, 13). Das klinische Bild reichte von schwerer Enzephalopathie bis zu unbestimmter mentaler Retar- dierung, ohne dass die klassischen klinischen Kriterien des RTT erfüllt sind.

Mutationen im MeCP2-Gen sind dem- nach auch bei Jungen nicht letal und spielen anscheinend auch eine Rolle in der Pathogenese anderer Entwick- lungsstörungen des ZNS. Weitere sy- stematische Untersuchungen an er- weiterten Patientenkollektiven werden diese Frage in naher Zukunft be- antworten.

Ausblick

Die Identifizierung des mutierten MeCP2-Gens als Ursache des RTT stellt einen Meilenstein in der Auf- klärung der Pathogenese der Erkran- kung dar. Weitere Forschungsarbeit ist notwendig, um die Gene auszuma- chen, deren Fehlregulation den Phä- notyp bestimmen. Aus der Kenntnis dieser fehlregulierten Gene und der daraus folgenden Störung in der Ent- wicklung und Funktion von Nerven- zellen, wäre die Entwicklung neuarti- ger Therapiekonzepte denkbar. Da M E D I Z I N

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Grafik 2

Während der Embryogenese weiblicher Individuen wird nach dem Zufallsprinzip eines der beiden X-Chromosomen inaktiviert (durch einen schwarzen Punkt gekennzeichnet).

In einigen Zellen bleibt das X-Chromosom ohne Mutation des MeCP2-Gens aktiv (blaue Farbe) in anderen Zellen bleibt das X-Chromosom mit der Mutation (mit x gekennzeichnet) aktiv (gelbe Zellen). Das adulte Gewebe stellt folglich ein Mosaik bezüglich des inaktivierten X-Chromosoms dar.

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sich die Mädchen zunächst unauffällig entwickeln, gibt es vielleicht eine Chan- ce, dass eine rechtzeitig einsetzende Therapie die anschließende Regression positiv beeinflussen kann.

❚Zitierweise dieses Beitrags:

Dt Ärztebl 2001; 98: A 1395–1398 [Heft 21]

Literatur

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Anschrift für die Verfasser:

Dr. med. Wolfram Klein

Abteilung für Molekulare Humangenetik Ruhr-Universität Bochum

44780 Bochum

E-Mail: wolfram.klein@ruhr-uni-bochum.de

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Etwa 50 Millionen Amerikaner haben in den letzten 20 Jahren zur Prävention kardiovaskulärer Erkrankungen Acetyl- salicylsäure eingenommen.

Die Autoren führten eine Metaana- lyse von 26 randomisierten kontrollier- ten Studien an insgesamt fast 66 000 Pa- tienten durch, um das Risiko einer gastrointestinalen Blutung bei verschiedenen Dosierungen und Galenik zu un- tersuchen.

Eine Blutung trat bei 2,47 Prozent der Patienten im Vergleich zu 1,42 Pro- zent unter Placebo auf. Bei Dosen unter 163 mg pro Tag betrug das Blutungsrisi- ko 2,3 Prozent, unter Placebo 1,45 Pro- zent. Ein Zusammenhang mit der ein- genommenen Dosis ließ sich ebenso wenig herstellen wie mit der Galenik:

Acetylsalicylsäure-Tabletten mit verzö- gerter Freisetzung wiesen noch immer ein um den Faktor 1,93 erhöhtes Blu- tungsrisiko auf. Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass eine Langzeitein- nahme von ASS zu einer signifikanten Zunahme von gastrointestinalen Blu- tungen führt und dass es keine Hinwei- se darauf gibt, dass eine Dosisreduktion oder spezielle dünndarmlösliche Gale- niken das Blutungsrisiko zu senken ver-

mögen. w

Derry S, Loke YK: Risk of gastrointestinal haemorrhage with long term use of aspirin: meta-analysis. Br Med J 2000; 321: 1183–1187.

Sheena Derry, Department of Clinical Pharmacology, University of Oxford, Radcliffe Infirmary, Oxford OX2 6HE, Großbritannien.

Blutungsrisiko unter Acetylsalicylsäure

Referiert

Die Grundidee des britischen National Health Service ist es, dass alle Einwohner des Königreichs gleichen Zugang zu sei- nen Diensten und Angeboten haben. Die Autoren fanden jedoch, dass es zwischen Patienten, die frühzeitig mit Glaukom- symptomen in drei verschiedenen Au- genkliniken erschienen, und solchen, die erstmals in einem fortgeschrittenen Sta- dium kamen, Unterschiede in verschiedenen sozialen Klassifikationen zu finden waren. Ob frühzeitig oder spät, wurde nach einer größeren Zahl klinischer Kriterien beurteilt; von jeder Gruppe wurden 110 Patienten auf soziale Krite- rien exploriert. Die größte Rolle spiel- te die Zugehörigkeit zu Berufsklassen:

Im mittleren Bereich – Facharbeiter und -angestellte – war die Differenz zwischen den beiden Gruppen mit 56 zu 42 gerin- ger als bei angelernten oder ungelernten Arbeitern: 22 zu 48. Ähnliche Differen- zen gab es bei der Ausbildung: Von frühen Schulabgängern (jünger als 14 Jahre) kamen nur vier in einem frühen Krankheitsstadium; bei denen, die über das 18. Lebensjahr hinaus in Ausbildung gewesen waren, waren es 20 zu 4. Besitz oder Verfügbarkeit eines Autos ist in Großbritannien noch immer ein soziales Kriterium: 73 Autofahrer kamen früh- zeitig, 48 spät; bei den Nichtautofahrern

waren 37 Frühpatienten, 62 hingegen kamen im fortgeschrittenen Stadium. Auch Mieter von Sozialwohnungen sprachen fast doppelt so häufig wie Hausbesitzer oder Privatmieter erst im fortgeschrittenen Erkrankungsstadium in der Au- genklinik vor. Der Zugang zu einer solchen Klinik setzt eine Überweisung durch den Hausarzt voraus, die dieser al- lerdings meist erst nach einem Sehtest beim Optiker ausstellt. Einen direkten Zugang zum Augenarzt gibt es nicht.

Den Autoren fiel auf, dass unter den 220 Patienten nur 33 aus den obersten beiden Gruppen der Berufsskala (Freiberufler und Managerebene) stammten, von denen nur einer Spätpatient war. Es gibt al- lerdings keine Möglichkeit, zu ergrün- den, wieweit es in dieser „Klasse“ üblich ist, aus dem Health Service in die private Versorgung auszuweichen. Andererseits bleibt auch noch offen, ob und wieweit sozialer „Stress“ die Aggressivität der Glaukomerkrankung fördert. bt

Fraser S, Bunce C, Wormald R, Brunner E: Deprivation and late presentation of glaucoma: case-control study.

Br Med J 2001; 322: 639–643.

Richard Wormald, Glaxo Department of Ophthalmic Epidemiology, Institute of Ophthalmology, University College London, London ECIV 2PD, Großbritannien r.wormald@ucl.ac.uk

Glaukomfrüherkennung – auch ein soziales Problem

Referiert