Boli genetice X-lincate dominante

Dupa vacanta, sigur va intrebati, de ce am insistat sa veniti

Pentru ca se apropie sesiunea!

Si pentru ca trebuie sa fiti pregatiti!

 Brusc, o fetita in varsta de aproape 2 ani nu mai vorbeste si nu mai merge.  Curand ea nu-si mai poate folosi mainile.  Mai tarziu, nu mai poate respira foarte bine, tremura in crize (adica are convulsii) si poate chiar muri.

 Este dificil de inteles, cum asa ceva se poate intampla unui copil aparent normal, dar acestea au loc in cazul sindromului Rett (RTT)

.

SINDROMUL RETT

 Boala a sistemului nervos  In cadrul sindromului are loc o regresie a dezvoltarii, in special a expresivitatii limbajului si a folosirii mainilor  Produsii de conceptie de sex masculin nu sunt viabili (avort, fat nascut mort), gena transmisa X-lincat dominant fiind deci letala.

 Incidenta este de 1 la 10 000 de fetite nou-nascute. (Weng SM, Bailey ME, Cobb SR, 2011)  Prevalenta este crescuta in familii din Norvegia, Suedia si Nordul Italiei.

MECP2 si mutatiile sale

MECP2

(methyl-CpG-binding protein 2) este gena implicata in aparitia sd. Rett Cele mai importante izoforme, MeCP2A (486 aminoacizi) si MeCP2B(498 aminoacizi) sunt produse prin splicing alternativ: MeCP2B nu contine informatia din exonul 2 Izo formele

Situsurile (insulele) CpG

  Regiuni ale ADN-ului bogate in citozina si guanina.

"CpG “ este prescurtarea de la "—C—fosfat—G—", indicand linearitatea celor doua baze azotate pe aceeasi catena (“p” de la phosphate,engl.)  Metilarea citozinei in dinucleotidele CpG (din regiunea promotor) inhiba activitatea genei, mecanism inclus in fenomenele de reglare epigenetica, numit si

amprentare genomica

 70% to 80% din totalul de citozine din insulele CpG sunt metilate  Denumirea genei ME C P sugereaza exact me tilarea c itozinei NB! Gena este MECP, iar produsul activitatii ei, proteina este MeCP

Proteina MeCP2 este importanta in dezvoltarea normala a functiilor cerebrale Ea intervine in realizarea legaturilor sinaptice.

Proteina are o zona MBD si una TRD!

Care este functia normala a proteinei MeCP2?

     Functia MeCp2 nu este complet descifrata. Proteina regleaza exprimarea unor gene prin modificarea conformatiei cromatinei. Aceste gene sunt cerebrala.

implicate in fiziologia Desi prezenta in tot organismul, proteina MeCP2 este importanta pentru neuronii “maturi”, intervenind in pastrarea conexiunilor ( sinapse ) dintre acestia.

MeCP2 pare sa intervina in procesarea ARNm, respectiv in matisarea alternativa (splicing); la nivel cerebral matisarea alternativa este un moment crucial pentru o comunicare normala intre neuroni.

MeCP2 inhiba activitatea (transcriptia) altor gene

Deci, MeCP2 este un represor transcriptional Proteinele cu un fragment (“domeniu”) ce se leaga de insulele CpG metilate intra in categoria “proteine MBD” ( m ethyl b inding p roteins) si majoritatea sunt implicate in controlul transcriptiei . La vertebrate s-au descris, 5 proteine ca fiind membre ale familiei MBD: MBD1, MBD2, MBD3, MBD4 and MECP2 MeCP2 pare sa fie importanta si in dependenta de cocaina, desi mecanismul nu este inca elucidat. Im, H., Hollander, J., Bali, P., & Kenny, P. (2010). MeCP2 controls BDNF expression and cocaine intake through homeostatic interactions with microRNA-212

Nature Neuroscience

In sindromul Rett proteina MeCP2 nu este functionala la nivel cerebral .

 Deci, metilarea dinucleotidelor CpG in ADN-ul genomic este un mecanism epigenetic fundamental de control al exprimarii genice la vertebrate  Proteina MeCP2 se leaga de

citozinele metilate simetric din oligonucleotide CpG singulare

 Unii autori considera ca in sistemul nervos periferic functia proteinei MeCP2 anormale poate fi preluata de alta proteina de tip

MBD.

http://www.molgen.mpg.de/~dna_microarrays/rett.html

MeCP2 (in dreapta); Zonele cu afinitate mare pentru metil citozina sunt colorate in rosu In galben gruparile simetrice metil de la nivelul CpG intr-o molecula de ADN de tip B (in stanga).

Reprezentare sugerata de Koradi

et al

., 1996. Situsul de legare este pozitionat in incizura mare (se stie ca, la nivelul incizurii mici se fixeaza histonele si in incizura mare se fixeaza molecule proteice reglatoare) a ADN-ului tip B. Bucla L1 (si alte parti) se dispune aproape de scheletul glucidofosforic. Lanturile laterale de Tyr34 si Asp32 pot veni in contact cu metil-CpG

SINDROMUL RETT= PRIMA BOALA EPIGENETICA IDENTIFICATA

 Gena MECP2 este localizata Xq28 si codifica MeCP2  Gena contine 4 exoni, care sunt matisati alternativ in cele 2 izoforme ale proteinei  Deletia aminoacizilor 157 –162 din MeCP2, ce se gasesc la nivelul buclei (

loop

in imaginea anterioara) din structura proteica, conduce la pierderea capacitatii de legare a proteinei la nivelul citozinelor metilate din insulele CpG (Nan

et al

., 1993)

Sd. Rett

  Peste 300 mutatii (heterogenitate alelica) au fost identificate in sindromul Rett La nivelul MECP2 acestea pot fi:  

Nonsens Cu sens gresit

(engl. missense) 

Frame-shift

(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11738860) determinate    Mai ales de frecvent intalnita tranzitie C  T Dar si prin deletii si insertii Caracteristice sunt si deletiile multiexonice (http://jmg.bmj.com/content/38/4/217.full) http://www.sfn.org/index.aspx?pagename=brainbriefings_rett_syndrome

Chiar daca nu v-ati plictisit ….urmatoarele cateva imagini si explicatiile adiacente sunt doar pentru cei care doresc sa stie mai mult despre mecanismele genetice implicate in aparitia sindromului

Informatii suplimentare (5 slide-uri)

 Proteina MeCP2 are o zona TRD ( t ranscriptional r epression d omain) ; TRD leaga corepresorul Sin3A, dezacetilaze histonice HDAC si alte proteine, astfel luand nastere complexul de represie.  MeCP2 actioneaza concertat cu celelalte structuri   Cand lizina histonelor H3 si H4 pierde gruparile acil (dezacetilare) structura cromatinei se schimba (cromatina devine”silentioasa” sau mai exact “muta”) si ADNul devine inaccesibil complexului proteic transcriptional. Histonele prezinta niste “codite”, care atunci cand sunt atasate gruparilor acetil (CH 3 OH) se relaxeaza pentru a decompacta sau deschide structura cromatinei. Cand gruparile acetil lipsesc, cromatina dezacetilata se condenseaza, compacteaza.  Pastrarea ereditara a represiei depinde de modul in care insulele CpG isi pastreaza sau nu metilarea in timpul replicarii ADNului (metilaza actioneaza asupra ADNului hemimetlat)

Exprimarea in fenotip a unei gene este influentata de promotori , care deseori includ insule CpG . Cand MeCP2 se leaga la promoter, proteinele asociate previn expresia genica.

http://www.lbl.gov/Science-Articles/Archive/LSD-Rett-syndrome.html

Pentru anumite gene, numite

gene amprentate

, exprimarea fenotipica depinde de originea (materna sau paterna a) alelei, cele 2 forme avand deseori in astfel de cazuri insule CpG diferit metilate la nivelul promotorilor sau in apropierea acestora. De ex. gena

DLX5,

care codifica la om o proteina importanta in sinteza unui neurotransmitator, acidul gama-aminobutiric (GABA): normal doar alela materna se exprima, DLX5 paterna fiind amprentata.

MECP2

anormala (cu mutatii) poate produce sindromul Rett prin modificarea amprentarii: DLX5 paterna se va exprima in fenotip , alaturi de gena materna (la fetite). Fenomenul se numeste

“pierderea amprentarii”

genomice.

Terumi Kohwi-Shigematsu a descoperit o regiune dezacetilata de cromatina in vecinatatea genelor

DLX5

/

DLX6

, regiune ce coincidea cu situsul major de legare a proteinei MeCP2 Cand MeCP2 lipseste sau nu este in totalitate functionala, ea nu mai reprima alela amprentata, iar gena se va exprima fenotipic in doza dubla.

Absenta represiei alelelor amprentate este considerata a fi la originea unei serii intregi de tulburari neurologice.

Kohwi-Shigematsu si echipa sa de la Berkeley Lab au evidentiat o expresie crescuta a proteinei

Dlx5 in

limfoblastele multor pacienti cu sindromul Rett.

Cele 2 gene DLX ( d istal l ess homeobox) se gasesc lincate intr-o configuratie convergent inversata, respectiv “coada-la-coada”, la nivel 7q22 (OMIM 600028) In apropierea genelor

DLX5

si

DLX6

la soareci, MeCP2 actioneaza in vederea realizarii unei bucle de cromatina metilata regland (inhiband) astfel expresia genica. La soarecii

knockout,

ce nu pot sintetiza MeCP2, aceasta regiune a cromatinei este acetilata si activa, iar ca urmare o alta dispunere spatiala bucleiforma apropie segmente cromatiniene situate de fapt, la distanta in secventa nucleotidica. O consecinta a acestei noi dispozitii este cresterea nivelului de exprimare fenotipica a genei

DLX5.

Continuare tot suplimentar

    Absenta totala sau partiala a unei MeCP2 functionale permite o exprimare transcriptionala crescuta a genei

DLX5,

datorita pierderii buclei de cromatina inactiva si activarea suplimentara a cromatinei invecinate.

Acest dramatic rearanjament in vecinatatea genelor

DLX5/6

poate insa implica si alte modificari ale expresiei genice.

Totodata, rearanjamente similare, cu efecte la fel de importante, pot fi identificate la cele peste 50 de gene care sunt tinte ale MeCP2 la nivel cerebral si care sunt studiate si astazi de catre Kohwi-Shigematsu si colegi. "Loss of silent chromatin looping and impaired imprinting of

DLX5

in Rett syndrome," by Shin-ichi Horike, Shutao Cai, Masaru Miyano, Jan Fang Chen, and Terumi Kohwi-Shigematsu, appears in the January issue of

Nature Genetics

ACUM IARASI DATE IMPORTANTE IN CONTINUARE

Sindromul Rett (RTT)

   In functie de tipul mutatiei boala se prezinta in forma severa, intermediara sau usoara.

Severitatea fenotipului RTT este determinata insa si de modul in care are loc inactivarea cromozomului X si formarea cromatinei sexuale:   X anormal predominant inactiv  RTT forma usoara, femeile avand doar o minora dificultate (nespecifica) in a invata ; in aceste cazuri dg. s-a pus de obicei pe inrudirea cu persoane avand RTT X fara mutatie in majoritatea celulelor inactiv si deci X cu mutatia activ  forme severe de RTT, la care perioada de dezvoltare normala din primii ani poate sa lipseasca RTT se caracterizeaza prin heterogenitate fenotipica

Simptomatologia sd. Rett

 Copiii se dezvolta normal in primele 6 – 18 luni.  Simptomele variaza de la usoare la severe si pot include:  Apraxie ( = tulburare neurologica, nu poate efectua miscari fine si grosiere)  Stereotipii in miscarea mainii (ca si cand s-ar spala sau sterge la gura). Aceste miscari repetitive sunt fara o tinta precisa (nu poate lua cana de pe masa, ci duce mana mereu la gura)  Maini si picioare balante (atarna imobile) – frecvent primul semn  Scolioza  Mers particular: pe varfuri sau tremurat sau teapan sau nesigur  Uneori retard psiho-motor

Stereotipii in sindromul Rett http://drugster.info/ail/pathography/2505 / http://medicineandcomputers.wordpress.com/

Simptomatologia sd. Rett

 Scaderea capacitatii de a invata  Probleme grave in dezvoltarea vorbirii  Aspecte tipice autismului (contact vizual absent sau redus; comunicare dificila)  Lipsa aptitudinilor sociale sau socializare limitata  Convulsii  EEG modificat  Ritm somn-veghe tulburat  Tulburari digestive (de la reflux gastroesofagian la constipatie)  Tulburari circulatorii (maini si picioare reci si albastrui)  Respiratie dificila

Fazele bolii

 Faza de debut precoce – dezvoltarea copilului se opreste Faza rapid distructiva – copilul isi pierde din capacitatea de a vorbi si efectua miscari ale mainii, regreseaza rapid Faza de platou – Modificarile tind sa se opreasca si simptomele par sa se stabilizeze. Persoanele bolnave se gasesc de obicei in aceasta faza, care este indelungata Faza de deteriorare motorie tarzie – persoana bolnava poate pierde tonusul muscular sau chiar mobilitatea (Read more: Rett Syndrome – Causes – Symptoms – Signs – Diagnosis - Treatment | Medindia http://www.medindia.net/patients/patientinfo/rett syndrome.htm#ixzz1i2hat9Vv)

TRANSMITEREA CARACTERELOR X- LINCAT DOMINANTE

 

1.) X 0 X x XY



X 0 X; XX; X 0 Y; XY

B N B 50% fete N 50% fete B 50% baieti N 50% baieti  

2.) X 0 X 0 x XY



X 0 X ; X 0 Y

B N B 100% fete B 100% baieti 

DACA MAMA ARE BOALA (heterozigot/homozigot) ATAT FII CAT SI FIICELE POT FI sau VOR FI BOLNAVI

TRANSMITEREA CARACTERELOR X- LINCAT DOMINANTE



3.) XX x X 0 Y

 N

X 0 X ; XY

B B 100% fete N 100% baieti

DACA TATAL ARE BOALA X-LINCATA DOMINANTA, TOATE FETELE SALE VOR FI BOLNAVE



4.) X 0 X x X 0 Y



X 0 X 0 ; X 0 X ; XY ; X 0 Y

deci 100% fetele si 50% baietii B B B B B N B 

5.) X 0 X 0 x X 0 Y



X 0 X 0 X 0 Y

deci 100% bolnavi 

CAND AMBII PARNTI SUNT BOLNAVI, TOTI COPIII LOR VOR FI BOLNAVI

Heterogenitatea fenotipica = expresivitatea variabila



Evolutia si prognosticul variaza foarte mult (

www.rettsyndrome.org)    Uneori boala evolueaza lent pana la adolescenta, cand simptomele par sa dispara; de ex. convulsiile sau tulburarile respiratorii.

Regresia dezvoltarii este variabila: de obicei copilul sta in sezut, dar nu merge in patru labe; copiii care incearca sa mearga in patru labe, se tarasc de fapt, pe burtica fara a folosi mainile.

In mod similar: unii copii merg singuri, pe cand altii se deplaseaza tarziu si greu, iar un alt grup de copii nu invata sa mearga sau nu merg pana tarziu in copilarie sau chiar pana la varsta de inceput a adolescentei. De asemenea, printre copiii care invata sa mearga in primul an de viata (normal), unii dintre ei isi pastreaza aceasta capacitate toata viata, pe cand altii o pierd.

 Fetele cu sd. RTT pot ajunge la varsta adulta, dar trebuie ajutate in activitatile lor zilnice

Diagnostic clinic = simptomatic Diagnostic paraclinic si de laborator: In a opta editie

THE METABOLIC AND MOLECULAR BASES OF INHERITED DISEASE, Scriver et al afirma ca nici o analiza de laborator nu s-a dovedit suficient de utila diagnosticului.

 

EEG (electroencefalograma) se modifica dupa varsta de 2 ani.

CT (tomografia computerizata) si RMN (rezonanta magnetica nucleara) arata atrofia corticala ( http://books.mcgraw-hill.com/getommbid.php?isbn=0071459960&template=ommbid&c=255 )



Dar dg. cert este dat de analiza moleculara si evidentierea unei mutatii a genei MECP2



Sfat genetic

Tratamentul sd. Rett



Al simptomatologiei in functie de gravitate



Bolnavul trebuie asistat, ajutat (hranit, facuta toaleta zilnica)



Boala nu poate fi vindecata

suplimentar

            Tratamentul poate include : Folosirea pampersilor Tratarea constipatiei (dieta bogata in fibre) Fizioterapie pt a preveni contractura mainilor Gimnastica medicala pentru scolioza Dieta hipercalorica. Cresterea in greutate poate contribui la o imbunatatire psihomotorie, daca copilul initial nu se alimenta corespunzator. Aspirarea secretiilor sau alimentelor. Gavaj (tub naso-gastric).

Carbamazepina pentru tratarea convulsiilor Bromocriptina Acid folic, betaina, L-carnitina, care pot contribui la imbunatatirea aptitudinilor verbale si a atentiei, cresterea masei musculare si energiei cu ameliorarea calitatii vietii, inlaturarea constipatiei si somnolentei diurne Melatonina pentru reglarea ritmului somn-veghe L-dopa pentru a inlatura rigiditatea in fazele avansate ale bolii

Terapia cu celule stem de sine statatoare sau impreuna cu terapia genica sunt tratamente de viitor

   Lioy et al. (2011) au aratat, ca la soarecii cu deficit global de Mecp2

reexpresia

genei MECP2

preferential in astrocite

a imbunatatit semnificativ locomotia si nivelul de anxietate, a vindecat anomaliile respiratorii si a prelungit viata comparativ cu soarecii knockout. Mai mult decat atat, restaurarea genei MECP2 in astrocitele mutante a condus la un efect pozitiv

in vivo

asupra neuronilor mutanti, restaurand morfologia dendritica normala si crescand valorile transportorului pentru glutamat (VGLUT1). Autorii au concluzionat, ca studiul lor a aratat faptul ca, celulele gliale asemenea neuronilor sunt componente integrale ale neuropatiei din sd. RTT si ca si celulele gliale trebuie alese ca tinte in strategiile de tratament curativ sau simptomatic

Pentru ca faptele bune trebuie platite Recompensez rabdarea si atentia voastra si ma opresc la o singura boala transmisa X-lincat dominant!