Boala Gaucher – mutații GBA

Informaţii generale

Boala Gaucher este o boala monogenica, descrisa pentru prima data de medicul francez Philippe Gaucher, in 1882. Se transmite autozomal recesiv si este cauzata de mutatii la nivelul unei gene situate pe cromozomul 1, ce codifica enzima glucocerebrozidaza (β–glucozidaza acida, glicozilceramidaza). Enzima localizata la nivelul lizozomilor are rolul de a descompune glicozilceramidele in glucoza si ceramide. Deficitul enzimatic conduce la acumularea substratului metabolic nedegradat in lizozomii celulelor sistemului reticulo-endotelial (macrofage). Aceste celule de dimensiuni mari, cu nucleu excentric, care prezinta in citoplasma depozite de glicozilceramida, au fost denumite celule Gaucher si sunt markerul bolii. Deoarece celulele sistemului monocito-macrofagic sunt raspandite in tot organismul, deficitul de β–glucozidaza acida va avea consecinte multiple, dand bolii un caracter multiorganic (celulele Küpfer din ficat si macrofagele splenice determina hepatosplenomegalie, osteoclastele cauzeaza osteoporoza, osteoliza si necroza avasculara, macrofagele din maduva hematopoietica duc la aparitia pancitopeniei, macrofagele alveolare induc afectare pulmonara. Deci boala Gaucher este o afectiune lizozomala ce se caracterizeaza prin acumulare de glicozilceramide (substante de natura lipidica) in special in ficat, splina si maduva osoasa, dar depozitele pot fi gasite de asemenea in sistemul limfatic, piele, plamani, ochi, rinichi, inima si in sistemul nervos central. Aceasta afectiune face parte din categoria tezaurismozelor sau bolilor de “depozitare”, fiind cea mai frecventa dintre acestea^1;2;4.

BG are caracter panetnic, statisticile existente mentionand o prevelenta de 1/50000 – 1/200000 locuitori, exceptie facand evreii Ashkenazi, la care BG are o incidenta raportata de 1/500 – 1/1000 nou-nascuti, fiind considerata cea mai frecventa boala genetica. Incidenta bolii in Romania este de 1/100000 in populatia generala.

Gena care codifica sinteza β–glucozidazei acide (GBA) este localizata pe bratul lung al cromozomului 1 (1q.21), unde exista o gena activa formata din 11 exoni si o pseudogena. Pana in prezent la nivelul genei s-au descris peste 200 mutatii: mutatii punctiforme, insertii, deletii sau alele complexe si recombinante (cu pseudogena). Cele mai frecvente mutatii observate sunt: doua mutatii punctiforme (N370S; L444P) si o mutatie jonctionala (84 GG)^2;4.

Glucocerebrozidaza este o glicoproteina lizozomala asociata membranei, responsabila pentru hidroliza glicozilceramidelor in glucoza si ceramide. Este alcatuita din 497 aminoacizi, cu patru lanturi oligozaharidice cuplate la reziduurile de asparagina specifice. Conformatia tridimensionala a proteinei este stabilizata prin formarea a trei punti disulfurice. Activitatea enzimatica este stimulata de interactiunea cu fosfatidilserinele si saposinul C. Analiza structurala a enzimei indica faptul ca reziduurile de glutamina 235 si 340 joaca un rol cheie in activarea glicozilceramidazei. Proteina este sintetizata initial sub forma inactiva fiind alcatuita din 536 aminoacizi, ce include o secventa semnal de 39 AA, care este clivata mai tarziu, dupa ce peptidul este directionat spre reticulul endoplasmatic. Mutatiile genei care codifica glucocerebrozidaza determina aparitia unei proteine trunchiate, modificata conformational, cu activitate enzimatica alterata².

Mutatiile BGA au fost numerotate pe baza succesiunii nucleotidelor care codifica glicozilceramidaza matura, in care secventa de nucleotide (GCC), care codifica alanina a fost considerata numarul 1. Aceasta conventie este utilizata si in momentul de fata, desi nu este conforma cu standardele actuale de nomenclatura.

Patru mutatii (variantele N370S, 84GG, IVS2+1G>A si L444P) sunt responsabile pentru aproximativ 90% dintre alelele cauzatoare de boala in populatia evreilor Ashkenazi (tabelul 1). Frecventele genotipurilor asociate cu alela N370S sunt enumerate in tabelul 2².

Tabel 1 Testarea genetica moleculara folosita in boala Gaucher:

* procentul persoanelor cu mutatii GBA: N370S, L444P, 84GG, IVS2+1G>A

Tabel 2

Frecventa alelei N370S este mai mare printre iberici (portughezi: 63%; spanioli: 46%) decat printre alte populatii de origine non-evreiasca din Europa de Vest, Centrala si de Est. Pe de alta parte, N370S si alelele 84GG nu au fost identificate la japonezii si chinezii cu boala Gaucher. Aparitia anumitor alele la japonezi, de exemplu, L444P (frecventa alelei 41%) si F213I (14%) si chinezi L444P (54%) si RecNci (25%) ar putea explica incidenta mai mare a formei neurologice a bolii in aceste populatii.

La populatiile de origine non-evreiasca, variantele N370S, 84GG, IVS2+1G>A si L444P sunt responsabile de aproximativ 50%-60% dintre alelele cauzatoare de boala. Indivizii de origine non-evreiasca tind sa fie heterozigoti compusi, prezentand o mutatie de tip comun si o mutatie de tip rar, sau pot prezenta doar o mutatie unica.

In Romania, conform Centrului de Diagnostic al Bolilor Lizozomale Cluj, urmatoarele genotipuri sunt frecvente:  N370S/N370S; L444P/L444P; N370/recNcil; N370S/? si L444P/?.

Deletia 55-bp (exonul 9) se suprapune cu mutatia N370S. Astfel, indivizii care sunt heterozigoti compusi, prezentand asocierea N370S si deletia 55-bp, pot apare drept homozigoti pentru mutatia N370S. In practica, acesti indivizi sunt recunoscuti atunci cand parintii sunt testati simultan si alela N370S este confirmata doar la unul dintre parinti (cu exceptia cazurilor de paternitate alternativa)².

Boala se exprima in stare de homozigot sau heterozigot compus, ceea ce inseamna ca un pacient are pe cei 2 cromozomi ai perechii 1 aceeasi mutatie in primul caz (de exemplu, N370S/N370S), sau doua mutatii diferite in cel de al doilea caz (de exemplu, N370S/L444P)².

Boala Gaucher cuprinde o simptomatologie bogata pornind de la forme asimptomatice si ajungand pana la tulburari perinatale cu posibila evolutie letala. Severitatea variaza in limite largi, unii pacienti putand prezenta aproape toate complicatii bolii in copilarie, in timp ce altii raman asimptomatici pana in al optulea deceniu al vietii¹.

Tabloul clinic permite diferentierea bolii Gaucher in 3 fenotipuri (tipuri) majore (1, 2 si 3) si 2 subtipuri (perinatal letal si cardiovascular):

–tipul 1 (descris in 1882 de catre Gaucher) – cronic nonneuronopatic – cel mai comun (92%), caracterizat prin prezenta semnelor clinice sau radiologice de boala osoasa (osteopenie, focare litice sau leziuni sclerotice si osteonecroza), hepatosplenomegalie, anemie si trombocitopenie, afectare pulmonara si absenta simptomatologiei de la nivelul sistemului nervos central;

–tipul 2 (descris in 1921 de catre Kraus si Rusca) – acut neuronopatic (1%) si

–tipul 3 (descris in 1959 de catre Hillboig) – subacut neuronopatic (7%), caracterizate prin prezenta simptomatologiei neurologice primare. In trecut diferenta dintre aceste 2 tipuri se facea dupa varsta de debut si rata progresiei bolii, dar aceste modalitati de diferentiere nu sunt absolute. Tipul 2 este considerat a fi afectiunea care debuteaza inaintea varstei de 2 ani, cu limitarea dezvoltarii psihomotorii si progres rapid soldat cu moartea copilului pana la varsta de 2-4 ani, in timp ce indivizii cu manifestari caracteristice tipului 3 au debutul bolii inaintea varstei de 2 ani si prezinta o rata de progresie mai lenta cu supravietuire pana in decadele a 2-a sau chiar a 4-a de viata.

–foma perinatala letala este asociata cu ichtioza, colodionul tegumentar sau cu hidropsul fetal nonimun;

–forma cardiovasculara este caracterizata prin calcificari ale valvelor aortica si mitrala, splenomegalie usoara, opacifiere corneeana si oftalmoplegie supranucleara.

Complicatiile cardiopulmonare au fost descrise in cadrul tuturor formelor clinice desi variaza ca frecventa si severitate^1;2;4.

Boala Gaucher – tipul 1

Poate debuta la orice varsta, dar are o prevalenta mai mare la persoanele adulte, cu o medie in jurul varstei de 20 ani la momentul diagnosticului. Este cea mai frecventa forma de boala si se caracterizeaza prin: hepatosplenomegalie, leziuni osoase si pulmonare, afectare hematologica. Boala se poate prezenta uneori si ca forma asimptomatica, elementele care atrag atentia fiind astenia, un retard de crestere sau o intarziere in aparitia pubertatii.

Leziunile osoase, dovedite atat clinic cat si radiologic, sunt prezente la 70-100% din persoanele afectate de boala Gaucher – tipul 1. Afectiunea osoasa variaza de la osteopenie asimptomatica pana la focare litice sau leziuni sclerotice si osteonecroza. Boala osoasa, ce poate conduce la dureri osoase acute sau cronice, fracturi patologice si artrita degenerativa secundara, este de cel mai multe ori aspectul cel mai debilitant al acestei forme de BG.

Crizele acute de durere osoasa sau episoadele de durere osoasa profunda sunt de obicei limitate la o articulatie si sunt adesea insotite de febra si leucocitoza, dar hemoculturile sunt sterile.

Boala osoasa nu se coreleaza cu gravitatea afectarii hematologice sau viscerale.

Desi persoanele cu BG tipul 1 nu prezinta manifestari neurologice primare, anumite complicatii (sindrom de compresie a radacilor nervilor) pot aparea secundar afectarii osoase (osteopenie severa cu compresie vertebrala; embolia determinata de fracturi ale oaselor lungi) sau coagulopatie (hematomielia).

Splenomegalia este impresionanta, volumul acestui organ putand creste de la 15-200 cm³ in conditii normale pana la 1500-3000 cm³. Se asociaza cu hipersplenism cu aparitia pancitopeniei (anemie, leucopenie si trombocitopenie). Ficatul poate creste de asemenea in dimensiuni (hepatomegalie) putand depasi uneori de 8 ori volumul sau normal. Marirea in dimensiuni a splinei si ficatului determina cresterea volumului abdominal, compresia organelor din abdomen si din torace (prin ascensiunea diafragmei) si durere in etajul abdominal superior. Durerea poate fi cronica/recidivanta sau acuta, in acest ultim caz datorandu-se infarctelor splenice sau hepatice. Se mai pot asocia satietate precoce si gust amar. Afectarea hepatica poate evolua in timp spre ciroza metabolica, dar acest lucru se intampla doar in 10% din cazuri. 

Citopenia este o prezenta nelipsita din BG netratata, modul de aparitie depinzand de gradul de afectare a splinei. Anemia, trombocitopenia, leucopenia pot fi prezente simultan sau independent.

Trombocitopenia, cea mai frecventa modificare hematologica (la 75% din pacienti), cauzata de hipersplenism, infiltrarea sau infarctul maduvei, determina aparitia hemoragiilor cutanate si mucoase. Pacientii pot prezenta petesii, echimoze, epistaxis, gingivoragii spontane sau la periaj, menometroragii si hemoragii posttraumatice sau aparute in cursul interventiilor chirurgicale prelungite sau a sarcinii. Acestea se opresc doar la administrarea de masa trombocitara. Riscul hemoragiilor poate fi crescut in prezenta anomaliilor de coagulare.

Anemia poate fi determinata de hipersplenism, hemodilutie, deficit de fier sau vitamina B12, iar in stadiile avansate ale bolii apare ca urmare a scaderii eritropoiezei, cauzata de infiltrarea maduvei osoase cu celule Gaucher sau infarct medular. De obicei este moderata si se manifesta la aproximativ 50% pacienti cu paloare, oboseala la efort, tahicardie si polipnee.

Leucopenia, prezenta la aproximativ 1/3 dintre pacienti, este rareori severa incat sa necesite interventie; poate creste riscul pentru infectii recidivante.

Urmatoarele tipuri de afectare pulmonara pot fi observate:

-boala pulmonara interstitiala;

-consolidare alveolara sau lobara;

-hipertensiune pulmonara, bine documentata la persoanele cu afectiuni hepatice, este probabil rezultatul incapacitatii ficatului de a detoxifia factori derivati din intestin care afecteaza in mod direct endoteliul pulmonar cu aparitia hipertensiunii pulmonare. Cu toate acestea au fost descrise cazuri de prezenta a hipertensiunii la persoane cu BG cu functie hepatica normala.

Cu exceptia femeilor cu hipertensiune pulmonara semnificativa, sarcina nu este contraindicata in BG. Sarcina poate afecta cursul evolutiei BG atat prin exacerbarea simptomelor preexistente cat si prin declansarea unor simptome noi, cum ar fi durerea osoasa. Femeile cu trombocitopenie severa si/sau anomalii de coagulare pot avea un risc crescut de sangerare inainte de nastere.

La unele femei diagnosticul de BG este stabilit pentru prima data in timpul sarcinii ca urmare a exacerbarii manifestarilor hematologice.

Litiaza biliara apare intr-un procent semnificativ la adultii cu BG (21/66 cazuri).

Complicatiile  cardiace si renale sunt rare.

Unele studiile epidemiologice au sugerat existenta unui risc crescut pentru bolnavii cu BG de aparitie a unor tumori maligne, cum ar fi: mielomul multiplu, carcinomul hepatocelular, limfoamele non-Hodgkin, melanomul malign si cancerul pancreatic. Alte studii insa nu au reusit sa gaseasca asociatii semnificative statistic intre BG si aceste forme de cancer.

BG este asociata cu un nivel seric scazut de adiponectina si insulina.

La unele persoane cu BG se pot intalni anumite anomalii ale concentratiei diversilor markerilor ososi atat in ser (osteocalcina, fosfataza alcalina osoasa, proteina-1 alfa si beta inhibitoare a macrofagelor) cat si in urina (hidroxiprolina urinara, deoxipiridinolina libera, calciu); cu toate acestea, utilitatea acestor constatari in practica clinica este necunosuta^1;2;4.

Boala Gaucher – tipul 2

Este forma cea mai severa, cu debut precoce la 3-6 luni. Se manifesta prin hepatosplenomegalie insotita de simptomatologie neurologica precoce si severa, caracterizata prin semne de afectare a centrilor bulbari care includ stridor si dificultati la deglutitie, paralizii de oculomotor cu strabism bilateral fix, semne piramidale: opistotonus, retroflexie, trismus, spasticitate progresiva si miscari coreo-atetozice. Tardiv in cursul evolutiei apar convulsii generalizate tonico-clonice si epilepsie mioclonica progresiva rezistente la tratamentul specific. In fazele terminale ale bolii neurologice cronice pacientii dezvolta dementa si ataxie. Prognosticul este prost, moartea survenind frecvent inaintea varstei de 2 ani.

Boala Gaucher – tipul 3

Majoritatea pacientilor cu aceasta forma de boala prezinta semne si simptome moderate de afectare multiorganica, insotite de oftalmoplegie ca simptom unic neurologic.

Formele severe de boala se asociaza cu oftalmoplegie orizontala supranucleara, epilepsie mioclonica progresiva, ataxie cerebeloasa, spasticitate si dementa².

Forma perinatala letala este asociata cu hepatosplenomegalie, pancitopenie si modificari microscopice ale pielii (anomalii in stratul cornos atribuite raportului glucosilceramide/ceramide modificat) si pot prezenta clinic ichtioza, colodionul tegumentar sau hidrops fetal nonimun. Artrogrifoza si modificarile faciale specifice pot fi observate la 35-43% din cazuri. Moartea survine in utero sau precoce dupa nastere.

O alta varianta rara si severa a BG se caracterizeaza prin hidrocefalie, opacitati corneene, deformari ale degetelor de la picioare, reflux gastroesofagian si ingrosari fibroase ale capsulelor splenice si hepatice^1;2;4.

Forma cardiovasculara – persoanele cu forma homozigota a alelei D409H prezinta un fenotip dominant de boli cardiovasculare cu calcificarea valvelor aortica si mitrala. De asemenea acesti pacienti mai prezinta usoara splenomegalie, opacitati corneene si oftalmoplegie supranucleara².

Diagnosticul bolii Gaucher se bazeaza initial pe simptomatologie dar necesita confirmare prin teste microscopice, enzimatice si moleculare. Testele microscopice evidentiaza celulele Gaucher in maduva osoasa; testele enzimatice arata deficitul glucocerebrozidazei. Analiza moleculara a ADN-ului va arata defectele structurale genice. Diagnosticul poate fi efectuat si prenatal prin amniocenteza.

Deoarece boala Gaucher se transmite autozomal recesiv, in momentul conceptiei un frate ale persoanei afectate are 25% sanse sa fie purtator si sa prezinte afectiunea, 50% sanse sa fie purtator asimptomatic si 25% sanse sa fie nepurtator si sa nu fie afectat.

Testul de confirmare al bolii il reprezinta masurarea activitatii enzimatice a glucocerebrozidazei in leucocite sau alte celule nucleate. Deoarece diagnosticul BG poate fi confirmat prin testare biochimica pe leucocitele din sangele periferic, nu este necesara examinarea in paralel a maduvei osoase.

Testele genetice prin care se identifica alelele patogene furnizeaza informatii aditionale pentru confirmarea diagnosticului, dar nu se vor folosi in locul testarii biochimice.

Testul de genetica moleculara la o persoana la care afectiunea a fost confirmata prin metode biochimice este efectuat doar in scop de consiliere genetica si pentru a identifica mutatiile cauzatoare de boala care sa permita depistarea purtatorilor printre rudele cu risc crescut².

Testarea prenatala a gravidelor cu risc genetic se face folosind masurarea activitatii glucocerebrozidazei si testarea genetica moleculara atunci cand exista 2 mutatii genetice patogene la nivel familial. Aceste teste se efectueza pe celule fetale obtinute prin biopsia vilozitatilor coriale prelevate la aproximativ 10-12 saptamani de gestatie sau prin amniocenteza, de obicei la circa 15-18 saptamani de gestatie.

Cu exceptia cazurilor in care un membru al familiei a fost afectat de BG forma neurologica (tipurile 2 sau 3), nu este posibila identificarea gravitatii fenotipului in cazul unei sarcini cu risc. Persoanele cu BG cu manifestari neurologice acute (tipul 2) tind sa aiba o evolutie similara al bolii. Cu toate acestea trebuie remarcat faptul ca persoanele cu BG si implicare neurologica cronica (tipul 3) pot prezenta rate variabile de progresie a bolii, chiar si atunci cand sunt membri ai aceleiasi familii^1;2;4.

Specimen recoltat – sange venos³.

Recipient de recoltare – vacutainer ce contine EDTA ca anticoagulant³.

Cantitate recoltata –  5 mL sange³.

Cauze de respingere a probei – folosirea heparinei ca anticoagulant; probe coagulate sau hemolizate³.

Stabilitate proba – 7 zile la 2-8ºC³.

Metoda – secventiere completa a genei GBA³. 

Raportarea si interpretarea rezultatelor

Vor fi comunicate mutatiile depistate in gena BGA si genotipul respectiv³.

Bibliografie

1. Ellen Sidransky. Gaucher Disease. www.emedicine.medscape.com, Ref Type: Internet Communication.

2. Gregory M Pastores, Derralynn A Hughes. Gaucher Disease. Gene Reviews, 2008 www.ncbi.nlm.nih.gov. Reference Type: Internet Communication.

3. Laborator Synevo. Referintele specifice tehnologiei de lucru utilizate 2010. Ref Type: Catalog.

4. Paula Grigorescu-Sido, Boala Gaucher, www.boalagaucher.ro.