Laborator Synevo
Informatii generale si recomandari pentru efectuarea testului genetic
Boala Parkinson a fost descrisa pentru prima data in 1817 de catre medicul englez James Parkinson si este o tulburare neurodegenerativa progresiva asociata cu pierderi de neuroni dopaminergici.
Este recunoscuta ca una dintre cele mai frecvente tulburari neurologice, care afecteaza aproximativ 1% din persoanele de peste 60 ani. Boala Parkinson are o evolutie progresiva, iar semnele si simptomele se acumuleaza in timp. Desi aceasta afectiune este potential invalidanta, evolutia este lenta, astfel incat pacientii pot duce o viata activa multi ani dupa stabilirea diagnosticului. Semnele cardinale ale bolii sunt: tremorul de repaus, rigiditatea, bradikinezia si instabilitatea posturala (aceasta din urma apare dupa 8 ani de evolutie). Dementa apare in aproximativ 20% din cazuri. Manifestarile psihice, care includ depresie si halucinatii vizuale, sunt comune, dar nu sunt prezente la toti pacientii.
In general, persoanele la care debutul bolii este inainte de varsta de 20 ani sunt considerate a avea forma juvenila de boala Parkinson, cele cu debut inainte de 50 ani sunt clasificate ca forme precoce, iar cele cu debut dupa varsta de 50 ani sunt considerate forme tardive.
Diagnosticul de boala Parkinson se bazeaza pe semne clinice: debut cu implicare asimetrica a membrelor, tremor, rigiditate, bradikinezie si raspuns pozitiv la tratamentul cu levodopa.
Tehnici imagistice functionale, cum ar fi tomografia cu emisie de pozitroni (PET) sau tomografia computerizata cu emisie de fotoni (SPECT), folosind liganzi radioactivi pentru neuronii dopaminergici presinaptici, pot sprijini diagnosticul, dar de obicei sunt limitate la studii de cercetare.
Caracteristica morfopatologica principala a bolii Parkinson este pierderea de neuroni dopaminergici in substanta neagra, in special in regiunea ventro-laterala cu aparitia unor incluziuni intracitoplasmatice, corpii Lewy. Aproximativ 60-80% din neuroni sunt distrusi inainte de aparitia semnelor motorii de boala Parkinson. Corpii Lewy sunt incluziuni citoplasmatice concentrice, eozinofile, cu halou periferic clar si miez dens, formati din α-sinucleina si ubiquitina. Prezenta acestor corpi in neuronii din substanta neagra este caracteristica, dar nu patognomonica. De asemenea corpii Lewy se intalnesc in cortex, nucleul bazal, locus ceruleus sau tracturile intermediolaterale ale maduvei spinarii. Corpii Lewy au fost gasiti post-mortem la pacienti fara semne clinice de parkinsonism si s-a constatat ca prevalenta acestora creste cu varsta. A fost emisa ipoteza conform careia prezenta acestor corpi reprezinta faza presimptomatica a bolii Parkinson. Studii recente demonstreaza ca in boala Parkinson aparitia corpilor Lewy incepe in bulbul olfactiv si trunchiul cerebral inferior. Aceste stadii incipiente sunt asociate cu simptome cum ar fi pierderea mirosului, miscari oculare rapide si tulburari de comportament. Afectarea neuronala urca spre trunchiul cerebral si implica neuronii dopaminergici. Aceasta etapa se coreleaza cu debutul fazei motorii a bolii, iar pacientii pot prezenta bradikinezie, rigiditate si tremor. Afectarea neuronilor se extinde si afecteaza cortexul, iar pacientii prezinta disfunctie cognitiva si dementa.
In mod traditional, prezenta corpilor Lewy a fost necesara pentru confirmarea bolii Parkinson; insa odata cu descoperirea unor noi subtipuri de boala Parkinson (PARK2), a fost recunoscut faptul ca patologia substantei negre poate sa apara si in lipsa corpilor Lewy.
Deoarece diagnosticul bolii Parkinson se stabileste pe baza semnelor si simptomelor clinice si este confirmat post-mortem de prezenta corpilor Lewy, unele incertitudini de diagnostic sunt inevitabile. Aplicarea riguroasa a criteriilor de diagnostic obtinute din studiile clinicopatologice existente poate creste valoarea predictiva pozitiva in ceea ce priveste diagnosticul la peste 95%. Pe de alta parte, prin maximizarea specificitatii criteriilor, sensibilitatea scade dramatic, excluzand astfel mai mult de o treime din cazurile reale. Desi aceste criterii de diagnostic sunt ideale pentru studii de cercetare, ele nu pot fi intotdeauna utile pentru stabilirea unui diagnostic clinic.
Cauza aparitiei bolii Parkinson ramane deocamdata necunoscuta, dar cercetatorii considera ca etiologia acestei afectiuni implica o asociere intre factorii de mediu si cei genetici.
Factorii de mediu includ: expunerea precoce sau prelungita la substante poluante chimice sau la pesticide (ierbicide si insecticide), consumul unui drog (MPTP) care poate cauza semnele si simptomele bolii Parkinson (drogul are un efect similar pesticidelor), medicamentele neuroleptice (fenotiazina) sau substantele care blocheaza receptorii de dopamina, intoxicatia cu monoxid de carbon sau cu mangan, hidrocefalia, tumorile craniene, hematoamele subdurale, boala Wilson, tulburarile idiopatice degenerative.
Cauzele genetice cunoscute explica mai putin de 5% din cazurile de Parkinson. Afectarea genetica implica 2 moduri de transmitere: autozomal dominant (AD) si autozomal recesiv (AR).
|
Locus |
Gena/proteina |
Cromozom |
Transmitere ⁄ fenotip clinic |
|
PARK1 ⁄ PARK4
|
α-sinucleina |
4q21 |
AD si sporadic ⁄ BP – forme cu debut precoce |
|
PARK2
|
Parkin |
6q25.2-q27 |
AR si sporadic ⁄ BP – forme cu debut precoce |
|
PARK3
|
necunoscuta |
2p13 |
AD ⁄ BP – forme cu debut tardiv Nu a fost identificata gena cauzala |
|
PARK5
|
UCH-L1 |
4p14 |
AD ⁄ BP – forme cu debut tardiv |
|
PARK6
|
PINK1 |
1p35-p36 |
AR si sporadic ⁄ BP – forme cu debut precoce |
|
PARK7
|
DJ-1 |
1p36 |
AR ⁄ BP – forme cu debut precoce |
|
PARK8
|
LRRK2 |
12p11.2-q13.1 |
AD si sporadic ⁄ BP – forme cu debut tardiv |
|
PARK9
|
ATP13A2 |
1p36 |
AR ⁄ BP – forme cu debut precoce |
|
PARK10 |
Necunoscuta |
1p32 |
?AD |
|
PARK11
|
GIGYF2 |
2q36-q37 |
AD ⁄ BP – forme cu debut tardiv |
|
PARK12
|
Necunoscuta |
Xq21-q25 |
Necunoscut Nu a fost identificata gena cauzala |
|
PARK13
|
HTRA2 |
2p13 |
Necunoscut Patogenitate necunoscuta |
|
PARK14
|
PLA2G6 |
22q13.1 |
AR ⁄ raspuns la L-dopa Sunt necesare date suplimentare |
|
PARK15
|
FBX07 |
22q12-q13 |
AR ⁄ parkinsonism–sindrom piramidal Sunt necesare date suplimentare |
UCHL1, ubiquitin carboxy-terminal hydrolase L1; PINK1, PTEN-induced kinase 1; ATP13A2, ATP-aza tip 13A2; GIGYF2, GRB10-interacting GYF protein 2; HTRA2, HtrA serine peptidase 2; PLA2G6, group VI phospholipase A2; FBX07, F-box protein 7.
Boala Parkinson cu transmitere autozomal dominanta
|
% de indivizi afectati |
Populatia cu mutatii |
Numele locusului |
Gena |
Locus |
Proteina codificata |
|
Rar |
Italia, Grecia, Germania |
PARK1 |
SNCA |
4q21 |
α-sinucleina |
|
Necunoscut |
Germania |
PARK3 |
— |
2p13 |
— |
|
Rar |
Germania |
PARK5 |
UCHL1 |
4p14 |
Hidrolaza capatului C-terminal al ubiquitinei L1 |
|
2%-7% |
Japonia |
PARK8 |
LRRK2 |
12q12 |
Serin/treonin kinaza cu regiuni bogate in leucina |
PARK1. Prima gena descoperita (SNCA), la nivelul careia s-au observat mutatii ce determina boala Parkinson, este o gena ce codifica proteina alfa-sinucleina, considerata de multi cercetatori un element cheie in etiologia bolii. Aceasta proteina este abundent exprimata in citosol si se crede ca are un rol important in maturarea veziculelor presinaptice si ca functioneaza ca un reglator negativ in procesul de eliberare al neurotransmitatorilor. Formele fibrilare fosforilate de α-sinucleina se gasesc in cantitati considerabile la nivelul corpilor Lewy. Cu toate acestea, identificarea speciilor proteice neurotoxice in vivo si etapele critice ale procesului de alterare functionala raman domenii de cercetare intensa. Persoanele cu boala Parkinson care au o mutatie in gena SNCA au manifestari clinice similare cu ale pacientilor cu forme idiopatice si raspund asemanator la tratamentul cu levodopa, dar varsta medie de debut este de 46 de ani.
Aceeasi mutatie (p.Ala53Thr in exonul 4) in gena SNCA a fost observata atat la familii de origine italiana, cat si la 9 familii de origine elena.
Ulterior, o alta mutatie in gena SNCA (p.Ala30Pro in exonul 3) a fost identificata la o familie germana, dar aceasta nu este o cauza comuna a cazurilor familiale de boala Parkinson.
In prezent este cunoscut faptul ca familiile cu boala Parkinson autosomal dominanta, considerate anterior ca avand mutatii legate de cromozomul 4p15 si incadrate ca forme PARK4, au de fapt o triplare a unei regiuni cromozomiale care contine SNCA.
Studii genetice aprofundate au furnizat dovezi conform carora variabilitatea lungimii alelei dintr-o secventa dinucleotid repetitiva din gena SNCA (denumita SNCA REP1) este asociata cu un risc crescut de boala Parkinson.
PARK3. Simptomele clinice sunt similare cu cele din boala Parkinson idiopatica, cu o medie a varstei de debut de 59 ani.
PARK4. Mutatia genetica din aceasta forma de boala este similara cu cea din PARK1.
PARK5. Simptomele aparute in aceasta forma de boala, caracterizata prin mutatia p.Ile93Met in gena UCHL1, la un singur caz dintr-o familie germana au fost similare cu cele observate in cazurile idiopatice si au inclus, de asemena, un raspuns pozitiv la levodopa. Varsta de debut este de 49 – 50 de ani. Testarea genetica moleculara a sute de persoane nu a identificat mutatia p.Ile93Met sau orice alta mutatie in gena UCHL1; astfel, constatarea raportata de Leroy et al (1998) poate fi o simpla coincidenta sau efectul polimorfismului genic.
PARK8. Boala Parkinson tip 8 este o afectiune ce poate fi determinata de mai multe mutatii diferite in gena LRRK2; cea mai frecventa, p.Gly2019Ser, este asociata cu aproximativ 5-7% din cazurile de boala Parkinson familiala, transmisa autosomal dominant.
Gena LRRK2 codifica o serin/treonin kinaza cu regiuni bogate in leucina, de 2527 AA (286 KD), care prezinta omologie functionala cu familia de proteine Roco. Avand in vedere dimensiunea, compozitia si organizarea domeniului Lrrk2, precum si potentialul de a interactiona cu alte proteine, este foarte probabil ca aceasta proteina sa fie parte a unui complex cu greutate moleculara mare implicat in procese de semnalizare celulara. Monomerii Lrrk2 dimerizeaza si adopta conformatii asemanatoare cu majoritatea protein-kinazelor si Ras GTP-azelor.
Mutatii in gena LRRK2 determina sinteza unei proteine modificate care augmenteaza activitatea MAPK, cu efecte toxice celulare.
Mutatia p.Gly2019Ser se afla in exonul 41 si determina activarea MAPK, care este asociata cu o crestere de doua pana la de trei ori a fosforilarii intra-si intermoleculare. Ramane insa o problema controversata daca activitatea crescuta in vivo a kinazei reprezinta o trasatura comuna a tuturor variantelor Lrrk2 patogene
Debutul este insidios, iar boala este lent progresiva. Varsta la debutul bolii este variabila (de la 35 la 78 ani, cu o medie de 60 ani), chiar in cadrul aceleiasi familii, barbatii si femeile fiind afectati in mod egal. In ciuda manfestarilor clinice aparent tipice pentru boala, indivizii cu mutatie p.Gly2019Ser prezinta variatii neuropatologice, chiar si in cadrul unei familii in care toate persoanele sunt purtatoare ale aceleiasi mutatii LRRK2. Frecventa acestei mutatii este mai mare la evreii Ashkenazi si arabii din Africa de Nord. Homozigotii si heterozigoti pentru mutatia p.Gly2019Ser au caracteristici clinice similare si ambele genotipuri prezinta penetranta redusa.
PARK 8 se caracterizeaza prin tremor de repaus, bradikinezie, rigiditate musculara, instabilitate posturala si tulburari de mers. Afectarea este initial asimetrica.
Simptomele non-motorii pot include constipatie, seboree, hiposmie/anosmie, denervarea simpatica a inimii, declin cognitiv si dementa. Ele se pot manifesta inainte de aparitia tulburarilor motorii sau pe parcursul progresiei bolii. Dementa sau depresia sunt elemente comune, ce pot aparea la 40% din persoanele afectate.
Manifestarile clinice ale membrilor unei familii care a prezentat mutatia p.Tyr1699Cys au inclus depresie, anxietate, simptome atipice de dementa si amiotrofie.
Boala Parkinson cu transmitere autozomal recesiva
|
% de indivizi afectati |
Numele locusului |
Gena |
Locus |
Proteina codificata |
|
50% |
PARK2 |
PARK2 |
6q25.2-q27 |
Parkin |
|
Necunoscut |
PARK6 |
PINK1 |
1p36 |
PTEN |
|
Necunoscut |
PARK7 |
PARK7 |
1p36 |
Proteina DJ-1 |
PARK2. Boala Parkinson cu debut juvenil, initial descrisa la japonezi, se caracterizeaza prin manifestari tipice de boala: rigiditate, bradikinezie si tremor de repaus, de multe ori asociate cu distonie la nivelul membrelor inferioare si aparitie intre 20 si 40 ani. Semnele clinice variaza, hipereflexia fiind un element comun. Comportamentul anormal si/sau manifestarile psihiatrice sunt frecvente si pot aparea inainte de debutul parkinsonismului. Progresia bolii este lenta si evolutia poate dura uneori mai mult de 50 ani. Tratamentul sustinut cu levodopa are efecte benefice, dar uneori se poate observa aparitia precoce a unor complicatii severe (diskinezie).
Deoarece aceasta forma de boala se transmite autozomal recesiv, la conceptie fiecare copil al unei persoane afectate are 25% sanse sa fie afectat, 50% sa fie purtator si 25% sa nu fie nici afectat, nici purtator.
Diagnosticul de boala Parkinson cu debut juvenil poate fi confirmat doar atunci cand mutatiile cauzatoare de boala sunt identificate pe ambele alele PARK2.
Mutatiile genei PARK2 includ mutatii punctiforme, dar si rearanjamente la nivelul exonilor, inclusiv deletii si duplicatii. O singura mutatie la nivelul genei PARK2 poate creste susceptibilitatea pentru boala Parkinson sau poate determina uneori o transmitere de tip autozomal dominant. Aceasta variabilitate privind penetranta si corelatia genotip/fenotip face consilierea genetica dificila.
PARK6. Forma juvenila, transmisa autozomal recesiv, a bolii Parkinson de tip 6 (PINK1) se caracterizeaza prin combinatii variabile de rigiditate, bradikinezie si tremor de repaus, ce o face de cele mai multe ori imposibil de diferentiat din punct de vedere clinic de forma idiopatica.
Gena PINK1 codifica o serin/treonin kinaza de 581 AA, PTEN, ce se gaseste la nivelul membranei mitocondriale externe cu domeniul C-terminal in citoplasma si capatul N-terminal in interiorul mitocondriilor, cu rol in fosforilarea unor proteine mitocondriale aparute ca raspuns la stres-ul celular. Mutatiile descrise pana in prezent la nivelul acestei gene determina aparitia unei proteine modificate cu scaderea potentialului membranei mitocondriale in conditii de stres.
Debutul bolii este, de obicei, in jurul varstei de 35 ani, femeile si barbatii fiind afectati in mod egal. Boala are o evolutie lent progresiva, cu semne clinice variabile care includ hipereflexia, distonia, comportament anormal si/sau manifestari psihiatrice, depresie, halucinatii si anxietate, care pot aparea chiar inainte de debutul parkinsonismului. Tratamentul sustinut cu levodopa are efecte benefice, dar uneori se poate observa aparitia precoce a unor complicatii severe (diskinezie).
PARK7. Aproximativ 1-2% din cazurile de boala Parkinson cu debut precoce sunt asociate cu mutatii in gena PARK7 sau DJ1. Gena PARK7 codifica o proteina ubiquitara, inalt conservata, ce joaca un rol important in stres-ul oxidativ. Doua mutatii au fost descrise la nivelul acestei gene: deletia mai multor exoni, care impiedica sinteza proteinei, si o mutatie punctiforma, care determina sinteza unei proteine mai putin stabile ce este degradata la nivelul proteozomului, reducand astfel cantitatea de DJ-1 la niveluri scazute sau absente.
PARK 9. Aparitia bolii Parkinson tip 9 este legata de o mutatie la nivelul genei ATP13A2 pe cromozomul 1p36. ATP13A2 codifica o proteina omoloaga cu ATP-azele tip P, care functioneaza ca pompe ionice.
Sindromul Kufor-Rakeb progreseaza rapid si debuteaza de obicei in al doilea deceniu de viata. Se manifesta in mod obisnuit cu tulburari de comportament, akinezie, rigiditate, disfunctii ale tractului piramidal, dementa si este, in general recunoscuta ca fiind o tulburare palidopiramidala cu heterogenitate fenotipica considerabila.
Pentru testarea adultilor asimptomatici cu risc sunt disponibile in laboratorul nostru teste pentru mutatii la nivelul genelor SNCA, PARK2, PINK1, DJ-1, LRRK2 si ATP13A2. Astfel de teste nu sunt utile pentru estimarea varstei de debut, severitatii, tipului de simptome sau modalitatii de progresie a bolii.
Testarea persoanelor asimptomatice cu risc de boala implica, de obicei, interviuri pre-test, in care sunt solicitate motivele testarii, sunt discutate cunostintele individuale ale pacientului despre forma cu debut precoce, posibilul impact al rezultatelor testelor pozitive sau negative si este evaluat statusul neurologic. Cei care doresc testarea ar trebui sa fie consiliati cu privire la eventualele probleme pe care le pot intampina legate de sanatate, invaliditate, educatie, discriminare, interactiune sociala si familiala.
Diagnosticul prenatal la gravidele cu risc crescut este posibil prin analiza ADN-ul extras din celule fetale obtinute prin amniocenteza, de obicei efectuata la aproximativ 15-18 saptamani de gestatie, sau biopsia vilozitatilor coriale, la aproximativ 10-12 saptamani de gestatie. Mutatiile cauzatoare de boala trebuie sa fie identificate inainte de testarea prenatala la un membru afectat al familiei1;3;4;5.
Specimen recoltat – sange venos5.
Recipient de recoltare – vacutainer ce contine EDTA ca anticoagulant5.
Cantitate recoltata – 5 mL sange5.
Cauze de respingere a probei – folosirea heparinei ca anticoagulant; probe coagulate sau hemolizate5.
Stabilitate proba – 7 zile la 2-8ºC5.
Metoda – secventiere a tuturor exonilor genelor SNCA, PARK2, PINK1, DJ-1, LRRK2 si ATP13A2 + analiza deletiilor/duplicatiilor MLPA5.
Bibliografie
- Brice Alexis, Dürr Alexandra, Lücking Christoph, Parkin Type of Juvenile Parkinson Disease PARK2-Related Juvenile Parkinsonism, Gene Reviews, 2007. www.ncbi.nlm.nih.gov. Reference Type: Internet Communication.
- Hauser Robert A, Pahwa Rajesh, Parkinson Disease www.emedicine.medscape.com, Ref Type: Internet Communication.
- Laborator Synevo. Referintele specifice tehnologiei de lucru utilizate 2010. Ref Type: Catalog.
- Pankratz Nathan D, Wojcieszek Joanne, Foroud Tatiana, Parkinson Disease Overview, Gene Reviews, 2007. www.ncbi.nlm.nih.gov. Reference Type: Internet Communication.
- Schneider Susanne A, Klein Christine, PINK1 Type of Young-Onset Parkinson Disease, Gene Reviews, 2007. www.ncbi.nlm.nih.gov. Reference Type: Internet Communication.