Sindrom Gilbert – testare genetica (promotor UGT1A1)

Laborator Synevo

 

Informatii generale

Sindromul Gilbert (GS), cunoscut si sub denumirea de sindromul Meulengracht, este o afectiune ereditara cu transmitere autozomal recesiva, caracterizata prin cresteri usoare, persistente, non-hemolitice ale bilirubinemiei neconjugate, in absenta bolii hepatice.

Aceasta boala are o frecventa cuprinsa intre 3% (Asia), 3-7% (SUA) si 33% (Africa), variatiile depinzand de numarul de probe prelucrate si de metodele de analiza.

Sindromul descris de Augustine Gilbert si Pierre Lereboullet este determinat de afectarea unei enzime hepatice (glucuroniltransferaza), care are un rol important in metabolizarea bilirubinei neconjugate in ficat. Mutatiile genetice conduc la limitarea sintezei de enzima, fapt ce contribuie la cresterea nivelului de bilirubina libera in organism.

Bilirubina serica provine din degradarea hemoglobinei; este apoi transportata la ficat unde sub actiunea uridin-difosfat 1A1 glucuronoziltransferaza (UGT1A1) este conjugata cu acid glucuronic si apoi eliminata biliar^1;4;6;7.  

Uridin-difosfoglucuronat-glucuroniltransferazele (UGT) apartin grupului de enzime glicoziltransferaze. La mamifere au fost clasificate in trei familii, bazate pe similitudinea din secventa si structura genica: UGT2, UGT1 si UGT8. In cadrul acestor familii, exista mai multe izoenzime, insa doar doua izoforme din familia UGT1A (UGT1A1 si UGT1A4) au ca substrat bilirubina. La oameni doar UGT1A1 joaca un rol semnificativ in glucuronoconjugarea bilirubinei. Bilirubin-UGT este responsabila de conjugarea unei game largi de substraturi care includ medicamente, hormoni si neurotransmitatori^1;4;7.

Gena UGT1A1 este situata pe cromozomul 2q37 si este alcatuita din 5 exoni. Mai multe izoenzime UGT1A, inclusiv bilirubin-UGT (identificata ca UGT1A1 si formata din 533 aminoacizi), sunt codificate de aceasta gena. Exonii 2 – 5 sunt comuni pentru toate izoformele grupului (UGT1A 1-13), iar exonul 1 codifica o regiune unica in cadrul fiecarei UGT1A ce confera specificitate de substrat. Cei patru exoni comuni se gasesc in regiunea 3’ a genei si codifica domeniul carboxiterminal (246 AA) pentru toate izoformele de UGT, specific interactiunilor cu substratul donor comun, acidul UDP- glucuronic. Regiunea 5′ a genei UGT1A contine 13 exoni dispusi in tandem si 4 pseudoexoni. Acesta codifica pentru fiecare izoenzima in parte domeniul N-terminal. Exonii 1a si 1d codifica regiunea variabila pentru bilirubin-UGT1A1 si respectiv UGT1A2, UGT1A1 fiind responsabila pentru aproape toata bilirubina conjugata, in timp ce UGT1A2 joaca un rol minim. Exprimarea UGT1A1 depinde de domeniul promotor, situat in regiunea 5’ in apropierea exonului 1, care contine o caseta TA repetitiva, notata conventional  ca A (TA) 6TAA, dar si de un domeniu de potentare a efectului  fenobarbitalului (gtPBREM) aflat in regiunea reglatoare a genei^1;4;7;9.

Un progres deosebit in intelegerea bazei genetice a sindromului Gilbert a fost realizat in 1995, atunci cand au fost identificate anomalii in regiunea promotor.

Trei tipuri diferite de anomalii genetice sunt mai frecvente la pacientii cu sindrom Gilbert: insertia a doua nucleotide TA in caseta TATA, notata ca A(TA)7TAA; 3275T>G in gtPBREM; si 211G>A (p.G71R) in exonul 1. Cei mai multi caucazieni si africani cu sindrom Gilbert sunt homozigoti pentru mutatia A (TA) 7TAA si prin urmare, se crede ca aceasta reprezinta principala cauza de aparitie a bolii. Alela mutanta este denumita UGT1A1*28 in timp ce alela salbatica UGT1A1*1.

Prezenta a 2 extranucleotide (TA) in regiunea promotor a genei (elementul TATAA) interfera cu legarea factorului de transcriptie IID si determina exprimarea redusa a bilirubin-UGT1 (30% din normal). In starea homozigota, scaderea glucuronoconjugarii bilirubinei determina aparitia in bila a bilirubinei monoglucuronat comparativ cu formele diglucuronat^1;4;7.

UGT1A1 este implicat, de asemenea, in metabolismul irinotecanului, un inhibitor de topoizomeraza I. Irinotecan este un medicament chimioterapic utilizat pe scara larga pentru tratamentul mai multor tipuri de tumori solide metastatice sau recurente (colon, rect sau plamani). Acesta este un precursor care formeaza un metabolit activ, SN-38. SN-38 este in mod normal inactivat prin conjugare cu acid glucuronic, urmat de excretie biliara in tractul gastrointestinal. Daca activitatea UGT1A1 este afectata sau deficitara, SN-38 nu reuseste sa fie conjugat cu acidul glucuronic si determina cresterea concentratiei sale. Acest lucru poate duce la neutropenie severa, diaree si astenie, combinatii ce pot fi amenintatoare de viata.

Cea mai frecventa cauza de neutropenie indusa de irinotecan se datoreaza mutatiei A (TA) 7TAA in gena UGT1A1. Aproximativ 10-15% din caucazieni si afro-americani sunt homozigoti pentru acest tip de mutatie si au un risc de 50% mai mare de aparitie a neutropeniei severe (gradul 4 sau 5) dupa administrarea de irinotecan. Aproximativ 40% dintre cei tratati cu irinotecan sunt heterozigoti si aceste persoane prezinta, de asemenea, un risc crescut (gradul 4) de neutropenie. Se pare ca riscul este mai mare pentru persoanele care primesc irinotecan o data la fiecare 3 saptamani. Astfel, cunoasterea tipului de polimorfism UGT1A1 poate ghida selectia adecvata de doze corespunzatoare, reducerea riscului de toxicitate severa si imbunatatirea sanselor ca terapia sa fie mentinuta^3;5.

Au fost identificate si mutatii suplimentare. De exemplu, unii pacienti asiatici sanatosi cu sindrom Gilbert nu au mutatii la nivelul regiunii promotor, fiind heterozigoti pentru mutatii missens (Gly71Arg, Tyr486Asp, Pro364Leu) in regiunea de codificare. Aceste persoane prezinta niveluri de bilirubina semnificativ crescute comparativ cu cele purtatoare ale alelei salbatice.

Glucuronoconjugarea defectuoasa poate rezulta din mutatii in exonul 1a, in regiunea promotor sau in regiunea exonilor comuni⁴.

Mutatiile la nivelul genei UGT1A1 determina acumularea bilirubinei neconjugate in ser. La om, exista cel putin trei forme de hiperbilirubinemie transmisa autozomal recesiv cauzate de deficiente ale genei UGT1A1. Sindromul Crigler-Najjar de tip 1 este caracterizat prin hiperbilirubinemie letala si este cauzat de lipsa completa a activitatii UGT1A1. Netratat, sindromul Crigler-Najjar de tip 1 induce moarte prin encefalopatie bilirubinica. Sindromul Crigler-Najjar de tip 2 se caracterizeaza prin nivelurile intermediare de hiperbilirubinemie si este rezultatul unor deficiente grave in activitatea UGT1A1 (cca 10% din activitatea normala). Incidenta ambelor sindroame este insa foarte mica. A treia afectiune, sindromul Gilbert se caracterizeaza prin hiperbilirubinemie usoara si este o forma benigna cu icter episodic⁸. In timp ce sindromul Crigler-Najjar are la baza mutatii ale regiunii codificatoare ale genei UGT, sindromul Gilbert este caracterizat printr-un defect al promotorului genei. Datorita incidentei crescute a mutatiilor promotorului genei UGTA1, purtatorii heterozigoti ai defectelor asociate cu cele doua forme de sindrom Crigler-Najjar pot prezenta de asemenea o secventa TATAA alungita; combinarea celor doua defecte poate conduce la hiperbilirubinemie severa si poate explica nivelurile intermediare de hiperbilirubinemie la unii membri din familiile pacientilor cu sindrom Crigler-Najjar⁴.

De obicei, pacientul cu sindrom Gilbert nu manifesta tulburarea pana in al doilea deceniu de viata si adesea nu este constient de existenta icterului pana la detectarea acestuia prin examinare fizica sau teste de laborator de rutina. Nivelul bilirubinei serice totale fluctueaza intre 1,2-3 mg/dL si rareori depaseste 5 mg/dL. Studii utilizand metode de mare acuratete demonstreaza ca bilirubina serica a pacientilor cu sindrom Gilbert este aproape in intregime neconjugata.

In mod tipic, intensitatea icterulului variaza si este exacerbata dupa posturi prelungite, interventii chirurgicale, febra sau infectii, eforturi fizice excesive sau ingestie de alcool. Administrarea de fenobarbital diminueaza icterul prin ameliorarea nivelului de enzima. Testele functionale hepatice sunt normale si hepatocitele apar de obicei normale in microscopie optica. Cu toate acestea, unii pacienti pot prezenta o crestere a numarului de granule de lipofuscina si a reticulului endoplasmic neted, in timp ce altii prezinta o crestere a enzimelor lizozomale.

Exprimarea fenotipului sindromului Gilbert depinde de existenta unei productii relative crescute de bilirubina. Aceasta explica si faptul ca unele persoane homozigote pentru alela UGT1A1*28 nu prezinta hiperbilirubinemie. De asemenea simptomele clinice se manifesta mai frecvent la barbati decat la femei deoarece productia de bilirubina este mai mare la barbati⁹.

Exista pacienti care pe langa glucuronoconjugarea hepatica deficitara prezinta si un grad de hemoliza. Folosindu-se studii de cinetica a radiobilirubinei si ale timpului de injumatatire a eritrocitelor s-au descris doua forme ale sindromului Gilbert: primul grup, in care exista doar deficit enzimatic (la care bilirubina creste evident dupa post de cel putin 2 zile), si al doilea, in care pe langa deficit enzimatic exista si un grad de hemoliza oculta, nedecelabila clinic ci doar prin metode sensibile de laborator. La acestia din urma postul nu accentueaza cresterea de bilirubina.

Diagnosticul de sindrom Gilbert se stabileste pe baza urmatoarelor elemente: cresterea usoara a biliruinei neconjugate, absenta unei stari de hemoliza manifesta clinic, teste functionale normale pentru celula hepatica, biopsie hepatica normala (determinare care nu este necesara in mod uzual)^1;4;6;9.

Pe de alta parte, este important de mentionat faptul ca sindromul Gilbert poate coexista frecvent cu alte conditii asociate cu hiperbilirubinemie neconjugata, cum ar fi talasemia sau deficitul de glucozo-6-fosfat dehidrogenaza⁴.

Desi a fost mult timp considerata o entitate inofensiva clinic cu un curs benign, datele recente sugereaza ca persoanele afectate pot fi predispuse la dezvoltarea unor leziuni hepatice in urma tratamentului cu diferite medicamente si ca defectul genetic poate influenta rezultatul transplantului hepatic si al altor conditii clinice⁶.

Deoarece sindromul Gilbert se transmite autozomal recesiv, in momentul conceptiei un copil trebuie sa primeasca doua copii ale genei defectuoase (cate una de la fiecare parinte) pentru a dezvolta boala. Insa, chiar daca ambele copii ale genei sunt prezente nu este absolut sigur faptul ca sindromul se va manifesta clinic^5;9.

Recomandari pentru analiza mutatiilor promotorului UGTA1

-confirmarea diagnosticului de sindrom Gilbert;

-identificarea persoanelor cu risc crescut de reactii adverse la tratamentul cu irinotecan si carora li se recomanda scaderea dozei de chimioterapic³.

Specimen recoltat – sange venos². 

Recipient de recoltare – vacutainer ce contine EDTA ca anticoagulant².

Cantitate recoltata –  5 mL sange².

Cauze de respingere a probei – folosirea heparinei ca anticoagulant; probe coagulate sau hemolizate².

Stabilitate proba – 7 zile la 2-8ºC².

Metoda – secventiere in vederea determinarii numarului de repetitii TA in regiunea promotorului UGT1A1: (TA)6 fiind normal, (TA)7 patologic². 

Raportarea si interpretarea rezultatelor

Va fi comunicat numarul de repetitii TA in regiunea promotorului UGT1A1 cat si statusul homozigot sau heterozigot². 

Limite si interferente

Disfunctiile hepatice sau renale pot induce reactii adverse la irinotecan independent de polimorfismul repetitiilor TA.

Medicamentele care inhiba semnificativ citocromului P450 3A4, cum ar fi ketoconazol, cresc expunerea pacientului la irinotecan si la metabolitul sau activ, SN-38, determinand cresterea severitatii unor reactii adverse.

Medicamentele care stimuleaza in exces citocromul P450 3A4 (anticonvulsivantele, cum ar fi fenitoina, fenobarbital si carbamazepina sau rifampicina) sau unele suplimente pe baza de plante vor determina o reducere substantiala a expunerii la irinotecan si la metabolitul sau activ SN-38³.

Bibliografie

1. Katsuyuki Matsui, Yoshihiro Maruo, Hiroshi Sato and Yoshihiro Takeuchi, Combined effect of regulatory polymorphisms on transcription of UGT1A1 as a cause of Gilbert syndrome. In BMC Gastroenterology 2010, 10:57.
2. Laborator Synevo. Referintele specifice tehnologiei de lucru utilizate 2010. Ref Type: Catalog.
3. Mayo Clinic. Mayo Medical Laboratories. Test Catalog. UDP-Glucuronosyl Transferase 1A1 TA Repeat Genotype, UGT1A1. www.mayomedicallaboratories.com. Ref Type: Internet Communication.
4. Sandeep Mukherjee, Gilbert Syndrome, www.emedicine.medscape.com, Ref Type: Internet Communication.
5. Quest Diagnostics. UGT1A1 Gene Polymorphism (TA Repeat). Laboratory Support of Diagnosis and Manangement. Clinical Focus. www.questdiagnostics.com. Reference Type: Internet Communication.
6. Shabana Farheen, Sanghamitra Sengupta, Amal Santra, Suparna Pal, Gopal Krishna Dhali, Meenakshi Chakravorty, Partha P Majumder, Abhijit Chowdhury Gilbert’s syndrome: High frequency of the (TA)7 TAA allele in India and its interaction with a novel CAT insertion in promoter of the gene for bilirubin UDP- glucuronosyltransferase 1 gene. In World J Gastroenterol 2006 April 14; 12(14): 2269-2275
7. Surini Yusoff – Bilirubin- Uridine – Diphosphate Glucuronosyl Transferase (UGT1A1) Gene Mutantions Among Newborn Babies In The Malay Population In Kelantan With Hyperbilirubinaemia.
8. TM Danoff, DA Campbell, LC McCarthy, KF Lewis, MH Repasch, AM Saunders, NK Spurr, IJ Purvis, AD Roses, C-F Xu, A Gilbert’s syndrome UGT1A1 variant confers susceptibility to tranilast-induced hyperbilirubinemia, In The Pharmacogenomics Journal (2004) 4, 49–53
9. www.themedicalbiochemistrypage.org/gilbert-syndrome.html. Ref Type: Internet Communication