Οικογενής εστιακή και τμηματική σπειραματοσκλήρυνση κλινικοεργαστηριακή και γενετική μελέτη με μοριακές τεχνικές

Abstract

The familial background in kidney diseases is under investigation since 19th century. Although speculated, the genetic involvement in the development of kidney diseases only recently became real by progress in molecular genetics. Nowadays correlation of kidney diseases to special DNA loci is possible. There have been recognized genes encoding glomerular proteins in podocyte cytoskeleton and slit diaphragm. Mutations of these genes result in the familial forms of nephrotic syndrome in general and especially FSGS. The inheritance of these diseases may be transmitted in autosomal dominant or recessive way. Genes appearing to be responsible for the familial forms of FSGS and nephrotic syndrome are ACTN4, encoding a-actinin-4 an important structural component of the podocyte cytoskeleton, TRPC6, a cation-selective ion-channel protein that mediates calcium signals, CD2AP, an immunoglobulin-like protein that is involved in nephrin integration with the podocyte cytoskeleton, and NPHS1 and NPHS2 encoding nephrin and podocin respectively. Mutations in the COL4A3/COL4A4 genes of the type IV collagen component of glomerular basement membranes (GBM) have been found in ~ 40% of cases of Thin Basement Membrane Nephropathy (TBMN) which is considered of excellent prognosis, rarely leading to proteinuria and chronic renal failure (CRF). Occasionally it has been associated with other glomerulopathies such as focal segmental glomerulosclerosis (FSGS). Here we report on 11 Cypriot families with 303 subjects, 118 of whom were clinically diagnosed to be affected. All families came to our attention because of the diagnosis of FSGS in renal biopsies while they all segregated asymptomatic isolated microscopic hematuria, proteinuria and variable degrees of renal impairment leading to ESRD and the need for renal replacement therapy or kidney transplantation, in the absence of IgA or other nephropathies. To this end, we performed genetic linkage analysis at three genetic loci 19q13 (ACTN-4), 11q21q22 (TRPC6) and 6p12 (CD2AP) associated with primary FSGS. There was no linkage between the disease and these DNA loci. We move our effort at locus 2q36 (COL4A3, COL4A4) that is linked with TBMN since the observation of renal biopsies showed uniform thinning of GBM <250 nm. We found positive linkage at locus 2q36 and subsequent DNA sequencing identified founder mutations in both, the COL4A3 and COL4A4 genes in 11 families that support the pathology of TBMN. In our cohort, of a total of 127 patients in eleven families who carried pathogenic COL4A3/COL4A4 mutations in heterozygosity, on whom we had detailed clinical information, 42 patients (33.1%) had progressed to chronic renal failure, while 18 of them (14.2%) had progressed to end-stage nephropathy that required renal replacement therapy. All renal biopsies showed FSGS. It is reasonable to hypothesize that COL4A3/COL4A4 mutations and TBMN either predispose patients to FSGS and CRF or sometimes TBMN coexists with another inherited factor (modifier genes) that is responsible for FSGS pathology and the progressive development of renal failure. At the same time, the effect of environmental factors that may selectively facilitate the progression of the disease remain unidentified and need further investigation. There are a lot of persons sharing the same mutation that could be investigated in the future for modifier genes. In this study the findings do not conform to the term “benign familial microscopic hematuria” and TBMN does not fulfil the long term renal prognosis that is written in the relevant literature.

Το κληρονομικό υπόβαθρο των νεφρικών παθήσεων συζητάται από το 19ο αιώνα. Με την πρόοδο στη μοριακή γενετική έγινε δυνατή η χαρτογράφηση κάποιων νεφρικών παθήσεων στο ανθρώπινο γονιδίωμα. Για το νεφρωσικό σύνδρομο γενικά αλλά και την ΕΤΣΣ έχουν βρεθεί υπεύθυνα γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεΐνες του σπειράματος (των ποδοκυττάρων και των μεταξύ τους διαφραγμάτων), μεταλλάξεις δε αυτών ευθύνονται για την εμφάνιση της νόσου με κληρονομική κατανομή. Η νόσος μεταβιβάζεται με αυτόσωμο επικρατούντα ή υπολειπόμενο χαρακτήρα καθώς και στο πλαίσιο συγγενών συνδρόμων. Γνωστά γονίδια είναι το ACTN4 που κωδικοποιεί την α-ακτινίνη-4, το TRPC6 που κωδικοποιεί ένα κανάλι κατιόντων στη μεμβράνη του ποδοκυττάρου, το CD2AP που κωδικοποιεί την πρωτεΐνη που σχετίζεται με το CD2 και τα NPHS1 και NPHS2 που κωδικοποιούν την νεφρίνη και την ποδοσίνη αντίστοιχα. Μεταλλάξεις στα γονίδια COL4A3/COL4A4 του κολλαγόνου IV, συστατικού των σπειραματικών βασικών μεμβρανών, έχουν βρεθεί περίπου στο 40% των περιπτώσεων της νεφροπάθειας της λεπτής μεμβράνης - thin membrane disease - (ΝΛΒΜ) που χαρακτηρίζεται από πολύ καλή πρόγνωση, οδηγώντας σπάνια σε σοβαρή λευκωματουρία και χρόνια νεφρική ανεπάρκεια (ΧΝΑ). Υπάρχουν όμως κάποιες αναφορές που συνδέουν τη ΝΛΒΜ με άλλες σπειραματοπάθειες, όπως η εστιακή τμηματική σπειραματοσκλήρυνση (ΕΤΣΣ) και η IgA νεφροπάθεια. Στη μελέτη αυτή ελέγχθηκαν 303 άτομα, μέλη 11 οικογενειών εκ των οποίων οι 118 εμφανίζουν κλινικά συμπτώματα ή εργαστηριακά ευρήματα της ΕΤΣΣ. Πολλά μέλη των οικογενειών αυτών εμφάνιζαν αιματουρία, ήπια ή σοβαρή λευκωματουρία και νεφρική ανεπάρκεια σε διάφορα στάδια ΧΝΝ, αποκλείοντας την IgA ή άλλη νεφροπάθεια. Παράλληλα μέλη αυτών των οικογενειών που είχαν υποβληθεί σε βιοψία νεφρού είχαν σαν σταθερό ιστολογικό εύρημα την ΕΤΣΣ. Πραγματοποιήθηκε γενετικός έλεγχος με τη μέθοδο της ανάλυσης σύνδεσης. Αυτό έγινε αρχικά για τις τρεις γενετικές περιοχές (19q13, 11q21q22, 6p12) που σύμφωνα με τη βιβλιογραφία η εμφάνιση μεταλλάξεων τους ευθύνεται για την οικογενή μορφή ΕΤΣΣ. Δεν αποδείχθηκε θετική συσχέτιση. Στη συνέχεια το ενδιαφέρον στράφηκε στη γενετική περιοχή 2q36q37 που συνδέεται με τη λεγόμενη «καλοήθη αιματουρία» η οποία έχει δειχθεί σε μικρό αριθμό περιστατικών να συνοδεύεται από εστιακή τμηματική σπειραματοσκλήρυνση. Μεταγενέστερη προσεκτική παρατήρηση των βιοψιών των ασθενών στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο υποστήριξε αυτή τη διάγνωση (πάχος μεμβράνης <250 nm). Παρατηρήθηκε ότι στις περισσότερες οικογένειες υπήρχε σύνδεση με την τελευταία γενετική περιοχή στο χρωμόσωμα 2q36q37, περιοχή που περιλαμβάνει τα γονίδια COL4A3 και COL4A4 που κωδικοποιούν τις αντίστοιχες αλυσίδες κολλαγόνου IV, α3 και α4. Η έρευνα επεκτάθηκε στην ανίχνευση μεταλλάξεων στα γονίδια αυτά, και εντοπίστηκαν τρεις μεταλλάξεις σε ετεροζυγία, γεγονός που συνάδει με τη διάγνωση της Νεφροπάθειας της Λεπτής Βασικής Μεμβράνης.