Rodzinna polipowatość gruczolakowata jelita polipowatość gruczolakowata jelita grubego Andrzej Pławski1,…

  • Published on
    28-Feb-2019

  • View
    213

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

<p>Rodzinna polipowato gruczolakowata jelita grubego </p> <p>Andrzej Pawski1, Marta Podralska</p> <p>1, Piotr Krokowicz</p> <p>4, Jacek Paszkowski</p> <p>2, Jan Lubiski</p> <p>3, Ryszard Somski</p> <p>1,5, </p> <p>1 Instytut Genetyki Czowieka PAN, Pozna, ul. Strzeszyska 32, 60-479 Pozna, tel. (061) 8233011. mail: </p> <p>andp@man.poznan.pl </p> <p>2 Katedra i Klinika Chirurgii Oglnej, Gastroenterologii i Endokrynologii, Uniwersytet Medyczny w Poznaniu, </p> <p>ul. Przybyszewskiego 49, 60-355 Pozna, tel. (061) 8691275. </p> <p>3 Zakad Genetyki i Patomorfologii, Pomorska Akademia Medyczna w Szczecinie, ul. Poabska 4, 70-115 </p> <p>Szczecin, tel. (091) 4661532. </p> <p>4 Katedra i Klinika Chirurgii Oglnej i Endokrynologicznej Uniwersytet Medyczny w Poznaniu ul. Szwajcarska </p> <p>3 tel. (061) 873-94-14 </p> <p>5 Katedra Biochemii i Biotechnologii, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, ul. Woyska 35, 60-637 Pozna, </p> <p>tel. (061) 8487202. </p> <p>Streszczenie </p> <p>Rodzinna polipowato jelita (FAP) jest dobrze poznanym zespoem predyspozycji do wystpowania choroby </p> <p>nowotworowej, dziedziczonym w sposb autosomalno-dominujcy ze skonnoci do wystpowania duej </p> <p>liczby polipw w okrnicy i odbytnicy. Pierwszymi objawami FAP s biegunka i krew w stolcu. Wraz z </p> <p>rozwojem choroby nowotworowej wystpuje utrata masy ciaa i osabienie. FAP wystpuje z czstoci 1 na </p> <p>10000 nowourodzonych. Czas wystpienia polipw i ich liczba s w przypadku tej choroby zrnicowane. </p> <p>Klasyczna forma FAP charakteryzuje si w wystpowaniem wicej ni 100 polipw, ktre pojawiaj si w </p> <p>drugiej dekadzie ycia. redni wiek wystpowania polipw to 15 lat. Najmodszy odnotowany chory mia 3 </p> <p>lata. Polipy charakteryzuj si duym potencjaem rozwoju w kierunku guza zoliwego. Rozwj nowotworu </p> <p>zoliwego moe nastpowa od pnego dziecistwa do 70 roku ycia. agodna forma polipowatoci rodzinnej </p> <p>charakteryzuj si agodniejszym przebiegiem ni klasyczny FAP. Wystpowanie FAP jest zwizane z </p> <p>mutacjami w genie supresorowym nowotworw APC, ktry zosta opisany w 1991. Gen APC jest </p> <p>zlokalizowany na chromosomie 5q21 i jest bierze udzia w kontroli proliferacji komrek. Forma recesywna </p> <p>FAP jest spowodowana przez homozygotyczne mutacje w genie MUTYH. Gen MUTYH jest zaangaowany w </p> <p>napraw oksydacyjnych uszkodze DNA. Polipowato zwizana z MUTYH (MAP) jest skonnoci do </p> <p>wystpowania polipw jelita, ale liczba polipw jest nisza ni w klasycznym FAP. Wysokie ryzyko </p> <p>wystpienia choroby nowotworowej w tych chorobach sprawia, e nale one do wanych zagadnie </p> <p>medycznych. W Polsce badania molekularne genu APC wykonywane s od ponad dziesiciu lat. W Instytucie </p> <p>Genetyki Czowieka PAN w Poznaniu utworzono Bank DNA dla polskich pacjentw FAP. W Banku DNA </p> <p>zgromadzono prbki DNA od ponad piciuset rodzin z FAP. </p> <p>Summary </p> <p>Familial adenomatous polyposis (FAP) is a well-known predisposition to occurrence of a large number of </p> <p>polyps in colon and rectum. FAF is inherited in an autosomal dominant manner. First symptoms of FAP are </p> <p>diarrhea and blood in stool. Weight lost and weaknesses occur after development of advanced tumor. The </p> <p>incidence of FAP disorder is one per 10,000 newborns. There is a high heterogeneity with regard to the number </p> <p>and time of occurrence of polyps. The classical form of FAP is characterized by the occurrence of more than </p> <p>100 polyps, which appear in the second decade of life. The average time of occurrence of polyps is 15 years. </p> <p>The earliest symptoms of polyposis were observed in a three-year-old child. The polyps are characterized by </p> <p>large potential for development towards malignant tumor. Turning into malignancy can occur from the late </p> <p>childhood to the 70s. Attenuated adenomatous polyposis coli cases are characterized by benign course of </p> <p>disease as opposed to the classical FAP. The occurrence of FAP is associated with mutations in the APC tumor </p> <p>suppressor gene, which has been described in 1991. The APC gene is tumor suppressor gene localized on </p> <p>chromosome 5q21 involved in cell proliferation control. The recessive form of FAP is caused by mutation in the </p> <p>MUTYH gene occurred in homozygotic state. The MUTYH gene is involved in a repairing of the oxidative </p> <p>DNA damage. MUTYH associated polyposis (MAP) is predisposition to occurrence polips of colon but the </p> <p>number of polyps is lower in comparison to classical FAP. The high risk of cancer observed in those syndromes </p> <p>make them important medical issues. The molecular studies of polyposis of colon are performed in Poland for </p> <p>over ten years. In Institute of Human Genetics in Pozna the DNA Bank for Polish FAP patients was </p> <p>established. In DNA Bank the DNA samples from over five hundreds FAP families were collected so far. </p> <p>Wstp </p> <p>Rodzinna polipowato gruczolakowata (FAP, ang. familial adenomatous polyposis) stanowi okoo 1% </p> <p>wszystkich rakw jelita grubego [1]. De novo choroba wystpuje z czstoci 1 na 8000-10000 urodze[2]. </p> <p>Wiek wystpowania objaww u chorych jest do zrnicowany, obserwuje si rwnie rnice w wieku </p> <p>wystpowania objaww u rodzestwa. Jednak mona przyj, e wystpienie raka jelita grubego w modym </p> <p>wieku powinno by sygnaem do przeprowadzenia wywiadu rodzinnego, ktry pozwala na okrelenie, czy w </p> <p>rodzinie wystpuje wysoka dziedziczna predyspozycja [3]. Wystpowanie pojedynczego przypadku choroby </p> <p>nie wyklucza wysokiej dziedzicznej predyspozycji, poniewa chory moe by pierwszym nosicielem mutacji. </p> <p>Objawy FAP wystpuj wczeniej, ni w HNPCC i pojawiaj si w drugiej dekadzie ycia, cho obserwuje si </p> <p>przypadki wystpowania choroby nawet w wieku 5 lat w naszej grupie najmodszy chory w chwili </p> <p>zdiagnozowania polipw mia 3 lata [4]. Podoem genetycznym wystpowania polipw gruczolakowatych jest </p> <p>wystpowanie mutacji w genach APC w przypadku FAP i MUTYH w przypadku recesywnej formy </p> <p>polipowatoci jelita. </p> <p>Geny supresorowe nowotworw zaangaowane s w kontrol proliferacji komrek. Produkty biakowe </p> <p>genw supresorowych bior udzia w kontroli cyklu komrkowego jako jego inhibitory, s take skadnikami </p> <p>ukadu kontaktowego hamowania wzrostu. Geny supresorowe odpowiedzialne s utrzymywaniu liczby </p> <p>komrek na staym poziomie. Zaburzenia tych mechanizmw prowadz do zwikszenia czstoci podziaw </p> <p>komrkowych, jak rwnie wzrostu liczby bdw powstajcych podczas podziau. Prowadzi to do </p> <p>gromadzenia zmian w materiale genetycznym i wyselekcjonowania niemiertelnego klonu o bardzo czstych </p> <p>podziaach komrkowych, zdolnego zasiedla inne tkanki. </p> <p>W przypadku genw supresorowych fenotyp mutacji jest maskowany przez prawidowy allel genu. W </p> <p>inicjacji procesu nowotworowego wystpuj dwie niezalene mutacje w obrbie locus genu supresorowego [5]. </p> <p>W przypadku nosicielstwa zmutowanego allelu genu APC ryzyko wystpienia drugiej mutacji, a tym samym </p> <p>inicjacji choroby nowotworowej, jest bardzo wysokie. </p> <p>Historia bada genu APC </p> <p>FAP zostaa zidentyfikowana jako dziedziczny zesp chorobowy ju w latach 20-tych dwudziestego </p> <p>wieku. W 1972 r. zosta opisany zesp Gardnera, ktry jest postaci FAP charakteryzujc si nie tylko </p> <p>obecnoci setek czy tysicy polipw w jelicie, lecz take kostniakw oraz przebarwie siatkwki (CHRPE, </p> <p>ang. congenital hypertrophy of the retinal pigment epithelium). Wystpowanie FAP zaczto wiza z regionem </p> <p>q21-q22 chromosomu 5 na podstawie obserwacji duej delecji wykrytej w badaniach cytogenetycznych oraz </p> <p>wynikw bada sprze markerw RFLP pacjenta z zespoem Gardnera i zaawansowanym rozwojem polipw </p> <p>w jelicie grubym [6]. Pod koniec lat osiemdziesitych badania sprze ukierunkoway poszukiwania genu na </p> <p>region obejmujcy oddalone od siebie o 150 kpz geny APC i MCC. W 1991 r. u chorych z FAP przebadano trzy </p> <p>geny: DP1, SRP19 i DP2.5 znajdujce si w regionie, ktry uleg delecji. U czterech niespokrewnionych </p> <p>chorych z FAP zaobserwowano 4 mutacje w genie DP2.5 (obecnie gen APC) prowadzce do powstania kodonu </p> <p>Stop, z ktrych jedna bya przekazana potomstwu [1]. W nastpnym roku przebadano 79 chorych z FAP i </p> <p>zaobserwowano mutacje w genie APC u 67% chorych. W 92% byy to mutacje prowadzce do skrcenia </p> <p>produktu biakowego genu APC[7]. </p> <p>W naszym kraju Bank DNA chorych, z FAP zosta utworzony w 1997 roku w Instytucie Genetyki </p> <p>Czowieka PAN w Poznaniu z inicjatywy A. Pawskiego i R. Somskiego. W ramach prac badawczych </p> <p>dotyczcych genetycznych uwarunkowa zespow podatnoci do rozwoju chorb nowotworowych </p> <p>zwizanych z obecnoci polipw w ukadzie pokarmowym w IGCz PAN w Poznaniu zgromadzono znaczcy </p> <p>materia w postaci prbek DNA oraz olbrzymie dowiadczenie wynikajce z 15 letnich prac badawczych nad </p> <p>polipowatociami jelit. </p> <p>Budowa genu APC i funkcja biaka APC </p> <p>Gen APC (ang. adenomatous polyposis coli) pooony jest na chromosomie 5 w regionie q21 i skada si </p> <p>z 21 eksonw [9]. Charakterystyczn cech genu APC jest wystpowanie duego eksonu 15, ktry obejmuje </p> <p>ponad 70% sekwencji kodujcej. Ekspresja genu obserwowana jest we wszystkich tkankach. Produktem </p> <p>transkrypcji jest mRNA o dugoci 8538 nukleotydw [1, 10]. Pierwsze eksony genu mog tworzy tkankowo </p> <p>specyficzne alternatywne transkrypty [11], np. w mzgu wystpuje produkt genu APC, dla ktrego kodon Start </p> <p>pooony jest w eksonie BS (ang. brain specific). Wyeliminowanie kodonu 1, ktry koduje domen super </p> <p>spirali, o ktrej wiadomo, e suy do homo- lub heterodimeryzacji, wpywa na funkcjonalno produktu </p> <p>biakowego [9]. Alternatywne skadanie pocztkowych eksonw genu moe by zwizane z wystpowaniem </p> <p>agodnej formy polipowatoci - AAPC (ang. attenuated adenomatous polyposis coli) [12]. Podobny efekt </p> <p>zaobserwowano w jednej z dwch rodzin z mutacjami na kocu 3 eksonu 9, gdzie w jednym przypadku </p> <p>wykazano modyfikujcy efekt alternatywnego skadania, prowadzcy do agodnej formy FAP. W zwizku z </p> <p>tym uwaa si, e rodzaj, pooenie mutacji jak rwnie efekt alternatywnego skadania wpywaj na przebieg </p> <p>choroby. </p> <p>Bardzo ciekawa jest obserwacja midzygenowego skadania, w wyniku ktrego z genu APC zostaje </p> <p>usunity ekson 14 i obejmujcy prawie 70% genu ekson 15, a pozostay fragment czy si z kocem 3 genu </p> <p>SRP1. Wycicie eksonu 14 lub 15 prowadzi do powstania dwch izoform produktu rnicych si zdolnoci </p> <p>wizania mikrotubul i -kateniny, jak rwnie sekwencj regionu 3 nie podlegajcego translacji, co moe </p> <p>wpywa na stabilno mRNA oraz na funkcje produktu [13]. Alternatywne skadanie genu jest w tym </p> <p>przypadku zwizane z regulacj aktywnoci biaka APC i nasuwa przypuszczenie, e peni ono wiele rnych </p> <p>funkcji w komrce zwaszcza, e w alternatywnym skadaniu bierze udzia ponad 75% eksonw. </p> <p>Penej dugoci biako APC skada si z 2843 aminokwasw i wystpuje w cytoplazmie oraz w jdrze </p> <p>komrkowym [1, 10]. Dotychczas poznano kilka biaek wchodzcych w interakcj z biakiem APC. Nale do </p> <p>nich biako DLG, biako mikrotubul, GSK-3, -katenina, -katenina, p34, Tid56, biako Auxin. Interakcje z </p> <p>wieloma biakami oznaczaj, e biako APC bierze udzia w regulacji wielu procesw w komrce, </p> <p>obejmujcych podzia, migracj, adhezj i rnicowanie komrek (ang. cell fate determination) [1]. W biaku </p> <p>APC wyodrbniono kilka funkcjonalnych domen. Domena zasadowa obejmuje animokwasy 2200-2400 [1]. </p> <p>Fragment N-kocowy biaka, midzy aminokwasami 1-171, zaangaowany jest w oligomeryzacj. W biaku </p> <p>APC wystpuj dwa miejsca wizania -kateniny - we fragmencie obejmujcym trzy 15-nukleotydowe </p> <p>powtrzenia midzy aminokwasami 1020-1169 i w regionie 20 aminokwasowych powtrze midzy </p> <p>aminokwasami 1324-2075. Wizanie z mikrotubulami, wystpujce podczas zwikszonej ekspresji genu, </p> <p>odbywa si za pomoc fragmentu obejmujcego aminokwasy 2130-2483. Aminokwasy 2560-2843 s miejscem </p> <p>wizania z biakiem EB1, a aminokwasy 2771-2843 wi si z biakiem DLG [1]. Nie wyodrbniono regionu </p> <p>zwizanego z procesem apoptozy, zaobserwowano jednak, e ekspresja prawidowego biaka APC w </p> <p>komrkach linii nowotworowej jelita prowadzi do wystpienia tego zjawiska. W komrkach luzwki jelita </p> <p>grubego produkt genu APC o masie 300 kDa uczestniczy w kontaktowym hamowaniu wzrostu komrek. </p> <p>Biako APC oddziauje take z -katenin i -katenin. Obydwa biaka wi si z biakiem adhezyjnym </p> <p>E-kadheryn. Fearon (1997) zaproponowa schemat, w ktrym biako APC bierze udzia w transdukcji sygnau i </p> <p>przez degradacj -kateniny wpywa na aktywno czynnika transkrypcji Tcf4 (ang. T-cell transcription factor </p> <p>4) (Ryc.1) [14]. Biakiem regulujcym tworzenie kompleksu biaka APC z -katenin jest kinaza biakowa </p> <p>ZW3/GSK3. Fosforylacja biaka APC aktywuje wizanie -kateniny. Aktywno kinazy GSK3 jest </p> <p>regulowana poprzez biako dsh, wchodzce w interakcje z produktem genu WNT1. Biako APC zwizane z </p> <p>kinaz ZW3/GSK3 posiada zdolno hamowania transkrypcji indukowanej przez -katenin. W przypadku </p> <p>utraty funkcji produktu genu APC nastpuje aktywacja czynnika transkrypcji Tcf4 (TCF7L2). Komrka jest </p> <p>pobudzona do proliferacji w wyniku aktywacji transkrypcji genu c-MYC przez Tcf4 [15]. Produkt genu c-MYC </p> <p>wystpuje w jdrze komrkowym i posiada zdolno wizania z DNA, aktywuje gen wzrostu - dekarboksylaz </p> <p>ornityny (ODC1) i gen CDC25A, ponadto jest inhibitorem genu GAS1. Wykazano rwnie, e aktywowany </p> <p>kompleks -katenina-Tcf4 indukuje ekspresj Tcf1 [16]. W komrkach luzwki jelita grubego gen APC dziaa </p> <p>jako negatywny regulator cyklu komrkowego przez regulacje poziomu -kateniny sygna proliferacji </p> <p>pochodzcy od transmembranowego biaka E-kadheryny. W przypadku utraty funkcjonalnoci tego genu w </p> <p>tkance zostaje zaburzona rwnowaga midzy podziaami i mierci komrek. </p> <p>Ryc. 1. Rola biaka APC w regulacji cyklu komrkowego </p> <p>Mutacje genu APC </p> <p>Od 1991 roku, kiedy wykryto zwizek mutacji genu APC z FAP nastpi rozwj bada molekularnych. </p> <p>W okresie minionych 17 lat zaobserwowa mona rozwj technik a co za tym idzie zwikszenie si liczby </p> <p>doniesie dotyczcych spektrum mutacji w coraz to nowych krajach czy grupach etnicznych. Badania </p> <p>prowadzone przez szereg lat z uyciem takich technik jak analiza polimorfizmu konformacji jednoniciowych </p> <p>fragmentw DNA (SSCP), analiza heterodupleksw (HD) czy metoda rozdziau w gradiencie czynnika </p> <p>denaturujcego (DGGE) oraz sekwencjonowania DNA pozwoliy na stworzenie komputerowych baz danych. </p> <p>Obecnie najlepiej zorganizowana baz mutacji genu APC jest baza Institute of Medical Genetics w Cardiff </p> <p>http://www.hgmd.cf.ac.uk/ac/index.php. Jest najbardziej aktualn baz mutacji dla wikszoci opisanych genw </p> <p>[17]. W bazie danych dla genu APC zgromadzono dane o 858 typach mutacji. Najwikszy odsetek mutacji genu </p> <p>APC stanowi mae delecje, ktrych opisano 356 i w wikszoci prowadz do zmiany ramki odczytu i skrcenia </p> <p>produktu biakowego genu. Rzadziej wystpoway due delecje (54), mutacje w miejscach skadania genu (49), </p> <p>mae delecje poczone z insercjami (17), due insercje (7), kompleksowe rearanacje (6) a w sekwencjach </p> <p>regulatorowych stwierdzono 3 mutacje. 235 mutacji to substytucje prowadzce do zamiany aminokwasu lub </p> <p>prowadzce do powstania kodonu Stop w miejscu wystpowania mutacji. Maych insercji opisano d...</p>

Recommended

View more >