Rodzinna krzywica hipofosfatemiczna

Zakład Genetyki Medycznej

Instytut „Pomnik – Centrum Zdrowia Dziecka”

Kurs specjalizacyjny CMKP, Warszawa, 09-13.01.2011

Dorota Jurkiewicz

Krzywica hipofosfatemiczna

Hypophosphatemic Rickets (HR)

utrata fosforanów w nerkach - zmniejszona reabsorbcja fosforanów (P

i

)

w kanalikach nerkowych i zwiększone wydalanie P

i

z moczem

niski lub w dolnej granicy normy poziom aktywnej formy witaminy D

3

-

1,25-dwuhydroksywitaminy D

3

[1,25(OH)

2

D

3

]

zahamowanie wzrostu, krzywica i osteomalacja

rodzinna krzywica hipofosfatamiczna sprzężona z chromosomem X

rodzinna krzywica hipofosfatamiczna sprzężona z chromosomem X

(XLH, XHR)

autosomalna dominująca krzywica hipofosfatemiczna (ADHR)

autosomalna recesywna krzywica hipofosfatemiczna (ARHR1, ARHR2)

patogeneza → nadmierna aktywność FGF23 (czynnik wzrostowy
fibroblastów- 23), który działa głównie jako czynnik fosfaturyczny, a
także redukuje produkcję 1,25(OH)

2

D

3

fosfatoniny - związki peptydowe - kontrolują gospodarkę fosforanową w

organizmie

Fosfatoniny

FGF-23 (fibroblast growth factor 23)

FGF-7 (fibroblast growth factor 7)

MEPE (matrix exctracellular phosphoglycoprotein)

fosfatoniny, szczególnie FGF-23, obniżają poziom fosforanów w surowicy

MEPE (matrix exctracellular phosphoglycoprotein)

ASARM

sFRP4 (secreted frizzled related protein-4)

FGF-23 jest
wydzielany przez
osteocyty

+

Regulacja stężenia

fosforanów

FGF-23 obniża stężenie fosforanów na dwa sposoby:

poprzez zmniejszenie ekspresji ko-transporterów Na/Pi, co prowadzi do zahamowania
reabsorbcji fosforanów w nerkach i jelicie i w związku z tym obniżenia poboru fosforu z
pożywienia i zwiększenia jego wydalania z moczem

obniża produkcję 1,25(OH)

2

D

3

(czynnika stymulującego jelitowe wchłanianie fosforu)

duże stężenie 1,25(OH)

2

D

3

zwiększa syntezę FGF-23 w kościach

Nutrition and Health: Fluid and Electrilytes in Pediatrics, LLC 2010

+

Arg Ser

FGF-23

forma aktywna

„subtilisin-like” konwertaza

FGF-23

Ser

Arg

FGF-23

forma nieaktywna

PHEX

?

rodzinna krzywica hipofosfatemiczna sprzężona z chromosomem X (XLH)

mutacje w genie

PHEX

(Xp22.1-22.2)

autosomalna dominująca krzywica hipofosfatemiczna (ADHR)

mutacje w genie

FGF23

(12p13.3)

Zaburzenia w systemie gospodarki fosforanowej

autosomalna recesywna krzywica hipofosfatemiczna (ARHR)

ARHR1 – mutacje w genie

DMP1

(4q21)

ARHR2 – mutacje w genie

ENPP1

(6q23.2)

Rodzinna krzywica hipofosfatemiczna

hipofosfatemia sprzężona z chromosomem X, X-hipofosfatemia, XLH

choroba dominująca sprzężona z chromosomem X

występuje z częstością 1:20 000 żywych urodzeń

penetracja całkowita ze zmienną ekspresją

Dziedziczenie XLH

chory mężczyzna (hemizygota)
posiada wszystkich synów zdrowych
i wszystkie córki chore

chora kobieta (heterozygota) ma
50% ryzyka posiadania chorego
potomstwa, niezależnie od płci

Rodzinna krzywica hipofosfatemiczna

hipofosfatemia (wynikająca ze zmniejszonej resorpcji fosforanów w
kanalikach proksymalnych nerek)

normalne stężenie wapnia w surowicy

niskie lub w dolnej granicy normy stężenie 1,25-dwuhydroksywitaminy D

opóźnienie wzrostu

krzywica i osteomalacja

kolana koślawe i szpotawe

zmiany w zębach (częste ropnie)

kostnienie ścięgien i bóle stawów

w starszym wieku osteoporoza

Gen

PHEX

(Phosphate Regulating Gene with Homologies to

Endopeptidases on the X chromosome)

lokalizacja genu

Xp22.1-22.2

długość genu 218 869 par zasad

5’

3’

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

długość genu 218 869 par zasad

region kodujący genu

2 250 par zasad

22 egzony

PHEX

ulega ekspresji w osteocytach i osteoblastach

Białko PHEX

endopeptydaza, należąca do grupy metalo-endopetydaz

749-aminokawsów

Najnowsze badania wykazały,
że PHEX może przecinać
peptydy ASARM, które
hamują proces mineralizacji.
Utrata aktywności przez

Funkcja białka PHEX

FGF-23

Jan De Beur S M , Levine M A JCEM 2002;87:2467-2473

Utrata aktywności przez
białko PHEX w krzywicy
hipofosfatemicznej prowadzi
do akumulacji peptydów
ASARM i do osteomalacji.

JBMR, vol. 25, no.4, 2010, 695-705

Mutacje w genie

PHEX

ponad

250

mutacji (www.phexdb.mcgill.ca)

rozproszone na obszarze całego genu

PHEX

około 70% - mutacje sporadyczne

ponad 80% mutacji - mutacje terminacyjne

około 90% mutacji - unikalne dla danej rodziny

Różne typy mutacji:

„nonsense” 18%

„missense” 20%

delecje 27%

insercje 12%

„splice site” 23%

wykrywalność mutacji: 45-87%

Rozmieszczenie mutacji w genie

PHEX

lic

zb

a

m

u

ta

cj

i

egzon/intron

lic

zb

a

m

u

ta

cj

i

Korelacja genotyp-fenotyp

mutacje terminacyjne: nonsense, duplikacje, delecje, insercje, splice site - mogą

prowadzić do powstania skróconego białka PHEX lub jego braku

brak końcowego odcinka białka PHEX => zmiany w budowie przestrzennej

białka w obszarze palca cynkowego, który zapewnia specyficzność działania
endopeptydazy => utrata funkcji enzymatycznej białka

mutacje „missense” - prowadzą do powstania białka PHEX ze zmniejszoną, ale nie

całkowicie zniesioną aktywnością

mutacje terminacyjne - związane ze znacznie zmniejszoną reabsorpcją fosforanów

w kanalikach nerkowych i zmniejszonym stężeniem 1,25(OH)

2

D w

porównaniu do pacjentów z mutacjami typu „missense”

mutacje terminacyjne - ujawnienie krzywicy hipofosfatemicznej w ciężkiej formie

brak innych znaczących korelacji między parametrami biochemicznymi a

genotypem

(Morey i inn., BMC Medical Genetics 2011, 12:116)

Metody analizy molekularnej genu

PHEX

amplifikacja 22 egzonów
genu

PHEX

analiza SSCP

(Single-Stranded

Conformation Polymorphism)

preparaty DNA

*

sekwencjonowanie

*

analiza MLPA

(Multiplex Ligation-dependent Probe
Amlification)

Autosomalna dominująca krzywica hipofosfatemiczna (ADHR)

dziedziczenie autosomalne dominujące

mutacje w genie FGF-23 (fibroblast growth factor 23)

mutacje „missense” dotyczące regionu 176-179 (RXXR) w sekwencji

aminokwasowej białka

mutacje zmieniają miejsce rozpoznawane przez proteazę => niemożliwa proteoliza

mutacje zmieniają miejsce rozpoznawane przez proteazę => niemożliwa proteoliza

=> zwiększone stężenie FGF-23 => zmniejszona reabsorpcja fosforanów w
nerkach

Autosomalna recesywna krzywica hipofosfatemiczna (ARHR1)

dziedziczenie autosomalne recesywne

mutacje w genie DMP1 (dentin matrix protein 1)

mutacje typu „utraty funkcji”

mutacje typu „utraty funkcji”

XLH

ADHR

ARHR1

fosforany w
surowicy

↓

↓

↓

wapń w
surowicy

N

N

N

1,25(OH)

2

D

3

w

surowicy

N, ↓

N, ↓

N, ↓

PTH

N, ↑

N

N, ↑

wapń w moczu

↓

↓

N, ↓

gen

PHEX

FGF23

DMP1

tryb
dziedziczenia

dominujące

sprzężone z X

autosomalne

dominujące

autosomalne

recesywne