Choroba charcota-mariego-tootha
Etiologia i przyczyny
Choroba Charcota-Mariego-Tootha (CMT) to najczęstsza dziedziczna neuropatia obwodowa, charakteryzująca się postępującym uszkodzeniem nerwów obwodowych. Etiologia CMT jest genetycznie heterogenna, z ponad 100 genami powiązanymi z chorobą, z dominującą rolą mutacji w genach PMP22 (70-80% przypadków CMT1), MPZ (10-12% CMT1), MFN2 (około 20% CMT2) oraz GJB1 (około 90% CMTX). Patogeneza różni się w zależności od typu: CMT1 to neuropatia demielinizacyjna związana z mutacjami wpływającymi na osłonkę mielinową, np. duplikacja PMP22 prowadząca do 1,5- lub 2-krotnej nadekspresji białka i agregacji ubikwitynowanego PMP22, natomiast CMT2 to neuropatia aksonalna, gdzie mutacje w MFN2 powodują zaburzenia funkcji mitochondriów i przewodzenia impulsów nerwowych. Dziedziczenie może być autosomalne dominujące, autosomalne recesywne, sprzężone z chromosomem X lub mitochondrialne, z około 10% przypadków wynikających z mutacji de novo.
- Etiologia choroba Charcota-Mariego-Tootha
- Główne typy CMT i ich podłoża genetyczne
- CMT typu 1 (demielinizacyjny)
- CMT typu 2 (aksonalny)
- CMTX (sprzężone z chromosomem X)
- CMT typu 3 (choroba Dejerine’a-Sottasa)
- CMT typu 4 (recesywne formy demielinizacyjne)
- Formy pośrednie CMT
- Niedawno odkryte przyczyny genetyczne
- Czynniki modyfikujące i zmienność fenotypowa
- Podsumowanie przyczyn CMT
Etiologia choroba Charcota-Mariego-Tootha
Choroba Charcota-Mariego-Tootha (CMT) to grupa genetycznie uwarunkowanych neuropatii obwodowych, charakteryzujących się postępującym uszkodzeniem nerwów łączących mózg i rdzeń kręgowy z resztą ciała. Jest to najczęstsza dziedziczna neuropatia obwodowa, dotykająca około 1 na 2500 osób12. Choroba CMT wykazuje znaczną heterogenność genetyczną, z ponad 100 genami powiązanymi z jej wystąpieniem, co prowadzi do różnych typów i podtypów choroby34.
Podstawy genetyczne
Choroba Charcota-Mariego-Tootha jest spowodowana mutacjami w genach kodujących białka kluczowe dla funkcjonowania nerwów obwodowych. W zależności od typu CMT, mutacje te mogą wpływać na osłonkę mielinową, aksony lub oba te elementy56. Defekty genetyczne mogą upośledzać funkcję białek w sposób, który nie jest w pełni poznany, jednak przypuszczalnie uszkadzają aksony, które przewodzą impulsy nerwowe, lub wpływają na wyspecjalizowane komórki wytwarzające mielinę7.
Najczęstsze geny związane z CMT to89:
- PMP22 (białko mieliny obwodowej 22) – odpowiada za 70-80% przypadków CMT1, najczęściej poprzez duplikację regionu chromosomu 17p11.21011
- MPZ (białko mieliny zero) – mutacje punktowe w tym genie powodują około 10-12% przypadków CMT112
- MFN2 (mitofuzyna 2) – najczęstsza przyczyna CMT2, odpowiadająca za około 20% przypadków1314
- GJB1 (koneksyna 32) – odpowiedzialna za około 90% przypadków CMTX15
Badania wykazały, że mutacje w tych czterech genach (PMP22, MPZ, MFN2 i GJB1) stanowią ponad 90% przypadków genetycznie potwierdzonych CMT1617. Pozostałe przypadki są spowodowane mutacjami w dziesiątkach innych genów lub pozostają niewyjaśnione18.
Mechanizmy patogenetyczne
W zależności od typów CMT, patogeneza choroby wiąże się z różnymi mechanizmami molekularnymi19:
Uszkodzenie mieliny (demielinizacja)
W CMT typu 1 (demielinizacyjnym) mutacje dotyczą genów kodujących białka istotne dla struktury i funkcji osłonki mielinowej20. Najlepiej poznany mechanizm dotyczy CMT1A, gdzie duplikacja genu PMP22 prowadzi do nadekspresji białka PMP222122:
- Duplikacja w stanie heterozygotycznym powoduje 1,5-krotną nadekspresję PMP22 w komórkach Schwanna
- Duplikacja homozygotyczna prowadzi do 2-krotnej nadekspresji
- Nadekspresja przeciąża system proteasomu, prowadząc do cytoplazmatycznej agregacji ubikwitynowanego białka PMP22
- Dochodzi do rekrutacji autofagosomów i lizosomów oraz zwiększonej autofagii
Mutacje w innych genach związanych z mieliną, jak MPZ, mogą prowadzić do tworzenia nieprawidłowych białek, które agregują w retikulum endoplazmatycznym neuronu, powodując apoptozę23.
Uszkodzenie aksonu
W CMT typu 2 (aksonalnym), mutacje wpływają bezpośrednio na strukturę i funkcję aksonu24. Na przykład, mutacje w genie MFN2, kodującym białko mitochondrialne, mogą powodować:25
- Tworzenie dużych skupisk mitochondriów, które nie mogą przemieszczać się wzdłuż aksonu w kierunku synaps
- Upośledzenie funkcji synaps i przewodzenia impulsów nerwowych
Inne geny związane z CMT2, jak neurofilament light chain (NF-L), dynamina 2 (DNM2), czy białko 1 związane z różnicowaniem indukowanym gangliozydami (GDAP1), również wpływają na integralność aksonalną26.
Wzorce dziedziczenia
Choroba Charcota-Mariego-Tootha może być dziedziczona na kilka różnych sposobów2728:
- Autosomalnie dominująco – najczęstszy typ dziedziczenia CMT, gdzie wystarczy odziedziczenie jednego zmutowanego allelu od jednego z rodziców. Większość przypadków CMT1 i CMT2 dziedziczy się w ten sposób2930.
- Autosomalnie recesywnie – rzadszy typ, wymagający odziedziczenia dwóch zmutowanych alleli, po jednym od każdego rodzica. Dotyczy głównie CMT43132.
- Sprzężone z chromosomem X – dotyczy CMTX, gdzie gen odpowiedzialny za chorobę znajduje się na chromosomie X. U mężczyzn, którzy mają tylko jeden chromosom X, choroba ma zwykle cięższy przebieg33.
- Dziedziczenie mitochondrialne – bardzo rzadki typ dziedziczenia w CMT34.
Warto zauważyć, że około 10% przypadków CMT powstaje w wyniku spontanicznych (de novo) mutacji podczas rozwoju embrionalnego, co oznacza, że choroba może wystąpić u osoby bez wcześniejszej historii rodzinnej3536.
Główne typy CMT i ich podłoża genetyczne
Choroba Charcota-Mariego-Tootha jest klasyfikowana na podstawie cech klinicznych, elektrofizjologicznych i genetycznych3738.
CMT typu 1 (demielinizacyjny)
Jest to najczęstszy typ CMT, charakteryzujący się uszkodzeniem osłonki mielinowej i spowolnionym przewodzeniem nerwowym39. Główne podtypy to:
- CMT1A – najczęstszy podtyp (60-70% przypadków CMT1), spowodowany duplikacją genu PMP22 na chromosomie 17p11.24041
- CMT1B – spowodowany mutacjami w genie MPZ na chromosomie 1q21-2542
- CMT1C – związany z mutacjami w genie LITAF na chromosomie 1643
- CMT1D – spowodowany mutacjami w genie EGR244
- CMT1E – związany z mutacjami punktowymi w genie PMP2245
CMT typu 2 (aksonalny)
Ten typ charakteryzuje się uszkodzeniem aksonu przy względnie zachowanej osłonce mielinowej46. CMT2 występuje rzadziej niż CMT1 i stanowi około jednej trzeciej wszystkich przypadków CMT47:
- CMT2A – najczęstszy podtyp CMT2, spowodowany mutacjami w genie MFN2 na chromosomie 1p35-364849
- CMT2B – związany z mutacjami w genie RAB7 na chromosomie 3q13-2250
- CMT2C – charakteryzuje się słabością przepony i strun głosowych, nie jest związany z żadnym znanym locus51
- CMT2D – związany z mutacjami w genie GARS na chromosomie 7p14, powoduje większe osłabienie i zanik mięśni w rękach niż w stopach52
CMTX (sprzężone z chromosomem X)
Ten typ jest dziedziczony w sposób sprzężony z chromosomem X i dotyka głównie mężczyzn53. Główne podtypy to:
- CMTX1 – spowodowany mutacjami w genie GJB1 (koneksyna 32) na chromosomie Xq1354
- CMTX4 – związany z mutacjami w genie AIFM1 na chromosomie Xq2655
- CMTX5 – spowodowany utratą funkcji genu PRPS1 na chromosomie Xq2256
- CMTX6 – związany z mutacjami w genie PDK3 na chromosomie Xp2257
CMT typu 3 (choroba Dejerine’a-Sottasa)
Jest to ciężka forma neuropatii demielinizacyjnej o wczesnym początku, dziedziczona autosomalnie recesywnie58. Spowodowana jest mutacjami w genach:
- MPZ
- PMP22
- PRX (periaksyna)
- EGR259
CMT typu 4 (recesywne formy demielinizacyjne)
To grupa autosomalnie recesywnych, demielinizacyjnych neuropatii60. Kluczowe podtypy to:
- CMT4A – spowodowany mutacjami w genie GDAP1 na chromosomie 8q2161
- CMT4B1 – związany z mutacjami w genie MTMR262
- CMT4B2 – spowodowany mutacjami w genie MTMR1363
- CMT4B3 – związany z mutacjami w genie MTMR564
Formy pośrednie CMT
Te typy wykazują cechy zarówno demielinizacyjne, jak i aksonalne65. Przykłady to:
- CMTDIB – spowodowany autosomalnie dominującą mutacją w genie DNM266
- CMTDIC – związany z autosomalnie dominującą mutacją w genie YARS167
- CMTRIB – spowodowany autosomalnie recesywną mutacją w genie KARS168
Niedawno odkryte przyczyny genetyczne
Badania genetyczne ostatnich lat ujawniły nowe geny i mechanizmy związane z chorobą Charcota-Mariego-Tootha69.
Mutacje w genie PMP2
Niedawno odkryto, że mutacje w genie PMP2 (białko mieliny obwodowej 2) mogą powodować autosomalnie dominującą postać CMT17071:
- Mutacja punktowa p.I43N w PMP2 została silnie powiązana z fenotypem CMT1 w kilku rodzinach
- Mutacja ta znajduje się w wysoce konserwatywnej domenie lipocalinowej/cytoplazmatycznej domenie wiążącej kwasy tłuszczowe
- Myszy transgeniczne z mutacją PMP2-I43N wykazywały zmniejszoną szybkość przewodzenia nerwów ruchowych, co jest zgodne z fenotypem CMT1
- PMP2 może powodować neuropatię obwodową w podobny sposób jak PMP22, wpływając na mielinizację poprzez mutację w jednym allelu lub nadmiar białka dzikiego typu
Mutacje w genie LRSAM1
Gen LRSAM1 został zidentyfikowany jako przyczyna aksonalnej postaci CMT, obecnie określanej jako CMT2P7273:
- Mutacje w genie LRSAM1 mogą powodować CMT z dziedziczeniem zarówno dominującym, jak i recesywnym
- Mutacje p.Leu708ArgfsX28, p.Ala683ProfsX3 oraz mutacja powodująca insercję 21 aminokwasów zakłócają domenę RING białka LRSAM1
- Brak objawów klinicznych u heterozygotycznych nosicieli mutacji null sugeruje, że trzy inne mutacje wywierają dominujący negatywny efekt, a nie prowadzą do haploinsuficjencji
Mutacje w genie SORD
Niedawno odkryto mutacje w genie SORD u osób dotkniętych formą CMT27475:
- Bialleliczne mutacje SORD zostały odkryte w 38 niepowiązanych rodzinach
- Stanowią one najczęstszą autosomalnie recesywną formę aksonalnej lub pośredniej CMT
- Badacze są w trakcie badania, w jaki sposób mutacje w genie SORD wpływają na funkcję nerwów obwodowych
Czynniki modyfikujące i zmienność fenotypowa
Mimo że choroba Charcota-Mariego-Tootha jest ściśle uwarunkowana genetycznie, obserwuje się znaczną zmienność w jej przebiegu klinicznym, nawet wśród osób z tą samą mutacją76.
Heterogenność genetyczna
Heterogenność genetyczna jest kluczową cechą CMT i przyczynia się do różnorodności obrazu klinicznego77. Wśród czynników wpływających na heterogenność są:
- Mutacje w różnych genach mogą dawać podobne objawy kliniczne
- Różne mutacje w tym samym genie mogą powodować różne fenotypy
- Mutacje mogą wpływać na różne szlaki komórkowe, w tym mielinizację, transport radialny i aksonalny, różnicowanie komórek Schwanna, transdukcję sygnału, funkcję mitochondriów i inne78
Penetracja zależna od wieku
CMT może charakteryzować się penetracją zależną od wieku, co oznacza, że objawy mogą pojawiać się w różnym wieku, nawet u osób z tą samą mutacją7980:
- Niektóre podtypy CMT mają wczesny początek w dzieciństwie
- Inne mogą pojawić się dopiero w wieku dorosłym
- Niektóre osoby mogą żyć przez dziesięciolecia bez rozwoju objawów, mimo posiadania mutacji
Zmienna ekspresja
Zmienna ekspresja to zjawisko, w którym ta sama mutacja może powodować różne nasilenie objawów u różnych osób81:
- Niektórzy pacjenci mogą mieć łagodne objawy, podczas gdy inni z tą samą mutacją ciężki przebieg choroby
- Wiek ojca może modulować ciężkość choroby – de novo mutacje PMP22 są bardziej skłonne do łagodniejszych fenotypów CMT i są częstsze u dzieci urodzonych przez starszych ojców82
- Płeć może wpływać na ciężkość objawów, szczególnie w CMTX, gdzie mężczyźni są zwykle bardziej dotknięci chorobą niż kobiety83
Podwójne mutacje
W rzadkich przypadkach CMT może być spowodowana mutacjami dotyczącymi więcej niż jednego genu jednocześnie u tej samej osoby84:
- Taka „podwójna dawka” zmian genetycznych może prowadzić do cięższych objawów
- Może to komplikować diagnostykę i poradnictwo genetyczne
Podsumowanie przyczyn CMT
Choroba Charcota-Mariego-Tootha jest złożonym schorzeniem neurologicznym o podłożu genetycznym8586. Jej etiologia obejmuje:
- Liczne geny (ponad 100 zidentyfikowanych) kodujące białka istotne dla funkcji nerwów obwodowych
- Różne mechanizmy patogenetyczne, w tym uszkodzenie mieliny, aksonu lub oba jednocześnie
- Różne wzorce dziedziczenia: autosomalnie dominujące, autosomalnie recesywne i sprzężone z chromosomem X
- Możliwość spontanicznych mutacji (de novo) podczas wczesnego rozwoju
- Znaczną heterogenność genetyczną i fenotypową
Dokładne zrozumienie genetycznych podstaw CMT ma kluczowe znaczenie dla właściwej diagnostyki, poradnictwa genetycznego i opracowania ukierunkowanych terapii8788. Warto zauważyć, że mimo znacznego postępu w badaniach genetycznych, przyczyna CMT pozostaje niewyjaśniona u około 30-40% pacjentów, co sugeruje istnienie jeszcze nieodkrytych genów lub mechanizmów molekularnych89.
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.