Schwannomatosis
Patofizjologia i mechanizm
Schwannomatoza to rzadka choroba genetyczna charakteryzująca się rozwojem mnogich schwannoma oraz rzadziej oponiaków, odrębna od neurofibromatozy typu 2 (NF2) ze względu na brak obustronnych nerwiaków osłonkowych nerwu przedsionkowego. Kluczowymi genami predysponującymi są SMARCB1 i LZTR1, z mutacjami germinalnymi wykrywanymi u 86% pacjentów z rodzinnymi i 40% ze sporadycznymi przypadkami. Patogeneza opiera się na modelu „4 uderzeń/3 kroków”, obejmującym mutacje germinalne SMARCB1 lub LZTR1, utratę heterozygotyczności chromosomu 22q oraz somatyczne mutacje NF2, co wskazuje na złożony mechanizm onkogenezy z udziałem co najmniej dwóch genów supresorowych nowotworów. Białko merlin kodowane przez NF2 reguluje liczne szlaki sygnałowe (m.in. Wnt/β-katenina, Ras/Raf/MEK/ERK, PI3K/AKT), a jego inaktywacja wpływa na proliferację komórek Schwanna i mielinizację. Klinicznie schwannomatoza charakteryzuje się przewlekłym bólem, którego mechanizm wiąże się z wydzielaniem przez guzy czynników uwrażliwiających neurony, co potwierdzają badania na neuronach z zwojów rdzeniowych (DRG).
- <a href="#pathogeneza-schwannomatozy”>Patogeneza schwannomatozy
- Rola genów w patogenezie schwannomatozy
- Mechanizmy molekularne w patogenezie schwannomatozy
- Współdziałanie genów supresorowych nowotworów
- Utrata heterozygotyczności i somatyczne mutacje
- Szlaki sygnałowe w patogenezie schwannomatozy
- Mechanizmy bólu w schwannomatozie
- Implikacje kliniczne i diagnostyczne
- Przyszłe kierunki badań
schwannomatozy”>Patogeneza schwannomatozy
Schwannomatoza to rzadka choroba charakteryzująca się predyspozycją do rozwoju mnogich schwannoma (nerwiaków osłonkowych) oraz, rzadziej, oponiaków. Jest to zaburzenie genetyczne, które zostało po raz pierwszy wyodrębnione jako odrębna jednostka chorobowa od neurofibromatozy typu 2 (NF2) pod koniec lat 90. XX wieku. W przeciwieństwie do NF2, schwannomatoza nie wiąże się z występowaniem obustronnych nerwiaków osłonkowych nerwu przedsionkowego, a jej mechanizm rozwoju jest odmienny12.
Mutacje genetyczne w schwannomatozie
Dotychczas zidentyfikowano co najmniej dwa główne geny predysponujące do rozwoju schwannomatozy: SMARCB1 i LZTR1. Mutacje germinalne tych genów supresorowych nowotworów wykryto u 86% pacjentów z rodzinnymi przypadkami schwannomatozy i u 40% pacjentów ze sporadycznymi przypadkami tej choroby34. Gen SMARCB1 (znany również jako INI1, hSNF5 lub BAF47) zlokalizowany jest na chromosomie 22q11 i działa jako supresor nowotworów, regulując cykl komórkowy, wzrost i różnicowanie komórek56.
W 2022 roku zaktualizowano nomenklaturę schwannomatozy, uznając ją za część spektrum zespołów predysponujących do rozwoju schwannoma, definiowanych często przez patogenne warianty w jednym z kilku genów na chromosomie 22, wyróżniając:7:
- Schwannomatozę związaną z SMARCB1
- Schwannomatozę związaną z LZTR1
Model patogenezy schwannomatozy
Chociaż u pacjentów ze schwannomatozą wykryto bialleliczne mutacje genów SMARCB1 lub LZTR1, klasyczny dwuetapowy model onkogenezy (two-hit model) jest niewystarczający do wyjaśnienia rozwoju schwannoma, ponieważ w tych guzach często inaktywowany jest również gen NF28. W związku z tym onkogeneza w schwannomatozie musi obejmować mutacje co najmniej dwóch różnych genów supresorowych nowotworów, co często jest związane z utratą heterozygotyczności dużych fragmentów chromosomu 22q, zawierającego zarówno SMARCB1 i LZTR1, jak i NF29.
Badania wykazały, że rozwój schwannoma w schwannomatozie opiera się na modelu „4 uderzeń/3 kroków” (4-hit/3-step model), który obejmuje1011:
- Pierwsza mutacja germinalna genu SMARCB1 lub LZTR1 (pierwsze uderzenie)
- Utrata heterozygotyczności na chromosomie 22, powodująca utratę drugiego allelu SMARCB1 lub LZTR1 i utratę jednego z alleli NF2 (drugie i trzecie uderzenie)
- Somatyczna mutacja pozostałego dzikiego allelu NF2 (czwarte uderzenie)
Ten wzorzec zdarzeń mutacyjnych wskazuje na złożony mechanizm onkogenezy u pacjentów z schwannomatozą, znacznie bardziej skomplikowany niż w klasycznych zespołach predysponujących do nowotworów12. Schwannomatoza jest więc paradygmatycznym przykładem zespołu predysponującego do nowotworów, spowodowanego jednoczesną inaktywacją mutacyjną dwóch lub więcej genów supresorowych nowotworów13.
Rola genów w patogenezie schwannomatozy
Gen SMARCB1
SMARCB1 jest jednym z głównych genów związanych z rozwojem schwannomatozy. Inaktywująca mutacja germinalna w eksonie 1 tego genu została stwierdzona u pacjentów z schwannomatozą14. Badania wykazały, że nieprawidłowa ekspresja białka spowodowana mutacjami germinalnymi w genie SMARCB1 może być główną przyczyną rozwoju schwannomatozy15.
Białko kodowane przez gen SMARCB1 pełni funkcję supresora nowotworów poprzez regulację proliferacji komórkowej i różnicowania. Jego inaktywacja prowadzi do zaburzenia kontroli nad cyklem komórkowym i wzrostem komórek16. Badania przeprowadzone przez Dr. Shermana wykazały, że zakłócenie funkcji SMARCB1 w komórkach Schwanna powoduje wydzielanie czynników, które zwiększają ekspresję receptorów bólu, co sugeruje mechanizm powstawania przewlekłego bólu występującego w schwannomatozie17.
Gen LZTR1
LZTR1 jest drugim głównym genem predysponującym do rozwoju schwannomatozy. Mutacje w tym genie zostały zidentyfikowane u znacznej części pacjentów ze schwannomatozą, zwłaszcza w przypadkach, gdy nie wykryto mutacji SMARCB118. Model 3-etapowej onkogenezy wydaje się dotyczyć większości schwannoma z mutacjami LZTR119.
Badania wykazały, że analiza molekularna genu LZTR1 może przyczynić się do charakterystyki molekularnej pacjentów ze schwannomatozą, oprócz analizy mutacji NF2 i wykrywania utraty chromosomu 22 w tkance guza. Jest to szczególnie przydatne w różnicowaniu schwannomatozy od mozaikowej neurofibromatozy typu 220.
Gen NF2
Rola genu NF2 w patogenezie schwannomatozy jest złożona. Zamiast konstytucyjnych (germinalnych) mutacji NF2, w schwannoma pacjentów ze schwannomatozą często występują niezależne somatyczne mutacje dotyczące obu alleli NF221. Gen NF2 koduje białko merlin (schwannomin), które działa jako supresor nowotworów22.
Zarówno kopie genu NF2 są inaktywowane w guzach pobranych od osób ze schwannomatozą, co sugeruje, że ten sam mechanizm obserwowany w NF1 i NF2 – utrata genu supresora nowotworów – może być również aktywny w schwannomatozie23. Jednak obie kopie genu NF2 pozostają funkcjonalne w zdrowych tkankach osób ze schwannomatozą, co wyklucza tę teorię24.
Badania wskazują, że utrata funkcji merlin wpływa na ścieżki sygnałowe mitogenne i cykl komórkowy. Merlin hamuje szlaki takie jak Wnt/β-katenina, p21, Ras/Raf/MEK/ERK, Rac/PAK/JNK, PI3K/AKT, FAK/Src oraz mTORC125. Nieprawidłowości w szlaku Hippo są powiązane z wieloma nowotworami, a także z zaburzeniami proliferacji komórek Schwanna i mielinizacji26.
Mechanizmy molekularne w patogenezie schwannomatozy
Współdziałanie genów supresorowych nowotworów
Unikalną cechą schwannomatozy jest konieczność współdziałania mutacji w co najmniej dwóch różnych genach supresorowych nowotworów27. Niektórzy badacze sugerują, że utrata jakiegoś innego genu supresora nowotworów, być może w połączeniu z utratą genu NF2, może w jakiś sposób powodować schwannomatozę28.
Badania przeprowadzone przez Sestini i współpracowników (2008) sugerują, że mechanizm 4-uderzeniowy obejmujący 2 odrębne, ale powiązane geny supresorowe nowotworów, SMARCB1 i NF2, może leżeć u podstaw rozwoju guzów u części pacjentów ze schwannomatozą29. Jednak biorąc pod uwagę niską częstość występowania mutacji germinalnych SMARCB1, możliwe jest również zaangażowanie dodatkowych loci30.
Utrata heterozygotyczności i somatyczne mutacje
Mechanizm związany z utratą heterozygotyczności (LOH) na chromosomie 22q odgrywa kluczową rolę w patogenezie schwannomatozy. Analiza guzów od pacjentów ze schwannomatozą wykazała, że wiele rodzajów zmian genetycznych występuje na chromosomie 22, zwykle, ale nie zawsze, w tym samym obszarze co gen NF231.
Wydaje się, że same mutacje w genie SMARCB1 lub LZTR1 nie wystarczą do wywołania rozwoju schwannoma. Dodatkowe zmiany genetyczne (mutacje somatyczne), które są nabywane w ciągu życia człowieka i występują tylko w niektórych komórkach, mogą być również wymagane do tworzenia się schwannoma. Najczęstszymi mutacjami somatycznymi w schwannoma są mutacje w genie NF2 i utrata chromosomu 22 (na którym znajdują się geny SMARCB1, LZTR1 i NF2)32.
Ważne jest rozróżnienie między mutacjami konstytucyjnymi a somatycznymi w odniesieniu do genów SMARCB1 i NF2. Schwannoma od jednego pacjenta mają te same mutacje konstytucyjne, ale różne mutacje somatyczne33.
Szlaki sygnałowe w patogenezie schwannomatozy
Badania na modelach mysich schwannomatozy wykazały, że dysregulacja szlaku Hippo może pośredniczyć w tworzeniu schwannoma, a sygnalizacja RAS/MAPK może modyfikować rozwój schwannoma34. Badania przeprowadzone przez Dr. Le wykazały, że rozwój nowotworu jest podatny na modyfikację poprzez modulację szlaku Hippo, ścieżki sygnałowej, która kontroluje wzrost komórek i została zaangażowana w liczne typy nowotworów35.
Spostrzeżenia z badań nad HIV i pediatrycznymi guzami rhabdoidowymi rzuciły światło na potencjalne szlaki molekularne, które są dysregulowane w schwannoma związanych ze schwannomatozą36. Modele mysie schwannomatozy zostały opracowane i obiecują dalsze rozszerzenie naszego zrozumienia onkogenezy i mikrośrodowiska guza37.
Mechanizmy bólu w schwannomatozie
Jedną z głównych cech klinicznych schwannomatozy jest przewlekły ból, który często stanowi wyzwanie terapeutyczne. Międzynarodowe Warsztaty Schwannomatozy z 2011 roku zidentyfikowały odkrycie mechanizmu bólu w schwannomatozie jako priorytet badawczy38.
Sekrecja czynników prozapalnych
Badania sugerują, że niektóre guzy, ale nie wszystkie, wydzielają czynniki, które działają na pobliskie nerwy, aby zwiększyć nocycepcję poprzez wywołanie sensytyzacji neuronalnej lub spontanicznego wyładowania neuronalnego39. Medium kondycjonowane (CM) zbierane z bolesnych guzów SWN, ale nie z niebolesnych guzów SWN, uwrażliwiało neurony DRG, powodując zwiększoną wrażliwość na depolaryzację przez KCl, zwiększoną odpowiedź na szkodliwe agonisty TRPV1 i TRPA1, a także zwiększało ekspresję genów związanych z bólem w hodowlach DRG40.
Obserwowano, że neurony traktowane medium kondycjonowanym przez bolesne schwannoma były bardziej responsywne na KCl niż te traktowane medium kondycjonowanym przez niebolesne schwannoma lub normalne komórki Schwanna41. Kilka genów związanych z bólem zapalnym było silnie regulowanych w górę w DRG traktowanych CM z bolesnych guzów42.
Wykazano, że CM z bolesnych schwannoma wykazuje różną zdolność do uwrażliwiania neuronów DRG w porównaniu z CM z niebolesnych guzów, a ten efekt funkcjonalny jest związany ze zmianami w ekspresji kilku genów związanych z bólem w DRG43. Wiele cytokin i chemokin jest wydzielanych przez bolesne schwannoma44.
Rola genów w powstawaniu bólu
Dr. Giovannini bada, jaką rolę geny SMARCB1, LZTR1 i NF2 odgrywają w rozwoju schwannoma i dlaczego mutacje w SMARCB1 i LZTR1 prawdopodobnie prowadzą do bolesnych schwannoma w schwannomatozie w porównaniu do schwannoma wywołanych mutacją NF2, które częściej powodują deficyty neurologiczne45.
Ból jest prawdopodobnie spowodowany rozwijającymi się guzami w obrębie obwodowego i centralnego układu nerwowego, ale związek ten nie zawsze jest jednoznaczny, a obecność i intensywność bólu nie zawsze korelują z liczbą, lokalizacją i wielkością guzów46.
Implikacje kliniczne i diagnostyczne
Diagnoza schwannomatozy
Diagnoza schwannomatozy opiera się na kryteriach diagnostyki molekularnej i/lub klinicznej według Plotkin i wsp. (2013) oraz Ostrow i wsp. (2016)47. Połączona diagnoza molekularna i kliniczna może być postawiona na podstawie:
- 2 guzów z utratą heterozygotyczności 22q i różnymi somatycznymi mutacjami NF2 ORAZ 2 potwierdzonymi patologicznie schwannoma lub oponiakami48
- LUB
- Germinalnej patogennej mutacji SMARCB1 lub LZTR1 ORAZ jednego potwierdzonego patologicznie schwannoma lub oponiaka49
Schwannomatoza powinna być brana pod uwagę w diagnostyce różnicowej pacjentów z wieloma schwannoma lub rozległym zajęciem pojedynczego nerwu, szczególnie tych, którzy nie spełniają kryteriów neurofibromatozy typu 250.
Badania genetyczne w schwannomatozie
Kehrer-Sawatzki i wsp. (2017) zalecają: „Kompleksową analizę mutacji wszystkich trzech genów, LZTR1, SMARCB1 i NF2, u pacjentów ze schwannomatozą, aby zidentyfikować pełne spektra mutacji i liczbę uderzeń mutacyjnych, które wpływają na te geny51. Te kompleksowe testy mogą pomóc sklasyfikować guzy zgodnie z ich profilem mutacji.
Ze względu na nakładanie się objawów klinicznych między schwannomatozą a NF2, diagnostyka różnicowa jest dość trudna, szczególnie w przypadkach sporadycznych i mozaikowych z wieloma schwannoma, ale bez obustronnych nerwiaków osłonkowych nerwu przedsionkowego i wykrywalnych mutacji germinalnych genu NF252.
Przyszłe kierunki badań
Patogeneza schwannomatozy nadal nie jest w pełni zrozumiana i wymaga dalszych badań. Niektóre kluczowe obszary badań obejmują:
- Identyfikację dodatkowych genów predysponujących lub modyfikujących, które mogą przyczyniać się do rozwoju schwannomatozy53
- Określenie szlaków komórkowych zaangażowanych w patogenezę choroby54
- Ustalenie korelacji genotyp/fenotyp55
- Projektowanie nowych terapii opartych na zaburzonych szlakach56
Terapia genowa może stanowić skuteczną i obiecującą strategię terapeutyczną dla schwannomatozy związanej z NF2 w przyszłości57. Terapia wymiany genu dla schwannomatozy związanej z NF2 bezpośrednio dostarcza funkcjonalną kopię zmutowanego lub inaktywowanego genu NF2, aby zwiększyć re-ekspresję funkcjonalnego białka merlin w komórkach guza z deficytem NF2 w celu leczenia fenotypu choroby spowodowanego wadliwym genem NF258.
W ciągu najbliższych 5 lat oczekuje się, że postępy w badaniach podstawowych nad patogenezą schwannomatozy doprowadzą do badań klinicznych potencjalnych terapii lekowych59. Patogeneza tej choroby wymaga wyjaśnienia, konieczne jest znalezienie nowych leków immunologicznych i nowych celów genetycznych, a to będzie ważnym kierunkiem poprawy leczenia tego rzadkiego guza60.
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.