Zespół pradera-williego
Etiologia i przyczyny
Zespół Pradera-Williego (PWS) jest rzadkim zaburzeniem genetycznym wynikającym z braku ekspresji genów ojcowskich w regionie 15q11.2-q13 chromosomu 15, najczęściej spowodowanym delecją ojcowską (65-75% przypadków), matczyną disomią jednorodzicielską (20-30%) lub defektem centrum imprintingu (1-3%). Delecja regionu PWCR prowadzi do całkowitej utraty ekspresji genów takich jak SNRPN, NDN, MAGEL2 oraz klastrów snoRNA (m.in. SNORD116), co skutkuje fenotypem PWS. Dysfunkcja podwzgórza, będąca konsekwencją tych zmian, powoduje charakterystyczne objawy, w tym hiperfagię prowadzącą do zagrażającej życiu otyłości, hipogonadyzm, niedobór hormonu wzrostu oraz zaburzenia snu. Diagnostyka genetyczna, obejmująca analizę metylacji DNA i techniki FISH, jest kluczowa dla identyfikacji mechanizmu genetycznego i oceny ryzyka ponownego wystąpienia, które wynosi około 1% w przypadku delecji i matczynej disomii, a do 50% przy defekcie imprintingu z mikrodelecją centrum imprintingu.
- Etiologia Zespołu Pradera-Williego
- Główne mechanizmy genetyczne powodujące PWS
- Delecja ojcowska
- Matczyna disomia jednorodzicielska (UPD)
- Defekt centrum imprintingu
- Rola specyficznych genów w rozwoju PWS
- Rola podwzgórza w patofizjologii PWS
- Dziedziczenie zespołu Pradera-Williego
- Inne mechanizmy powodujące objawy podobne do PWS
- Najnowsze odkrycia w badaniach nad etiologią PWS
- Implikacje etiologii dla diagnozy i leczenia
Etiologia Zespołu Pradera-Williego
Zespół Pradera-Williego (PWS) jest rzadkim zaburzeniem genetycznym spowodowanym brakiem ekspresji genów ojcowskich zlokalizowanych w regionie 15q11.2-q13 chromosomu 15. Zmiany genetyczne, które powodują PWS, występują w części chromosomu określanej jako „region krytyczny Pradera-Williego” (PWCR) około czasu zapłodnienia lub podczas wczesnego rozwoju płodu. Chociaż PWS ma podłoże genetyczne, zazwyczaj nie jest dziedziczny i najczęściej rozwija się na skutek delecji lub częściowych delecji na chromosomie 1512.
Główne mechanizmy genetyczne powodujące PWS
Istnieją trzy główne mechanizmy genetyczne, które prowadzą do rozwoju zespołu Pradera-Williego34:
- Delecja ojcowska – najczęstsza przyczyna (około 65-75% przypadków)
- Matczyna disomia jednorodzicielska (UPD) – odpowiada za około 20-30% przypadków
- Defekt centrum imprintingu – najrzadszy mechanizm (około 1-3% przypadków)
Delecja ojcowska
Większość przypadków zespołu Pradera-Williego (około 65-75%) jest spowodowana delecją regionu 15q11.2-q13 na chromosomie 15 pochodzącym od ojca. Ta delecja prowadzi do utraty funkcji kilku genów, co skutkuje fenotypem PWS. W normalnych warunkach, tylko geny ojcowskie w tym regionie są aktywne, a matczyne kopie tych samych genów są wyciszone poprzez proces zwany imprintingiem genomowym56.
Delecja regionu krytycznego na chromosomie 15 pochodzącym od ojca powoduje, że nie ma aktywnych genów w tym rejonie, ponieważ odpowiadające geny matczyne są naturalnie nieaktywne. W rezultacie dochodzi do całkowitej utraty ekspresji tych genów u osoby dotkniętej zespołem78.
Matczyna disomia jednorodzicielska (UPD)
W około 20-30% przypadków zespołu Pradera-Williego, dziecko dziedziczy dwie kopie chromosomu 15 od matki i żadnej od ojca, co określa się jako matczyną disomię jednorodzicielską. Ponieważ geny w regionie PWCR są normalnie nieaktywne na chromosomie pochodzącym od matki (z powodu imprintingu genomowego), osoba z dwiema matczynymi kopiami chromosomu 15 nie ma aktywnych genów w tym regionie, co prowadzi do rozwoju zespołu Pradera-Williego910.
Matczyna disomia jednorodzicielska może być rezultatem błędu w procesie mejozy podczas tworzenia komórek rozrodczych. Najczęściej dzieje się tak, gdy dwa matczyne chromosomy 15 są przekazywane w komórce jajowej i zapłodnione przez plemnik bez chromosomu 1511.
Defekt centrum imprintingu
W niewielkim odsetku przypadków (1-3%) zespołu Pradera-Williego, chromosom 15 odziedziczony od ojca jest imprintowany w taki sam sposób jak chromosom matki. Może to być spowodowane małą delecją w regionie chromosomu ojca, który kontroluje proces imprintingu, zwanym centrum imprintingu12.
W takich przypadkach, obie kopie chromosomu 15 dziecka mają nieaktywne regiony PWCR, co prowadzi do zespołu Pradera-Williego. Ten mechanizm jest również określany jako błąd epimutacyjny, gdzie materiał genetyczny jest obecny, ale nieprawidłowo wyciszony1314.
Rola specyficznych genów w rozwoju PWS
Badania genetyczne wskazują na kilka kluczowych genów w regionie 15q11.2-q13, których utrata ekspresji przyczynia się do fenotypu zespołu Pradera-Williego15:
- SNRPN (Small Nuclear Ribonucleoprotein Polypeptide N)
- NDN (Necdin)
- MAGEL2
- Klastry snoRNA: SNORD64, SNORD107, SNORD108, SNORD109, SNORD116 (HBII-85) i SNORD115 (HBII-52)
Szczególne znaczenie przypisuje się utracie ekspresji klastra SNORD116 (HBII-85), który zawiera 29 kopii tego genu. Badania na modelach ludzkich i mysich wykazały, że delecja SNORD116 jest główną przyczyną PWS1617.
U niektórych osób z zespołem Pradera-Williego utrata genu OCA2 jest związana z niezwykle jasną skórą i jasnymi włosami, co stanowi dodatkową cechę fenotypową18.
Rola podwzgórza w patofizjologii PWS
Zmiany genetyczne w zespole Pradera-Williego zakłócają prawidłowe funkcjonowanie podwzgórza, które kontroluje uwalnianie hormonów. Dysfunkcja podwzgórza może wpływać na uczucie głodu, wzrost, rozwój seksualny, temperaturę ciała, nastrój i sen1920.
Nieprawidłowości w funkcjonowaniu podwzgórza mogą wyjaśniać wiele typowych cech zespołu Pradera-Williego, takich jak opóźniony wzrost i uporczywe uczucie głodu (hiperfagia). Zaburzenia regulacji hormonalnej prowadzą również do innych charakterystycznych objawów, w tym hipogonadyzmu, niedoboru hormonu wzrostu i zaburzeń snu2122.
Hiperfagia i otyłość
Jednym z najbardziej charakterystycznych objawów zespołu Pradera-Williego jest hiperfagia (nadmierne łaknienie) prowadząca do otyłości. Ta cecha jest bezpośrednio związana z dysfunkcją podwzgórza, które odpowiada za regulację uczucia głodu i sytości23.
Zespół Pradera-Williego jest uznawany za najczęstszą genetyczną przyczynę zagrażającej życiu otyłości u dzieci. Bez odpowiedniego kontrolowania spożycia kalorii, pacjenci z PWS mogą szybko przybierać na wadze, co prowadzi do różnych powikłań zdrowotnych2425.
Dziedziczenie zespołu Pradera-Williego
Większość przypadków zespołu Pradera-Williego nie jest dziedziczna. Zmiany genetyczne odpowiedzialne za PWS zazwyczaj występują sporadycznie, jako losowe zdarzenia podczas tworzenia komórek rozrodczych (komórek jajowych lub plemników) lub podczas wczesnego rozwoju zarodka2627.
Ryzyko ponownego wystąpienia PWS w rodzinie zależy od mechanizmu genetycznego, który spowodował zaburzenie28:
- W przypadku delecji ojcowskiej ryzyko ponownego wystąpienia wynosi około 1% (z wyjątkiem rzadkich przypadków, gdy u ojca występuje rearanżacja chromosomowa)
- W przypadku matczynej disomii jednorodzicielskiej ryzyko ponownego wystąpienia również wynosi około 1% (chyba że u jednego z rodziców występuje translokacja-robertsonowska/” title=”translokacja robertsonowska” class=”to-tag” data-termid=”43367″>translokacja robertsonowska)
- W przypadku defektu imprintingu, jeśli obecna jest mikrodelecja w centrum imprintingu, może ona być dziedziczona i wtedy ryzyko ponownego wystąpienia wynosi 50%
Poradnictwo genetyczne może być pomocne dla rodziców dziecka z zespołem Pradera-Williego, którzy rozważają kolejną ciążę29.
Inne mechanizmy powodujące objawy podobne do PWS
W bardzo rzadkich przypadkach, zaburzenie podobne do zespołu Pradera-Williego może zostać nabyte po urodzeniu, jeśli część podwzgórza zostanie uszkodzona w wyniku urazu lub operacji3031.
Również w niezwykle rzadkich przypadkach, zespół Pradera-Williego może być spowodowany translokacją, w której fragment chromosomu 15 przemieszcza się do innego chromosomu. Ten mechanizm odpowiada za mniej niż 1% wszystkich przypadków3233.
Najnowsze odkrycia w badaniach nad etiologią PWS
Najnowsze badania z wykorzystaniem indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych pochodzących od pacjentów z PWS ujawniły zwiększoną ekspresję genów matczynych w imprintowanym locus DLK1-DIO3 na chromosomie 14. Jest to spowodowane brakiem ojcowskiego allelu IPW, długiego niekodującego RNA w locus 15q11-q13, który działa jako regulator regionu DLK1-DIO334.
Te odkrycia sugerują, że niektóre fenotypy PWS mogą wynikać z dysregulacji imprintowanego locus innego niż krytyczny region PWS 15q11-q13, co wskazuje na złożoność mechanizmów genetycznych leżących u podstaw tego zespołu35.
Badania wykazały również, że osoby z PWS z większą delecją typu I są bardziej podatne na zaburzenia obsesyjno-kompulsyjne i samookaleczenia (drapanie skóry), a także mają deficyty przetwarzania wzrokowego i niższe wyniki w nauce niż osoby z PWS z mniejszą delecją typu II36.
Implikacje etiologii dla diagnozy i leczenia
Zrozumienie dokładnego mechanizmu genetycznego odpowiedzialnego za zespół Pradera-Williego u konkretnego pacjenta ma istotne znaczenie dla poradnictwa genetycznego i może wpływać na podejście do leczenia37.
Diagnostyka genetyczna, w tym analiza metylacji DNA, techniki FISH i metody DNA, może pomóc w identyfikacji konkretnej przyczyny genetycznej i związanego z nią ryzyka ponownego wystąpienia38.
Wczesna diagnoza i odpowiednie leczenie, w tym terapia hormonem wzrostu, mogą zapobiec powikłaniom związanym z zespołem i potencjalnie wydłużyć oczekiwaną długość życia osób z PWS39.
Istotne jest również rozpoznanie, że zespół Pradera-Williego jest zaburzeniem wieloukładowym, które wymaga kompleksowego podejścia terapeutycznego, uwzględniającego zarówno fizyczne, jak i behawioralne aspekty schorzenia40.
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.