Genetické nálezy
Tabulka 1.
Tabulka 1. Mutace PANK2 identifikované u pacientů s neurodegenerací spojenou s pantothenátkinázou.
Mutace PANK2 byly nalezeny v 66 z 98 rodin pacientů s Hallervorden-Spatzovým syndromem (tabulka 1). Ze 49 rodin, jejichž členové měli klasické onemocnění, měli všichni mutace v PANK2. Ze 49 rodin, jejichž členové měli atypické onemocnění, byly mutace nalezeny u 17 (35 %). Nulové mutace byly nalezeny u 36 z 92 alel u pacientů s klasickým onemocněním, ale pouze u 2 z 31 alel u pacientů s atypickým onemocněním. Všichni pacienti se dvěma nulovými alelami měli klasickou formu onemocnění.
Dvě mutace PANK2, obě missense mutace, představovaly jednu třetinu alel onemocnění. G411R tvořila 31 alel souvisejících s onemocněním ve 27 rodinách a T418M se vyskytovala 10krát v 6 rodinách. G411R byla pozorována na pozadí sdíleného haplotypu odvozeného z markerů, které pokrývaly 1 cM a lemovaly PANK2, což svědčí o efektu zakladatele této mutace (údaje nejsou uvedeny). Většina (81 %) z 27 rodin s mutací G411R byla evropského původu. Žádná z těchto sekvenčních změn nebyla zaznamenána na žádném z více než 100 kontrolních chromozomů.
Zajímavým rysem mutace G411R je, že v šesti rodinách nesoucích tuto mutaci (čtyři s klasickým onemocněním a dvě s atypickým onemocněním) nebyla zjištěna žádná mutace na jiném chromozomu. Rodiny s pouze jednou identifikovanou mutací nebylo možné odlišit od rodin se dvěma mutacemi. Při naší současné strategii by některé mutace nebyly detekovatelné (např. promotorové mutace). Nicméně z devíti rodin s jednou mutovanou alelou mělo šest alelu s mutací G411R. Toto pozorování je zarážející, protože téměř ve všech rodinách byly zjištěny mutace v obou alelách, a naznačuje, že mutace G411R může být semidominantní, přičemž za určitých genetických podmínek stačí ke vzniku onemocnění jedna alela. V rozporu s touto hypotézou nebyl u rodičů postižených osob, kteří jsou heterozygoty G411R, pozorován žádný fenotyp onemocnění. V patogenezi onemocnění by mohla hrát roli také expozice prostředí nebo modifikující účinky jiných genů, včetně genů pro enzymy navazující na syntetickou dráhu koenzymu A, v součinnosti s alelou G411R.
Klinické nálezy
Na základě stávajících klinických informací se 123 zkoumaných pacientů nelišilo od 63 pacientů, kteří byli vyloučeni z důvodu nedostatečných klinických informací. Informace o jednotlivých klinických charakteristikách nebyly k dispozici u každého pacienta zařazeného do naší studijní kohorty.
Klinické charakteristiky naší kohorty 66 pacientů s pozitivní mutací PANK2 a klasickým onemocněním byly pozoruhodně homogenní. Neurodegenerace asociovaná s pantotenátkinázou se obvykle projevila před dosažením věku 6 let (v 88 % případů), přičemž průměrný věk (±SD) při nástupu onemocnění byl 3,4 ± 3,0 roku (rozmezí 0,5 až 12 let). Nejčastějšími příznaky byly potíže s chůzí nebo posturou, které se vyskytly u 40 z 51 pacientů, u nichž byly informace k dispozici (78 %). Tyto příznaky byly mnohem méně časté u pacientů, kteří měli pozdější formu onemocnění nebo kteří neměli mutace PANK2 (P<0,001).
Převažující neurologické příznaky byly extrapyramidové a zahrnovaly dystonii, dysartrii, rigiditu a choreoatetózu (51 z 52 pacientů ). Dystonie byla téměř konstantním časným projevem (45 z 52 pacientů ). Časná dystonie se často týkala kraniálního a končetinového svalstva, později převažovala axiální dystonie. Časté bylo postižení kortikospinálního traktu se spasticitou, hyperreflexií a extenzorovými příznaky prstů na nohou (13 z 52 pacientů ), stejně jako zhoršení kognitivních funkcí (15 z 52 pacientů ). Záchvaty nebyly hlášeny u žádného pacienta s klasickým onemocněním. Čtyřicet pět z 66 pacientů s klasickým onemocněním (68 %) mělo klinické nebo elektroretinografické známky retinopatie. Atrofie zrakového nervu byla vzácná, vyskytla se pouze u 2 z 66 pacientů (3 %). Akantocytóza byla zaznamenána u 8 % pacientů s klasickým onemocněním. Vzhledem k tomu, že akantocytóza není rutinně vyhledávána, zůstává její skutečná prevalence mezi pacienty s neurodegenerací spojenou s pantotenátkinázou nejistá. Pozorovali jsme, že klasická neurodegenerace spojená s pantothenátkinázou postupovala nerovnoměrně, s obdobími výrazného zhoršení, často trvajícími jeden až dva měsíce, střídanými delšími obdobími klinické stability. Většina pacientů s klasickou neurodegenerací spojenou s pantothenátkinázou (85 %) přestala do 15 let od začátku onemocnění chodit.
Klinické rysy 23 pacientů s atypickým Hallervorden-Spatzovým syndromem a mutací PANK2 byly různorodé. Tito pacienti byli na začátku onemocnění významně starší než pacienti s klasickým onemocněním (13,7±5,9 let vs. 3,4±3,0 let , P<0,001). Ve vzácných případech měli tito pacienti velmi časné nespecifické problémy (3 z 20 pacientů, u nichž byly informace k dispozici ), včetně opoždění vývoje (2 z 20 pacientů ). Extrapyramidové poruchy se vyvinuly u 16 z 22 pacientů s atypickým onemocněním (73 %), ale dystonie a rigidita byly obecně méně závažné a pomaleji progredující než u pacientů s klasickým onemocněním. Většina těchto pacientů (14 z 22 ) byla schopna chůze i v dospělosti, ale u mnoha z nich nemoc nakonec progredovala do ztráty schopnosti samostatné chůze. Spasticita, hyperreflexie a další známky postižení kortikospinálního traktu byly časté (3 ze 17 pacientů) a postupovaly, což nakonec omezilo schopnost pohybu. Ztuhnutí bylo zaznamenáno u 3 z 20 pacientů s atypickým onemocněním (15 %). Klinické známky retinopatie nebo atrofie optiku byly mnohem méně časté než u pacientů s klasickým onemocněním (3 z 15 pacientů , P<0,001).
Neočekávaným zjištěním bylo, že u 9 z 23 pacientů s atypickou neurodegenerací spojenou s pantotenátkinázou (39 %) byly potíže s řečí, včetně palilálie (opakování slov nebo frází) a dysartrie, buď jediným projevem, nebo součástí časného onemocnění. Naproti tomu žádný pacient s klasickou neurodegenerací spojenou s pantotenátkinázou neměl poruchu řeči (ačkoli u 16 z těchto pacientů se dysartrie vyvinula později). Psychiatrické příznaky s poklesem kognitivních funkcí, připomínající frontotemporální demenci, byly výrazné u pacientů s atypickou neurodegenerací spojenou s pantothenátkinázou (6 z 18 pacientů, u nichž byly informace k dispozici) a vzácné u pacientů s klasickou neurodegenerací spojenou s pantothenátkinázou; tyto příznaky zahrnovaly změny osobnosti s impulzivitou a výbuchy násilí, depresi a emoční labilitu.
Další přesvědčivé je klinické srovnání pacientů s diagnózou atypického Hallervorden-Spatzova syndromu, kteří měli mutaci PANK2, a těch, kteří ji neměli. Mezi pacienty, u nichž byly ve zdravotnické dokumentaci zaznamenány přítomné příznaky, mělo 6 z 18 pacientů s atypickým onemocněním a mutací PANK2 potíže s řečí, zatímco žádný ze 17 pacientů s atypickým onemocněním, kteří neměli mutaci PANK2, neměl tento projev (P<0,05). Psychiatrické příznaky se objevily u 6 z 18 pacientů s atypickým onemocněním a mutací PANK2, ale u žádného pacienta s atypickým onemocněním bez mutace PANK2 (P<0,05). Jinak byli pacienti bez mutací PANK2 podobní pacientům s mutacemi: obecně měli extrapyramidovou dysfunkci a dysfunkci kortikospinálního traktu; jejich průměrný věk při nástupu onemocnění byl 7,0 ± 9,9 let (rozmezí 0,5 až 38 let) a jejich rodinná anamnéza naznačovala, že měli postižené sourozence nebo že jejich případy byly sporadické, což jsou nálezy, které odpovídají autozomálně recesivní dědičnosti.
Radiografické nálezy
Obr. 1.
Obrázek 1. Obrazce na T2 vážené magnetické rezonanci mozku.
Na snímku vlevo je normální pacient. Na snímku pacienta s pozitivní mutací PANK2 a Hallervorden-Spatzovým syndromem (uprostřed) je patrná hypointenzita (tlustá šipka) s centrální oblastí hyperintenzity (tenká šipka) v mediálním globus pallidus (znak tygřího oka). Na snímku pacienta s Hallervorden-Spatzovým syndromem negativním na mutaci (vpravo) je v mediálním globus pallidus patrná pouze oblast hypointenzity (šipka).
U pacientů s Hallervorden-Spatzovým syndromem byla zjištěna nápadná korelace mezi nálezy na MRI a přítomností či nepřítomností mutací PANK2. Všechny přezkoumávané snímky MRI od 28 pacientů s mutacemi PANK2 (24 s klasickým onemocněním a 4 s atypickým onemocněním) vykazovaly na T2 vážených snímcích bilaterální oblasti hyperintenzity v oblasti hypointenzity v mediálním globus pallidus, což je vzorec známý jako „oko tygra „9 (obr. 1). Kromě toho byly ve zprávách o snímcích MRI od dalších 41 pacientů s pozitivní mutací (36 s klasickým a 5 s atypickým onemocněním) podrobně popsány tyto specifické změny. Skutečně nebyl nalezen žádný pacient s pozitivní mutací PANK2, u něhož by znak tygřího oka chyběl.
Zjistili jsme, že platí i opačný postup, tj. u žádného pacienta s negativní mutací jsme na MRI nenalezli důkaz vzoru tygřího oka. Snímky MRI od 16 pacientů negativních na mutaci vykazovaly pouze hypointenzitu v globus pallidus na T2 vážených snímcích (obrázek 1). V této skupině pacientů byla společným znakem cerebelární atrofie a ukládání železa v červeném jádře a dentátovém jádře, které nebyly pozorovány u pacientů s klasickým onemocněním ani u pacientů s atypickým onemocněním s mutací PANK2. Znak tygřího oka tedy silně koreluje s mutacemi PANK2 (P<0,001).
Na základě této korelace jsme posuzovali hodnotu samotné magnetické rezonance mozku při predikci mutačního stavu. V malé podskupině symptomatických pacientů s Hallervorden-Spatzovým syndromem, kteří nebyli zahrnuti do naší studie z důvodu nedostatečných klinických informací, jsme identifikovali šest pacientů pouze na základě přítomnosti znaku tygřího oka a analyzovali jejich DNA na přítomnost mutací PANK2. U všech šesti pacientů byly zjištěny mutace PANK2 na obou chromozomech, což je výsledek, který dále podporuje korelaci mezi přítomností těchto mutací a znakem tygřího oka.