Cystás vesebetegségekCystás vesebetegségekdiagnosztikája adiagnosztikája a genetikagenetika tükrébentükrében

Prof. Dr. Reusz Györgyegyetemi tanáregyetemi tanár

Semmelweis Egyetem I. sz. Gyermekklinika, BudapestSemmelweis Egyetem I. sz. Gyermekklinika, Budapest

Cystás vesebetegségek diagnosztikája a genetika

tükrében

Reusz György

Tory Kálmán

Polycystás vesebetegségekARPKD ADPKD

PKHD1(génhordozás 1:65)

1:15.000gyermekkorban CVE

gyűjtőcsatorna…

PKD1>PKD21:500-1.000 (5% sporadikus)A CVE 4. leggyakoribb oka

CVE 50 (PKD1)-70 (PKD2) évesengyűjtőcsatorna, distalis nephron…

ARPKDA veseparenchyma helyét cysták foglalják el

ARPKD: Congenitalis májfibrosis

A kóros fibrocystin protein (ld. később) a májat és a hasnyálmirígyet is érinti

Nephronophthisis

Tubulointerstitialis nephropathiaCysták: a kéreg-velő határon, rendszerint

kevés, nem igazi „cystás” vesebetegség!

Klinikum• Polyuria, polydypsia• Anaemia• (Normotensio)• Veseelégtelenség

kontroll

14 éves lány, nephronophthisis

13 éves fiú, nephronophthisis

Örökletes cystás vesebetegségek• Közös pathomechanizmus?

ADPKD

A fehérjék és a cilium történet

Protein-protein kapcsolódás(decorin, biglycan, Toll receptor)

Protein-cukor kapcs. (selectin)

Ligand

kötődés

Ligand

kötődés, térbeli struktúra

Acrosomális reakció során Ca beáramlást indukál

Tyrosin (SH 1-4)PKA-C targetG protein akt. Coiled coil régió

Feszültség aktiváltCa/Na csatorna

IgG-szerű

(HGF receptor)

PKD1 polycystin1

Tyrosin (SH 1-4)PKA-C targetG protein akt. Coiled coil régió

PKD2 polycystin2

fibrocystin polyductin

Polycystin-1

• funkció:– mechanoszenzor/kemoszenzor

• 1.5 milliárd éve konzervált funkciók– Caenorhabditis elegans csillós érzékelő neuronok PKD1

és PKD2-t tartalmaznak

– acrosomalis reakció - Ca influx – G protein jelátvitel szabályozása– sejtproliferáció szabályozása/gátlása

Polycystin-2

• 50% homológia a polycystin-1-gyel

• feszültség aktivált Ca csatorna

• COOH terminális régióval kapcsolódik a polycystin1-hez

• ER és sejtfelszíni lokalizáció

ARPKD• 6p21.1-p12 régió

• 86 exon alternatív átírás/hasítás 8.5-13 kb mRNS

• génproduktum: Polyductin/Fibrocystin

• sejtfelszíni receptor és/vagy szecernált protein, enzimaktivitással

• egér modell: egyes esetekben bal/jobb asszimetria hiánya

Annu. Rev. Physiol. 2009. 71:83–113

A mutációért felelős fehérjékcsillókra lokalizálódnak

PKD - a csillóbetegség?

• Tubulus sejteken 1-2 primér cilia

• C. elegans polycystin-1 és -2 a csillós neuroszenzorra lokalizált

• egér mutánsokon PKD és bal/jobb asszimetria hiánya: polaris, cystin

• egyes ARPKD egérhomológokban is bal/jobb asszimetria hiánya

A csilló-koncepció kibontása: a nephronphthisis történet

Nephronophthisis• Tubulointerstitialis nephropathia• Polyuria, polydypsia• Anaemia• (Normotensio)• Veseelégtelenség

• További jellemzők– Változó öröklésmenet, syndromatológia

• Joubert, Bardet Biedl– Társuló anomáliák

• Máj • Központi idegrendszer• Retina• Szaglás• (Hallás)• Situs inversus• Kartagener syndroma

Nephronophthisis• Sokféleség

• … és ciliák

Cystic Diseases of the KidneyMolecular Biology and Genetics

Constantinos Deltas, PhD; Gregory Papagregoriou, MResArch Pathol Lab Med. 2010;134:569–582)

A csillók felépítése

Annu. Rev. Physiol. 2009. 71:83–113

egészséges mutáns

légzőrendszer primér csomó vese tubulus

szaglóhám retina ívjárat

Egységesítő hypothesis

• Az örökletes cystás betegségek oka:– a ciliákat felépítő fehérjék, illetve az ahhoz

kapcsolódó funkciók zavara

• Klinikai kép: függ attól, hogy az adott fehérje mely ciliákban fordul elő– szöveti specificitás– nephronophthisis átfedések– situs inversus, Kartagener– evolúciós példák

Ciliabetegség és vese: „iránytévesztés”

Egészséges PKD

Sutter, JLCM 141:91, 2003Annu. Rev. Physiol. 2009. 71:83–113

A nephrocystinek - csillófehérjék

Nephrocystin 1-10IFT-80

Nephrocystin 1,6,8, meckelin

Nephrocystin 1,3,4,5,6,

RPGR, RPGRIP1

Extrarenális tünetek más gének episztatikus hatása miatt

NPHP1 homozigóta deléció

75% 25%+ NPHP6, AHI1 heterozigóta mutáció

Tory K et al. J Am Soc Nephrol 2007;18:1566-75.

Ciliabetegség és retina: transzportzavar

Ciliabetegség és központi idegrendszer: „iránytévesztés”, migrációs zavar

Madeline A Lancaster: Current Opinion in Genetics & Development 2009, 19:220–229

Tubulus sejt

Hypocampalis neuronoksejttenyészetben

Ciliabetegség és központi idegrendszer: „iránytévesztés”, migrációs zavar

Terápiás perspektívák

Ca2+

Ca2+

PDE

Ca2+

ErbB

Reduced in PKD

Increased in PKD

Cl–

CFTR

PKA

Ca2+

PC1

PC2

ER

Gq

R

IP3

PLC

PC2

SrcRas

B-Raf

MEK

TSC2/TSC1

Rheb

mTOR

PC1CAML

?

FC

Ca2+

OCSOCOCSOC

Nucleus

ERK

CP1247144-1

CyclinD

GiR V2R

AC-VI

ATP

Vasopressin

cAMP

Gs

Proteintranslation

mTOR inh CDK inh

Src inh

ErbBTKIs

MEK inh

CFTR inh

Triptolide

V2RA

Somatostatin

Intervenciós lehetőségek

Modell

PCK

patkány Pkd2WS25/-

egér

Állatmodellek

Wild type PCK0

1

2

pm

ol/m

g w

et

tis

su

e

Wild type pcy0

1

2

3

4

5

pm

ol/m

g w

et

tis

su

e

Wild type Pkd2-/WS250

1

2

3

pm

ol/m

g w

et

tis

su

e

PCK rats pcy mice Pkd2-/WS25

**

*

* p<0.01 cystic vs wild type

Renal Renal cAMPcAMP concentrations concentrations in PKDin PKD

GattoneGattone Nat Medicine 9:1323, 2003Nat Medicine 9:1323, 2003Torres Nat Medicine 10:363, 2004Torres Nat Medicine 10:363, 2004

Wild type PCK0

1

2

pmol

/mg

wet

tiss

ue

Wild type pcy0

1

2

3

4

5

pmol

/mg

wet

tiss

ue

Wild type Pkd2-/WS250

1

2

3

pmol

/mg

wet

tiss

ue

PCK rats pcy mice Pkd2-/WS25

**

*

* p<0.01 cystic vs wild type

Renal Renal cAMPcAMP concentrations concentrations in PKDin PKD

GattoneGattone Nat Medicine 9:1323, 2003Nat Medicine 9:1323, 2003Torres Nat Medicine 10:363, 2004Torres Nat Medicine 10:363, 2004

cAMP

cAMP

Humán

ARPKD

ADPKD

Hím

Nőstény

10 hetes PCK VP receptor génkiütött patkány

VP+/+ VP+/- VP-/-

Wang. JASN, 2007

Wang JASN 16:846, 2005

PCK patkányok VP antagonista (tolvaptan) kezelése

Hím

Nőstény

Kontroll

CFTR inhibítor terápia

Li: Kid Int 66:1926, 2004Magenheimer JASN 17:3424, 2006

Control

CFTR inhC172

6 days

12 days

Control CFTR inhC172

Forskolin induced MDCK cystscAMP induced cystic

Metanephric organ culture

F508/ F508

ADPKD és CYSTÁS FIBROSISEnyhébb fenotípust eredményez

O’Sullivan. AJKD 1998: 32: 976Xu. J Nephrol 2006: 19: 529

ADPKD: Klinikai vizsgálatok

• TEMPO (V2 RA, Otsuka)

• Octreotide (Bergamo, Mayo)

• Sirolimus (Cleveland, Zurich)

• Everolimus (Germany, Novartis)

• HALT-PKD (ACEI vs ACEI+ARB)

Összefoglalás

• A cystás vesebetegségek a csillókat alkotó fehérjék működésének zavara következtében alakulnak ki

• A struktúra komplexitása és szöveti/szervi eloszlása magyarázza a szerteágazó tüneteket

• A struktúra és funkció jobb megismerése megteremtheti a terápiás beavatkozás lehetőségét

• A hosszantartó terápia mellékhatásai ne haladják meg az alapbetegség ismert rizikóit

Nephronophthisis diagnosztika

• Ismeretlen eredetű gyermekkori/fiatalkori veseelégtelenség („vesehypoplasia”)

• Jellegzetes tünetek:– Tubulointerstitialis nephropathia– Polyuria, polydypsia– Anaemia– (Normotensio)– Veseelégtelenség– Társuló szervi tünetek (máj, KIR, szem, situs inversus)– Familiaritás

• genetikai diagnózis lehetősége az I. sz Gyermekklinikán

A new spin on handed asymmetryKyle J. Vogan and Clifford J. Tabin

NATURE|VOL 397 | 28 JANUARY 1999 |www.nature.com

Cystás vesebetegségek: Örökletes

• Polycystás vesebetegség – (AD, AR)

• Juvenilis nephronophthisis-medullaris cystás vese komplexum

• Multiplex fejlődési rendellenességgel társuló cysták• Autosom domináns

– Sclerosis tuberosa– von Hippel–Lindau betegség

• X kromoszómához kötött, domináns– Orofaciodigitalis syndroma, I-es típus

• Autosom recesszív: – Meckel syndroma, Jeune-féle mellkasi asphyxiás dystrophia, – Zellweger cerebrohepatorenalis syndroma, – Goldston syndroma, stb. (glomerulocystás vesebetegség az esetek zömében)

• Kromoszóma rendellenességek– 21 trisomia, 13 trisomia, 18 trisomia