Molekulargenetische Untersuchung metabolischer Myopathien

Abstract

Die Arbeit fasst molekulargenetische Untersuchungen zu den wichtigsten metabolischen Myopathien (mitochondriale Enzephalomyopathien, Myophosphorylase-Mangel und muskulärer CPT II-Mangel) zusammen. Bei 21 Patienten mit mitochondrialen Enzephalomyopathien fand sich die Mutation A3243G der mtDNA, die eine große phänotypische Variabilität zeigte. Das häufigste Symptom war eine Hörstörung, die bei fast alle Patienten klinisch oder subklinisch vorlag. Schmerzhafte Muskelsteife wurde als neuer Phänotyp erkannt. Die Identifikation einer neuen Mutation C11777A der mtDNA bei einem Patienten mit Erstmanifestation einer Enzephalopathie im 67. Lebensjahr zeigte, daß auch bei älteren Patienten an eine Mitochondriopathie gedacht werden muß. Diese Mutation betrifft das gleiche Kodon wie die Mutation G11778A, die mit der Leber’schen Optikusneuropathie assoziiert ist, zeigte jedoch bemerkenswerterweise einen sehr differenten Phänotyp. Deletionen der mtDNA, die in der Regel mit einer CPEO assoziiert waren, fanden sich bei 43 Index-Patienten im Southern-Blot. Dabei zeigte sich, daß singuläre Deletionen häufiger sind und mit sporadischem Auftreten assoziiert sind, im Vergleich zu multiplen Deletionen, die sowohl autosomal vererbt als auch sporadisch auftreten können. Bei einem Patienten mit autosomal dominant vererbter CPEO wurde eine neue Mutation (K319T) im nukleären Twinkle-Gen identifiziert. Bei diesem Patienten zeigten sich die für diese Erkrankung wegweisenden multiplen Deletionen der mtDNA nur mittels Long-PCR und Real-time-PCR, nicht jedoch mittels Southern-Blot-Technik, die bislang als Methode der Wahl galt, was die diagnostischen Schwierigkeiten illustriert. Bei sechs Patienten mit Myophosphorylase-Mangel wurden drei neue Mutationen (Y84X, R93W und R269X) identifiziert und so die Kenntnis der genetische Variabilität dieser Erkrankung erweitert. Bei 37 Patienten mit muskulärem CPT II-Mangel, wurden fünf neuen Mutationen (M214T, Y479F, 413delAG-F448L, 515del4 und IVS3+5G->A) identifiziert. Erstmals wurde bei muskulärem CPT II-Mangel eine Mutation in einer Splice-Site nachgewiesen. Eine klare Genotyp-Phänotyp-Korrelation fand sich nicht, jedoch war Fasten als Auslöser der Attacken nur bei Patienten mit einer trunkierenden Mutation relevant. Eine Allelhäufigkeit von jeweils 8% für die Mutationen P50H and Q413fs-F448L legte nahe, dass bei der molekularen Routine-Diagnostik neben der Untersuchung der häufigen Mutation S113L auch die Suche nach diesen beiden Mutationen sinnvoll ist.

Molecular genetic investigations in patients with common metabolic myopathies (mitochondrial encephalomyopathies, myophosphorylase deficiency, muscle CPT II deficiency) are summarized. The A3243G mutation of mtDNA was identified in 21 patients with mitochondrial encephalomyopathies revealing a marked phenotypic variability. The most common symptom was hearing loss that was present in nearly all patients clinically or subclinically. Painful muscle stiffness was described as a new phenotype. Identification of a novel mutation C11777A of mtDNA in a patient with encephalopathy manifesting at age 67 years showed, that even in older patients the diagnosis of mitochondrial disorders has to be considered. This mutation affects the same codon as the G11778A mutation, that is associated with Leber hereditary optic neuropathy. However, it is remarkable that it results in a totally different phenotype. Deletions of mtDNA were found in 43 index patients by Southern blot analysis and were associated with CPEO. Single deletions, that occurred sporadically, were more frequent than multiple deletions, that were inherited autosomally or occurred sporadically. In one family with autosomal dominant CPEO a new mutation (K319T) was identified in the nuclear Twinkle gene. Multiple mtDNA deletions were evident in the index case by both long-range and real-time PCR but not by conventional Southern blot analysis, highlighting the diagnostic difficulties associated with characterising patients with multiple mtDNA deletions. In six patients with myophosphorylase deficiency three novel mutations (Y84X, R93W, R269X) were identified thus expanding the genetic heterogenity in patients with McArdle disease. In 37 patients with muscle CPT II deficiency five novel mutations (M214T, Y479F, 413delAG-F448L, 515del4, and IVS3+5G->A) were identified. The latter mutation was the first splice junction mutation to be described in muscle CPT II deficiency. No clear genotype-phenotype correlation could be observed in the patients with CPT II deficiency. However, triggering of attacks by fasting was relevant only in patients with a truncating mutation. The P50H and Q413fs-F448L mutation were identified in 8% of the mutant alleles respectively indicating that these two mutations should be included in routine screening of patients with suspected CPT II deficiency additionally to the common S113L mutation.